基于蚁群算法的碰撞检测在虚拟装配中的应用

发布时间：2024-01-04 17:42

　　碰撞检测技术是计算机图形学、虚拟现实等领域的热点问题。近年来随着计算机图形技术的发展,复杂场景的实时仿真受到了广泛关注,复杂场景中的模型交互消耗许多的计算机资源,对碰撞检测算法本身的实时性和精确性的要求也越来越高。在基于虚拟装配技术的场景中,用户可以使用各种交互设备像在真实世界中一样控制零部件,对零部件进行一定的操作。虚拟装配是虚拟制造的重要组成部分之一,通过虚拟装配,用户可以提前验证装配环节的过程是否存在错误,可以避免在实际装配环节出现重要的错误。提高碰撞检测算法的效率对提高虚拟装配场景中的碰撞检测实时性具有重要的作用。针对在复杂虚拟装配场景中传统的碰撞检测算法存在的检测速率慢等问题,提出了一种基于蚁群算法的快速碰撞检测算法,并将其应用于虚拟装配场景中。本文主要研究了以下几点工作:首先,本文研究了碰撞检测的基本理论,研究了几种不同的碰撞检测基础算法,同时对虚拟装配场景中碰撞检测算法的需求进行了研究。然后提出了一种混合层次包围盒技术,该算法基于传统的层次包围盒算法进行了一些改进,再应用随机碰撞检测算法的思想将三维空间中的碰撞问题转化为二维空间上的待检测物体特征对距离的优化问题,设计了一...

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 存在问题
    1.4 本文主要研究内容
    1.5 论文的组织安排
第2章 虚拟装配碰撞问题分析
    2.1 虚拟装配中碰撞检测问题表达与描述
    2.2 包围盒技术
        2.2.1 AABB包围盒
        2.2.2 Sphere包围盒
        2.2.3 OBB包围盒
    2.3 层次包围盒算法
    2.4 本章小结
第3章 层次包围盒算法
    3.1 基于AABB和 Sphere的混合层次包围盒算法
        3.1.1 算法描述
        3.1.2 混合层次包围盒树形结构的改进
        3.1.3 基于爬山法的AABB包围盒更新方式
        3.1.4 包围盒相交测试
    3.2 算法优势
    3.3 层次包围盒树型结构构建
        3.3.1 结构设计
        3.3.2 构建策略
        3.3.3 遍历方式
    3.4 算法测试
    3.5 本章小结
第4章 基于蚁群算法的随机碰撞检测算法
    4.1 随机碰撞检测算法
        4.1.1 算法描述
        4.1.2 随机碰撞检测问题描述
        4.1.3 随机碰撞检测的智能优化算法求解
    4.2 传统蚁群算法
    4.3 基于量子技术的蚁群算法的改进
        4.3.1 量子技术蚁群的表示方法
        4.3.2 蚂蚁移动目标规则
        4.3.3 量子旋转门与蚂蚁位置的移动
        4.3.4 量子非门变异算子的优化处理
        4.3.5 信息素的更新规则
    4.4 算法流程
    4.5 实验及结果分析
        4.5.1 采样规模实验
        4.5.2 随机碰撞检测实验
    4.6 本章小结
第5章 碰撞检测算法在虚拟装配中的应用
    5.1 概述
    5.2 虚拟装配系统
        5.2.1 虚拟装配系统的基本架构
        5.2.2 虚拟装配系统运行结构模块
    5.3 虚拟装配系统中碰撞检测的实现
        5.3.1 预检测阶段
        5.3.2 详细检测阶段
    5.4 系统仿真结果
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3876784