JP2010507133A - 可撓性物体の模擬システム - Google Patents
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Abstract
Description
米国政府は、国立科学財団により授与された助成番号DMI−0239344により提供されるように、適切な条件で、他者にライセンスを付与するために、特許権者に要求するための本発明における一括払いライセンス及び限定された状況における権利を有する。
(1)線形接続性:b=1,l=0−>2*k;
(2)単一輪:b=2,l=1−>3*k;
(3)節点で接続された2つの輪:b=4,l=1−>5*k;
(4)辺で接続された2つの輪:b=3,l=2−>10*k(5*kによっても制限されるため、これは強い制限ではい。)
(5)完全な3レベルのバイナリーツリー:b=2,l=3−>9*k
Ma=f(x,v)
に準拠し、式中、x、v、およびaは節点の位置、速度および加速度を示すベクトルであり、Mは、物体の質量分布を表わす行列、およびfは、節点で作用する内外の力を含む。一実施形態において、各節点の位置は、高相互作用率(例えば、>30Hz)で物体に作用する力に基づき更新される。一実施形態において、これは、Baraff and Witkin,“Large Steps in Cloth Simulation”,SIGGRAPH(1998)(“Baraff”)に開示されるように、半陰的時間ステップ法(semi-implicit time-stepping method)を使用した運動方程式の数値積分により達成される。
Claims (42)
- 可撓性の物体を模擬表現する方法であって、該方法は、
複数の断片として前記物体の模型化を行うステップを備え、各断片は1つ以上の辺により接続される複数の節点を有しており、
該方法は、
前記節点および前記辺により形成された複数の四面体要素として各断片の模型化を行い、四面体の有限要素模型を生成するステップと、
第1の節点の第1の指標と第2の節点の第2の指標との間の最大差が、s*kにほぼ等しくなるように制限されるように各節点を指標付けするステップと、を備え、
sは1つの節点で接続される断片の最大数であり、kは1つの断片に属する節点の最大数であることを特徴とする方法。 - 前記物体は、断片化された空間曲線を含み、各断片は、前記空間曲線に沿った断片節点により接続されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 各断片は、前記断片節点の周りに複数の周囲節点を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 最大でk−1個の周囲節点が、断片iに属する各断片節点の周りに配置され、前記周囲節点には、指標ki,ki+1,...,ki+k−1が割り当てられることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 第1の時間周期において、前記四面体の有限要素模型の要素の回転を計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記計算するステップは、共回転ワーピング処理を含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記第1の時間周期及び各節点において、力を計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記計算するステップは、AΔv=bを解くステップを含み、Aおよびbが、半陰的時間ステップ法を使用して算出されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- bが、所定のステップhに対してb=h(f+h*
- 前記解くステップは、直接解法を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記直接解法は、コレスキーの帯行列分解アルゴリズムであることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記直接解法は、実行中に発生した零要素を除去するために修正されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- Aは、m=6k−3の帯幅を有することを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記可撓性の物体は、カテーテルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記可撓性の物体は、近似断片化された空間曲線への制限距離を有する可変体であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記可撓性の物体は、幾何学的に一連の層に分解されることが可能であり、各層は、近似断片化された空間曲線への制限距離を有する可変体であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記可撓性の物体は、一連の断片化された空間曲線への制限距離を有する可変体であり、前記断片化された曲線の小集団は接続され、グラフを形成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- コンピュータが読み取り可能な媒体であって、該媒体に保存されている指示をプロセッサが実行する際に、
各断片が1つ以上の辺により接続される複数の節点を有し、複数の断片として前記物体の模型化を行い、
前記節点および前記辺により形成された複数の四面体要素として各断片の模型化を行い、四面体の有限要素模型を生成し、
第1の節点の第1の指標と第2の節点の第2の指標との間の最大差がs*kにほぼ等しくなるように制限されるように、各節点を指標付けし、sが1つの節点で接続される断片の最大数であり、kが1つの断片に属する節点の最大数であるように
前記プロセッサに可撓性の物体を模擬表現させることを特徴とするコンピュータが読み取り可能な媒体。 - 前記物体は、断片化された空間曲線を含み、各断片は、前記空間曲線に沿った断片節点により接続されることを特徴とする請求項18に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 各断片は、前記断片節点の周りに複数の周囲節点を含むことを特徴とする請求項19に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 最大でk−1個の周囲節点が、断片iに属する各断片節点の周りに配置され、前記周囲節点には、指標ki,ki+1,...,ki+k−1が割り当てられることを特徴とする請求項20に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 前記プロセッサは、第1の時間周期において、前記四面体の有限要素模型の要素の回転を計算することをさらに含むことを特徴とする請求項18に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 前記計算することは、共回転ワーピング処理を含むことを特徴とする請求項22に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 前記プロセッサは、前記第1の時間周期及び各節点において力を計算することをさらに含むことを特徴とする請求項18に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 前記計算することは、AΔv=bを解くことを含み、Aおよびbが、半陰的時間ステップ法を使用して算出されることを特徴とする請求項24に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- bが、所定のステップhに対してb=h(f+h*
- 前記解くことは、直接解法を含むことを特徴とする請求項25に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 前記直接解法は、コレスキーの帯行列分解アルゴリズムであることを特徴とする請求項27に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 前記直接解法は、実行中に発生した零要素を除去するために修正されることを特徴とする請求項28に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- Aは、m=6k−3の帯幅を有することを特徴とする請求項27に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 前記可撓性の物体は、カテーテルであることを特徴とする請求項18に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
- 可撓性の物体を模擬表現するためのシステムであって、該システムは、
複数の断片として前記物体の模型化を行うための手段を備え、各断片は1つ以上の辺により接続される複数の節点を有し、
該システムは、
前記節点および前記辺により形成された複数の四面体要素として各断片の模型化を行い、四面体の有限要素模型を生成するための手段と、
第1の節点の第1の指標と第2の節点の第2の指標との間の最大差がs*kにほぼ等しくなるように制限されるように、各節点を指標付けする手段と、を備え、
sは1つの節点で接続される断片の最大数であり、kは1つの断片に属する節点の最大数であることを特徴とするシステム。 - 前記物体は、断片化された空間曲線を含み、各断片は、前記空間曲線に沿った断片節点により接続されることを特徴とする請求項32に記載のシステム。
- 各断片は、前記断片節点の周りに複数の周囲節点を含むことを特徴とする請求項33に記載のシステム。
- 最大でk−1個の周囲節点が、断片iに属する各断片節点の周りに配置され、前記周囲節点には、指標ki,ki+1,...,ki+k−1が割り当てられることを特徴とする請求項34に記載のシステム。
- 可撓性の物体を模擬表現するためのシステムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに結合されたメモリと、
前記プロセッサに結合された画面と、
を含み、
前記プロセッサにより実行される時、前記プロセッサに、
各断片が1つ以上の辺により接続される複数の節点を有し、複数の断片として前記物体の模型化を行わせ、
前記節点および前記辺により形成された複数の四面体要素として各断片の模型化を行わせ、四面体の有限要素模型を生成させ、
第1の節点の第1の指標と第2の節点の第2の指標との間の最大差がs*kにほぼ等しくなるように制限されるように、各節点を指標付けさせ、sは1つの節点で接続される断片の最大数であり、kは1つの断片に属する節点の最大数であり
前記模擬表現された可撓性の物体を前記画面に可視化させる
指示を、前記メモリが保存することを特徴とするシステム。 - 前記物体は、断片化された空間曲線を含み、各断片は、前記空間曲線に沿った断片節点により接続されることを特徴とする請求項36に記載のシステム。
- 各断片は、前記断片節点の周りに複数の周囲節点を含むことを特徴とする請求項37に記載のシステム。
- 最大でk−1個の周囲節点が、断片iに属する各断片節点の周りに配置され、前記周囲節点には、指標ki,ki+1,...,ki+k−1が割り当てられることを特徴とする請求項38に記載のシステム。
- 前記可撓性の物体は、カテーテルであることを特徴とする請求項36に記載のシステム。
- 可撓性の物体を模擬表現する方法であって、該方法は、
複数の断片として前記物体の模型化を行うステップを備え、各断片は1つ以上の辺により接続される複数の物体節点を有し、
前記方法は、
前記物体節点および前記物体の辺により形成された複数の四面体要素として各断片の模型化を行い、四面体の有限要素模型を生成するステップと、
接続された無向グラフGにより前記断片の接続の模型化を行うステップと、を備え、
各断片は、グラフの辺により表わされ、2つの断片を接続する全ての物体節点が、グラフの節点により表わされ、
前記方法は、
第1の節点の第1の指標と第2の節点の第2の指標との間の最大差が(1+b^l)*kにより制限されるように各物体節点を指標付けするステップを備え、
前記第1の物体節点と前記第2の物体節点が物体の辺により接続され、lは、グラフGのスパニングツリーTの分岐レベルの数であり、bは、スパニングツリーTの1つの節点における子の最大数であり、kは、1つの断片に属する物体節点の最大数であることを特徴とする
方法。 - 可撓性の物体を模擬表現する方法であって、該方法は、
複数の断片として前記物体の模型化を行うステップを備え、各断片が1つ以上の辺により接続される複数の節点を有し、
前記方法は、
前記節点および前記辺により形成された複数の四面体要素として各断片の模型化を行い、四面体の有限要素模型を生成するステップと、
第1の節点の第1の指標と第2の節点の第2の指標との間の最大差が前記複数の節点の数の約半分未満であるように制限されるように、各節点を指標付けするステップと、を備え、
前記第1の節点および前記第2の節点は、辺により接続されることを特徴とする方法。
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