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基于包围盒的碰撞检测算法综述包围盒是一个简单的几何形状，通常是一个立方体或长方体，可以完全包围住一个物体。
它们的简单性和计算效率使得包围盒成为进行碰撞检测的理想选择。
基于包围盒的碰撞检测算法主要有以下几种。
1. AABB包围盒：AABB（Axis-Aligned Bounding Box）是指与坐标轴平行且不会旋转的包围盒。
AABB包围盒算法是最简单和最常用的碰撞检测算法之一、它通过比较两个对象的最小和最大坐标来检测碰撞。
2. OBB包围盒：OBB（Oriented Bounding Box）是指带有旋转的包围盒。
相比AABB，OBB相对更复杂，但也更准确。
OBB包围盒算法需要使用旋转矩阵和顶点集合进行计算，因此相对于AABB算法而言，计算量更大。
3.球体包围盒：球体包围盒是一种基于球体形状的包围盒。
它可以用来表示物体的位置和大小，并且具有高效的碰撞检测算法。
当物体形状不规则或者需要进行更精确的碰撞检测时，球体包围盒是一种比较适合的选择。
4. 层次包围盒树（Bounding Volume Hierarchy）：层次包围盒树是一种将多个包围盒组织成树形结构的算法。
通过层次包围盒树，可以快速剔除掉与待检测物体无关的包围盒，从而提高碰撞检测的效率。
常见的层次包围盒树算法有BVH（Bounding Volume Hierarchy）和AABB树。
基于包围盒的碰撞检测算法的优点是简单、高效。
由于包围盒的几何形状简单，所以可以很快地进行计算，能够快速判断物体之间的碰撞关系。
此外，因为其计算消耗较小，可以处理大规模的碰撞检测任务。
但是，基于包围盒的碰撞检测算法也有一些局限性，比如对于一些复杂形状的物体，包围盒可能无法精确地判断碰撞关系。
综上所述，基于包围盒的碰撞检测算法是一种高效、简单的方法，可以应用于各种领域，如计算机图形学、物理引擎和虚拟现实等。
通过选择合适的包围盒类型和算法，可以在保证速度和准确性的同时，实现高效的碰撞检测。
电子游戏中的碰撞检测优化技巧电子游戏的碰撞检测是游戏中一个关键的技术，它决定了游戏中物体之间的交互和碰撞效果。
优化碰撞检测可以提升游戏的性能和用户体验。
本文将介绍几种电子游戏中常用的碰撞检测优化技巧。
一、基于空间分割的碰撞检测优化在电子游戏中，物体间的碰撞检测通常需要遍历所有的物体对，这在物体数量较多时会消耗大量的计算资源。
为了避免不必要的碰撞检测计算，可以采用基于空间分割的碰撞检测优化技巧。
1.1 网格划分将游戏场景划分为一个个小网格，每个物体所占区域所在的网格内进行碰撞检测。
这样可以减少需要进行碰撞检测的物体对数量，提高检测效率。
1.2 包围盒检测对于较复杂的物体形状，可以使用包围盒来近似物体的位置和形状，进而减少精细的碰撞检测计算。
常用的包围盒类型包括轴对齐包围盒（AABB）和包围球。
1.3 视景体剔除对于3D游戏，可以使用视景体剔除（frustum culling）技术来排除当前不可见的物体，减少碰撞检测的计算量。
视景体是由摄像机位置和视角确定的一个虚拟体，用来判断物体是否在可见范围内。
二、碰撞形状的优化在进行碰撞检测时，物体的形状对计算效率和准确性都有影响。
优化碰撞形状可以提高游戏的性能和碰撞检测的准确度。
2.1 简化几何模型对于复杂的几何模型，可以进行简化处理，减少顶点和面片的数量。
简化后的模型可以在保持物体形状特征的前提下减少碰撞检测的计算量。
2.2 使用凸多边形凸多边形具有简单的几何形状，可以使用凸多边形作为碰撞形状来进行碰撞检测。
相比于复杂的多边形或曲面，凸多边形的碰撞检测计算更加高效。
2.3 层次包围体层次包围体（hierarchical bounding volume）是一种层次化的包围盒结构，可以用来表示物体的碰撞形状。
它可以将物体分为多个层次，从而减少碰撞检测的计算复杂度。
三、碰撞检测算法的优化除了优化碰撞检测的空间分割和形状表示，还可以优化碰撞检测算法本身，提高碰撞检测的效率。
大面积三维场景中的无人机碰撞检测快速算法赵 刚 张晓林(北京航空航天大学电子信息工程学院 北京 100083)文 摘 无人机实时监控与驾驶员模拟训练系统的三维可视化子系统具有计算无人机与其他物体(包括山脉、树木、建筑物等)碰撞可能性、具体碰撞点、碰撞方向和碰撞力量的功能。
但无人机测控系统中的三维场景可视面积很大,场景中的物体数量庞大,至使碰撞检测的运算量很大,因而会大幅度降低三维场景的实时性。
因此,设计快速有效的碰撞检查算法十分必要。
作者设计的快速算法快速有效,效果良好。
主题词 三维场景 碰撞检查 快速算法 遥测前 言在某型无人机的实时监控系统与驾驶员模拟训练系统中,设计了三维可视化子系统,该系统具有检测碰撞功能。
在实际飞行中可以实时预报无人机与地面物体的碰撞可能性,提醒操作人员及时改变飞行轨迹,在模拟飞行中可以模拟操作失误时无人机与其他物体碰撞的过程。
但无人机三维可视化子系统中的三维场景面积很大,场景中的物体数量又多,因此,与无人机做碰撞检测运算将消耗大量时间,严重降低场景的刷新率。
很多研究者正在从事快速碰撞检测算法的研究。
在参考文献[1,2]中,研究快速碰撞检测算法主要从两个方面入手,第一是研究三维场景的分割方法,把大面积的场景分割成某种有序的小面积场景,进行碰撞检测时,先确定两个碰撞物体是否同时处于某个小面积场景中。
如果是,则进一步精确判断是否碰撞,并计算碰撞点、碰撞方向、碰撞力量等;如是不是,则表明这两个物体一定不会碰撞。
因为有序排列的小面积场景检索速度大大高于顺序穷举检索速度,因此,场景分割算法可以大幅度提高碰撞检测速度。
参考文献[1,2]提出的场景分割方法有BSP分割法(二叉树分割法),八叉树分割法[1,2];第二个方面是研究复杂三维物体之间的碰撞点和碰撞方向确定算法,主要是研究某种简化复杂三维物体的方法。
因为复杂的三维物体往往由几千个甚至几万个三角形面构成,它们之间的碰撞检测要进行成千上万个三角形面之间求交运算,十分费时。
碰撞检测算法研究摘要：实时碰撞检测是机器人、动画仿真、虚拟现实等领域中一个非常关键的问题，其基本任务是确定两个或多个物体彼此之间是否发生接触或穿透。
尤其是随着3D游戏日渐盛行，物体之间的干涉和碰撞检测得到广泛的研究，碰撞检测技术所面临的问题也日益突出，具有很重要的意义。
主要对一些碰撞检测算法作出全面了解、透彻分析。
关键词：碰撞检测；层次包围体；空间剖析1 碰撞检测技术概述碰撞检测(Collision Detection，CD)也称为干涉检测或者接触检测，是基于现实生活中一个普遍存在的事实：两个不可穿透的对象不能共享相同的空间区域。
碰撞检测作为虚拟现实系统中的一个关键组成部分，主要的任务是判断物体模型之间、模型与场景之间是否发生了碰撞，以及给出碰撞位置、穿刺深度等信息。
碰撞检测算法一般可以分为两步：一是初步检测阶段：也就是将大多数明显的不相交的物体进行快速的排除；另一个是详细检测阶段（也可以称为精确检测阶段）。
一些算法将详细检测阶段详细的划分为两个阶段：①逐步求精，在初步检测的基础上进一步继续将检测的范围缩小；②精确求交，在“逐步求精”的基础上，对所建的模型进行相交测试，详细的测试出潜在的相交区域。
二是由于现实工程中的需要，碰撞检测算法得到了很好的发展和创新，因此产生了很多碰撞检测算法如图1所示。
碰撞检测算法大体上可以分为基于物体空间的碰撞检测算法和基于图像空间的碰撞检测算法。
在基于物体空间的碰撞检测算法中又分为采用一般表示模型的碰撞检测算法和采用空间结构碰撞检测算法。
采用采用空间结构碰撞检测算法包括空间剖析法和层次包围体法。
这里将主要介绍空间结构碰撞检测算法。
层次包围盒法：直接对两个物体对象的几何体执行碰撞测试，其计算过程代价过于高昂，尤其是当物体包含许多个多边形的时候。
为了减少计算消耗，在几何相交测试之前，通常先执行物体的包围体测试。
层次包围盒方法的基本思想是用一个简单的包围盒将复杂不规则的几何对象围住，当两个对象作碰撞检测时，如果对象的包围盒不相交，则对象肯定不相交。
《三维场景中碰撞检测技术的研究》篇一一、引言随着三维技术的快速发展，三维场景在各个领域的应用越来越广泛，如游戏开发、虚拟现实、机器人技术等。
在这些应用中，碰撞检测技术起着至关重要的作用，它能够确保物体在三维空间中的运动是合理且安全的。
本文将重点研究三维场景中碰撞检测技术，深入探讨其原理、方法以及应用领域。
二、三维碰撞检测技术的原理三维碰撞检测技术是指在三维场景中，通过计算和分析物体之间的空间关系，判断物体之间是否发生碰撞的技术。
其原理主要包括以下几个方面：1. 空间分割：将三维场景划分为多个小的空间区域，通过判断物体所在的空间区域来判断其是否可能发生碰撞。
2. 包围盒技术：利用物体的包围盒来快速排除不可能发生碰撞的物体，提高碰撞检测的效率。
3. 精确碰撞检测：当空间分割和包围盒技术确定可能发生碰撞的物体后，需要进行精确的碰撞检测，包括点-点、点-面、面-面等类型的碰撞检测。
三、三维碰撞检测技术的方法根据不同的应用场景和需求，三维碰撞检测技术可以采用多种方法，主要包括以下几种：1. 网格法：通过将三维场景中的物体表示为网格模型，然后计算网格之间的交集来判断是否发生碰撞。
这种方法适用于复杂的三维场景和动态的物体。
2. 层次包围盒法：利用不同级别的包围盒来逐步排除不可能发生碰撞的物体，最后进行精确的碰撞检测。
这种方法能够提高碰撞检测的效率。
3. 空间数据结构法：利用空间数据结构（如八叉树、四叉树等）来组织和管理三维场景中的物体，通过查询空间数据结构来判断物体之间是否可能发生碰撞。
四、三维碰撞检测技术的应用领域三维碰撞检测技术在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 游戏开发：在游戏开发中，碰撞检测技术用于确保游戏角色的运动合理且安全，避免出现穿透等不合理的现象。
2. 虚拟现实：在虚拟现实中，碰撞检测技术用于模拟真实的物理世界，提高用户的沉浸感和真实感。
3. 机器人技术：在机器人技术中，碰撞检测技术用于确保机器人在运动过程中不会与周围环境发生碰撞，提高机器人的安全性和可靠性。
二维碰撞检测算法碰撞检测（Collision Detection,CD）也称为干涉检测或者接触检测，用来检测不同对象之间是否发生了碰撞，它是计算机动画、系统仿真、计算机图形学、计算几何、机器人学、CAD\ CAM等研究领域的经典问题。
碰撞物体可以分为两类：面模型和体模型。
面模型是采用边界来表示物体，而体模型则是使用体元表示物体。
面模型又可根据碰撞后物体是否发生形变分为刚体和软体，刚体本身又可根据生成方式的不同分为曲面模型和非曲面模型。
目前对于碰撞的研究多集中于面模型的研究，因为体模型是一种三维描述方式，对它进行碰撞检测代价较高。
而在面模型的研究中，对刚体的研究技术更为成熟。
下面列举几种常用的碰撞检测技术：1：包围盒（bounding box）是由Clark提出的，基本思想是使用简单的几何形体包围虚拟场景中复杂的几何物体，当对两个物体进行碰撞检测时，首先检查两个物体最外层的包围盒是否相交，若不相交，则说明两个物体没有发生碰撞，否则再对两个物体进行检测。
基于这个原理，包围盒适合对远距离物体的碰撞检测，若距离很近，其物体之间的包围盒很容易相交，会产生大量的二次检测，这样就增大了计算量。
包围盒的类型主要有AABB(Aligned Axis Bounding Box)沿坐标轴的包围盒、包围球、OBB(Oriented Bounding Box)方向包围盒和k-DOP(k Discrete Orientation Polytopes)离散方向多面体等。
AABB是包含几何对象且各边平行于坐标轴的最小六面体，两个AABB包围盒相交当且仅当它们三个坐标轴上的投影均重叠，只要存在一个方向上的投影不重叠，那么它们就不相交。
AABB间的相交测试和包围体的更新速度比其他算法效率高，因此使用最广泛，尤其适用于多物体运动的大规模环境和变形体碰撞检测。
OBB包围盒的相交测试基于分离轴的理论的，它的构造关键在于包围盒最佳方向的确定，最佳方向必须保证在该方向上包围盒的尺寸最小。
