本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)的方法及裝置。

背景技術(shù)：

虛擬維修是指運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，建立一個(gè)包含裝備虛擬樣機(jī)、維修人員、維修工具、維修設(shè)備等信息的虛擬環(huán)境，并在該環(huán)境下模擬產(chǎn)品的維修過(guò)程，對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行分析和維修預(yù)處理，模擬拆卸過(guò)程，預(yù)估維修作業(yè)的時(shí)間，制定設(shè)備部件拆卸的順序和預(yù)估維修費(fèi)用等，對(duì)產(chǎn)品維修性方面，如維修過(guò)程中的可視性、零部件可達(dá)性以及零部件的拆裝操作性進(jìn)行分析研究，從而及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)中的缺陷并提出改進(jìn)。所以，虛擬維修技術(shù)將有關(guān)產(chǎn)品維修性方面的潛在問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段的早期就予以發(fā)現(xiàn)并輔助解決，可顯著縮短產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)時(shí)間，降低因維修事前決策不當(dāng)?shù)仍斐傻纳a(chǎn)中斷和費(fèi)用損失。

碰撞檢測(cè)，也稱為干涉檢測(cè)或者接觸檢測(cè)，是基于現(xiàn)實(shí)生活中一個(gè)普遍存在的事實(shí)：兩個(gè)不可穿透的對(duì)象不能共享相同的空間區(qū)域，而出現(xiàn)的技術(shù)。碰撞檢測(cè)作為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，主要的任務(wù)是判斷物體模型之間、模型與場(chǎng)景之間是否發(fā)生了碰撞以及給出碰撞位置、穿刺深度等信息。在虛擬維修仿真中，碰撞檢測(cè)處理物體之間的位置與形狀數(shù)據(jù)，并反饋物體之間的干涉信息，承擔(dān)著實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、保證仿真擬真度的功能。甚至，碰撞深度和方向信息還可以用來(lái)分析碰撞時(shí)力的大小和方向信息，為仿真中力反饋技術(shù)提供一定的參考。隨著產(chǎn)品和維修過(guò)程的復(fù)雜化程度不斷提高，用戶對(duì)虛擬維修仿真的真實(shí)性，包括仿真的實(shí)時(shí)性和精確度，提出了更高的要求。而碰撞檢測(cè)技術(shù)作為構(gòu)建虛擬維修仿真過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)之一，其精確性和快速性極大地影響了虛擬維修仿真的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確程度。

目前，碰撞檢測(cè)的算法研究取得了一批有意義的成果，并在游戲等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。但針對(duì)虛擬維修系統(tǒng)的碰撞檢測(cè)算法研究不多，目前在虛擬維修仿真系統(tǒng)中通常借鑒或修改其它的算法加以應(yīng)用，有的甚至不具有碰撞檢測(cè)的功能。然而由于虛擬維修仿真的自身特點(diǎn)，目前的常用碰撞檢測(cè)算法并不十分適用于虛擬維修仿真過(guò)程。要對(duì)復(fù)雜維修環(huán)境中很多物體進(jìn)行快速準(zhǔn)確的碰撞檢測(cè)還很困難，特別是對(duì)不規(guī)則物體的維修拆卸仿真，因而達(dá)不到仿真的目標(biāo)要求，嚴(yán)重制約了虛擬維修技術(shù)的發(fā)展。基于此，針對(duì)虛擬維修獨(dú)有的特點(diǎn)進(jìn)行適用于虛擬維修仿真的碰撞檢測(cè)算法研究顯得尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的方案解決的技術(shù)問(wèn)題是虛擬維修仿真中缺乏相應(yīng)碰撞檢測(cè)方法。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)的方法，包括：

通過(guò)分別對(duì)維修人員各肢節(jié)及多個(gè)維修對(duì)象進(jìn)行虛擬膠囊化處理，得到多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體；

通過(guò)對(duì)所述多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)；

根據(jù)所述虛擬碰撞狀態(tài)，確定所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與所述虛擬維修對(duì)象膠囊體的碰撞空間；

利用所述碰撞空間對(duì)每個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行切片處理，將所述碰撞空間內(nèi)的每個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體的切片部分作為維修對(duì)象部分；

通過(guò)對(duì)所有的維修對(duì)象部分虛擬膠囊化處理，形成維修對(duì)象虛擬膠囊群；

將所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和維修對(duì)象虛擬膠囊群進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與維修對(duì)象虛擬膠囊群的動(dòng)態(tài)碰撞結(jié)果。

優(yōu)選地，所述通過(guò)對(duì)所述多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)之前，還包括：

通過(guò)對(duì)維修人員各肢節(jié)可達(dá)空間進(jìn)行膠囊化處理，得到多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)可達(dá)空間膠囊體；

通過(guò)遍歷所有虛擬維修對(duì)象膠囊體，判斷是否存在全部處于或部分處于所述虛擬維修人員肢節(jié)可達(dá)空間膠囊體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，并將其作為待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體；

若判斷存在全部處于或部分處于所述虛擬維修人員可達(dá)空間膠囊體內(nèi)的待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，則對(duì)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)。

優(yōu)選地，所述通過(guò)對(duì)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)包括：

通過(guò)遍歷所有虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，判斷是否存在與所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體發(fā)生碰撞的一個(gè)或多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，并將其作為待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體；

若判斷存在與所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體發(fā)生碰撞的待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，則獲取待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述虛擬碰撞狀態(tài)包括所述待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體的瞬時(shí)速度和所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體上的虛擬碰撞點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述虛擬碰撞狀態(tài)，確定所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與所述多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體的碰撞空間包括：

根據(jù)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體的瞬時(shí)速度和所述虛擬維修對(duì)象膠囊體上的虛擬碰撞點(diǎn)，計(jì)算下一次虛擬碰撞時(shí)所述虛擬碰撞點(diǎn)的位移，并根據(jù)所述位移，得到虛擬碰撞點(diǎn)的虛擬位移碰撞點(diǎn)；

根據(jù)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體的瞬時(shí)速度，構(gòu)建過(guò)所述虛擬碰撞點(diǎn)且垂直于所述瞬時(shí)速度方向的近法平面和過(guò)所述虛擬位移碰撞點(diǎn)且垂直于所述瞬時(shí)速度方向的遠(yuǎn)法平面；

利用所述近法平面和遠(yuǎn)發(fā)平面對(duì)所述虛擬維修人員可達(dá)空間膠囊體進(jìn)行切分，得到所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與所述多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體的碰撞空間。

優(yōu)選地，所述通過(guò)對(duì)所有的維修對(duì)象部分虛擬膠囊化處理，形成維修對(duì)象虛擬膠囊群包括：

通過(guò)對(duì)所有的維修對(duì)象部分虛擬膠囊化處理，得到虛擬維修對(duì)象部分膠囊體；

根據(jù)所得到的虛擬維修對(duì)象部分膠囊體，構(gòu)建維修對(duì)象虛擬膠囊群。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)的裝置，包括：

虛擬膠囊化模塊，用于通過(guò)分別對(duì)維修人員各肢節(jié)及多個(gè)維修對(duì)象進(jìn)行虛擬膠囊化處理，得到多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，以及通過(guò)對(duì)所有的維修對(duì)象部分虛擬膠囊化處理，形成維修對(duì)象虛擬膠囊群；

虛擬碰撞檢測(cè)模塊，用于通過(guò)對(duì)所述多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)，以及將所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和維修對(duì)象虛擬膠囊群進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與維修對(duì)象虛擬膠囊群的動(dòng)態(tài)碰撞結(jié)果；

確定碰撞空間模塊，用于根據(jù)所述虛擬碰撞狀態(tài)，確定所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與所述虛擬維修對(duì)象膠囊體的碰撞空間；

切片處理模塊，用于利用所述碰撞空間對(duì)每個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行切片處理，將所述碰撞空間內(nèi)的每個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體的切片部分作為維修對(duì)象部分。

優(yōu)選地，所述虛擬膠囊化模塊還具體用于通過(guò)對(duì)維修人員各肢節(jié)可達(dá)空間進(jìn)行膠囊化處理，得到多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)可達(dá)空間膠囊體。

優(yōu)選地，所述虛擬碰撞檢測(cè)模塊還具體用于通過(guò)遍歷所有虛擬維修對(duì)象膠囊體，判斷是否存在全部處于或部分處于所述虛擬維修人員肢節(jié)可達(dá)空間膠囊體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，并將其作為待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，以及當(dāng)判斷存在全部處于或部分處于所述虛擬維修人員可達(dá)空間膠囊體內(nèi)的待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，則對(duì)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)。

優(yōu)選地，所述虛擬碰撞檢測(cè)模塊還具體用于通過(guò)遍歷所有虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，判斷是否存在與所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體發(fā)生碰撞的一個(gè)或多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，并將其作為待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，以及當(dāng)判斷存在與所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體發(fā)生碰撞的待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，則獲取待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)；

其中，所述虛擬碰撞狀態(tài)包括所述待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體的瞬時(shí)速度和所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體上的虛擬碰撞點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的方案，具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

a)將人體簡(jiǎn)化為膠囊樹(shù)結(jié)構(gòu)，一方面膠囊體對(duì)人體外形貼合性很好，另一方面，便于迅速遍歷樹(shù)上的膠囊體，把維修對(duì)象處理成膠囊體，相交測(cè)試計(jì)算簡(jiǎn)單，計(jì)算量少；

b)利用可達(dá)空間膠囊體，在每一次碰撞檢測(cè)的開(kāi)始就剔除了大部分物體，減少了計(jì)算量；

c)動(dòng)態(tài)地利用瞬時(shí)速度不斷更新切片空間和膠囊體群，極大減少了碰撞檢測(cè)的計(jì)算量；

d)利用檢測(cè)間隔時(shí)間和二級(jí)碰撞檢測(cè)迭代次數(shù)可以方便地控制碰撞檢測(cè)精度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)的裝置示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于膠囊體和瞬時(shí)速度的動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)方法技術(shù)框架圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的人體膠囊化構(gòu)造示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的人體膠囊樹(shù)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的搜索區(qū)域膠囊體示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的切片化處理和次級(jí)膠囊體構(gòu)造示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的碰撞檢測(cè)總體執(zhí)行框架圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的a類型碰撞檢測(cè)執(zhí)行過(guò)程流程圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的b類型碰撞檢測(cè)執(zhí)行過(guò)程流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)的方法流程圖，如圖1所示，包括：

步驟s101：通過(guò)分別對(duì)維修人員各肢節(jié)及多個(gè)維修對(duì)象進(jìn)行虛擬膠囊化處理，得到多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體；

步驟s102：通過(guò)對(duì)所述多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)；

步驟s103：根據(jù)所述虛擬碰撞狀態(tài)，確定所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與所述虛擬維修對(duì)象膠囊體的碰撞空間；

步驟s104：利用所述碰撞空間對(duì)每個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行切片處理，將所述碰撞空間內(nèi)的每個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體的切片部分作為維修對(duì)象部分；

步驟s105：通過(guò)對(duì)所有的維修對(duì)象部分虛擬膠囊化處理，形成維修對(duì)象虛擬膠囊群；

步驟s106：將所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和維修對(duì)象虛擬膠囊群進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與維修對(duì)象虛擬膠囊群的動(dòng)態(tài)碰撞結(jié)果。

其中，所述通過(guò)對(duì)所述多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)之前，還包括：通過(guò)對(duì)維修人員各肢節(jié)可達(dá)空間進(jìn)行膠囊化處理，得到多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)可達(dá)空間膠囊體；通過(guò)遍歷所有虛擬維修對(duì)象膠囊體，判斷是否存在全部處于或部分處于所述虛擬維修人員肢節(jié)可達(dá)空間膠囊體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，并將其作為待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體；若判斷存在全部處于或部分處于所述虛擬維修人員可達(dá)空間膠囊體內(nèi)的待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，則對(duì)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)。

其中，所述通過(guò)對(duì)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)包括：通過(guò)遍歷所有虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，判斷是否存在與所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體發(fā)生碰撞的一個(gè)或多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，并將其作為待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體；若判斷存在與所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體發(fā)生碰撞的待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，則獲取待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)。

其中，所述虛擬碰撞狀態(tài)包括所述待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體的瞬時(shí)速度和所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體上的虛擬碰撞點(diǎn)。

其中，所述根據(jù)所述虛擬碰撞狀態(tài)，確定所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與所述多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體的碰撞空間包括：根據(jù)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體的瞬時(shí)速度和所述虛擬維修對(duì)象膠囊體上的虛擬碰撞點(diǎn)，計(jì)算下一次虛擬碰撞時(shí)所述虛擬碰撞點(diǎn)的位移，并根據(jù)所述位移，得到虛擬碰撞點(diǎn)的虛擬位移碰撞點(diǎn)；根據(jù)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體的瞬時(shí)速度，構(gòu)建過(guò)所述虛擬碰撞點(diǎn)且垂直于所述瞬時(shí)速度方向的近法平面和過(guò)所述虛擬位移碰撞點(diǎn)且垂直于所述瞬時(shí)速度方向的遠(yuǎn)法平面；利用所述近法平面和遠(yuǎn)發(fā)平面對(duì)所述虛擬維修人員可達(dá)空間膠囊體進(jìn)行切分，得到所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與所述多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體的碰撞空間。

其中，所述通過(guò)對(duì)所有的維修對(duì)象部分虛擬膠囊化處理，形成維修對(duì)象虛擬膠囊群包括：通過(guò)對(duì)所有的維修對(duì)象部分虛擬膠囊化處理，得到虛擬維修對(duì)象部分膠囊體；根據(jù)所得到的虛擬維修對(duì)象部分膠囊體，構(gòu)建維修對(duì)象虛擬膠囊群。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)的裝置示意圖，如圖2所示，包括：虛擬膠囊化模塊201，用于通過(guò)分別對(duì)維修人員各肢節(jié)及多個(gè)維修對(duì)象進(jìn)行虛擬膠囊化處理，得到多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，以及通過(guò)對(duì)所有的維修對(duì)象部分虛擬膠囊化處理，形成維修對(duì)象虛擬膠囊群；虛擬碰撞檢測(cè)模塊202，用于通過(guò)對(duì)所述多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)，以及將所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和維修對(duì)象虛擬膠囊群進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)，得到虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與維修對(duì)象虛擬膠囊群的動(dòng)態(tài)碰撞結(jié)果；確定碰撞空間模塊203，用于根據(jù)所述虛擬碰撞狀態(tài)，確定所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與所述虛擬維修對(duì)象膠囊體的碰撞空間；切片處理模塊204，用于利用所述碰撞空間對(duì)每個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行切片處理，將所述碰撞空間內(nèi)的每個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體的切片部分作為維修對(duì)象部分。

其中，所述虛擬膠囊化模塊201還具體用于通過(guò)對(duì)維修人員各肢節(jié)可達(dá)空間進(jìn)行膠囊化處理，得到多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)可達(dá)空間膠囊體。

其中，所述虛擬碰撞檢測(cè)模塊202還具體用于通過(guò)遍歷所有虛擬維修對(duì)象膠囊體，判斷是否存在全部處于或部分處于所述虛擬維修人員肢節(jié)可達(dá)空間膠囊體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，并將其作為待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，以及當(dāng)判斷存在全部處于或部分處于所述虛擬維修人員可達(dá)空間膠囊體內(nèi)的待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體，則對(duì)所述虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體和待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行虛擬碰撞檢測(cè)。

其中，所述虛擬碰撞檢測(cè)模塊202還具體用于通過(guò)遍歷所有虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，判斷是否存在與所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體發(fā)生碰撞的一個(gè)或多個(gè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，并將其作為待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，以及當(dāng)判斷存在與所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體發(fā)生碰撞的待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體，則獲取待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體與待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體間的虛擬碰撞狀態(tài)；其中，虛擬碰撞狀態(tài)包括所述待檢測(cè)虛擬維修人員肢節(jié)膠囊體的瞬時(shí)速度和所述待檢測(cè)虛擬維修對(duì)象膠囊體上的虛擬碰撞點(diǎn)。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于膠囊體和瞬時(shí)速度的動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)方法技術(shù)框架圖，如圖3所示，包括：

步驟一：碰撞檢測(cè)前虛擬維修空間中對(duì)象的膠囊化處理；

在仿真開(kāi)始之前，需要對(duì)虛擬維修空間中全部對(duì)象進(jìn)行膠囊化預(yù)處理，包括維修人員肢節(jié)的膠囊化、維修人員可達(dá)空間的膠囊化以及維修對(duì)象的膠囊化。其中，維修人員肢節(jié)膠囊化指根據(jù)維修人員主要肢體關(guān)節(jié)構(gòu)建維修人員膠囊體并形成膠囊樹(shù)結(jié)構(gòu)，如圖4、圖5所示；維修人員可達(dá)空間膠囊化指構(gòu)建跟隨人體運(yùn)動(dòng)的搜索區(qū)域膠囊體空間如圖6所示；維修對(duì)象膠囊化指根據(jù)產(chǎn)品構(gòu)造和維修需求對(duì)維修對(duì)象進(jìn)行膠囊化處理。

步驟二：基于維修人員可達(dá)空間膠囊體的一級(jí)碰撞檢測(cè)；

對(duì)構(gòu)建的維修對(duì)象膠囊體遍歷地與維修人員可達(dá)空間膠囊體進(jìn)行碰撞檢測(cè)，判斷其是否處于或部分處于維修人員可達(dá)空間內(nèi)。若該可達(dá)空間內(nèi)存在維修對(duì)象膠囊體，則進(jìn)一步遍歷人體膠囊樹(shù)，與可達(dá)空間內(nèi)維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行碰撞檢測(cè)，判斷是否有維修對(duì)象膠囊體與人體膠囊體碰撞，否則在下一次檢測(cè)時(shí)刻重復(fù)進(jìn)行步驟二。

若存在維修對(duì)象膠囊體與人體膠囊體碰撞，則立即執(zhí)行后續(xù)步驟，否則在下一次檢測(cè)時(shí)刻重復(fù)進(jìn)行步驟二。

步驟三：考慮相對(duì)瞬時(shí)速度的切片空間構(gòu)建；

對(duì)于存在碰撞的人體膠囊體，需要確定此時(shí)刻該人體膠囊體的運(yùn)動(dòng)速度v，并回推其與碰撞的維修對(duì)象膠囊體的碰撞點(diǎn)p1，利用兩次碰撞檢測(cè)的間隔時(shí)間t，在速度方向上取距離p1為t*v的點(diǎn)p2,則可以得到過(guò)p1、p2并垂直于速度方向的近法平面和遠(yuǎn)法平面，如圖7所示。

步驟四：碰撞時(shí)刻切片空間內(nèi)維修對(duì)象的膠囊體群生成；

近法平面和遠(yuǎn)法平面將可達(dá)空間膠囊體切分，形成一個(gè)很小的切片空間，對(duì)可達(dá)空間內(nèi)的維修對(duì)象本身執(zhí)行檢測(cè)操作，提取處于該切片空間內(nèi)的維修對(duì)象部分，并對(duì)這些微小的部分分別構(gòu)建新的小膠囊體，形成膠囊體群，如圖7所示。

步驟五：下一時(shí)刻切片空間內(nèi)的二級(jí)碰撞檢測(cè)；

在下一檢測(cè)時(shí)刻，將人體膠囊體遍歷地和與其相對(duì)應(yīng)的膠囊體群進(jìn)行碰撞檢測(cè)，如果發(fā)生碰撞，則返回碰撞結(jié)果。

步驟六：切片空間內(nèi)膠囊體群的釋放。

將構(gòu)建的所有膠囊體群的資源釋放，并重新執(zhí)行步驟二，如此循環(huán)，直到仿真結(jié)束。

對(duì)于本基于膠囊體和瞬時(shí)速度的動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)方法，在兩次檢測(cè)間隔時(shí)間t足夠小的情況下，可以認(rèn)為，二級(jí)碰撞檢測(cè)中人體膠囊體與維修對(duì)象膠囊體群的碰撞即是人體與維修對(duì)象本身的碰撞。如果需要更加精確的碰撞檢測(cè)效果，還可以通過(guò)迭代進(jìn)行膠囊體群構(gòu)建與二級(jí)碰撞檢測(cè)；或在一級(jí)碰撞檢測(cè)完成后，直接進(jìn)行三維物體三角面片之間的碰撞檢測(cè)來(lái)獲得更加精確的碰撞結(jié)果。

實(shí)施例一：

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的碰撞檢測(cè)總體執(zhí)行框架圖，如圖8所示，包括：

1)仿真準(zhǔn)備工作

虛擬維修場(chǎng)景一開(kāi)始，虛擬維修仿真系統(tǒng)將自動(dòng)對(duì)維修人員進(jìn)行膠囊化，形成由多個(gè)膠囊體c_human[a](a是人體膠囊體數(shù)量)組成的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。由于虛擬維修場(chǎng)景的特殊性，默認(rèn)在維修場(chǎng)景中，最先運(yùn)動(dòng)的物體是維修人員人體，因此，最先進(jìn)行的碰撞檢測(cè)，應(yīng)該是針對(duì)運(yùn)動(dòng)人體進(jìn)行。

人體結(jié)構(gòu)上的膠囊體雖然都可以做多自由度運(yùn)動(dòng)，但是運(yùn)動(dòng)人體由于自身的關(guān)節(jié)限制，這些膠囊體都無(wú)法脫離某一個(gè)區(qū)域。這一區(qū)域的邊界是人體上的膠囊體做運(yùn)動(dòng)時(shí)的極限位置組成的包絡(luò)面?？梢岳斫猓梭w與其他物體產(chǎn)生的所有碰撞，都是發(fā)生在該包絡(luò)面以內(nèi)的，即物體必須首先跟該包絡(luò)面包圍的包絡(luò)體碰撞了，才有可能與人體產(chǎn)生碰撞。因此，針對(duì)人體與其他物體的碰撞檢測(cè)，只需要遍歷該包絡(luò)體以內(nèi)的物體是否與人體碰撞。為了對(duì)該包絡(luò)體的區(qū)域進(jìn)行更清晰的界定并減少檢測(cè)包絡(luò)體時(shí)的計(jì)算量，本發(fā)明將該包絡(luò)體定義為維修人員可達(dá)空間，即一個(gè)包圍了人體所有組成膠囊體和這些膠囊體所有運(yùn)動(dòng)區(qū)域集合的大膠囊體。在人體膠囊化之后，虛擬維修仿真系統(tǒng)還需要根據(jù)人體膠囊樹(shù)構(gòu)建該可達(dá)空間膠囊體c_scope。該膠囊體隨著維修人員人體的移動(dòng)而進(jìn)行更新，之后進(jìn)行的碰撞檢測(cè)，也將針對(duì)該膠囊體所包圍的區(qū)域進(jìn)行。

然后仿真系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)膠囊化方法，根據(jù)維修對(duì)象的結(jié)構(gòu)，對(duì)維修場(chǎng)景中維修對(duì)象進(jìn)行膠囊化，產(chǎn)生c_lru[b](b是維修對(duì)象膠囊體數(shù)量)。以上準(zhǔn)備工作完成之后，虛擬維修仿真就可以開(kāi)始了。

2)碰撞檢測(cè)執(zhí)行過(guò)程循環(huán)

本碰撞檢測(cè)方法在每一次檢測(cè)之間具有后效性，這主要體現(xiàn)在虛擬維修仿真系統(tǒng)將依據(jù)枚舉類型testtype的值，確定本次碰撞檢測(cè)所進(jìn)行的類型——碰撞檢測(cè)a或者碰撞檢測(cè)b。其中碰撞檢測(cè)a負(fù)責(zé)執(zhí)行一級(jí)碰撞檢測(cè)，并根據(jù)結(jié)果確定是否執(zhí)行構(gòu)建切片空間并生成切片空間內(nèi)的維修對(duì)象膠囊體群；碰撞檢測(cè)b負(fù)責(zé)執(zhí)行二級(jí)碰撞檢測(cè)和膠囊體群資源的釋放。

3)仿真結(jié)束檢測(cè)

在每一次檢測(cè)完成后，仿真系統(tǒng)都將檢測(cè)維修仿真是否結(jié)束，若結(jié)束則碰撞檢測(cè)停止，若沒(méi)結(jié)束，則繼續(xù)執(zhí)行碰撞檢測(cè)過(guò)程循環(huán)，如圖8中所示。

需要注意的是，為了提高碰撞檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和精確性，在每一次碰撞檢測(cè)b完成之后，還要繼續(xù)進(jìn)行一次碰撞檢測(cè)a，以確定下一次的碰撞檢測(cè)信息。

實(shí)施例二：

圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的a類型碰撞檢測(cè)執(zhí)行過(guò)程流程圖，如圖9所示，a類型的碰撞檢測(cè)實(shí)質(zhì)是第一級(jí)別的碰撞檢測(cè)，主要確定在維修人員可達(dá)空間膠囊體之內(nèi)的維修對(duì)象是否與人體膠囊體結(jié)構(gòu)中的任一膠囊體存在碰撞，若沒(méi)有，則無(wú)需進(jìn)行后續(xù)碰撞檢測(cè)過(guò)程，即碰撞檢測(cè)b類型，若有，則使枚舉類型testtype＝b，該值將導(dǎo)致下一次刷新檢測(cè)時(shí)進(jìn)行b類型碰撞檢測(cè)。

a類型的碰撞具體實(shí)施為：

步驟a1：將場(chǎng)景中所有維修對(duì)象膠囊體進(jìn)行遍歷，并判斷是否與可達(dá)空間膠囊體碰撞。假如都不與可達(dá)空間膠囊體碰撞，則無(wú)需進(jìn)行下一步檢測(cè)，a檢測(cè)結(jié)束，且testtype依然為“a”不變；假如存在維修對(duì)象膠囊體與可達(dá)空間膠囊體碰撞，執(zhí)行步驟a2。

步驟a2：遍歷所有與可達(dá)空間膠囊體碰撞的維修對(duì)象膠囊體和人體膠囊樹(shù)，判斷是否存在維修對(duì)象膠囊體與任一人體膠囊體c_human[i]()碰撞。假如不存在，則無(wú)需進(jìn)行下一步檢測(cè)，a檢測(cè)結(jié)束，且testtype依然為“a”不變；假如存在碰撞，執(zhí)行步驟a3。

步驟a3：假設(shè)c_human[i]與某一維修對(duì)象膠囊體碰撞，則需要確定該碰撞在人體膠囊體上的碰撞點(diǎn)point1與其此時(shí)的速度speed，再根據(jù)碰撞檢測(cè)的刷新時(shí)間deltatime，確定下一次碰撞檢測(cè)時(shí)，point1的可能到達(dá)點(diǎn)point2，通過(guò)速度方向分別確定垂直于speed并且通過(guò)point1和point2的近法平面和遠(yuǎn)法平面。執(zhí)行步驟a4。

步驟a4：遍歷所有在可達(dá)空間膠囊體內(nèi)的維修對(duì)象膠囊體，截取在兩個(gè)法平面確定的切片空間內(nèi)的部分，并根據(jù)截取的新物體構(gòu)造新的小膠囊體c_forb[n]，(n為小膠囊體數(shù)量)，眾多小膠囊體形成膠囊體群。執(zhí)行步驟a5。

步驟a5：將testtype置為“b”，a檢測(cè)結(jié)束。

實(shí)施例三：

圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的b類型碰撞檢測(cè)執(zhí)行過(guò)程流程圖，如圖10所示，b類型碰撞檢測(cè)實(shí)質(zhì)是二級(jí)碰撞檢測(cè)，主要執(zhí)行人體膠囊體和與其相對(duì)應(yīng)的維修對(duì)象膠囊體群的碰撞檢測(cè)。

b類型的碰撞具體實(shí)施為：

步驟b1：遍歷人體膠囊樹(shù)，根據(jù)人體膠囊體在a類型測(cè)試中儲(chǔ)存的信息，確定是否進(jìn)行二級(jí)檢測(cè)。對(duì)于具有相對(duì)應(yīng)維修對(duì)象膠囊體群的人體膠囊體，執(zhí)行步驟b2。

步驟b2：遍歷地進(jìn)行維修對(duì)象膠囊體群與對(duì)應(yīng)人體膠囊體的碰撞檢測(cè)。若某些碰撞成立，則輸出相應(yīng)碰撞信息給虛擬維修仿真系統(tǒng)，系統(tǒng)將對(duì)這些信息進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。對(duì)所有人體膠囊體遍歷測(cè)試完成之后，執(zhí)行步驟b3。

步驟b3：釋放膠囊體群資源，并將testtype重新置為“a”，b測(cè)試結(jié)束。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的方案，提高了仿真中交互的響應(yīng)速度和精度，最終提高了虛擬維修仿真擬真度，提升仿真效果。

盡管上文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。