基于三维均值坐标和GPU加速的弹性体形变仿真

摘要

针对弹性体表面三角网格模型,提出了一种基于三维均值坐标的弹性体形变仿算方法.由于表面网格模型对物体内部特征表达能力的不足,不能反映弹性体的内部结构特征.因此将弹性体的表面网格模型转化为体素模型,利用三维均值坐标原理,将原表面网格模型中的各个顶点映射到对应体素的八个顶点,生成三维均值坐标.再采用三维质点弹簧模型对体素模型进行形变计算,最后将形变映射回三角网格模型.所述方法不仅能够保留模型的表面特性,还能反映模型内部在形变过程中的物理特性,使形变过程更加真实、可靠.为了满足形变仿真应用中的实时性需求,提出了一种基于GPU的加速方法.通过在形变计算部分采用GPU并行加速,使弹性体模型的实时形变仿真成为可能.实验结果表明,所提出的形变仿真方法能较好地处理弹性体的实时形变仿真.