Détection continue de collisions entre triangles et fonctions distance signée en temps réel

Résumé

De l’entrainement virtuel de pilotes et de chirurgiens à l’optimisation de trajectoire, en passant par l’esquive d’obstacles en temps réel pour l’aérospatial ou la robotique, plusieurs systèmes modernes dépendent de simulations physiques en temps réel. La détection précise et robuste des collisions est au cœur des simulations physiques utiles à ces domaines. Elle est toutefois extrêmement difficile à effectuer dans les applications en temps réel. La bonne représentation des objets simulés a un impact direct sur le réalisme et sur l’efficacité avec laquelle nous pouvons simuler divers phénomènes physiques. Ce mémoire introduit des solutions efficaces pour la détection de collision de haute qualité entre des maillages de triangles et des fonctions distance signée (SDF). Le problème de détection continue des collisions (CCD) est abordé comme un problème d’optimisation spatio-temporel cherchant le moment exact d’impact (TOI) entre un triangle et l’isosurface d’une SDF. Cette méthode est plus robuste que les précédentes, qui se basent sur l’échantillonnage par points, et plus performante que les méthodes de pointes pour la détection discrète des collisions (DCD) triangle-SDF. Une méthode de raffinement adaptatif est aussi proposée pour fournir efficacement de l’information supplémentaire lors de collisions avec de grands triangles. Cela permet l’utilisation de géométrie efficace pour réduire le coût de la détection de collision. Une comparaison avec des algorithmes de pointe expose les capacités et les avantages de l’approche proposée par la simulation de milliers de scénarios difficiles avec collisions. Les résultats expérimentaux démontrent que ce travail de recherche améliore la qualité des simulations physiques tout en maintenant la performance nécessaire au temps réel. Dans l’ensemble, ce travail fournit la première méthode fonctionnelle pour la CCD triangle-SDF robuste en temps réel, et ouvre la porte à un grand nombre de nouvelles applications potentielles pour la simulation physique, particulièrement quand de petits objets aux mouvements rapides interagissent.

Date	14 déc. 2025
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Sheldon Andrews (Directeur(-trice))