算法开题报告

1 / 5 算法开题报告 时间： 2016-06-03 来源：唯才教育网 本文已影响 人 基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测技术研究 摘要： 碰撞检测问题是 3D 游戏、机器人、动画仿真、城市规划、医学等领域不可回避的问题之一。在 AR 环境中，目前普遍使用 AABB、 OOBB 算法或是混合使用的算法来解决碰撞问题，这些算法实时性较好，但是真实性无法满足 AR 环境，尤其是自然人参与的 AR 交互过程要求。本文将利用实时性较好的 AABB 包围盒算法作为粗糙碰撞检测，再引入人工免疫系统来解决 AR 中的精确碰撞检测问题，以满足 AR 环境中的实时性和真实性要求。本文要实现的系统利用摄像机采集真实手的视频并利用通用 AR 平台产生出虚拟图像。手运动去与虚拟物体交互，并作出一定的碰撞响应，使虚拟物体变形。在没有力反馈的情况下，实现一定的交互效果。 关键词：增强现实、人工免疫系统，碰撞检测 1 文献综述 VR），是由美国 VPL 公司创建人拉尼尔在 20 世综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。和其他的计算机系统相比， vR 系统可提供实时交互性操作 、三维视觉空间和多通道的人机界面。作为一种新型的人机接口 VR2 / 5 不仅使参与者沉浸于计算机所产生的虚拟世界，而且还提供用户与虚拟世界之间的直接通讯手段。 ，是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，也被称之为混合现实。是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成。它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。它不仅展现了真 实世 界的信息 ,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。增强现实借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并通过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中，借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体，并呈现给使用者一个感官效果真实的新环境。因此增强现实系统具有虚实结合、实时交互、三维注册的新特点。 求解离散点集最优包围空间的方法。基本思想是用体积稍大且特性简单的 几何体来近似地代替复杂的几何对象。碰撞检测技术中所用的包围盒有两个属性：简单性和紧密性。简单性是指包围盒间进行相交测试时需要的计算量，3 / 5 这不但要求几何形状简单容易计算，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的贴近被包围的对象，这一属性直接关系到需要进行相交测试的包围盒的数目，紧密性越好，参与相交测试的包围盒数目就越少。最常见的包围盒算法有 AABB 包围盒，包围球， 方向包围盒 OBB 以及固定方向凸包 FDH。 发生应答的 T 细胞才可以离开胸腺，执行免疫应答的任务，这样可以防止免疫细胞对机体 组织造成错误攻击。 多样性遗传机理。免疫系统的抗体库具有多样性，能及时有效地消除不同入侵抗原。根据免疫学知识，免疫系统大约含有 10 种不同的蛋白质，但外部潜在的抗原或是待识别的模式有 10 之多。要实现对数量级远远大于本身的抗原进行识别，需要有效的多样性 166 个体产生机制。该机制就是遗传变异机制，也即是多样性遗传机理。 克隆选择机理。由于遗传和免疫细胞在增殖中的基因突变，形成了免疫细胞的多样 性，这些细胞的不断增殖形式形成无性繁殖系，即为克隆。有机体内免疫细胞的多样性能达到这种程度，以至于每一种抗原侵入机体都能在机体内选择出识别和消灭相应抗原的免疫细胞克隆，使之激活、分化和增殖，进行免疫应答以最终消除抗原，这就是克隆选择。 4 / 5 随着计算机图形学、仿真技术和硬件技术的发展，用高质量的计算机动画来对现实世 进行模拟与饵创造已成为可能很多专家和学者都研究了在动画演示与模拟中的一个根重要的问题 碰撞检测，并在理论和实际方面提出了许多有重要价值的研究结果图形移动时的碰撞检测问题在计算机图 形学、 CAD CAM、动态系统模拟、机器人学以及实时干涉布局等问题中都有着广泛的应用碰撞问题牵涉到碰撞检测和碰撞响应两部分。碰撞问题的具体应用很广泛，例如，虚拟环境应用中的飞 行员和宇航员的培养与训练、机器人的路径规划和学习、交互式动画系统、服装 CAD 中衣物与人体躯干的配舍等碰撞检测问题按运动物体所处的空间可分为二维平面碰撞检测和三维空间碰撞检测由于平面物体的构造都可用多边形来表示，故其检测算法相对要简单一些 而三维物体的掏造比较复杂，所以，其碰撞检测算法也比较困难 2 选 题背景及其意义 AR 不仅继承了 VR 的优点，同时又具有虚实结合的特点。与 VR 技术相比， AR 技术把计算机带人到用户的“世界”中。而不是把用户沉浸到计算机的世界中。它允许用户在与实际对象交互的过程中，从计算机接收到关于这些对象的各种辅助信息。 AR 技术能够将计算机生成的虚拟物体合成到真实环5 / 5 境当中。在虚实交互的基础上如何去实现人机交互是这一领域新的研究发展方向。碰撞检测技术能够确定虚拟场景当中多个物体之间是否发生接触或者穿透现象并且返回相应的碰撞信息 ,为虚拟物体之间的交互提供了理论依据 在 AR 环境中用 3D 重构的方法重构真实对象，再用VR 的碰撞检测算法来实现碰撞检测，由于重构带来的时差、误差、 VR 碰撞检测的精度与实时性等综合放大的误差是无法接受的。因此在 VR 中普遍使用的包围盒算法精度和效果不能满足 AR 环境，尤其是有自然人参与的 AR 交互过程。 AR 碰撞检测技术要求实时处理，对碰撞响应更要求有较快的实时渲染算法。由于人工免疫算法具有分类精确，对原始数据维数与其它要求不敏感等特点