人群動畫中融入情緒模型的實(shí)時路徑規(guī)劃算法研究.pdf

1、自上個世紀(jì)八十年以來群組動畫技術(shù)得到了顯著的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于仿真、游戲、電影等各個領(lǐng)域。使用群組動畫技術(shù)對大規(guī)模人群整體運(yùn)動趨勢和變化的仿真研究可以有效的為公共安全管理、建筑輔助設(shè)計(jì)、災(zāi)難疏散決策等方面提供科學(xué)依據(jù)，同時應(yīng)用于商業(yè)背景可以大幅提高客戶的沉浸感。路徑規(guī)劃用于引導(dǎo)虛擬個體運(yùn)動是人群仿真是否高效和逼真的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著社會需求的刺激和硬件與軟件技術(shù)的發(fā)展，研究者更加關(guān)心如何在不失效率的前提下提高路徑規(guī)劃算法的逼真性。已有的工作

2、從客觀角度分別考慮了距離、密度對人群路徑選擇的影響，但忽略了主觀情緒對人群路徑選擇的影響，在人群仿真的逼真度上仍有一定的局限性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了一種融入情緒模型的人群實(shí)時路徑規(guī)劃算法。算法通過情緒建模、全局路徑建模和局部路徑搜索三個階段，高效、逼真的展現(xiàn)了大規(guī)模人群仿真中路徑選擇多樣化，具有良好的健壯性。⑵基于心理學(xué)人格特征理論，本文構(gòu)建的情緒模型將人格特征抽象為三種情緒狀態(tài)。該模型在保證人格特征分布規(guī)律的同時，

3、更逼真的展現(xiàn)了不同情緒狀態(tài)下人群路徑選擇的多樣性。⑶基于情緒對路徑偏好構(gòu)造了以期望時間最短為原則的局部路徑搜索目標(biāo)函數(shù)。該目標(biāo)函數(shù)僅以局部環(huán)境下有限的可行路徑為搜索結(jié)點(diǎn)，大幅度降低了實(shí)時路徑規(guī)劃中的搜索規(guī)模。同時，情緒對路徑偏好的引入又保證了人群仿真的多樣性。實(shí)驗(yàn)表明，本文算法可有效地仿真不同場景下大規(guī)模人群的路徑選擇現(xiàn)象。與已有工作的對比體現(xiàn)出本文算法逼真性。通過不同情緒狀態(tài)下人群路徑選擇差異的討論以及在不同人群運(yùn)動模型的兼容性實(shí)驗(yàn)進(jìn)