随着虚拟现实技术的增强,在虚拟空间中建立的三维模型变得越来越精致且逼真,导致模型的数据增多且变得复杂,随之而来的当两个模型发生碰撞时,它们之间的检测算法也变得复杂起来,因此沉浸感强的虚拟场景与性能好的碰撞检测算法之间的关系是密不可分的。碰撞检测在虚拟现实技术中始终是一个待解决的热点问题,它的目的是判断在虚拟空间下的各个模型之间是否存在相交情况,以便及时做出合理的响应。本文以虚拟现实技术在口腔医学教育领域中的应用作为研究背景,在已有的碰撞检测系统框架的基础上,研究了碰撞检测过程中的两个阶段,即粗略相交检测和精确相交检测。结合课题背景为三维图像的包裹算法提出了改进的方案,并通过实验对的改进算法加以验证。本文的主要研究内容为包围盒技术及它们之间的相交检测、混合层次包围盒树、图元相交测试。1)包围盒技术以及它们之间的相交检测。该部分详细阐述了包围球、轴对齐包围盒、方向包围盒、离散多面体包围盒和椭球包围盒原理以及包围盒之间的相交检测算法。本文提出了一种基于希尔排序的相交检测算法,并与传统I-Collide算法进行对比,本文提出的算法比传统算法检测速度平均提高了约16.53%。2)混合层次包围盒树。根据课题背景为刚体之间的碰撞研究,选取合适的包围盒构建层次包围盒树。本文分析了影响层次包围盒树结构的两个因素,即层次树形结构的度数和构建方式以及层次包围盒树的遍历方式。对于单一层次包围盒不能很好的兼顾到紧密性和实时性,故本文提出采用包围球和轴向包围盒的混合结构作为根节点,利用二叉树和自顶向下的构造方式,深度优先遍历节点包围盒比较大的树。3)图元相交测试。在精确相交检测阶段,对BVH树中依然相交的叶子节点包裹的三角面片再进一步判断其相交的情况。本文采用Devillers＆Guigue算法,将两个三角面片的顶点转化为一个四阶行列式,通过该行列式的几何意义去判别它们之间是否发生相交。在完成粗略检测和精确检测后进行对比实验,模拟了含有不同点云数量且物体相交状态不同的四种虚拟场景,具有很好地碰撞检测效果,利用不同场景帧率之间的数据比较证明本文系统的实时性。