本文選題：群體行為仿真 + 行為引擎　； 參考：《電子科技大學(xué)》2010年碩士論文

【摘要】： 群體動畫在計算機(jī)游戲、影視動漫、城市建筑規(guī)劃等很多方面都有著廣泛的應(yīng)用。然而,對大規(guī)模群體行為進(jìn)行模擬尤其是實(shí)時模擬是一件復(fù)雜而艱巨的工作。因?yàn)閷θ后w行為的仿真不僅涉及到高層的決策過程,還同時要考慮底層事物的表示以及事物之間的交互計算。更為麻煩的是,個體與個體之間以及個體與環(huán)境之間的復(fù)雜約束關(guān)系決定了在群體規(guī)模增大的時候,仿真運(yùn)算復(fù)雜度將呈非線性增長。為此,本文提出構(gòu)建一個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,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化群體仿真應(yīng)用的開發(fā)過程。它的難點(diǎn)在于如何對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。每個功能模塊的作用和設(shè)計都做了比較詳細(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,同時也給用戶提供了很好的擴(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能場的實(shí)時高效的群體導(dǎo)航方法。該方法將局部勢能場與全局勢能場相結(jié)合,有效的解決了局部勢能場中的極小值問題,同時又避免了全局勢能場無法滿足局部靈活性的問題。 并行計算技術(shù)是目前最為流行的計算加速方法之一。本文分析了如何對碰撞避免和行為個體的更新進(jìn)行適當(dāng)修改,以適應(yīng)并行執(zhí)行。同時介紹了OpenMP并行方案如何被用在行為引擎中實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)算。另外,本文探討了另一種簡化運(yùn)算的方法——LOD技術(shù),并介紹了它如何用在行為仿真中以簡化運(yùn)算。 最后,本文介紹了群體行為的建模方法,并以交通仿真和室外逃生系統(tǒng)為例,將重點(diǎn)放在如何利用行為引擎系統(tǒng)進(jìn)行快速的群體建模實(shí)現(xiàn),同時也作為行為引擎系統(tǒng)有效性的驗(yàn)證。隨后,本文對目前的研究成果進(jìn)行了總結(jié),并對將來進(jìn)一步的工作進(jìn)行了展望。
[Abstract]:Group animation has a wide range of applications in computer games, film and television animation, urban building planning and many other aspects. However, the simulation of mass behavior, especially real-time simulation, is a complicated and arduous task. Because the simulation of group behavior involves not only the high-level decision-making process, but also the representation of the underlying things and the interaction between them. What is more troublesome is that the complexity of simulation will increase nonlinear when the population size increases because of the complex constraints between individuals and environment. Therefore, this paper proposes to construct an efficient group behavior engine to solve this problem. This paper first discusses the design of behavioral system, and then focuses on the improvement of path planning algorithm and the use of accelerated technology to improve system performance in system implementation. Finally, the paper introduces the method of group modeling and how the behavior engine can be implemented quickly. The purpose of building behavior engine is to simplify the development process of group simulation application. Its difficulty lies in how to abstract, organize and merge all kinds of elements in behavior simulation. In this paper, the behavior engine is designed into three parts: information management module, path planning module and system control module. The function and design of each function module are explained in detail. It presets some key algorithms to improve the quality of behavior simulation and provides a good extended interface for users. Path planning is the most important part of mass simulation performance consumption. In this paper, a real-time and efficient group navigation method based on potential energy field is proposed. By combining the local potential energy field with the global potential energy field, the method can effectively solve the minima problem in the local potential energy field and avoid the problem that the global potential energy field cannot satisfy the local flexibility. Parallel computing technology is one of the most popular computing acceleration methods. In this paper, we analyze how to modify the collision avoidance and the update of behavior individuals to adapt to parallel execution. At the same time, this paper introduces how OpenMP parallel scheme is used to implement parallel operation in behavior engine. In addition, this paper discusses another method of simplifying operation, LOD technology, and introduces how to use it in behavior simulation to simplify operation. Finally, this paper introduces the modeling method of group behavior, and taking traffic simulation and outdoor escape system as examples, it focuses on how to use the behavior engine system to realize group modeling quickly. It also serves as a validation of the effectiveness of the behavior engine system. Then, this paper summarizes the current research results, and prospects for further work in the future.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP391.9

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本文編號：1901109