本发明专利技术公开了一种基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统及方法，该系统包括：坐标集建立模组，用于建立人手特征坐标集及虚拟物体面片坐标；粗检测模组，采用包围盒方法划分对象，对虚实物体进行粗糙的碰撞检测；判断模组，判断该粗检测模组的检测结果是否为碰撞；精检测模组，于该判断模组的判断结果为碰撞时，在粗检测基础上采用人工免疫算法进行精确检测；以及碰撞处理模组，对精确检测获得的精确碰撞部分虚拟物体面片坐标集，通过本发明专利技术，可以很好地解决AR应用中虚拟与实际物体交互中的碰撞检测发生的检测问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术关于一种碰撞检测系统及方法，特别是涉及一种基于人工免疫系统的虚实 交互碰撞检测系统及方法。
技术介绍
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-D0P(k DiscreteOrientation 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效率高，因此使用最广泛，尤 其适用于多物体运动的大规模环境和变形体碰撞检测。OBB包围盒的相交测试基于分离轴的理论的，它的构造关键在于包围盒最佳方向 的确定，最佳方向必须保证在该方向上包围盒的尺寸最小。由于其较好的紧密性，大大提高 了算法的效率，但需要较多的存储空间，构造和更新包围体的速度都比较慢，不能有效地处 理变形体等情况。k-D0P使用k/2对的平行平面来包围物体，如果在由k-D0P的边构成的固定方向集 合种的某个方向上的投影不重叠，则包围盒必不相交；如果在所有方向上的投影都重叠，则 包围盒必相交。通过调整k的取值，k-D0P可以在简单性、紧密性中达到一定的折衷，从而 提高碰撞检测的效率。包围盒是目前应用最为广泛的碰撞检测方法，包围盒本身的简单性和所包围物体 的紧密性是相互矛盾的，简单性越高其紧密性差，反之如此，所以如何解决这个矛盾是包围 盒技术的关键。总的来说，基于包围盒的传统的碰撞检测算法存在不足，包围盒的紧密性较差，用 于检测碰撞不够精确，扩大了检测的区域，有些还没有碰撞的物体，也可能会被检测为已碰 撞，无法满足更精确和更及时地碰撞需要。AR(增强现实)碰撞检测技术包括在AR应用中检测虚实碰撞事件的发生并在碰撞 发生后进行快速碰撞响应。无论是检测碰撞的发生还是对于碰撞的响应，都要求实时处理， 对于碰撞响应，更要求有较快的实时渲染算法和较高的检测精度，因此，传统的包围盒碰撞 检测无法满足其碰撞检测的需要。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术之目的在于提供一种基于人工免疫系统的虚 实交互碰撞检测系统及方法，其引入了启发式的基于人工免疫的碰撞检测算法，建立实时 处理模型，可以很好地解决AR应用中虚拟与实际物体交互中的碰撞检测发生的检测问题。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系 统，至少包括坐标集建立模组，用于建立人手特征坐标集及虚拟物体面片坐标；粗检测模组，采用包围盒方法划分对象，对虚实物体进行粗糙的碰撞检测；判断模组，判断该粗检测模组的检测结果是否为碰撞；精检测模组，于该判断模组的判断结果为碰撞时，在粗检测基础上采用人工免疫 算法进行精确检测；以及碰撞处理模组，对精确检测获得的精确碰撞部分虚拟物体面片坐标集。进一步地,该精检测模组还包括模式集建立模组，利用数据挖掘方法挖掘出训练数据中的使用模式，建立自体模 式集和异己模式集，该自体模式集为粗糙碰撞部分虚拟物体面片坐标集，该异己模式集为 对手势进行识别后得到的坐标集；抗体群生成模组，以异己模式集的坐标集作为父代抗原，经编码后利用遗传算子 对它们进行变异和增殖，生成一个大的候选抗体库；克隆变异模组，采用克隆变异算法结合多个用户的信息反馈，进行交叉变异生成 新的抗体；以及否定选择模组，对克隆变异后的抗体库进行否定选择，删除其中的自体模式。进一步地，该克隆变异模组针对用户的反馈，要利用规则提升方法对规则进行提升。进一步地，该规则提升方法通过计算个体与个体之间的亲和度实现。进一步地，该粗检测模组采用AABB包围盒方法进行粗检测。为达到上述及其他目的，本专利技术还提供一种基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检 测方法，包括如下步骤步骤一，建立人手特征坐标集及虚拟物体面片坐标；步骤二，采用包围盒方法划分对象，对虚实物体进行粗糙的碰撞检测；步骤三，判断粗检测的结果是否为碰撞，若没有碰撞，则结束；否则进入步骤四；步骤四，利用人工免疫算法对粗检测的结果进行精确检测；以及步骤五，对精确检测获得的精确碰撞部分虚拟物体面片坐标集。进一步地，步骤四还包括如下步骤建立自体模式集和异己模式集，并以自体模式集的坐标集作为初始抗体，以异己 模式集的坐标集作为抗原；在自体模式集与异己模式集基础上，以异己模式集的坐标集作为父代抗原，经编 码后利用遗传算子对它们进行变异和增殖，生成一个大的候选抗体库；采用克隆变异算法结合多个用户的信息反馈，进行交叉变异生成新的抗体；以及对克隆变异后的抗体库进行否定选择，删除其中的自体模式。进一步地，该自体模式集为用AABB包围盒算法进行粗糙碰撞部分的虚拟物体面 片坐标集，该异己模式集是对手势进行识别后得到的坐标集。进一步地，该克隆变异算法针对用户的反馈，要利用规则提升方法对规则进行提升。进一步地，该规则提升方法通过计算个体与个体之间的亲和度实现。与现有技术相比，本专利技术一种 从生物免疫原理出发，将碰撞检测的过程视做抗体培养和抗原检测的过程，很好地解决了 AR应用中虚拟与实际物体交互中的碰撞检测发生的检测问题，由分析可知，应用人工免疫 原理的开销主要集中在抗体生成阶段，尤其是当初始模式集规模很大的时候.运用克隆变 异和否定选择的约束可以大大减少空间和时间的需求。附图说明图1为本专利技术一种基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统的系统架构图2为本专利技术一种基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测方法的步骤流程图3为本专利技术较佳实施例中人工免疫算法的步骤流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可 由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同 的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离 本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。在介绍本专利技术之前，先进行本专利技术的问题定义。在本专利技术中，把AR中用人手对虚 拟物体进行抓取垃圾这类碰撞检测中存在的问题，用免疫系统的免疫思想来解决。对人工 免疫原理的应用是功能上的模拟而非所有部件的实现.在生物体中，抗体对抗原物质的识 别是依靠抗体表面的受体与特定抗原的抗原决定基问化学健的“结合”，碰撞检测中的检测 是指手势和被抓取物体模式间的匹配。图1为本专利技术一种基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统的系统架构图。如 图1所示，本专利技术一种基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统，至少包括坐标集建立 模组10、粗检测模组11、判断模组12、精检测模组13以及碰撞处理模组14。坐标集建立模组10用于建立人手特征坐标集及虚拟物体面片坐标；粗检测模本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统，至少包括：坐标集建立模组，用于建立人手特征坐标集及虚拟物体面片坐标；粗检测模组，采用包围盒方法划分对象，对虚实物体进行粗糙的碰撞检测；判断模组，判断该粗检测模组的检测结果是否为碰撞；精检测模组，于该判断模组的判断结果为碰撞时，在粗检测基础上采用人工免疫算法进行精确检测；以及碰撞处理模组，对精确检测获得的精确碰撞部分虚拟物体面片坐标集。
【技术特征摘要】
1.一种基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统，至少包括 坐标集建立模组，用于建立人手特征坐标集及虚拟物体面片坐标； 粗检测模组，采用包围盒方法划分对象，对虚实物体进行粗糙的碰撞检测； 判断模组，判断该粗检测模组的检测结果是否为碰撞； 精检测模组，于该判断模组的判断结果为碰撞时，在粗检测基础上采用人工免疫算法进行精确检测；以及 碰撞处理模组，对精确检测获得的精确碰撞部分虚拟物体面片坐标集。2.如权利要求1所述的基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统，其特征在于，该精检测模组还包括 模式集建立模组，利用数据挖掘方法挖掘出训练数据中的使用模式，建立自体模式集和异己模式集，该自体模式集为粗糙碰撞部分虚拟物体面片坐标集，该异己模式集为对手势进行识别后得到的坐标集； 抗体群生成模组，以异己模式集的坐标集作为父代抗原，经编码后利用遗传算子对它们进行变异和增殖，生成一个大的候选抗体库； 克隆变异模组，采用克隆变异算法结合多个用户的信息反馈，进行交叉变异生成新的抗体；以及 否定选择模组，对克隆变异后的抗体库进行否定选择，删除其中的自体模式。3.如权利要求2所述的基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统，其特征在于该克隆变异模组针对用户的反馈，要利用规则提升方法对规则进行提升。4.如权利要求2所述的基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统，其特征在于该规则提升方法通过计算个体与个体之间的亲和度实现。5.如权利要求2所述的基于人工免疫系统的虚实交互碰撞检测系统，其特征在于该粗检测模组采用AABB包围...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵孟德，朱文，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：
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