虚拟现实中柔性物体建模方法

基于物理的建模方法将柔性物体划分为质点网格，将柔性物体的运动看成质点网格在力、能量等各种物理量作用下的质点运动。柔性物体的网格结构可分为离散型和连续型两类，前者有质点模型、粒子模型和弹簧-质点模型；后者有弹簧变形模型、空气动力模型、波传播模型和有限元模型等.离散质点模型。离散质点模型将柔性物体看作离散质点的集合，质点之间的作用通过变形能量方法和弹簧力学方法模拟。能量方法依据能量最小化原理，以能量为目标函数，以柔性物体作为约束条件，结合外力产生的影响，采用优化方法求解具有最小能量的柔性物体形态。此类方法比较适用于柔性物体的静态模拟。力学方法对质点进行力的分析，运用动力学理论，建立质点运动的微分方程，通过微分方程的数值求解，确定质点在时间序列中的运动轨迹，从而确定柔性物体的空间形态，适用于柔性物体的动态模拟。连续质点模型。连续质点模型将柔性物体看作连续介质，使用连续介质力学理论计算变形。Terzopoulos D.等采用连续弹性理论模拟物体的形变和运动，根据物体的质量、弹性等物理属性模拟柔性物体对外力的动力学响应，能够模拟多种变形效果，如完全弹性变形、非完全弹性变形、塑性变形、断裂等。他们还采用Lagrange方程和热方程模拟了变形物体的融化过程。柔性物体的碰撞检测由于柔性物体的特性，对其通常采用连续碰撞检测方法，主要问题在于如何精确地检测出可能发生的碰撞，此外，柔性物体的碰撞检测通常采用层次包围体树结构。