变形体碰撞检测技术在布料模拟中的应用研究

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随着布料模拟技术在计算机动画、纺织服装CAD和虚拟试衣系统中的广泛应用,模拟效率的要求日益提高。而布料模拟系统中的碰撞检测部分的检测速度正是模拟效率的重大瓶颈。因此,本文的核心内容就是通过一系列的改进措施提高碰撞检测的速率。   本文系统地介绍了布料模拟与碰撞检测技术在国内、外的发展状况,主要原理,体系结构和常用算法,并从碰撞检测系统与建立布料模型两方面入手,一步步完成了布料模拟系统各重要环节的设计,构建了高效且稳定的布料模拟系统。   首先,本文重点讨论了碰撞检测系统的构建:选择合理的包围盒类型、选取高效的包围盒划分策略、结合时空相关性原理改进原有的包围盒更新算法并基于代数方法改进原有的三角形间的求交测试算法,最终实现了碰撞检测系统的高效率。其次,本文通过整合Verlet积分方法、用投影的方式来处理碰撞和穿透、利用张弛方法来构建的简单的约束求解器、带来实在的速度提升的好的平方根估计方法、以带有约束的粒子群的方式来为布料建模和一个具有计算穿透深度能力的优化的碰撞引擎等优秀技术,保证了布料模拟系统的高效性与稳定性。最后,本文在窗帘与炮弹射击的小场景中初步实现了该布料模拟系统,并取得了较为良好的实验结果。
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