织物动态仿真及碰撞算法的研究

【摘要】伴随着计算机动画技术、服装CAD等虚拟现实领域的发展，织物的动态仿真模拟成为了一个越来越重要的研究方向。尽管目前很多学者已经在这方面做了许多工作，但是随着各领域对仿真技术越来越高的要求，实时和逼真的织物动态仿真技术仍然是一个值得研究的问题。在柔性织物的动态仿真中，织物建模是基础。本文首先对目前比较流行和常用的织物建模方法进行了详细地分析和比较。通过对柔性织物的性能考虑以及对各种模型的分析，采用简化的质点–弹簧模型来建立本文系统的仿真模型。与经典的质点–弹簧模型相比，该模型简化了后续工作中质点的受力分析以及数值求解过程。然后，在织物模型的动力学微分方程求解中，研究和分析了各种常用的数值求解方法，如显式欧拉积分法、隐式积分法、verlet积分方法、四阶龙格-库塔法等。通过对这几种方法的分析和比较，本文提出了一种改进的显式欧拉积分算法。这种方法在织物仿真系统的精确度和计算效率之间实现了有效折中。碰撞检测和碰撞响应处理是织物动态仿真模拟中很关键的问题。它所耗费的时间通常会占到整个仿真时间的40%左右，碰撞检测和响应处理算法的优劣直接关系到仿真的实时性和精确性。本文通过对柔性织物仿真模拟中现有的几种碰撞检测方法进行了分析和比较，提出采用混合的层次包围盒算法进行碰撞检测分析，建立具有不同包围盒模型结点的包围盒树进行碰撞检测。对系统中静止的对象采用构造简单的球包围盒，用适用于软体对象碰撞检测的AABB包围盒包围柔性织物。从而将它们之间的碰撞检测问题转化为AABB包围盒树和球包围盒树的遍历和判交问题。当检测到碰撞发生后，调用碰撞响应模块进行碰撞响应处理。本项目通过建立织物仿真模型、数值积分求解动力学方程、织物碰撞检测以及碰撞响应处理等模块实现了织物的动态仿真模拟。实验结果表明，本文建立的仿真系统在达到实时性的基础上较逼真地模拟了织物仿真的运动效果。
【作者】胡静；
【导师】黄文清；汪亚明；
【作者基本信息】浙江理工大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】织物模型；显式欧拉积分法；层次包围盒；碰撞检测；

【参考文献】
[1]宣璐.威妥玛之《语言自迩集》与对外汉语教材编写原则探讨[D].浙江大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[2]高维藩.中国人寿北京分公司团体健康保险战略成本管理研究[D].中国地质大学（北京）,工商管理,2014,硕士.
[3]刘金涛.基于云计算的资源开放平台研究与实现[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2012,硕士.
[4]宋崎,江紫亚,韩建达,王洪光.基于两时间尺度模型的直升机非线性控制器设计[J].控制与决策,2014,09:1673-1677.
[5]卢璐.信息时代下我国法官的媒介素养探究[D].西南政法大学,新闻学,2012,硕士.
[6]薛冰冰,普杰信.基于数据挖掘的网络入侵检测系统模型[J].广东自动化与信息工程,2003,03:11-13+30.
[7]李国祥.北京市属高校教师工作满意度与工作绩效关系实证研究[D].北京物资学院,劳动经济学,2014,硕士.
[8]禹治洪.论诚实信用原则的主客观统一[D].吉林大学,民商法学,2004,硕士.
[9]刘云.含氟有机硅整理剂的合成与性能研究[D].天津工业大学,应用化学,2004,硕士.
[10]胡卉.智能物流条件下多业务实体的组合优化与协调问题研究[D].北京交通大学,2008.
[11]徐丽丽.清末民初才媛姚倚云研究[D].苏州大学,中国古代文学,2014,硕士.
[12]李习习.专题资源网站的视觉传达设计研究[D].南京师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[13]崔喜丽.基于网络编码的下一代接入网性能优化技术研究[D].北京邮电大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[14]卢小驰.中国地质大学地球科学家集团创新能力及其社会环境研究[D].中国地质大学,科学技术史,2003,硕士.
[15]刘文干.三株红壤高效溶磷菌的分离、鉴定、溶磷特性及其对花生促生效应的研究[D].南京农业大学,微生物学,2012,硕士.
[16]饶飞玲.农村小规模学校教师边缘化处境研究[D].华中师范大学,小学教育,2014,硕士.
[17]翟琨.小型四倾转旋翼机（QTR）控制系统设计[D].哈尔滨工业大学,电气工程及自动化,2013,硕士.
[18]李小甲.近20年定日岗嘎镇典型高寒湿地景观格局变化分析[D].成都理工大学,自然地理学,2013,硕士.
[19]张婷婷.肿节风颗粒对~(60)Coγ射线照射后猪腮腺细胞损伤的防护作用[D].广西医科大学,肿瘤放射治疗学,2013,硕士.
[20]吴乐园.重磁位场频率域高精度正演方法：Gauss-FFT法[D].浙江大学,地球探测与信息技术,2014,博士.
[21]李红.玉米螟发生发展模型及软件开发[D].南京气象学院,气象学,2003,硕士.
[22]王国成.基于公交乘客流构成划分的公交线路拟合研究[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[23]张喜,薛建辉,生原喜久雄,许笑天,田野,户田诰夫,刘延惠.黔中山地喀斯特森林的水文学过程和养分动态[J].植物生态学报,2007,05:757-768.
[24]王中林.论我国未成年患者的知情同意权[D].上海交通大学,民商法学,2013,硕士.
[25]赵莉莉.汉维缩略语的类型及其翻译[D].新疆师范大学,中国少数民族语言文学（专业学位）,2013,硕士.
[26]刘宏志.基于MSP430的高压智能无功补偿控制器的研制[D].西北工业大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[27]郭园园.二氧化碳加氢合成甲醇Cu/ZrO_2/CNTs催化剂的研究[D].华南理工大学,2013.
[28]刘德志.城市火灾报警智能监控终端的研究与应用[D].广东工业大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[29]邹行.“江山之城”地产项目策划方案研究[D].河北工业大学,工商管理,2013,硕士.
[30]李运祝.中职英语教学中的中国文化导入现状调查研究[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[31]吴立刚,王常虹,曾庆双.基于观测器的滑模控制非线性中立型时滞系统[J].控制与决策,2005,10:1091-1096.
[32]王洪涛.TB5钛合金高温变形行为与微观组织演变研究[D].东北大学,材料加工工程,2011,硕士.
[33]陈尚文.无刷直流电机无位置传感器直接转矩控制研究[D].哈尔滨工业大学,电气工程,2014,硕士.
[34]邹甜.大青龙汤解热药效物质及其血清药物化学研究[D].湖北中医药大学,中药学,2013,硕士.
[35]张广威.高新技术产业开发区的发展布局研究[D].广西大学,政治经济学,2004,硕士.
[36]徐丙垠,李京,陈平,陈羽,董新洲,葛耀中,P.F.Gale.现代行波测距技术及其应用[J].电力系统自动化,2001,23:62-65.
[37]郝世磊.基于陕北传统聚落特色下的文化产业园规划设计研究[D].西安建筑科技大学,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[38]彭红.加拿大圣智科学教科书7-9探究活动内容的研究[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[39]柳祚满.过饱和干道交通信号控制策略研究[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[40]邹华.江苏SMS公司投资价值分析[D].南京大学,工商管理,2013,硕士.
[41]徐奕.基于内生理论的中联资产评估集团（陕西）有限公司竞争优势研究[D].西北大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[42]呼艳平.CKdV方程族的一种新的超扩展[D].郑州大学,基础数学,2013,硕士.
[43]姜兆芹.生态型林改道路的探索分析[D].华中师范大学,政治学理论,2012,硕士.
[44]梁炜超.预应力型钢混凝土连续组合梁非线性有限元受力分析[D].西安科技大学,结构工程,2013,硕士.
[45]朱继.基于粗糙集的变压器故障诊断研究[D].上海大学,系统工程,2013,硕士.
[46]杜军.齐鲁文化和伊斯兰文化的有机结合[D].宁夏大学,人类学,2014,硕士.
[47]沈立.家电下乡政策影响农村居民消费的实证分析[D].清华大学,应用经济学,2013,硕士.
[48]王灏.情绪工作记忆对视觉搜索中注意导向的作用[D].西南大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[49]童晓阳,李映川,陈德明,章力,许克崃.基于IEC61850标准的变电站二次系统精细化管理探讨[J].电力系统自动化,2009,22:44-48.
[50]孙波.白山头水库除险加固设计及方案优化研究[D].山东大学,建筑与土木工程（专业学位）,2012,硕士.