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Kollisionserkennung für mehrlagige Bekleidung

 
: Hutter, M.
: Fuhrmann, A.

Darmstadt, 2005, 124 S.
Darmstadt, TU, Dipl.-Arb., 2005
Deutsch
Diplomarbeit
Fraunhofer IGD ()
Collision Detection; collision response; cloth simulation; 3D polygonal models

Abstract
In dieser Diplomarbeit werden verschiedene Verfahren zur Kollisionserkennung für mehrlagige Bekleidung vorgestellt. Die Kleidungsstücke sind als ein Dreiecksnetz gegeben, und werden mit Hilfe eines Masse-Feder-Modells simuliert. Bekannte Methoden zum Beschleunigen der Kollisionserkennung werden verglichen, insbesondere verschiedene Formen von Bounding Volume Hierarchies (BVH). Es wird gezeigt, wie die Effizienz von BVH zum Ausschließen nicht kollidierender Primitivpaare erhöht werden kann, indem man zusätzliche Bounding Volumes für die Knoten und Kanten des Dreiecksgitters einführt.
Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit ist die robuste kontinuierliche Kollisionserkennung, mit deren Hilfe Überschneidungen zwischen Dreiecksnetzen verhindert werden, unabhängig von der Geschwindigkeit ihrer Bewegung und der Größe der Zeitschritte, die für die numerische Integration verwendet wird. Es wird ein iteratives Verfahren vorgestellt, mit dem gewährleistet ist, dass alle Kollisionen in der richtigen zeitlichen Reihenfolge behandelt werden. Zusätzlich wird eine Kollisionsantwort für beliebige, deformierbare Dreiecksnetze beschrieben.
Es werden verschiedene Methoden verglichen, mit deren Hilfe Überschneidungen zwischen Dreiecksnetzen behandelt werden können, die durch externe Constraints erzwungen werden, oder aufgrund von unzulässigen Anfangszuständen auftreten. Für mehrlagige Bekleidung können zusätzlich semantische Informationen über die Bekleidungsreihenfolge und damit über die Lage der Kleidungsstücke in Bezug auf den Avatar vorliegen. Es wird gezeigt, wie diese Informationen verwendet werden können, um unzulässige Zustände zu korrigieren.

 

In this diploma thesis I present different approaches for collision detection of multilayered garments. The clothes are given as triangle meshes and simulated using a mass-spring-model. I compare common methods for accelerating the process of collision detection, especially different forms of Bounding Volume Hierarchies (BVH). I show how the culling efficiency of BVH may be increased for multiple layers of cloth, by introducing additional Bounding Volumes for the nodes and edges of the triangle mesh.
The main focus of this thesis is on robust continuous collision detection, which prevents intersections of the triangle meshes, regardless of the speed of movement and the size of the time steps used for the numerical integration. I present an iterative method, which ensures that all collisions are treated in the correct chronological order. I also describe a collision response for arbitrary deformable triangle meshes.
I compare different methods to handle intersections of the triangle meshes that are enforced by external constraints, or result from an invalid initial configuration. For multilayered garments, semantic information about the order of the clothes and thus their position in relation to the avatar may be available. I show how this information may be used to correct such invalid states.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-35341.html