OSG碰撞检测

http://bbs.vrchina.net/viewthread.php?tid=5196&extra=page%3D1
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 = "<<dt<< std::endl;
        dt = 0.0f;
    }
    switch(_speedMode)
    {
        case(USE_MOUSE_Y_FOR_SPEED):
        {//切换到鼠标上下控制速度模式
            double dy = _ga_t0->getYnormalized();
            _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<osg::LineSegment> 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<osg::LineSegment> segNormal = new osg::LineSegment;
        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<osg::LineSegment> 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。