群體行為規(guī)劃技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、群體動(dòng)畫在計(jì)算機(jī)游戲、影視動(dòng)漫、城市建筑規(guī)劃等很多方面都有著廣泛的應(yīng)用。然而,對(duì)大規(guī)模群體行為進(jìn)行模擬尤其是實(shí)時(shí)模擬是一件復(fù)雜而艱巨的工作。因?yàn)閷?duì)群體行為的仿真不僅涉及到高層的決策過程,還同時(shí)要考慮底層事物的表示以及事物之間的交互計(jì)算。更為麻煩的是,個(gè)體與個(gè)體之間以及個(gè)體與環(huán)境之間的復(fù)雜約束關(guān)系決定了在群體規(guī)模增大的時(shí)候,仿真運(yùn)算復(fù)雜度將呈非線性增長(zhǎng)。為此,本文提出構(gòu)建一個(gè)高效的群體行為引擎來解決這一問題。本文首先討論了行為系統(tǒng)的設(shè)計(jì),

2、然后著重研究了在路徑規(guī)劃算法方面進(jìn)行改進(jìn)及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中使用加速技術(shù)來提高系統(tǒng)性能,最后介紹了群體的建模方法以及行為引擎如何被用來進(jìn)行快速實(shí)現(xiàn)。
　　 構(gòu)建行為引擎的目的在于簡(jiǎn)化群體仿真應(yīng)用的開發(fā)過程。它的難點(diǎn)在于如何對(duì)行為仿真中的各種元素進(jìn)行抽象、組織和融合。本文將行為引擎設(shè)計(jì)為信息管理模塊、路徑規(guī)劃模塊,以及系統(tǒng)控制模塊三分部分。每個(gè)功能模塊的作用和設(shè)計(jì)都做了比較詳細(xì)的講解。它預(yù)置了一些關(guān)鍵算法來提高行為仿真質(zhì)量,同時(shí)也給用戶提

3、供了很好的擴(kuò)展接口。
　　 路徑規(guī)劃是大規(guī)模群體仿真性能消耗的最主要部分。本文提出了一種基于勢(shì)能場(chǎng)的實(shí)時(shí)高效的群體導(dǎo)航方法。該方法將局部勢(shì)能場(chǎng)與全局勢(shì)能場(chǎng)相結(jié)合,有效的解決了局部勢(shì)能場(chǎng)中的極小值問題,同時(shí)又避免了全局勢(shì)能場(chǎng)無法滿足局部靈活性的問題。
　　 并行計(jì)算技術(shù)是目前最為流行的計(jì)算加速方法之一。本文分析了如何對(duì)碰撞避免和行為個(gè)體的更新進(jìn)行適當(dāng)修改,以適應(yīng)并行執(zhí)行。同時(shí)介紹了OpenMP并行方案如何被用在行為引擎中實(shí)