形变体仿真与碰撞算法的研究与改进

发布时间：2021-06-02 19:31

　　形变体仿真是计算机图形学领域的研究热点,在影视娱乐、游戏动画及虚拟现实等产业应用广泛。现有的形变体仿真领域在形变效果、数值求解方法、材料编辑以及模拟效率等方面有一定的研究成果。形变体仿真效果和效率取决于变形算法和碰撞检测技术,本文针对形变体的弹性形变效果和碰撞过程进行研究。首先,针对不规则的复杂物体,使用无网格粒子模型对形变体进行建模,将测定体积的物体网格看成质点阵进行模拟,点与点之间不需要任何连接信息,使每个质点满足物理学中的动量守恒定律和角动量守恒定律,进而模拟出符合物理特性的形变效果。其次,针对传统形状匹配方法仅限于模拟较小形变的问题,提出一种基于随机聚类的划分方法。利用随机聚类策略对粒子群集进行划分生成一系列相互重叠的聚类,在单个时间步长内对每个聚类进行刚度拟合变换,重叠区域的粒子属于多个聚类,在形变过程中进行多次旋转变化,模拟更大尺度的形变效果。然后,利用空间均匀划分对场景中参与碰撞的物体进行网格单元划分,对可能发生碰撞的网格基元构建碰撞集,并将符合条件的基元加入同一碰撞集中,并采用碰撞剔除方法,将不会发生碰撞的基元进一步从碰撞集中移除,提高碰撞检测的速度及准确度。最后,依托... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

形状匹配基本原理

- 18 -图 3-2 形状匹配过程的变换操作阵始配置可描述如下：给定两组点集0ix 和ix 。通得公式(3-1)最小化。( )20 0i i cm cm iim R x x x x + 粒子 i 的质量， 为初始位置， 为形变后的位心，cmx 为形变后的质心，最佳平移向量为粒子由公式(3-2)、公式(3-3)计算给出。00i iicmiim xxm

图 3-7 基于聚类的形变效果图不同的颜色区域表示聚类划分的效果，如图 3-8 清楚地展示了本文方法 其中，Dragon 模型的粒子数为 4836，采用本文提出的方法产生 425实现了划分效果。随机聚类方法简单、可控，通过调节邻域半径产生类，模拟不同程度的形变行为。本文的随机聚类方法简单、快速，同到仿真效果。

【参考文献】：
期刊论文
[1]利用Laplace-Beltrami形状空间的基于样例材料的快速仿真方法[J]. 赵静,唐勇,李胜,汪国平.  计算机辅助设计与图形学学报. 2017(09)
[2]形变体仿真中材质本构模型的应用与设计综述[J]. 赵静,唐勇,李胜,刘学慧,汪国平.  软件学报. 2017(09)
[3]基于增强的物质点法的非均质弹性材料仿真方法研究[J]. 赵静,唐勇,李胜,汪国平.  计算机学报. 2018(11)
[4]基于空间划分和线性规划的快速碰撞检测算法[J]. 郑星星,谢明鸿,张亚运.  计算机工程与应用. 2017(23)
[5]自适应椭球包围盒改进织物碰撞检测方法[J]. 唐勇,杨偲偲,吕梦雅,张明敏,潘志庚.  计算机辅助设计与图形学学报. 2013(10)
[6]USSCD:一个基于均匀空间分割的快速碰撞检测算法[J]. 李焱,卢晓军,贺汉根.  中国图象图形学报. 2003(12)



本文编号：3210621