包围盒碰撞检测技术的研究
０引言虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ，ＶＲ）是一种新的人机交互方式，利用计算机技术生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉、嗅觉等感觉世界。虚拟现实技术使用户可从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备，对生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。为了增强真实感必须进行碰撞检测（ＣｏｌｌｉｓｉｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎ）。例如在虚拟环境中进行漫游时，有了碰撞检测，才可避免（诸如观察者穿墙而过，及在３Ｄ游戏中被距离很远的子弹击倒等）现实中不真实情况的发生［１］。
１碰撞检测的实现方法分类
最原始的碰撞检测方法非常烦琐，即对两个几何
模型中所有几何元素进行两两相交测试。尽管这种方法可得到正确的结果，但是模型的复杂度大时，计算量相当大，相交测试非常缓慢，这与虚拟现实系统的要求相差甚远。为对两物体间精确碰撞检测的加速实现，现有的碰撞检测算法主要分为两大类：层次包围盒法和空间分解法［２］。
１．１层次包围盒法［３］
层次包围盒法为解决碰撞检测的实时交互性提
供了较好方法。它用几何特性简单的包围盒近似地描述复杂的几何对象，进而通过构造树状层次结构越来
越逼近对象的几何模型，直到几乎完全获得对象的几何特性。在对包围盒树进行遍历的过程中，通过包围盒的快速相交测试及早地排除明显不可能相交的基本几何元素对，快速剔除不发生碰撞的元素，减少许多不必要的相交测试，只对包围盒重叠的部分元素进行相交测试，从而加快碰撞检测速度，提高碰撞检测效率。典型的包围盒类型有沿坐标轴的包围盒ＡＡＢＢ、任意方向包围盒、包围球。层次包围盒法应用较为广泛，适用于复杂环境中的碰撞检测。
１．２空间分解法
空间分解法是将整个虚拟空间划分成等体积的
单元格，只对占据同一单元格或相邻单元格的几何对象进行相交测试。典型的方法有Ｋ－Ｄ树、八叉树、ＢＳＰ树、四面体网等。空间分解法适用于稀疏环境中分布比较均匀的几何对象间的碰撞检测。
２层次包围盒方法的实现及特点
２．１ＡＡＢＢ（Ａｘｉｓ－ＡｌｉｇｎｅｄＢｏｕｎｄｉｎｇＢｏｘｅｓ）包围盒
ＡＡＢＢ在碰撞检测中使用最广泛也最悠久。一个
物体的ＡＡＢＢ被定义为包含该碰撞体、
各边平行于坐标轴的最小六面体。因此，描述一个ＡＡＢＢ，仅需六个标量。构造ＡＡＢＢ时，需沿物体局部坐标系的轴向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）构造，即所有的ＡＡＢＢ具有一致的方向。ＡＡＢＢ
作者简介：边美玲（１９８０－），女，山东省淄博市人，中北大学在读硕士研究生，主要研究方向：虚拟现实技术。
收稿日期：２００７－０７－３０；修回日期：２００７－１２－２８
包围盒碰撞检测技术的研究
边美玲１
，任建平
２
（１．中北大学电子与计算机科学与技术学院；２．中北大学机械工程与自动化学院；山西
太原
０３００５１）
【摘
要】碰撞检测是虚拟现实开发中物理建模的重要技术，主要用于加强虚拟现实环境的真实感。文章首先介绍
目前常用的基于包围盒的碰撞检测技术，再从简单性和紧密性方面对其进行分析比较。【关键词】碰撞检测；包围盒；轴向包围盒；任意方向包围盒；包围球【中图分类号】ＴＰ３９１．９
【文献标识码】Ａ
【文章编号】１００３－７７３Ｘ（２００８）０２－００２７－０３
ＳｕｒｖｅｙｏｆＢｏｕｎｄｉｎｇＢｏｘＣｏｌｌｉｓｉｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＢＩＡＮＭｅｉ－ｌｉｎｇ１
，ＲＥＮＪｉａｎ－ｐｉｎｇ
２
（１．ＥｌｅｃｔｒｏｎａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｉｎｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｉｔｉｓ
ｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅｓｅｎｓｅｏｆｒｅａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｓｅｖｅｒａｌｋｉｎｄｓｏｆｃｏｌｌｉｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｂａｓｅｄｏｎｂｏｕｎｄｉｎｇｂｏｘｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ａｎｄｈａｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｍｆｒｏｍｓｉｍｐｌｉｃｉｔｙａｎｄｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ．
〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；Ｂｏｕｎｄｉｎｇｂｏｘ；Ａｘｉｓ－ａｌｉｇｎｅｄｂｏｕｎｄｉｎｇｂｏｘｅｓ；Ｏｒｉｅｎｔｅｄｂｏｕｎｄｉｎｇｂｏｘ；Ｂｏｕｎｄｉｎｇｓｐｈｅｒｅ
第２４卷第２期（总第１０１期）机械管理开发
２００８年４月Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．２（ＳＵＭＮｏ．１０１）ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
Ａｐｒ．２００８
２７??
第２４卷第２期（总第１０１期）机械管理开发２００８年４月
树是基于ＡＡＢＢ的二叉树，可以按照从上到下或者从下到上方式构造生成。常用的是从上到下的方法，即把一个集合划分为多个子集。按照平面分裂法，在每一次递归过程中，要求取最小的ＡＡＢＢ，需沿所选的剖面分别将物体分为正负两半，并将所对应的原始几何元素分别归属正、负两边，见图１（图中对象模型为基本几
何元素三角形，虚线为包围盒）。
两个ＡＡＢＢ间的相交测试非常简单，根据两个
ＡＡＢＢ相交而且仅当它们在三个坐标轴上的投影区间
均相交。通过投影，可将三维求交问题转化为一维求交问题。考察两个包围盒分别向三个坐标轴的投影的重叠情况，即可得出相交测试结果。因此，ＡＡＢＢ间的相交测试最多只需６次比较运算［４］。
２．２
ＯＢＢ（ＯｒｉｅｎｔｅｄＢｏｕｎｄｉｎｇＢｏｘ）包围盒
物体对象的ＯＢＢ是包含该对象且相对于坐标轴方向任意的最小长方体。ＯＢＢ最大的特点是它的方向
的任意性，它可根据被包围对象的形状特点尽可能紧密地包围对象，但其相交测试变得复杂。关键是找出最佳方向，并确定该方向包围盒的最小尺寸。ＯＢＢ间的相交测试基于分离轴理论，若两个ＯＢＢ在一条轴线上的投影不重叠，则这条轴就为分离轴。若一对ＯＢＢ间存在一条分离轴，则可判定这两个ＯＢＢ不相交。
可以利用一次矩（均值）和二次矩（协方差矩阵）统计量来计算包围盒的位置和方向。设第ｉ个三角形的顶点矢量为ｐｉ
、ｑｉ
、ｒｉ
，包围盒包围的三角面片数为ｎ，包围盒的中心位置为：ｍ＝１３ｎ
ｎ
ｉ＝１
!（ｐｉ、
ｑｉ、ｒｉ
）．协方差矩阵元素如下：
Ｃｊｋ＝
１
３ｎ
ｎ
ｉ＝１
!ｐｉｊｐｉ
ｋ
＋ｑｉｊｑｉ
ｋ
＋ｒｉｊｒｉ
ｋ
"#
．１≤ｊ，ｋ≤３．其中：ｊ和ｋ
代表了点的（ｘ，ｙ，ｚ）分量；ｐｉ
＝ｐｉ
－ｍ；ｑｉ
＝ｑｉ
－ｍ；
ｒｉ＝ｒｉ－ｍ；每个都是３×１向量，例如：ｐｉ
＝ｐｉ１，ｐｉ２，ｐｉ
３
%
&
Ｔ
。
利用数值方法解出协方差矩阵的特征向量并单位
化，由于Ｃ是一个实对称矩阵，所以矩阵Ｃ的特征向量相互垂直，可以作为包围盒的方向轴。把要包围的几何体的顶点向方向轴上投影，找出各方向轴上的投影区间，各投影区间的长度就是所求包围盒的相应尺寸。
２．３包围球（ＢｏｕｎｄｉｎｇＳｐｈｅｒｅ）
包围球的定义是包含该对象的最小球体。计算给
定对象Ａ的包围球，先需分别计算基本几何元素集合中所有元素的顶点的Ｘ坐标、Ｙ坐标、Ｚ坐标均值，以此确定包围球的球心Ｃ；再由球心与３个最大值坐标所确定的点间的距离计算半径Ｒ。包围球的计算时间要多于ＡＡＢＢ的计算时间，但存储一个包围球只需两个浮点数，缩小了包围盒所需的存储空间。使用包围球进行相交测试是较简单的。对于两个包围球（Ｃ１，Ｒ１）和（Ｃ２，Ｒ２），如球心距离小于半径之和，即Ｃ１－Ｃ２≤
Ｒ１＋Ｒ２，则两包围球相交，可简化为判断公式（Ｃ１－Ｃ２）
（Ｃ１－Ｃ２）≤（Ｒ１＋Ｒ２）２，故包围球间的相交测试需要经４次加减运算、４次乘法运算、１次比较运算，即可判出两物体是否相交［５］。
３各种包围盒的性能比较
可从包围盒的“简单性”和“紧密性”来判断测试方
法的优劣。简单性是指包围盒要比被包围的几何对象简单，不但要求几何形状简单易于计算，而且要求相交测试算法简单快速。紧密性要求包围盒尽可能贴近被包围的对象，这一属性关系到相交测试所需的包围盒数目；紧密性越好，参与相交测试的包围盒数目越少。
１）ＡＡＢＢ包围盒：ＡＡＢＢ包围盒是与坐标轴对齐
的包围盒，简单性好，紧密性较差（尤其对斜对角方向放置的瘦长形对象，采用ＡＡＢＢ，将留下很大的边角空隙，导致大量没必要的包围盒相交测试）。当物体旋转之后需对ＡＡＢＢ进行同样的旋转并更新；当物体变形
之后只需对变形了的基本几何元素对应的包围盒重新计算；然后可以自下向上由子结点的ＡＡＢＢ合成父结点的ＡＡＢＢ，最后进行包围盒树的更新。
２）ＯＢＢ包围盒：ＯＢＢ碰撞检测方法紧密性是较
好的，可以大大减少参与相交测试的包围盒的数目，因此总体性能要优于ＡＡＢＢ和包围球，并且实时性程度较高。当物体发生旋转运动后，只需对ＯＢＢ进行同样
的旋转即可。因此，对于刚体间的碰撞检测，ＯＢＢ不失为一种较好的选择。迄今为止，还没一种有效的方法能够较好地解决对象变形后ＯＢＢ树的更新问题，而重新
计算每个结点的ＯＢＢ的代价又太大。所以ＯＢＢ不适用于包含软体对象的复杂环境中。
图１从上到下的方式构造图
（下转第３１页）
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３）包围球：包围球碰撞检测方法是用球体包围整
个几何体，无论是几何体还是相交测试都很简单；但是
它的紧密性太差。因为除了在３个坐标轴上分布得比
较均匀的几何体外，几乎都会留下较大的空隙，需要花
费大量的预处理时间，以构造一个好的层次结构逼近
对象。当物体变形之后，包围球树需要重新计算。因此，
它是使用得比较少的一种包围盒。当对象发生旋转运
动时，包围球不需作任何更新，这是包围球的较优秀特
性；当几何对象进行频繁的旋转运动时，采用包围球可
能得到较好结果。
４结束语
层次包围盒方法是目前应用最广泛的碰撞检测方
法。各种碰撞检测算法各有优劣，应该针对不同的应用
场合选择不同的方法，尽可能做到简单、紧密、实时。这
些方法主要针对静态环境下两个包围盒树之间碰撞检
测的研究，对于动态环境下复杂虚拟场景中多个虚拟
对象间的碰撞检测问题，还有待于开发更多高效算法。
参考文献
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究与应用［Ｊ］．交通与计算机，２００５（１）：２３．
光整加工试验提供了良好的试验基础。
３实验验证
光整加工试验中，磁场发生装置是由电磁铁制成
的，利用输入励磁电流的大小来控制磁场的大小。从
图７发现，钢件的粗糙度降低量与电流的大小成正
比，而铝件则是当电流即磁场强度低于某一数值时与
超过一定数值时，粗糙度降低量有不同趋势。这两种
不同的变化趋势是由于钢件和铝件材质在硬度上明
显差距造成的。当磁场强度很高时，磨具对工件表面
的研磨压力和剪切应力也相应增大，这样磨料在材质
相对较软的工件表面就会刻划出较深的波纹和划痕，
因而会出现工件表面粗糙度降低的现象。由试验得
出，磁场强度对加工工件的粗糙度产生较大影响，所
以设计较好的磁场发生装置是有必要的。
４结束语
本文对液体磁性磨具光整加工技术中的两种磁
场发生装置的结构设计及其分析，能为液体磁性模具
加工区域提供较理想的磁场，可使工件在与模具相对
运动加工中获取较高的剪切应力，达到合理高效的加
工条件。从磁场分析角度上借助有限元分析软件
ＡＮＳＹＳ进行二维静态模拟，从磁力线分布和总磁通密
度分布角度可对产生磁场装置进行分析。对两种磁极
不同位置的磁场发生装置进行静态模拟，可得出较理
想效果且符合上述的设计要求；证明了所设计的磁场
发生装置的合理性，为今后研究液体磁性模具光整加
工试验提供了有效的试验基础。
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实现装置［Ｊ］．机械工程与自动化，２００５（１）：５４－５６．
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社，２００５．
（ａ）对位的总磁通密度（ｂ）邻位的总磁通密度
图５无磨具时的总磁通密度分布图
（ａ）对位的总磁通密度（ｂ）邻位的总磁通密度
图６有磨具时的总磁通密度分布图
图７粗糙度降低量与电流大小的变化关系图
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第２８页）
仝云进，等：液体磁性磨具光整加工的电磁场发生装置设计与仿真技术研究
３１
??
自主访问控制综述
自主访问控制综述 摘要：访问控制是安全操作系统必备的功能之一，它的作用主要是决定谁能够访问系统，能访问系统的何种资源以及如何使用这些资源。而自主访问控制（Discretionary Access Control, DAC）则是最早的访问控制策略之一，至今已发展出多种改进的访问控制策略。本文首先从一般访问控制技术入手，介绍访问控制的基本要素和模型，以及自主访问控制的主要过程；然后介绍了包括传统DAC 策略在内的多种自主访问控制策略；接下来列举了四种自主访问控制的实现技术和他们的优劣之处；最后对自主访问控制的现状进行总结并简略介绍其发展趋势。 1自主访问控制基本概念 访问控制是指控制系统中主体（例如进程）对客体（例如文件目录等）的访问（例如读、写和执行等）。自主访问控制中主体对客体的访问权限是由客体的属主决定的，也就是说系统允许主体（客体的拥有者）可以按照自己的意愿去制定谁以何种访问模式去访问该客体。 1.1访问控制基本要素 访问控制由最基本的三要素组成： ●主体（Subject）：可以对其他实体施加动作的主动实体，如用户、进程、 I/O设备等。 ●客体（Object）：接受其他实体访问的被动实体，如文件、共享内存、管 道等。 ●控制策略（Control Strategy）：主体对客体的操作行为集和约束条件集， 如访问矩阵、访问控制表等。 1.2访问控制基本模型 自从1969年，B. W. Lampson通过形式化表示方法运用主体、客体和访问矩阵(Access Matrix)的思想第一次对访问控制问题进行了抽象，经过多年的扩充和改造，现在已有多种访问控制模型及其变种。本文介绍的是访问控制研究中的两个基本理论模型：一是引用监控器，这是安全操作系统的基本模型，进而介绍了访问控制在安全操作系统中的地位及其与其他安全技术的关系；二是访问矩阵，这是访问控制技术最基本的抽象模型。
图像识别技术的研究现状论文
图像识别技术研究现状综述 简介： 图像识别是指图形刺激作用于感觉器官，人们辨认出它是经验过的某一图形的过程,也叫图像再认。在图像识别中,既要有当时进入感官的信息,也要有记忆中存储的信息。只有通过存储的信息与当前的信息进行比较的加工过程，才能实现对图像的再认。图像识别技术是以图像的主要特征为基础的，在图像识别过程中，知觉机制必须排除输入的多余信息,抽出关键的信息。在人类图像识别系统中，对复杂图像的识别往往要通过不同层次的信息加工才能实现。对于熟悉的图形,由于掌握了它的主要特征，就会把它当作一个单元来识别，而不再注意它的细节了。这种由孤立的单元材料组成的整体单位叫做组块，每一个组块是同时被感知的。图像在人类的感知中扮演着非常重要的角色，人类随时随处都要接触图像。随着数字图像技术的发展和实际应用的需要，出现了另一类问题，就是不要求其结果输出是一幅完整的图像，而是将经过图像处理后的图像，再经过分割和描述提取有效的特征，进而加以判决分类，这就是近20年来发展起来的一门新兴技术科学一图像识别。它以研究某些对象或过程的分类与描述为主要内容，以研制能够自动处理某些信息的机器视觉系统，代替传统的人工完成分类和辨识的任务为目的。 图像识别的发展大致经历了三个阶段：文字识别、图像处理和识别及物体识别：文字识别的研究是从1950年开始的，一般是识别字母、数字和符号，并从印刷文字识别到手写文字识别，应用非常广泛，并且已经研制了许多专用设备。图像处理和识别的研究，是从1965年开始的。过去人们主要是对照相技术、光学技术的研究，而现在则是利用计算技术、通过计算机来完成。计算机图像处理不但可以消除图像的失真、噪声，同时还可以进行图像的增强与复原，然后进行图像的判读、解析与识别，如航空照片的解析、遥感图像的处理与识别等，其用途之广，不胜枚举。物体识别也就是对三维世界的认识，它是和机器人研究有着密切关系的一个领域，在图像处理上没有特殊的难点，但必须知道距离信息，并且必须将环境模型化。在自动化技术已从体力劳动向部分智力劳动自动化发展的今天，尽管机器人的研究非常盛行，还只限于视觉能够观察到的场景。进入80年代，随着计算机和信息科学的发展，计算机视觉、人工智能的研究已成为新的动向 图像识别与图像处理的关系： 在研究图像时，首先要对获得的图像信息进行预处理（前处理）以滤去干扰、噪声，作几何、彩色校正等，以提供一个满足要求的图像。图像处理包括图像编码，图像增强、图像压缩、图像复原、图像分割等。对于图像处理来说，输入是图像，输出（即经过处理后的结果）也是图像。图像处理主要用来解决两个问题：一是判断图像中有无需要的信息；二是确定这些信息是什么。图像识别是指对上述处理后的图像进行分类，确定类别名称，它可以在分割的基础上选择需要提取的特征，并对某些参数进行测量，再提取这些特征，然后根据测量结果做出分类。为了更好地识别图像，还要对整个图像做结构上的分析，对图像进行描述，以便对图像的主要信息做一个好的解释，并通过许多对象相互间的结构关系对图像加深理解，以便更好帮助和识别。故图像识别是在上述分割后的每个部分中，找出它的形状及纹理特征，以便对图像进行分类，并对整个图像做结构上的分析。因而对图像识别环节来说，输入是图像（经过上述处理后的图像），输出是类别和图像的结构分析，而结构分析的结果则
碰撞检测
二维碰撞检测算法 碰撞检测（Collision Detection,CD）也称为干涉检测或者接触检测，用来检测不同对象之间是否发生了碰撞，它是计算机动画、系统仿真、计算机图形学、计算几何、机器人学、CAD\ CAM等研究领域的经典问题。 碰撞物体可以分为两类：面模型和体模型。面模型是采用边界来表示物体，而体模型则是使用体元表示物体。面模型又可根据碰撞后物体是否发生形变分为刚体和软体，刚体本身又可根据生成方式的不同分为曲面模型和非曲面模型。目前对于碰撞的研究多集中于面模型的研究，因为体模型是一种三维描述方式，对它进行碰撞检测代价较高。而在面模型的研究中，对刚体的研究技术更为成熟。 下面列举几种常用的碰撞检测技术： 1：包围盒（bounding box）是由Clark提出的，基本思想是使用简单的几何形体包围虚拟场景中复杂的几何物体，当对两个物体进行碰撞检测时，首先检查两个物体最外层的包围盒是否相交，若不相交，则说明两个物体没有发生碰撞，否则再对两个物体进行检测。基于这个原理，包围盒适合对远距离物体的碰撞检测，若距离很近，其物体之间的包围盒很容易相交，会产生大量的二次检测，这样就增大了计算量。 包围盒的类型主要有AABB(Aligned Axis Bounding Box)沿坐标轴的包围盒、包围球、OBB(Oriented Bounding Box)方向包围盒和k-DOP(k Discrete Orientation Polytopes)离散方向多面体等。 AABB是包含几何对象且各边平行于坐标轴的最小六面体，两个AABB包围盒相交当且仅当它们三个坐标轴上的投影均重叠，只要存在一个方向上的投影不重叠，那么它们就不相交。AABB间的相交测试和包围体的更新速度比其他算法
虚拟手术中实时碰撞检测技术
虚拟手术中实时碰撞检测技术研究 彭 磊 张裕飞 王秀娟 （泰山医学院 信息工程学院 山东 泰安 271016） 摘 要： 碰撞检测是虚拟手术的关键技术，为提高检测速度，满足系统实时性的要求，提出空间剖分和层次包围盒相结合的方法。使用八叉树表示法对虚拟场景进行空间剖分，在叶节点构建层次包围盒。进行碰撞检测时属于不同八叉树节点的几何元素不会相交，否则使用层次包围盒算法继续进行检测，对于有可能相交的几何元素再进行精确相交检测。 关键词： 虚拟手术；碰撞检测；空间剖分；层次包围盒 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120029－02 进行碰撞检测时从八叉树的根节点开始，计算两几何元素0 引言 是否属于同一节点，如果不属于同一节点则不相交，如果属于虚拟手术是集医学、生物力学、材料学、计算机图形学、同一节点，递归的到下一级节点进行检查，直到发现两几何元虚拟现实等诸多学科为一体的交叉研究领域。虚拟手术在医学素属于同一叶节点，则需要进一步使用层次包围盒进行检查。 中的应用主要包括：手术计划与过程模拟、术中导航与监护、 2 层次包围盒 手术教学与训练等。碰撞检测是虚拟手术系统中的关键技术，贯穿于虚拟手术的整个过程。 对于八叉树的每个叶节点包含的几何元素，建立层次包围虚拟手术系统中的对象根据材质可分为刚体组织和软件组盒（Bounding Volume Hierarchy ，BVH ）。相对于单纯的层次织。骨骼、手术器械等属于刚体组织，而人体的许多器官如肌包围盒技术，使用空间剖分与层次包围盒相结合的方法进行碰肉、血管、肝脏等属于软体组织。以往大部分碰撞检测的研究撞检测，构建的层次树规模更小，计算量更少。层次包围工作都是针对刚体对象的。与刚体相比较，软体组织由于其特殊的物理性质，在外力或某些操作的作用下会发生几何形状、位置甚至数量上的变化，因此基于软体组织的碰撞检测需要更详细的信息和更多的处理。 最简单的碰撞检测方法是对场景中的几何元素进行两两相2交测试，其时间复杂度为O(n )，虽然这种方法可以得到正确的结果，但是当场景中的几何模型稍微增多些，其实时性便无法满足实际的需求。为了尽可能地减少参与相交测试的几何元素的数量，提高系统的实时性，目前碰撞检测技术使用的主要算法有：层次包围盒法，空间分割法，基于网格剖分的方法[1]。但是这些经典的算法也都存在着构造难度大、紧密性差、相交测试复杂、效率低等缺点。 本文采用空间剖分和层次包围盒相结合的方法，简化了几何信息的表示，进行碰撞检测时可排除明显不相交的几何元素，无法排除的再进行精确相交检测，从而减少计算量，加速碰撞检测速度，提高系统实时性。 1 空间剖分技术 整个虚拟手术的场景空间递归的剖分成若干个网格单元，每一个几何元素都属于某个网格单元，处于同一网格单元内的几何元素才有相交的可能，不在同一网格单元的几何元素一定不会相交。采用八叉树的表示方法进行空间剖分。即包含整个场景的立方体作为八叉树的根节点，立方体的3条棱边分别与x ，y ，z 轴平行。递归的将立方体剖分为8个小块，如图1（a ）所示，生成8个子节点，直到达到指定的剖分层次为止，如图1（b ）所示，每个叶节点包含有限个几何元素。 图1 八叉树表示法 盒包括包围盒和层次树两种数据结构。 2.1 包围盒 包围盒技术是减少相交检测次数，降低碰撞检测复杂度的一种有效的方法。其基本思想是用几何形状相对简单的封闭表面将一复杂几何元素包裹起来，首先进行包围盒之间的相交测试，排除明显不相交的几何元素，无法排除的几何元素，再进一步进行精确的相交测试，从而达到减少相交测试计算量的目的。常见的包围盒类型有：包围球（Bounding Sphere ）、沿坐标轴的包围盒（Axis Aligned Bounding Box ，AABB ）、方向包围盒（Oriented Bounding Box ，OBB ）。离散方向包围盒（k-Discrete Orientation Polytopes ，k-DOPs ）等[2]，如图2所示。 图2 包围盒 由于虚拟手术对实时性要求较高，本文选择AABB 型包围盒，AABB 是平行于坐标轴的，包含几何元素的最小正立方体。其优点是：1）易于构建，只需要计算所包含几何元素的顶点的x ，y ，z 坐标的最大值和最小值，存储6个浮点数即可；2）相交测试计算量小，相交测试时只需对两个包围盒在三个坐标轴上的投影分别进行比较，最多6次比较运算即可。 2.2 包围盒层次树 包围盒层次树即包围盒的层次结构，层次树的根节点包含某个八叉树叶节点几何元素的全集，向下逐层分裂，直到每个叶节点表示一个基本几何元素。常用的构建策略有自顶向下和自底向上两种。 自顶向下的方法首先建立根结点，利用基于全集的信息递归地将每个节点分裂为两个或多个子集，直至生成只包含一个 基本图元的叶结点为止，从而建立一棵自顶向下的包围盒层次 （ ）八叉树结构 （ ）节点的剖分
基于matlab的图像预处理技术研究文献综述
毕业设计文献综述 题目：基于matlab的图像预处理技术研究 专业：电子信息工程 1前言部分 众所周知，MATLAB在数值计算、数据处理、自动控制、图像、信号处理、神经网络、优化计算、模糊逻辑、小波分析等众多领域有着广泛的用途，特别是MATLAB的图像处理和分析工具箱支持索引图像、RGB 图像、灰度图像、二进制图像，并能操作*.bmp、*.jpg、*.tif等多种图像格式文件如。果能灵活地运用MATLAB提供的图像处理分析函数及工具箱，会大大简化具体的编程工作，充分体现在图像处理和分析中的优越性。 图像就是用各种观测系统观测客观世界获得的且可以直接或间接作用与人眼而产生视觉的实体。视觉是人类从大自然中获取信息的最主要的手段。拒统计，在人类获取的信息中，视觉信息约占60%，听觉信息约占20%，其他方式加起来才约占20%。由此可见，视觉信息对人类非常重要。同时，图像又是人类获取视觉信息的主要途径，是人类能体验的最重要、最丰富、信息量最大的信息源。通常，客观事物在空间上都是三维的(3D)的，但是从客观景物获得的图像却是属于二维(2D)平面的。 图像存在方式多种多样，可以是可视的或者非可视的，抽象的或者实际的，适于计算机处理的和不适于计算机处理的。 图像处理它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL）。他们对航天探测器徘徊者7号在 1964 年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，获得了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的成果，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动
图像处理技术的研究现状和发展趋势
图像处理技术的研究现状和发展趋势 庄振帅 数字图像处理又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL）。他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，获得了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的成果，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。在以后的宇航空间技术，如对火星、土星等星球的探测研究中，数字图像处理都发挥了巨大的作用。数字图像处理取得的另一个巨大成就是在医学上获得的成果。1972年英国EMI公司工程师Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置，也就是我们通常所说的CT（Computer Tomograph）。CT的基本方法是根据人的头部截面的投影，经计算机处理来重建截面图像，称为图像重建。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT 装置，获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图像。1979年，这项无损伤诊断技术获得了诺贝尔奖，说明它对人类作出了划时代的贡献。与此同时，图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就，属于这些领域的有航空航天、生物医学过程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等，使图像处理成为一门引人注目、前景远大的新型学科。随着图像处理技术的深入发展，从70年代中期开始，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向
访问控制模型综述
访问控制模型研究综述 沈海波1,2,洪帆1 (1.华中科技大学计算机学院,湖北武汉430074; 2.湖北教育学院计算机科学系,湖北武汉430205) 摘要:访问控制是一种重要的信息安全技术。为了提高效益和增强竞争力,许多现代企业采用了此技术来保障其信息管理系统的安全。对传统的访问控制模型、基于角色的访问控制模型、基于任务和工作流的访问控制模型、基于任务和角色的访问控制模型等几种主流模型进行了比较详尽地论述和比较,并简介了有望成为下一代访问控制模型的UCON模型。 关键词:角色;任务;访问控制;工作流 中图法分类号:TP309 文献标识码: A 文章编号:1001-3695(2005)06-0009-03 Su rvey of Resea rch on Access Con tr ol M odel S HE N Hai-bo1,2,HONG Fa n1 (1.C ollege of Computer,H uazhong Univer sity of Science&Technology,W uhan H ubei430074,China;2.Dept.of C omputer Science,H ubei College of Education,Wuhan H ubei430205,China) Abst ract:Access control is an im port ant inform a tion s ecurity t echnolog y.T o enha nce benefit s and increa se com petitive pow er,m a ny m odern enterprises hav e used this t echnology t o secure their inform ation m ana ge s yst em s.In t his paper,s ev eral m a in acces s cont rol m odels,such as tra dit iona l access control m odels,role-bas ed acces s cont rol m odels,ta sk-ba sed acces s control m odels,t as k-role-based access cont rol m odels,a nd s o on,are discus sed a nd com pa red in deta il.In addit ion,we introduce a new m odel called U CON,w hich m ay be a prom ising m odel for the nex t generation of a ccess control. Key words:Role;Ta sk;Access Cont rol;Workflow 访问控制是通过某种途径显式地准许或限制主体对客体访问能力及范围的一种方法。它是针对越权使用系统资源的防御措施,通过限制对关键资源的访问,防止非法用户的侵入或因为合法用户的不慎操作而造成的破坏,从而保证系统资源受控地、合法地使用。访问控制的目的在于限制系统内用户的行为和操作,包括用户能做什么和系统程序根据用户的行为应该做什么两个方面。 访问控制的核心是授权策略。授权策略是用于确定一个主体是否能对客体拥有访问能力的一套规则。在统一的授权策略下,得到授权的用户就是合法用户,否则就是非法用户。访问控制模型定义了主体、客体、访问是如何表示和操作的,它决定了授权策略的表达能力和灵活性。 若以授权策略来划分,访问控制模型可分为:传统的访问控制模型、基于角色的访问控制(RBAC)模型、基于任务和工作流的访问控制(TBAC)模型、基于任务和角色的访问控制(T-RBAC)模型等。 1 传统的访问控制模型 传统的访问控制一般被分为两类[1]:自主访问控制DAC (Discret iona ry Acces s Control)和强制访问控制MAC(Mandat ory Acces s C ontrol)。 自主访问控制DAC是在确认主体身份以及它们所属组的基础上对访问进行限制的一种方法。自主访问的含义是指访问许可的主体能够向其他主体转让访问权。在基于DAC的系统中,主体的拥有者负责设置访问权限。而作为许多操作系统的副作用,一个或多个特权用户也可以改变主体的控制权限。自主访问控制的一个最大问题是主体的权限太大,无意间就可能泄露信息,而且不能防备特洛伊木马的攻击。访问控制表(ACL)是DAC中常用的一种安全机制,系统安全管理员通过维护AC L来控制用户访问有关数据。ACL的优点在于它的表述直观、易于理解,而且比较容易查出对某一特定资源拥有访问权限的所有用户,有效地实施授权管理。但当用户数量多、管理数据量大时,AC L就会很庞大。当组织内的人员发生变化、工作职能发生变化时,AC L的维护就变得非常困难。另外,对分布式网络系统,DAC不利于实现统一的全局访问控制。 强制访问控制MAC是一种强加给访问主体(即系统强制主体服从访问控制策略)的一种访问方式,它利用上读/下写来保证数据的完整性,利用下读/上写来保证数据的保密性。MAC主要用于多层次安全级别的军事系统中,它通过梯度安全标签实现信息的单向流通,可以有效地阻止特洛伊木马的泄露;其缺陷主要在于实现工作量较大,管理不便,不够灵活,而且它过重强调保密性,对系统连续工作能力、授权的可管理性方面考虑不足。 2基于角色的访问控制模型RBAC 为了克服标准矩阵模型中将访问权直接分配给主体,引起管理困难的缺陷,在访问控制中引进了聚合体(Agg rega tion)概念,如组、角色等。在RBAC(Role-Ba sed Access C ontrol)模型[2]中,就引进了“角色”概念。所谓角色,就是一个或一群用户在组织内可执行的操作的集合。角色意味着用户在组织内的责 ? 9 ? 第6期沈海波等:访问控制模型研究综述 收稿日期:2004-04-17;修返日期:2004-06-28
数字图像处理技术的现状及其发展方向(笔记)
数字图像处理技术的现状及其发展方向 一、数字图像处理历史发展 数字图像处理(Digital Image Processing)将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理。 1.起源于20世纪20年代。 2.数字图像处理作为一门学科形成于20世纪60年代初期，美国喷气推进实验室(JPL)推动了数字图像处理这门学科的诞生。 3.1972年英国EMI公司工程师Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置即CT(Computer Tomograph)，1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT装置,获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图像。 4.从70年代中期开始,随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展,数字图像处理向更高、更深层次发展，人们已开始研究如何用计算机系统解释图像,实现类似人类视觉系统理解外部世界，其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的视觉计算理论。 二、数字图像处理的主要特点 1．目前数字图像处理的信息大多是二维信息,处理信息量很大,对计算机的计算速度、存储容量等要求较高。 2.数字图像处理占用的频带较宽,在成像、传输、存储、处理、显示等各个环节的实现上,技术难度较大,成本也高,这就对频带压缩技术提出了更高的要求。 3.数字图像中各个像素是不独立的,其相关性大。因此,图像处理中信息压缩的潜力很大。 4.由于图像是三维景物的二维投影,一幅图像本身不具备复现三维景物的全部几何信息的能力,要分析和理解三维景物必须作合适的假定或附加新的测量。在理解三维景物时需要知识导引,这也是人工智能中正在致力解决的知识工程问题。 5．一方面，数字图像处理后的图像一般是给人观察和评价的,因此受人的因素影响较大，作为图像质量的评价还有待进一步深入的研究；另一方面，计算机视觉是模仿人的视觉,人的感知机理必然影响着计算机视觉的研究,这些都是心理学和神经心理学正在着力研究的课题。 三、数字图像处理的优点 1.再现性好；图像的存储、传输或复制等一系列变换操作不会导致图像质量的退化。 2.处理精度高；可将一幅模拟图像数字化为任意大小的二维数组,现代扫描仪可以把每个像素的灰度等级量化为16位甚至更高。 3.适用面宽；图像可以来自多种信息源，图像只要被变换为数字编码形式后,均是用二维数组表示的灰度图像组合而成,因而均可用计算机来处理。 4.灵活性高；数字图像处理不仅能完成线性运算,而且能实现非线性处理,即凡是可以用数学公式或逻辑关系来表达的一切运算均可用数字图像处理实现。 四、数字图像处理过程及其主要进展 常见的数字图像处理有:图像的采集、数字化、编码、增强、恢复、变换、
实验四：基于BSP技术的室内场景渲染和碰撞检测
实验四：基于BSP???碰撞检测 姓名：班级：学号： 一、实验目 掌握BSP?原理； 熟悉Ogr?e中基于S P??法。 二、实验仪器 pc、visua?l studi?o 2010 、实验原理 ?过程 //网上检索B?S P相关 //利 Ogr?e实现基于B SP? 程?实现 ???A PI进行详细说明1、BSP相关? （1）BSP? BSP Trees??B i nar?y Space? Parti?o ning?trees? 二 ? 二 ?。 ： ?； 中?光照运算；BSP?预 。 （2）BSP原理? 顺 判定 BSP：二 ?。 ?????? 。 ??定过 ??? 一 ?B S P。 ?上 于 ?件Z Buf?f er?后向前画。
?于?Z B uff?e r?前向后 ? 于后画 ??遮挡而 Z?B uffe?r CUT 而 ?高。 筛选优化 ?进行顺 判?定? 中 ?上?? 过?筛选。 PVS ?减外BSP?过?进行进一 ?筛选优化?。 理?解Po?r tal： ??。Porta?l?于 一? 进行 ? 算 算 ?； 二 法??集合PV?S?候 同 ??? 关 候 ??PVS? 关 ? 。 前 ?D 候?BC?过PVS?测试 A一 ??C U T。
（3）BSP? BSP?流程： 1） ???PVS?信息； 2） ?； 3）??判 ????理； ? 中 判 上级 ?。 4） ????? 理（ ） 后 ?理 ； ? 理 ? 后 理? ； 5） ? 判 PVS??中? 进?行。 2、程 实现 ??相API? 详细?说明 多边 A 一 顶 位于多边 组 一 说多边 A位于多边 “前 ”参考左图。 想象一 一 盒 6 组 朝向盒说盒 一“凸多边 ”朝向盒 盒 “凸多边”。 图1.2 让 一 何确定一 图元集合 否一 “凸多边 ” 伪算法 ： （1） - 参 : o n –确定一 D 中 相 位置 参考多边 。 –待确定 D 中 。 返 值: 位于多边 哪一边。 功 : 确定一 位于 多边定义 哪一边。
网络访问控制技术综述
网络访问控制技术综述 摘要：随着科学的不断进步，计算机技术在各个行业中的运用更加普遍。在计算机技术运用过程中信息安全问题越发重要，网络访问控制技术是保证信息安全的常用方式。本文介绍了研究网络访问控制技术的意义，主流的访问控制技术以及在网络访问控制技术在网络安全中的应用。 关键字：信息安全网络访问控制技术 0．引言 近年来，计算机网络技术在全球范围内应用愈加广泛。计算机网络技术正在深入地渗透到社会的各个领域，并深刻地影响着整个社会。当今社会生活中，随着电子商务、电子政务及网络的普及,信息安全变得越来越重要。在商业、金融和国防等领域的网络应用中，安全问题必须有效得到解决，否则会影响整个网络的发展。一般而言信息安全探讨的课题包括了:入侵检测(Intrusion Deteetion)、加密(Encryption)、认证(Authentieation)、访问控制(Aeeess Control)以及审核(Auditing)等等。作为五大服务之一的访问控制服务，在网络安全体系的结构中具有不可替代的作用。所谓访问控制(Access Control),即为判断使用者是否有权限使用、或更动某一项资源,并防止非授权的使用者滥用资源。网络访问控制技术是通过对访问主体的身份进行限制，对访问的对象进行保护，并且通过技术限制，禁止访问对象受到入侵和破坏。 1.研究访问控制技术的意义 全球互联网的建立以及信息技术飞快的发展，正式宣告了信息时代的到来。信息网络依然成为信息时代信息传播的神经中枢，网络的诞生和大规模应用使一个国家的领域不仅包含传统的领土、领海和领空，而且还包括看不见、摸不着的网络空间。随着现代社会中交流的加强以及网络技术的发展，各个领域和部门间的协作日益增多。资源共享和信息互访的过程逐越来越多，人们对信息资源的安全问题也越发担忧。因此，如何保证网络中信息资源的安全共享与互相操作，已日益成为人们关注的重要问题。信息要获得更大范围的传播才会更能体现出它的价值，而更多更高效的利用信息是信息时代的主要特征，谁掌握的信息资源更多，
数字图像处理技术的研究现状与发展方向
数字图像处理技术的研究现状与发展方向 孔大力崔洋 （山东水利职业学院，山东日照276826） 摘要：随着计算机技术的不断发展，数字图像处理技术的应用领域越来越广泛。本文主要对数字图像处理技术的方法、优点、数字图像处理的传统领域及热门领域及其未来的发展等进行相关的讨论。 关键词：数字图像处理；特征提取；分割；检索 引言 图像是指物体的描述信息，数字图像是一个物体的数字表示，图像处理则是对图像信息进行加工以满足人的视觉心理和应用需求的行为。数字图像处理是指利用计算机或其他数字设备对图像信息进行各种加工和处理，它是一门新兴的应用学科，其发展速度异常迅速，应用领域极为广泛。 数字图像处理的早期应用是对宇宙飞船发回的图像所进行的各种处理。到了70年代，图像处理技术的应用迅速从宇航领域扩展到生物医学、信息科学、资源环境科学、天文学、物理学、工业、农业、国防、教育、艺术等各个领域与行业，对经济、军事、文化及人们的日常生活产生重大的影响。 数字图像处理技术发展速度快、应用范围广的主要原因有两个。最初由于数字图像处理的数据量非常庞大，而计算机运行处理速度相对较慢，这就限制了数字图像处理的发展。现在计算机的计算能力迅速提高，运行速度大大提高，价格迅速下降，图像处理设备从中、小型计算机迅速过渡到个人计算机，为图像处理在各个领域的应用准备了条件。第二个原因是由于视觉是人类感知外部世界最重要的手段。据统计，在人类获取的信息中，视觉信息占60％，而图像正是人类获取信息的主要途径，因此，和视觉紧密相关的数字图像处理技术的潜在应用范围自然十分广阔。 1数字图像处理的目的 一般而言，对图像进行加工和分析主要有以下三方面的目的[1]： (1)提高图像的视感质量，以达到赏心悦目的目的。如去除图像中的噪声，改变图像中的亮度和颜色，增强图像中的某些成分与抑制某些成分，对图像进行几何变换等，从而改善图像的质量，以达到或真实的、或清晰的、或色彩丰富的、或意想不到的艺术效果。 (2)提取图像中所包含的某些特征或特殊信息，以便于计算机进行分析，例如，常用做模式识别和计算机视觉的预处理等。这些特征包含很多方面，如频域特性、灰度/颜色特性、边界/区域特性、纹理特性、形状/拓扑特性以及关系结构等。 (3)对图像数据进行变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输。 2数字图像处理的方法 数字图像处理按处理方法分，主要有以下三类，即图像到图像的处理、图像到数据的处理和数据到图像的处理[2]。 （1）图像到图像。图像到图像的处理，其输入和输出均为图像。这种处理技术主要有图像增强、图像复原和图像编码。 首先，各类图像系统中图像的传送和转换中，总要造成图像的某些降质。第一类解决方法不考虑图像降质的原因，只将图像中感兴趣的特征有选择地突出，衰减次要信息，提高图像的可读性，增强图像中某些特征，使处理后的图像更适合人眼观察和机器分析。这类方法就是图像增强。例如，对图像的灰度值进行修正，可以增强图像的对比度；对图像进行平滑，可以抑制混入图像的噪声；利用锐化技
3d碰撞检测技术共30页文档
核心提示：10.3 碰撞检测技术到目前为止，构造的各种对象都是相互独立的，在场景中漫游各种物体，墙壁、树木对玩家（视点）好像是虚设，可以任意从其中穿越。为了使场景人物更加完善，还需要使用碰撞检测技术。 10.3.1 碰撞检测技术简介无论是PC 游戏，还是移动应用， 10.3 碰撞检测技术 到目前为止，构造的各种对象都是相互独立的，在场景中漫游各种物体，墙壁、树木对玩家（视点）好像是虚设，可以任意从其中穿越。为了使场景人物更加完善，还需要使用碰撞检测技术。 10.3.1 碰撞检测技术简介 无论是PC游戏，还是移动应用，碰撞检测始终是程序开发的难点，甚至可以用碰撞检测作为衡量游戏引擎是否完善的标准。 好的碰撞检测要求人物在场景中可以平滑移动，遇到一定高度的台阶可以自动上去，而过高的台阶则把人物挡住，遇到斜率较小的斜坡可以上去，斜率过大则会把人物挡住，在各种前进方向被挡住的情况下都要尽可能地让人物沿合理的方向滑动而不是被迫停下。 在满足这些要求的同时还要做到足够精确和稳定，防止人物在特殊情况下穿墙而掉出场景。
做碰撞检测时，该技术的重要性容易被人忽视，因为这符合日常生活中的常识。如果出现Bug，很容易被人发现，例如人物无缘无故被卡住不能前进或者人物穿越了障碍。所以，碰撞检测是让很多程序员头疼的算法，算法复杂，容易出错。 对于移动终端有限的运算能力，几乎不可能检测每个物体的多边形和顶点的穿透，那样的运算量对手机等设备来讲是不可完成的，所以移动游戏上使用的碰撞检测不可能使用太精确的检测，而且对于3D碰撞检测问题，还没有几乎完美的解决方案。目前只能根据需要来取舍运算速度和精确性。 目前成功商业3D游戏普遍采用的碰撞检测是BSP树及AABB （axially aligned bounding box）包装盒（球）方式。简单地讲，AABB检测法就是采用一个描述用的立方体或者球形体包裹住3D物体对象的整体（或者是主要部分），之后根据包装盒的距离、位置等信息来计算是否发生碰撞，如图10-24所示。 除了球体和正方体以外，其他形状也可以作包装盒，但是相比计算量和方便性来讲还是立方体和球体更方便些，所以其他形状的包装只用在一些特殊场合使用。BSP树是用来控制检测顺序和方向的数据描述。 在一个游戏场景中可能存在很多物体，它们之间大多属于较远位置或者相对无关的状态，一个物体的碰撞运算没必要遍历这些物体，同时还可以节省重要的时间。
碰撞检测技术
碰撞检测技术 碰撞检测技术2011-05-06 23：00 技术--引擎2008-09-05 19：50：55阅读251 10.3碰撞检测技术 到目前为止，构造的各种对象都是相互独立的，在场景中漫游各种物体，墙壁、树木对玩家(视点)好像是虚设，可以任意从其中穿越。为了使场景人物更加完善，还需要使用碰撞检测技术。 10.3.1碰撞检测技术简介 无论是PC游戏，还是移动应用，碰撞检测始终是程序开发的难点，甚至可以用碰撞检测作为衡量游戏引擎是否完善的标准。 好的碰撞检测要求人物在场景中可以平滑移动，遇到一定高度的台阶可以自动上去，而过高的台阶则把人物挡住，遇到斜率较小的斜坡可以上去，斜率过大则会把人物挡住，在各种前进方向被挡住的情况下都要尽可能地让人物沿合理的方向滑动而不是被迫停下。 在满足这些要求的同时还要做到足够精确和稳定，防止人物在特殊情况下穿墙而掉出场景。 做碰撞检测时，该技术的重要性容易被人忽视，因为这符合日常生活中的常识。如果出现Bug，很容易被人发现，例如人物无缘无故被卡住不能前进或者人物穿越了障碍。所以，碰撞检测是让很多程序员头疼的算法，算法复杂，容易出错。 对于移动终端有限的运算能力，几乎不可能检测每个物体的多边形和顶点的穿透，那样的运算量对手机等设备来讲是不可完成的，所以移动游戏上使用的碰撞检测不可能使用太精确的检测，而且对于3D碰撞检测问题，还没有几乎完美的解决方案。目前只能根据需要来取舍运算速度和精确性。
目前成功商业3D游戏普遍采用的碰撞检测是BSP树及AABB(axially aligned bounding box)包装盒(球)方式。简单地讲，AABB检测法就是采用一 个描述用的立方体或者球形体包裹住3D物体对象的整体(或者是主要部分)，之后根据包装盒的距离、位置等信息来计算是否发生碰撞，如图10-24所示。 除了球体和正方体以外，其他形状也可以作包装盒，但是相比计算量和方 便性来讲还是立方体和球体更方便些，所以其他形状的包装只用在一些特殊场 合使用。BSP树是用来控制检测顺序和方向的数据描述。 在一个游戏场景中可能存在很多物体，它们之间大多属于较远位置或者相 对无关的状态，一个物体的碰撞运算没必要遍历这些物体，同时还可以节省重 要的时间。 如果使用单步碰撞检测，需要注意当时间步长较大时会发生两个物体完全 穿透而算法却未检测出来的问题，如图10-25所示。其解决方案是产生一个4D 空间，在物体运动的开始和结束时间之间产生一个4D超多面体，用于穿透测试。 图10-24 AABB包装盒图10-25碰撞检测的单步失控和4D测试 读者在程序开发初期有必要对碰撞检测有一个初步的估计，以免最后把大 量精力消耗在碰撞检测问题上，从而降低了在基础的图形编程之上的注意力。 10.3.2球体碰撞检测 真实的物理模拟系统需要非常精确的碰撞检测算法，但是游戏中常常只需 要较为简单的碰撞检测，因为只需要知道物体什么时候发生碰撞，而不用知道 模型的哪个多边形发生了碰撞，因此可以将不规则的物体投影成较规则的物体 进行碰撞检测。 球体只有一个自由度，其碰撞检测是最简单的数学模型，我们只需要知道 两个球体的球心和半径就能进行检测。 那么球体碰撞是如何工作的?主要过程如下。 n计算两个物体中心之间的距离，并且将其与两个球体的半径和进行比较。
基于GJK的凸体快速连续碰撞检测研究
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/db3139995.html, 基于GJK的凸体快速连续碰撞检测研究 作者：刘丽等 来源：《河北科技大学学报》2014年第05期 摘要：针对一段时间内的多个运动物体之间的碰撞检测，提出一种基于距离算法（GilbertJohnsonKeerthialgorithm，GJK算法）的凸体快速连续碰撞检测算法，该算法主要通过判断一段时间内两物体之间的最小距离是否为零来检测碰撞发生情况。首先利用GJK算法在有限步骤内计算得到最小距离，检测两物体是否发生碰撞；若两物体发生碰撞，进而利用raycasting算法确定发生碰撞的精确位置，根据环境要求做出相应响应，调整运动物体位置。仿真结果表明，对多个运动物体间的连续碰撞检测，该算法有较高的实时性和准确性。 关键词：连续碰撞；GJK算法；运动物体；碰撞检测；凸体 中图分类号：TP391.9文献标志码：A Abstract：This paper presents a fast continuous collision detection algorithm to dealing with moving multiple convex objects within a period of time， which is based on the GilbertJohnsonKeerthi algorithm. The algorithm is determined by whether the minimum distance between the two objects within a period of time is zero to detect the occurrence of a collision. First，the algorithm utilizes GJK algorithm to calculate the minimum distance between the two objects and to detect the collision in finite steps. If two objects collide， then， determine the precise collision position of two objects based on the raycasting algorithm， and respond according to the environmental requirements， adjust two objects' location. The simulation results show that this algorithm has high realtime and accurate characteristics for continuous collision detection between multiple moving objects. Key words：continuous collision； GilbertJohnsonKeerthi（GJK） algorithm； moving objects； collision detection； convex objects 碰撞检测在计算机图形学、CAD/CAM、虚拟现实、虚拟制造、三维游戏等诸多领域都有广泛的应用，是提高虚拟场景物理真实感的关键问题之一[14]。按照场景模式不同，碰撞检测主要分为静态检测和动态检测。动态检测针对场景中至少存在一个运动物体的情况；根据碰撞检测方式的不同，动态检测分为离散检测和连续检测[5]。离散碰撞检测算法是对运动物体进 行取样检测，因此容易造成漏检测，进而产生穿透现象[6]。针对两物体间的穿透现象，连续 碰撞检测算法通过对一段连续时间内物体的运动过程进行建模，判断两物体之间的碰撞情况，可以很好地解决漏检测问题[6]，但计算量相对较大。目前，虚拟环境的场景复杂度越来越 高，对碰撞检测的实时性及准确性的要求也越来越高。因此，提高检测实时性及准确性是连续碰撞检测要解决的关键问题。
人脸检测和识别技术的文献综述
人脸识别技术综述 摘要：在阅读关于人脸检测识别技术方面文献后，本文主要讨论了人脸识别技术的基本介绍、研究历史,人脸检测和人脸识别的主要研究方法，人脸识别技术的应用前景，并且总结了人脸识别技术的优越性和当下研究存在的困难。 关键词：人脸识别;人脸检测；几何特征方法;模板匹配方法;神经网络方法;统计方法;模板匹配;基于外观方法; 随着社会的发展，信息化程度的不断提高，人们对身份鉴别的准确性和实用性提出了更高的要求，传统的身份识别方式已经不能满足这些要求。人脸识别技术(FRT)是当今模式识别和人工智能领域的一个重要研究方向.虽然人脸识别的研究已有很长的历史,各种人脸识别的技术也很多,但由于人脸属于复杂模式而且容易受表情、肤色和衣着的影响,目前还没有一种人脸识别技术是公认快速有效的[1]基于生物特征的身份认证技术是一项新兴的安全技术，也是本世纪最有发展潜力的技术之一[2]。 1. 人脸识别技术基本介绍 人脸识别技术是基于人的脸部特征，一个完整的人脸识别过程一般包括人脸检测和人脸识别两大部分，人脸检测是指计算机在包含有人脸的图像中检测出人脸，并给出人脸所在区域的位置和大小等信息的过程[3]，人脸识别就是将待识别的人脸与已知人脸进行比较，得
出相似程度的相关信息。 计算机人脸识别技术也就是利用计算机分析人脸图象, 进而从中出有效的识别信息, 用来“辨认”身份的一门技术.人脸自动识别系统包括三个主要技术环节[4]。首先是图像预处理，由于实际成像系统多少存在不完善的地方以及外界光照条件等因素的影响，在一定程度上增加了图像的噪声，使图像变得模糊、对比度低、区域灰度不平衡等。为了提高图像的质量，保证提取特征的有有效性，进而提高识别系统的识别率，在提取特征之前，有必要对图像进行预处理操作；人脸的检测和定位，即从输入图像中找出人脸及人脸所在的位置，并将人脸从背景中分割出来，对库中所有的人脸图像大小和各器官的位置归一化；最后是对归一化的人脸图像应用人脸识别技术进行特征提取与识别。 2. 人脸识别技术的研究历史 国内关于人脸自动识别的研究始于二十世纪80年代，由于人脸识别系统和视频解码的大量运用，人脸检测的研究才得到了新的发展利用运动、颜色和综合信息等更具有鲁棒性的方法被提出来变形模板，弹性曲线等在特征提取方面的许多进展使得人脸特征的定位变得更为准确。 人脸识别的研究大致可分为四个阶段。第一个阶段以Bertillon，Allen和Parke为代表，主要研究人脸识别所需要的面部特征；第二个阶段是人机交互识别阶段；第三个阶段是真正的机器自动识别阶段；第四个阶段是鲁棒的人脸识别技术的研究阶段。目前，国外多所