[發明專利]支持海量空間數據的3D漫游碰撞檢測方法

在審

• 申請號: 201711244096.6
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108090965A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 楊愛明;張力;馬能武;馬瑞;謝明霞
• 申請（專利權）人: 長江空間信息技術工程有限公司(武漢)
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00;G06T19/20
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

1.支持海量空間數據的3D漫游碰撞檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：定義虛擬碰撞檢測球；

步驟2：綁定攝像機節點，并獲取初始位置；

步驟3：利用OSG支持海量空間數據以及多種地理空間數據格式的特點，構建三維場景三角網和多面體求交器，實時快速獲取與虛擬碰撞檢測球可能發生碰撞的三角形；

步驟4：基于空間位置關系和距離的碰撞時刻和碰撞點坐標計算；

步驟5：自適應調整虛擬碰撞檢測球半徑。

2.根據權利要求1所述的支持海量空間數據的3D漫游碰撞檢測方法，其特征在于：步驟2包括如下內容：將攝像機節點綁定在虛擬碰撞檢測球上，并根據攝像機視點信息獲取初始位置。

3.根據權利要求2所述的支持海量空間數據的3D漫游碰撞檢測方法，其特征在于：步驟3包括如下內容：利用OSG構建三維場景的三角網，根據多面體求交器和包圍盒、以及步驟2中的攝像機節點初始位置，快速判斷虛擬碰撞檢測球與構成三維場景的三角形空間關系，從而得到可能發生碰撞的三角形集合。

4.根據權利要求3所述的支持海量空間數據的3D漫游碰撞檢測方法，其特征在于：步驟4包括如下內容：根據檢測球與三角形的空間位置關系和距離變化計算發生碰撞時刻；假設虛擬碰撞檢測球為單元球，即半徑為1，檢測球在時刻t的位置為：

C(t)＝P0+t×v，t∈[0，1] (1)

其中，P0為虛擬碰撞檢測球初始位置；

v為虛擬碰撞檢測球運動速度；

C(t)為虛擬碰撞檢測球在時刻t的位置；

根據點到平面的距離計算公式：

D(p)＝N·p+Cp (2)

其中，p為點的位置坐標；

N為三角形平面法向量；

Cp為平面常量；

D(p)為點p到三角形平面的距離；

若在某一時刻t0，當虛擬碰撞檢測球與場景中三角形平面發生碰撞，即從相離關系轉換為相切關系時，則虛擬碰撞檢測球球心到三角形平面的距離為1；

而當虛擬碰撞檢測球即將穿透三角形平面，即在與三角形平面從相交關系轉為相切的時刻t1，虛擬碰撞檢測球球心到三角形平面的距離為-1；

因此，在時刻t∈[t0，t1]，虛擬碰撞檢測球與三角形平面一直處于相交狀態；據此可以得到：

D(C(t0))＝1，D(C(t1))＝-1 (3)

其中，D(C(t0))為在時刻t0包圍球球心到三角形平面的距離；

D(C(t1))為在時刻t1包圍球球心到三角形平面的距離；

將公式(1)和公式(2)帶入公式(3)，可解算得到：

t 0 = 1 - D ( p 0 ) N · v , t 1 = - 1 - D ( p 0 ) N · v - - - ( 4 ) ]]>

其中，D(p0)虛擬碰撞檢測球初始位置P0到三角形平面的距離；

N為三角形平面法向量；

P0虛擬碰撞檢測球初始位置；

v為虛擬碰撞檢測球運動速度；

當虛擬碰撞檢測球與構成三維場景的某一三角形內部發生碰撞時，碰撞點坐標為：

pintersection＝p0-N+t0×v (5)

其中，pintersection為虛擬碰撞檢測球與三角形內部發生碰撞時碰撞點坐標；

P0為虛擬碰撞檢測球初始位置；

v為虛擬碰撞檢測球運動速度；

N為三角形平面法向量；

t0為虛擬碰撞檢測球與構成三維場景的某一三角形內部發生碰撞的時刻；

若虛擬碰撞檢測球與構成三角形內部沒有發生碰撞，則需進一步對三角形的三邊(e1，e2，e3)和三個頂點p1，p2，p2進行判斷，當虛擬碰撞檢測球與三角形邊或頂點發生碰撞時，以頂點p1和邊e1＝p1-p2為例，碰撞點坐標為：

pintersection＝p1+f0e1 (6)

其中，

ev＝p1-p0，

ep為連接點p0和p1的邊；

v為虛擬碰撞檢測球運動速度；

t為虛擬碰撞檢測球與三角形邊或頂點發生碰撞的時刻；

pintersection為虛擬碰撞檢測球與三角形邊或頂點發生碰撞時碰撞點坐標。

5.根據權利要求4所述的支持海量空間數據的3D漫游碰撞檢測方法，其特征在于：步驟5中，通過在三維場景中進行路徑訓練，從而實現虛擬碰撞檢測球半徑的自適應調整；包括如下內容：

首先，在三維場景中隨機規劃n條路徑，并對其進行序列化；n為自然數，n≥1,具體取值根據場景復雜程度而定；

然后，選取第1條路徑進行碰撞檢測漫游，若漫游過程中，視點無法進入某局部區域內部，則減小虛擬碰撞檢測球半徑；若視點飛出當前漫游場景外，則增大虛擬碰撞檢測球半徑；

最后，當所有規劃路徑訓練完畢后，最終確定適合三維應用場景的虛擬碰撞檢測球半徑大小。