一種基于量子計算的碰撞檢測方法
【專利摘要】一種基于量子計算的碰撞檢測方法，屬于計算機圖形學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】；包括以下步驟：分別建立兩個物體的凸包，同時構(gòu)建形成凸包的參數(shù)集；用隨機慣性權(quán)重改變粒子的慣性權(quán)重；用量子旋轉(zhuǎn)門和量子門改變量子位概率幅，更新量子狀態(tài)；根據(jù)變異概率，用量子Hadamard門兌換兩個概率幅，實現(xiàn)量子變異；跟蹤粒子運動軌跡，輸出最小距離差；判斷兩個物體是否發(fā)生碰撞；其有益效果是：使用自適應(yīng)變異慣性權(quán)重增強效果，充分考慮了物體運動的復(fù)雜性，從而提高了檢測精度，用隨機慣性權(quán)重改變粒子的慣性權(quán)重、用量子旋轉(zhuǎn)門和量子門改變量子位概率幅和用量子Hadamard門兌換兩個概率幅，三者結(jié)合后顯著提高了碰撞檢測的效率。
【專利說明】一種基于量子計算的碰撞檢測方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及一種基于量子計算的碰撞檢測方法，屬于計算機圖形學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】近年來,隨著計算機圖形學(xué)(Computer Graphics, CG)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，碰撞檢測技術(shù)在從二維層面向三維擴展中日趨成熟，碰撞檢測已成為目前廣泛應(yīng)用的能夠真實檢測運動物體運動相交狀態(tài)的技術(shù)。碰撞檢測是檢測虛擬空間運動物體相交狀況的技術(shù)，其基于計算機圖形學(xué)原理，通過三維建模采集運動物體的圖像，之后對該圖像的數(shù)據(jù)進行處理，以判斷運動物體的空間相交狀況。碰撞檢測廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實、機器人運動規(guī)劃、影視制作、游戲娛樂和計算機動畫等領(lǐng)域；傳統(tǒng)的碰撞檢測方法是采用外形近似于運動物體的包圍盒代替物體來判斷物體的相交狀態(tài)，該方法簡單，較容易忽略復(fù)雜物體的細節(jié)，使檢測精度低。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于量子計算的碰撞檢測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)提供的碰撞檢測方法因物體復(fù)雜度增加導(dǎo)致碰撞檢測精度和效率逐漸降低的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是:一種基于量子計算的碰撞檢測方法，所述方法包括以下步驟:
1)采集運動物體在當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)，分別建立兩個物體的凸包，同時構(gòu)建形成凸包的參數(shù)集；
2)把凸包上的頂點看成是量子粒子群中的粒子，用隨機慣性權(quán)重改變粒子的慣性權(quán)重，擴大搜索空間；
3)用量子旋轉(zhuǎn)門和量子門改變量子位概率幅，更新量子狀態(tài)；
4)根據(jù)變異概率，用量子Hadamard門兌換兩個概率幅，實現(xiàn)量子變異；
5)跟蹤粒子運動軌跡，根據(jù)參數(shù)集計算兩個凸包上的距離差，輸出最小距離差；
6)根據(jù)距離差與設(shè)定值的關(guān)系，判斷兩個物體是否發(fā)生碰撞。
[0005]所述采集運動物體在當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)，分別建立兩個物體的凸包，同時構(gòu)建形成凸包的參數(shù)集包括以下步驟:
記錄當(dāng)前幀中所述被檢測物體的運動圖像數(shù)據(jù)，形成物體的頂點集；取圖像數(shù)據(jù)邊緣的四條邊上的四個端點，獲取頂點集的包圍盒；刪除位于該四邊形內(nèi)部的頂點，計算四條邊外部距離最遠的頂點，若所述點都是垂直于邊的端點，將其加入凸包中。
[0006]其中，邊的兩個頂點和一個新的凸頂點形成三角形，刪除三角形內(nèi)部的點；對于凸包上的新邊，遞歸地重復(fù)前述的同一個過程，直到?jīng)]有頂點位于邊外時終止；建立凸包的步驟為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于量子計算的碰撞檢測方法，其特征是所述方法包括以下步驟: 1)采集運動物體在當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)，分別建立兩個物體的凸包，同時構(gòu)建形成凸包的參數(shù)集； 2)把凸包上的頂點看成是量子粒子群中的粒子，用隨機慣性權(quán)重改變粒子的慣性權(quán)重，擴大搜索空間； 3)用量子旋轉(zhuǎn)門和量子見門改變量子位概率幅，更新量子狀態(tài)； 4)根據(jù)變異概率，用量子Hadamard門兌換兩個概率幅，實現(xiàn)量子變異； 5)跟蹤粒子運動軌跡，根據(jù)參數(shù)集計算兩個凸包上的距離差，輸出最小距離差； 6)根據(jù)距離差與設(shè)定值的關(guān)系，判斷兩個物體是否發(fā)生碰撞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子計算的碰撞檢測方法，其特征是所述采集運動物體在當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)，分別建立兩個物體的凸包，同時構(gòu)建形成凸包的參數(shù)集包括以下步驟:記錄當(dāng)前幀中所述被檢測物體的運動圖像數(shù)據(jù)，形成物體的頂點集；取圖像數(shù)據(jù)邊緣的四條邊上的四個端點，獲取頂點集的包圍盒；刪除位于該四邊形內(nèi)部的頂點，計算四條邊外部距離最遠的頂點，若所述點都是垂直于邊的端點，將其加入凸包中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子計算的碰撞檢測方法，其特征是構(gòu)建所述凸包時形成的參數(shù)集的步驟為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子計算的碰撞檢測方法，其特征是所述權(quán)重的更新步驟為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子計算的碰撞檢測方法，其特征是更新所述量子狀態(tài)的具體步驟為: I)若 ||/「< ￡ 且 |ff >1-￡，則:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子計算的碰撞檢測方法，其特征是用量子Hadamard門兌換所述兩個概率幅的步驟為:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子計算的碰撞檢測方法，其特征是根據(jù)參數(shù)集計算所述凸包間的距離差的具體步驟為: 步驟I)隨機初始化粒子群； 步驟2)變換解空間，計算粒子的適應(yīng)度；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子計算的碰撞檢測方法，其特征是根據(jù)所述距離差與設(shè)定值的關(guān)系，判斷兩個物體是否發(fā)生碰撞的具體步驟為:若距離差大于設(shè)定值，則兩個物體未碰撞；若距離差小 于或等于設(shè)定值，則兩個物體發(fā)生碰撞。
【文檔編號】G06T7/20GK103679751SQ201310636229
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】魏小鵬, 王元華, 周東生, 張強 申請人:大連大學(xué)