OBB方向包围盒碰撞检测算法(原理与代码)
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2022-03-13 13:52:52
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原理:OBB间的相交测试基于分离轴理论(separating axis theory)。若两个OBB在一条轴线上(不一定是坐标轴)上的投影不重叠,则这条轴称为分离轴。若一对OBB间存在一条分离轴,则可以判定这两个OBB不相交。对任何两个不相交的凸三维多面体,其分离轴要么垂直于任何一个多面体的某一个面,要么同时垂直于每个多面体的某一条边。因此,对一对OBB,只需测试15条可能是分离轴的轴(每个OBB的3个面方向再加上每个OBB的3个边方面的两两组合),只要找到一条这样的分离轴,就可以判定这两个OBB是不相交的,如果这15条轴都不能将这两个OBB分离,则它们是相交的。
代码:
FBox,FOrientedBox都是UE4数据结构
/**@前路漫漫 oriented box intersection */
bool IntersectOOBB(const FOrientedBox& OB1, const FOrientedBox& OB2)
{
const int32 ObVertNum = 8;
FVector OB1Vert[ObVertNum] = { FVector::ZeroVector };
OB1.CalcVertices(OB1Vert);
FVector OB2Vert[ObVertNum] = { FVector::ZeroVector };
OB2.CalcVertices(OB2Vert);
//calculate 1d bound box
auto affectMinMaxValue = [](float& min, float& max, float value)
{
min = std::min(min, value);
max = std::max(max, value);
};
//determin whether two obb(box1, box2) exit a separate axis on a given axis(axe)
auto isSATFoundedOnAxe = [&affectMinMaxValue, &OB1Vert, &OB2Vert, &ObVertNum](const FOrientedBox& box1, const FOrientedBox& box2, const FVector& axe)->bool
{
float minBox1 = std::numeric_limits<float>::max(), maxBox1 = std::numeric_limits<float>::min(), minBox2 = std::numeric_limits<float>::max(), maxBox2 = std::numeric_limits<float>::min();
for (int32 i = 0; i < ObVertNum; i++)
{
affectMinMaxValue(minBox1, maxBox1, axe | OB1Vert[i]);
}
for (int32 i = 0; i < ObVertNum; i++)
{
affectMinMaxValue(minBox2, maxBox2, axe | OB2Vert[i]);
}
//try seg1 on seg2 or seg2 on seg1
return ((minBox2 <= maxBox1 && minBox2 >= minBox1) ||
(maxBox2 <= maxBox1 && maxBox2 >= minBox1)) ||
((minBox1 <= maxBox2 && minBox1 >= minBox2) ||
(maxBox1 <= maxBox2 && maxBox1 >= minBox2));
};
/*Exclude the majority case of no collision*/
FBox Box1AABB(OB1Vert, ObVertNum);
FBox Box2AABB(OB2Vert, ObVertNum);
if (!Box1AABB.Intersect(Box2AABB))
return false;
/*Use SAT to know if collision existe*/
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisX)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisY)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisZ)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB2.AxisX)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB2.AxisY)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB2.AxisZ)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisX ^ OB2.AxisX)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisX ^ OB2.AxisY)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisX ^ OB2.AxisZ)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisY ^ OB2.AxisX)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisY ^ OB2.AxisY)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisY ^ OB2.AxisZ)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisZ ^ OB2.AxisX)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisZ ^ OB2.AxisY)) return false;
if (!isSATFoundedOnAxe(OB1, OB2, OB1.AxisZ ^ OB2.AxisZ)) return false;
return true;
}
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