虛擬視景環(huán)境駕駛的碰撞檢測(cè)技術(shù)

張錦思，劉晶郁，楊煒

（長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

引言

用虛擬視景模擬車輛運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)已成為主流趨勢(shì)。其中車輛的碰撞檢測(cè)的方式是檢測(cè)方向包圍盒（OBB 型包圍盒）與場(chǎng)景中物體的相交情況[4]。傳統(tǒng)的OBB 包圍盒具有良好的緊致性、包圍體個(gè)數(shù)少，但是仍存在間隙過大與碰撞目標(biāo)發(fā)生檢測(cè)失效的問題[5]。本文在此基礎(chǔ)上，針對(duì)汽車模型提出了一種改進(jìn)的OBB 包圍盒檢測(cè)方式，在第一層包圍和基礎(chǔ)上，在車身附著第二層包圍盒，使碰撞檢測(cè)結(jié)果更加精確，減少碰撞誤判斷。

1 改進(jìn)的OBB 包圍盒

OBB 包圍盒（Oriented bounding box）的特點(diǎn)是具有方向性，可旋轉(zhuǎn)。由于車輛屬于規(guī)則三維實(shí)體，可采用包圍盒法構(gòu)造包圍車輛檢測(cè)碰撞的盒體，首先獲取車輛三維坐標(biāo)，再通過三維坐標(biāo)制作合理的包圍線段，進(jìn)而組合成體，再將包圍盒與車輛進(jìn)行綁定，隨車輛在虛擬場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)車輛在虛擬場(chǎng)景中碰撞的檢測(cè)，并為OBB 包圍盒添加碰撞響應(yīng)[6]。

圖1 包圍盒制作流程圖

包圍盒的制作流程圖如圖1 所示。

由于制作包圍盒可能由于間隙過大與碰撞目標(biāo)發(fā)生檢測(cè)失效（場(chǎng)景原因、參數(shù)設(shè)置、碰撞角度等），故本文采用改進(jìn)的OBB 包圍盒檢測(cè)與周圍環(huán)境發(fā)生的碰撞，包圍盒通過記錄的車輛三維坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成第一層包圍盒，改進(jìn)后則通過車身的各個(gè)坐標(biāo)位置構(gòu)成附著于車體的第二層包圍盒，包圍車體外部的最小盒體[7]。通過自定義碰撞檢測(cè)的方式添加，在程序的Vega Prime 工作線程中實(shí)時(shí)運(yùn)行并檢測(cè)碰撞。

在場(chǎng)景中可以顯示其效果如圖2 所示：

圖2 車輛及其包圍盒檢測(cè)線

2 碰撞檢測(cè)原理

碰撞檢測(cè)的原理是使用檢測(cè)線去與預(yù)先在場(chǎng)景中設(shè)置的碰撞目標(biāo)進(jìn)行相交檢測(cè)，如果發(fā)生相交則判定發(fā)生碰撞[8]。VegaPrime 檢測(cè)碰撞發(fā)生的策略是：車輛碰撞檢測(cè)的檢測(cè)線與對(duì)象（Object）的檢測(cè)線相交不為0。若為0 則兩者不會(huì)進(jìn)行相交判定，若不為 0 則會(huì)進(jìn)行相交判定，所以利用VegaPrime 的這個(gè)特性進(jìn)行碰撞檢測(cè)的控制。

3 碰撞目標(biāo)的選擇和標(biāo)定

碰撞檢測(cè)目標(biāo)要求在滿足檢測(cè)需求的基礎(chǔ)上，盡可能的選擇較小、組成較為簡(jiǎn)單的體。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)場(chǎng)景檢測(cè)的需求設(shè)計(jì)合理、合適的碰撞檢測(cè)目標(biāo)。這些目標(biāo)可以是靜止的物體，例如車道線、路牙、房屋、透明的物體等，也可以是運(yùn)動(dòng)的物體，比如虛擬場(chǎng)景中運(yùn)行的車輛，都可以作為碰撞目標(biāo)[9][10]。

表1

本文以科目二考試場(chǎng)景的五個(gè)項(xiàng)目為例，為了較小的程序開銷需要設(shè)置較少的碰撞目標(biāo)，以此為原則設(shè)計(jì)碰撞目標(biāo)如下：

科目二場(chǎng)景如表1 所示。

在Vega Prime 中的配置截圖如下圖3：

圖3 在Vega Prime 中的配置部分截圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出用改進(jìn)的OBB 包圍盒來進(jìn)行碰撞檢測(cè)的方法，在Vega Prime中設(shè)計(jì)了一種標(biāo)定碰撞目標(biāo)來判斷是否與車輛發(fā)生碰撞的方式。使碰撞檢測(cè)不僅用于車輛與物體的碰撞，也可用于檢測(cè)判斷是否壓線、路徑是否合理等方面。