專利名稱：一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測和繪制修正花瓣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及植物學(xué)方面的知識(shí)，主要是與圖形學(xué)中三維物體碰撞檢測及植物花的花瓣分布有關(guān)，特別涉及一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測和繪制修正花瓣的方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)仿真建模、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)藝術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺、智能機(jī)器人等的需求大大推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展。碰撞檢測是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)重要部分，簡單地講，碰撞檢測就是檢測虛擬場景中的不同對(duì)象之間是否發(fā)生了碰撞。碰撞檢測問題按運(yùn)動(dòng)物體所處的空間可分為二維平面碰撞檢測和三維空間碰撞檢測。二維平面碰撞檢測算法相對(duì)簡單；而三維空間碰撞檢測算法相對(duì)復(fù)雜并但在仿真系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于花瓣間碰撞的檢測，大都是采用物體的最小包圍盒之間的關(guān)系進(jìn)行檢測，其缺點(diǎn)是計(jì)算量大，檢測速度慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)花朵中的花瓣分布規(guī)律及花瓣的曲面特征，提出基于投影的植物花三維造形模擬中花瓣間的碰撞檢測方法，從而提供一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測和繪制修正花瓣的方法。本發(fā)明技術(shù)方案之一采用參數(shù)方程表示花瓣曲面的初始狀態(tài)；碰撞檢測方法為將花瓣面中的各點(diǎn)的三維直角坐標(biāo)X，y, Z從內(nèi)輪到外輪分別投影到地理坐標(biāo)的球面上用經(jīng)度和緯度表示，并將經(jīng)緯度離散取值，轉(zhuǎn)換到二維坐標(biāo)平面上；采用多個(gè)緩沖區(qū)分別記錄各花瓣的投影結(jié)果及花瓣離地理坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；碰撞檢測過程為根據(jù)各緩沖區(qū)中的值， 確定當(dāng)前花瓣是否與其它花瓣有碰撞；根據(jù)碰撞檢測結(jié)果，確定碰撞的范圍，再將當(dāng)前花瓣進(jìn)行變形或移動(dòng)，避免當(dāng)前花瓣與其它花瓣碰撞。優(yōu)選所述的花瓣曲面的初始狀態(tài)采用如下參數(shù)方程表示
X = AEW Hh A x
y = hv Ay
z = Az + g
O ^ ^ I O ^ K ^ I([)
每個(gè)花瓣以不同的旋轉(zhuǎn)角度分布在花托上，再進(jìn)行基本幾何變換，基本幾何變換包括繞三個(gè)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)移和平移；經(jīng)過幾何變換得到花朵中的各個(gè)花瓣的位置及方向。所述的碰撞檢測方法采用局部坐標(biāo)系，每個(gè)花朵的中心是直角坐標(biāo)原點(diǎn)及地理坐標(biāo)球心位置，將花瓣曲面的直角坐標(biāo)投影到地理經(jīng)緯坐標(biāo)，如下式
權(quán)利要求
1.一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測方法，其特征是采用參數(shù)方程表示花瓣曲面的初始狀態(tài)；碰撞檢測方法為將花瓣面中的各點(diǎn)的三維直角坐標(biāo)X，I, Z從內(nèi)輪到外輪分別投影到地理坐標(biāo)的球面上用經(jīng)度和緯度表示，并將經(jīng)緯度離散取值，轉(zhuǎn)換到二維坐標(biāo)平面上；采用多個(gè)緩沖區(qū)分別記錄各花瓣的投影結(jié)果及花瓣離地理坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；碰撞檢測過程為根據(jù)各緩沖區(qū)中的值，確定當(dāng)前花瓣是否與其它花瓣有碰撞；根據(jù)碰撞檢測結(jié)果，確定碰撞的范圍，再將當(dāng)前花瓣進(jìn)行變形或移動(dòng)，避免當(dāng)前花瓣與其它花瓣碰撞。
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測方法，其特征在于所述的花瓣曲面的初始狀態(tài)采用如下參數(shù)方程表示
3.如權(quán)利要求I所述的一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測方法，其特征在于所述的碰撞檢測方法采用局部坐標(biāo)系，每個(gè)花朵的中心是直角坐標(biāo)原點(diǎn)及地理坐標(biāo)球心位置，將花瓣曲面的直角坐標(biāo)投影到地理經(jīng)緯坐標(biāo)，如下式
4.如權(quán)利要求I所述的一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測方法，其特征在于所述的多個(gè)緩沖區(qū)定義如下，用于記錄各花瓣的投影結(jié)果及花瓣離地理坐標(biāo)原點(diǎn)的距離； sphere_num[180] [360]用于存放當(dāng)前花瓣有碰撞的投影標(biāo)志； sphere_z [180] [360]用于存放離球心最遠(yuǎn)的花瓣離球心的距離； sphere_dz[180] [360]用于存放發(fā)生碰撞后的兩個(gè)花瓣的距離； sphere_u[180] [360]用于存放發(fā)生碰撞時(shí)的花瓣的u參數(shù)； sphere_v[180] [360]用于存放發(fā)生碰撞時(shí)的花瓣的^參數(shù)。
5.如權(quán)利要求I或4所述的一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測方法，其特征在于所述的碰撞檢測過程為從花朵中的內(nèi)輪花瓣開始，依次到外輪花瓣，逐個(gè)花瓣進(jìn)行碰撞檢測， 并將檢測的結(jié)果記錄到各個(gè)緩沖區(qū)中如果花瓣中的某個(gè)經(jīng)纟韋點(diǎn)(i, j)離球心坐標(biāo)的距離dis(i, j)小于等于當(dāng)前sphere_ z[i] [j]值，說明該點(diǎn)有碰撞；將 sphere_z[i] [j]- dis(i, j)記錄到 sphere_dz[i] [j]中； 當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)曲面的兩個(gè)參數(shù)值分別記錄到sphere_u[i] [j]和sphere_v [i] j]中；當(dāng)前花瓣的編號(hào)記錄到sphere_num[i] [j]中；如果花瓣中的某個(gè)經(jīng)纟韋點(diǎn)(i, j)離球心坐標(biāo)的距離dis(i, j)大于當(dāng)前sphere_z [i] [j]值，說明該點(diǎn)無碰撞；將dis(i, j)記錄至Ij sphere_z[i] [j]中。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測方法，其特征在于如果某個(gè)花瓣與其內(nèi)輪或同輪的花瓣有碰撞，則對(duì)該花瓣緩沖區(qū)中的投影信息進(jìn)行處理，確定花瓣面上碰撞的各個(gè)區(qū)域范圍及相應(yīng)區(qū)域中心的參數(shù)U與V的值，即Ui與根據(jù)K.與將如下高斯函數(shù)代入式(I )，對(duì)花瓣碰撞處進(jìn)行變形，使其避免碰撞；
7.米用I一6任一權(quán)利要求所述的一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測方法繪制修正花瓣的方法，其特征在于(1)確定花瓣曲面的初始狀態(tài)的初始參數(shù)方程如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于投影的花瓣間碰撞的檢測和繪制修正花瓣的方法，其特征是采用參數(shù)方程表示花瓣曲面的初始狀態(tài)；碰撞檢測方法為將花瓣面中的各點(diǎn)的三維直角坐標(biāo)x,y,z從內(nèi)輪到外輪分別投影到地理坐標(biāo)的球面上用經(jīng)度和緯度表示，并將經(jīng)緯度離散取值，轉(zhuǎn)換到二維坐標(biāo)平面上；采用多個(gè)緩沖區(qū)分別記錄各花瓣的投影結(jié)果及花瓣離地理坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；碰撞檢測過程為根據(jù)各緩沖區(qū)中的值，確定當(dāng)前花瓣是否與其它花瓣有碰撞；根據(jù)碰撞檢測結(jié)果，確定碰撞的范圍，再將當(dāng)前花瓣進(jìn)行變形或移動(dòng)，避免當(dāng)前花瓣與其它花瓣碰撞。本發(fā)明同時(shí)還提出了繪制修正花瓣的方法。通過對(duì)花朵的生成過程中花瓣間的碰撞檢測試驗(yàn)，說明其檢測效果好。
文檔編號(hào)G06T19/00GK102609993SQ20121003228
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者李麗華, 陸玲 申請(qǐng)人:東華理工大學(xué)