一种基于量子计算的碰撞检测方法
【专利摘要】一种基于量子计算的碰撞检测方法，属于计算机图形学【技术领域】；包括以下步骤：分别建立两个物体的凸包，同时构建形成凸包的参数集；用随机惯性权重改变粒子的惯性权重；用量子旋转门和量子门改变量子位概率幅，更新量子状态；根据变异概率，用量子Hadamard门兑换两个概率幅，实现量子变异；跟踪粒子运动轨迹，输出最小距离差；判断两个物体是否发生碰撞；其有益效果是：使用自适应变异惯性权重增强效果，充分考虑了物体运动的复杂性，从而提高了检测精度，用随机惯性权重改变粒子的惯性权重、用量子旋转门和量子门改变量子位概率幅和用量子Hadamard门兑换两个概率幅，三者结合后显著提高了碰撞检测的效率。
【专利说明】一种基于量子计算的碰撞检测方法
[0001]【技术领域】本发明涉及一种基于量子计算的碰撞检测方法，属于计算机图形学【技术领域】。
[0002]【背景技术】近年来,随着计算机图形学(Computer Graphics, CG)产业的飞速发展，碰撞检测技术在从二维层面向三维扩展中日趋成熟，碰撞检测已成为目前广泛应用的能够真实检测运动物体运动相交状态的技术。碰撞检测是检测虚拟空间运动物体相交状况的技术，其基于计算机图形学原理，通过三维建模采集运动物体的图像，之后对该图像的数据进行处理，以判断运动物体的空间相交状况。碰撞检测广泛应用于虚拟现实、机器人运动规划、影视制作、游戏娱乐和计算机动画等领域；传统的碰撞检测方法是采用外形近似于运动物体的包围盒代替物体来判断物体的相交状态，该方法简单，较容易忽略复杂物体的细节，使检测精度低。
[0003]
【发明内容】
针对上述技术问题，本发明提供了一种基于量子计算的碰撞检测方法，以解决现有技术提供的碰撞检测方法因物体复杂度增加导致碰撞检测精度和效率逐渐降低的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是:一种基于量子计算的碰撞检测方法，所述方法包括以下步骤:
1)采集运动物体在当前帧的图像数据，分别建立两个物体的凸包，同时构建形成凸包的参数集；
2)把凸包上的顶点看成是量子粒子群中的粒子，用随机惯性权重改变粒子的惯性权重，扩大搜索空间；
3)用量子旋转门和量子门改变量子位概率幅，更新量子状态；
4)根据变异概率，用量子Hadamard门兑换两个概率幅，实现量子变异；
5)跟踪粒子运动轨迹，根据参数集计算两个凸包上的距离差，输出最小距离差；
6)根据距离差与设定值的关系，判断两个物体是否发生碰撞。
[0005]所述采集运动物体在当前帧的图像数据，分别建立两个物体的凸包，同时构建形成凸包的参数集包括以下步骤:
记录当前帧中所述被检测物体的运动图像数据，形成物体的顶点集；取图像数据边缘的四条边上的四个端点，获取顶点集的包围盒；删除位于该四边形内部的顶点，计算四条边外部距离最远的顶点，若所述点都是垂直于边的端点，将其加入凸包中。
[0006]其中，边的两个顶点和一个新的凸顶点形成三角形，删除三角形内部的点；对于凸包上的新边，递归地重复前述的同一个过程，直到没有顶点位于边外时终止；建立凸包的步骤为:
【权利要求】
1.一种基于量子计算的碰撞检测方法，其特征是所述方法包括以下步骤: 1)采集运动物体在当前帧的图像数据，分别建立两个物体的凸包，同时构建形成凸包的参数集； 2)把凸包上的顶点看成是量子粒子群中的粒子，用随机惯性权重改变粒子的惯性权重，扩大搜索空间； 3)用量子旋转门和量子見门改变量子位概率幅，更新量子状态； 4)根据变异概率，用量子Hadamard门兑换两个概率幅，实现量子变异； 5)跟踪粒子运动轨迹，根据参数集计算两个凸包上的距离差，输出最小距离差； 6)根据距离差与设定值的关系，判断两个物体是否发生碰撞。
2.根据权利要求1所述的一种基于量子计算的碰撞检测方法，其特征是所述采集运动物体在当前帧的图像数据，分别建立两个物体的凸包，同时构建形成凸包的参数集包括以下步骤:记录当前帧中所述被检测物体的运动图像数据，形成物体的顶点集；取图像数据边缘的四条边上的四个端点，获取顶点集的包围盒；删除位于该四边形内部的顶点，计算四条边外部距离最远的顶点，若所述点都是垂直于边的端点，将其加入凸包中。
3.根据权利要求1所述的一种基于量子计算的碰撞检测方法，其特征是构建所述凸包时形成的参数集的步骤为:
4.根据权利要求1所述的一种基于量子计算的碰撞检测方法，其特征是所述权重的更新步骤为:
5.根据权利要求1所述的一种基于量子计算的碰撞检测方法，其特征是更新所述量子状态的具体步骤为: I)若 ||/「< ￡ 且 |ff >1-￡，则:
6.根据权利要求1所述的一种基于量子计算的碰撞检测方法，其特征是用量子Hadamard门兑换所述两个概率幅的步骤为:
7.根据权利要求1所述的一种基于量子计算的碰撞检测方法，其特征是根据参数集计算所述凸包间的距离差的具体步骤为: 步骤I)随机初始化粒子群； 步骤2)变换解空间，计算粒子的适应度；
8.根据权利要求1所述的一种基于量子计算的碰撞检测方法，其特征是根据所述距离差与设定值的关系，判断两个物体是否发生碰撞的具体步骤为:若距离差大于设定值，则两个物体未碰撞；若距离差小 于或等于设定值，则两个物体发生碰撞。
【文档编号】G06T7/20GK103679751SQ201310636229
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】魏小鹏, 王元华, 周东生, 张强 申请人:大连大学