【原创】碰撞检测

导读：
　　【原创】碰撞检测
　　OSG碰撞检测
　　碰撞检测涉及到虚拟仿真的各个方面，这里我主要介绍两方面的应用：
　　一 判断摄像机是否与前面的物体相撞
　　基本原理如下图：
　　首先确定摄像机的旧位置和新位置（此处的新位置是假设前方没有障碍物所行进到的新位置），然后利用两点创建一条线段，然后判断这条线段与模型是否有交点，如果存在交点，则取交点作为新位置（或者取交点稍前面的一点作为新位置）。
　　


　　
　　


　　
　　


　　
　　1.jpg(16.32 KB)
　　2008-1-27 07:07 PM
　　
　　二 摄像机按照地形来进行漫游：
　　如果不进行碰撞检测的话，可能会出现一下两种情况：
　　第一种情况，摄像机穿地形而过：
　　


　　
　　


　　
　　


　　
　　2.JPG(11.76 KB)
　　2008-1-27 07:12 PM
　　第二种情况, 摄像机处于悬空状态
　　


　　
　　


　　
　　


　　
　　3.JPG(9.14 KB)
　　2008-1-27 07:12 PM
　　对于第一种情况，摄像机肯定会与地形发生碰撞，但检测到碰撞之后，摄像机到达的位置
　　是否位于地形法线上方的合适高度，需要进行另一次碰撞检测，如下图所示：
　　


　　
　　


　　
　　


　　
　　4.JPG(9.3 KB)
　　2008-1-27 07:12 PM
　　
　　绿色代表摄像机移动到的最终位置，从而保证了摄像机与地形之间的高度是固定的。
　　对于第二种情况，可能在第一种情况的碰撞检测中检测不到碰撞，那么需要进行在一次碰撞检测，
　　


　　
　　


　　
　　


　　
　　5.JPG(10.57 KB)
　　2008-1-27 07:12 PM
　　
　　
　　绿色代表摄像机移动到的最终位置，从而保证了摄像机与地形之间的高度是固定的。
　　三 重要的类和函数
　　osg::LineSegmen
　　表示一个线段的类，包括一个起点和一个终点
　　osgUtil::IntersectVisiotr
　　接受线段的类，用于判别与节点的交集。
　　其中的函数addLineSegment(line.get())用来添加一条线段到列表当中
　　osgUtil::IntersectVisitor::HitList
　　可以得到相交点的具体位置，从而计算出距离
　　四 代码示例
　　bool DriveManipulator::calcMovement()
　　{
　　//如果少于两个事件则返回错误
　　if (_ga_t0.get()==NULL || _ga_t1.get()==NULL) return false;
　　double dt = _ga_t0->getTime()-_ga_t1->getTime();
　　if (dt<0.0f)
　　{
　　notify(INFO) <<"warning dt = "　　_velocity = _modelScale*0.2f*dy;
　　break;
　　}
　　case(USE_MOUSE_BUTTONS_FOR_SPEED):
　　{//切换到鼠标按键控制速度模式
　　unsigned int buttonMask = _ga_t1->getButtonMask();
　　if (buttonMask==GUIEventAdapter::LEFT_MOUSE_BUTTON)
　　{ //左键加速
　　_velocity += dt*_modelScale*0.01;
　　}
　　else if (buttonMask==GUIEventAdapter::MIDDLE_MOUSE_BUTTON ||
　　buttonMask==(GUIEventAdapter::LEFT_MOUSE_BUTTON|GUIEventAdapter::RIGHT_MOUSE_BUTTON))
　　{ //中键停止
　　_velocity = 0.0;
　　}
　　else if (buttonMask==GUIEventAdapter::RIGHT_MOUSE_BUTTON)
　　{ //右键减速
　　_velocity -= dt*_modelScale*0.01;
　　}
　　break;
　　}
　　}
　　osg::CoordinateFrame cf=getCoordinateFrame(_eye);
　　osg::Matrix rotation_matrix;
　　rotation_matrix.makeRotate(_rotation);
　　osg::Vec3d up = osg::Vec3d(0.0,1.0,0.0) * rotation_matrix;
　　osg::Vec3d lv = osg::Vec3d(0.0,0.0,-1.0) * rotation_matrix;
　　osg::Vec3d sv = osg::Vec3d(1.0,0.0,0.0) * rotation_matrix;
　　//旋转摄像机
　　double dx = _ga_t0->getXnormalized();
　　double yaw = -inDegrees(dx*50.0f*dt);
　　
　　#ifdef KEYBOARD_PITCH
　　double pitch_delta = 0.5;
　　if (_pitchUpKeyPressed) _pitch += pitch_delta*dt;
　　if (_pitchDownKeyPressed) _pitch -= pitch_delta*dt;
　　#endif
　　#if defined(ABOSULTE_PITCH)
　　// abosolute pitch
　　double dy = _ga_t0->getYnormalized();
　　_pitch = -dy*0.5;
　　#elif defined(INCREMENTAL_PITCH)
　　// incremental pitch
　　double dy = _ga_t0->getYnormalized();
　　_pitch += dy*dt;
　　#endif
　　
　　osg::Quat yaw_rotation;
　　yaw_rotation.makeRotate(yaw,up);
　　_rotation *= yaw_rotation;
　　rotation_matrix.makeRotate(_rotation);
　　sv = osg::Vec3d(1.0,0.0,0.0) * rotation_matrix;
　　if (fabs(_velocity*dt)>1e-8)
　　{
　　double distanceToMove = _velocity*dt;
　　double signedBuffer;
　　if (distanceToMove>=0.0) signedBuffer=_buffer;
　　else signedBuffer=-_buffer;
　　//检查前方是否有障碍物
　　osgUtil::IntersectVisitor iv;
　　iv.setTraversalMask(_intersectTraversalMask);
　　osg::ref_ptr segForward = new osg::LineSegment;
　　segForward->set(_eye,_eye+lv*(signedBuffer+distanceToMove));
　　iv.addLineSegment(segForward.get());
　　_node->accept(iv);
　　//如果检测到碰撞
　　if (iv.hits())
　　{
　　osgUtil::IntersectVisitor::HitList& hitList = iv.getHitList(segForward.get());
　　if (!hitList.empty())
　　{
　　// notify(INFO) <<"Hit obstruction"<< std::endl;
　　//取得碰撞交点
　　osg::Vec3d ip = hitList.front().getWorldIntersectPoint();
　　//计算移动距离
　　distanceToMove = (ip-_eye).length()-_buffer;
　　_velocity = 0.0;
　　}
　　}
　　// 检查前进到的点是不是高于地形一个固定值
　　osg::Vec3d fp = _eye+lv*distanceToMove;
　　osg::Vec3d lfp = fp-up*_height*5;
　　iv.reset();
　　osg::ref_ptr
　　segNormal->set(fp,lfp);
　　iv.addLineSegment(segNormal.get());
　　_node->accept(iv);
　　//第二次进行碰撞检测
　　if (iv.hits())
　　{
　　osgUtil::IntersectVisitor::HitList& hitList = iv.getHitList(segNormal.get());
　　if (!hitList.empty())
　　{
　　//notify(INFO) <<"Hit terrain ok"<< std::endl;
　　osg::Vec3d ip = hitList.front().getWorldIntersectPoint();
　　osg::Vec3d np = hitList.front().getWorldIntersectNormal();
　　if (up*np>0.0) up = np;
　　else up = -np;
　　_eye = ip+up*_height;
　　lv = up^sv;
　　computePosition(_eye,_eye+lv,up);
　　return true;
　　}
　　}
　　
　　//第二次没有检测到碰撞，那么进行第三次碰撞检测
　　osg::Vec3d dp = lfp;
　　dp -= getUpVector(cf)* (2*_modelScale);
　　iv.reset();
　　osg::ref_ptr segFall = new osg::LineSegment;
　　segFall->set(lfp,dp);
　　iv.addLineSegment(segFall.get());
　　_node->accept(iv);
　　if (iv.hits())
　　{
　　osgUtil::IntersectVisitor::HitList& hitList = iv.getHitList(segFall.get());
　　if (!hitList.empty())
　　{
　　//notify(INFO) <<"Hit terrain on decent ok"<< std::endl;
　　osg::Vec3d ip = hitList.front().getWorldIntersectPoint();
　　osg::Vec3d np = hitList.front().getWorldIntersectNormal();
　　if (up*np>0.0) up = np;
　　else up = -np;
　　_eye = ip+up*_height;
　　lv = up^sv;
　　computePosition(_eye,_eye+lv,up);
　　return true;
　　}
　　}
　　lv *= (_velocity*dt);
　　_eye += lv;
　　}
　　return true;
　　}
　　五 小结
　　碰撞检测非常复杂，涉及包围体和相交检验等各方面的知识，上面只是碰撞检测最简单的应用。以上思想只是个人的分析，并未得到验证，细节也并未处理，希望各位大侠给与指导。
　　[本帖最后由 osg 于 2008-1-27 07:12 PM 编辑 ]
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本文转自
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