群体动画中运动生成模块的模型研究

发布时间：2020-07-23 15:36

【摘要】：随着3D视觉影像技术和仿真技术的长足进步,计算机动画可以模拟出逼真的场景,创造出引人入胜的环境,成为动漫产业中的一个重要领域。传统的群体动画制作方法曾经制作了许多出色的动画作品,但是随着动漫产业的发展,其局限性日益明显。因此,研究群体运动的运动规律,使用群智能算法实现群体动画路径的自动规划,在计算机动画制作领域中变得越来越重要。群体动画受到广泛的关注,成为计算机图形学、人工智能应用中的一个新热点。 由于群体行为的复杂性,群体动画的运动生成模块始终是群体动画中一项具有挑战性的研究工作。目前在群体动画的运动生成方面需要解决的问题主要有: (1)增强运动路径的真实感。在群体动画中产生逼真的运动路径,使每一个个体的运动轨迹既符合群体运动的运动规律又有着各自运动的独立性,这是群体运动真实性检验的重要标准。在生成运动路径时,避免个体与障碍物及个体之间的碰撞、避免穿透现象的发生,又是运动生成模块首先需要考虑的问题。 (2)提高群体动画的运行速度。目前关于群体动画的研究主要集中在角色模型的智能性和赋予其生命特征方面,在生成群体运动时计算机运算量很大,这极大的影响了动画创作的实时性,因此如何更快地进行群体运动的模拟成为一个普遍的性能目标。本文主要研究群体动画中运动生成模块的模型。首先,使用群智能算法为群体动画的制作进行路径规划,提高群体动画的真实性和制作效率;其次,设计了将路径数据导入Maya生成动画的方法,提高了群体动画设计的自动化程度。主要工作包括以下几个方面: (1)通过对群体动画设计基本原则的深入理解,对动画设计中关键问题的分析,明确了进一步的研究方向和需要设计的群智能算法。 (2)研究了多种进化计算模型和方法,包括微粒群算法、蚁群算法、人工蜂群算法等,比较分析其各自的优缺点,结合动漫设计的需求,确定合适的优化算法以及算法中需要改进的方面。 (3)设计了在群体运动中个体的碰撞检测和碰撞避免的方法。 (4)提出了基于微粒群算法和人工蜂群算法的群体动画路径自动规划方法,将微粒群算法运用到扩散运动的路径规划中,改进人工蜂群算法中的适应度函数,并将其应用到逃逸运动的路径规划中,将群智能算法寻优的过程视为动画角色规划路径的过程,实现了动画路径的自动设计。 (5)设计了使用路径数据驱动的动画自动生成方法,通过有效使用路径数据进一步提高动画制作的逼真性和灵活性,提高了动画制作的工作效率和群体动画设计的自动化程度。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP391.41
【图文】：

图 4-2 碰撞避免静态障碍物的避免方法。如图 4-2 所示，利用碰撞检测公会发生碰撞。将障碍物俯视图O看作一个圆，粒子当前圆O的两条切线1AA 、2AA ，在两条切线上取一点作为下可避免发生碰撞。有待解决，一个是如何选取向量（下一步位置选在切线选取的点在向量1AA (或2AA )方向上还是向量 AA1（或 A判断向量1AA 与 AG 夹角和向量2AA 与 AG 夹角大小。一步位置选择在切线1AA 上，否则选择在切线2AA 上。对个反弹现象，那么下个位置可以选取先前运动的反方向动，为使运动效果更加真实，下一步的位置应取在向量不是反方向上。如果取在反方向上，就像人在遇到障碍

初始化

运行多代后效果

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘丰,庄越挺,罗忠祥,潘云鹤;基于多自主智能体的群体动画创作[J];计算机研究与发展;2004年01期

2 刘鹏;刘弘;郑向伟;丁艳辉;;基于改进萤火虫算法的动态自动聚集路径规划方法[J];计算机应用研究;2011年11期

3 魏丽;;群体动画设计中常用的几种优化算法[J];电脑知识与技术;2011年03期

4 韩振雷;王立刚;;活用MediaStudio Pro7.0的“运动路径”功能[J];数字世界;2003年06期

5 史丰;陈福民;王忆源;;一种基于人工生命的群体动画[J];计算机应用;2005年S1期

6 聂晶;刘弘;王琪;;基于粒子群算法的群体动画研究与实现[J];计算机工程;2009年04期

7 刘福敏;刘弘;李媛媛;;蚁群算法在群体动画中的应用[J];信息技术与信息化;2010年01期

8 李媛媛;刘弘;;基于遗传算法的NURBS模型群体生成方法[J];计算机技术与发展;2011年01期

9 于君;刘弘;;基于ABC算法的群体动画研究与应用[J];计算机技术与发展;2011年10期

10 盖荣权;雷晋萍;;计算机红外遥测计时系统[J];福建师范大学学报(自然科学版);1993年03期

相关会议论文 前10条

1 常燕;黄有群;魏东;;基于VRML的运动路径可视化生成工具的研究与实现[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学（CAD/CG）学术会议论文集[C];2004年

2 陈洪凯;唐红梅;叶四桥;易朋莹;胡明;;三峡库区危岩发育链式机理及失稳运动路径研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年

3 吴锤结;王亮;;自主游动仿生鱼群的模拟与控制[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

4 陈见;卢伟萍;钱俊;赵江洁;;0312号台风“科罗旺”分析[A];2004年广西气象学会学术年会论文选集[C];2004年

5 林毅;江晓南;林小红;;台风“艾利”运动路径两次左折成因分析[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年

6 林毅;江晓南;林小红;;台风“艾利”运动路径两次左折成因分析[A];2005年泛珠三角气象学术研讨会论文选集[C];2005年

7 孙守迁;王鑫;刁在箴;;艺术体操动作辅助编排系统设计[A];首届中国体育博士高层论坛论文集[C];2006年

8 赵丕锡;;交互式过程动画的研究[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集（下册）[C];1996年

9 刘晓;康小明;赵万生;;闭式整体涡轮叶盘多轴联动电火花加工电极运动路径规划[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年

10 朱磊;费敏锐;李佳骏;;Fira仿真足球机器人运动路径规划方法研究[A];2004中国机器人足球比赛暨学术研讨会论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前10条

1 王亚琴;课件中三种特殊的运动路径[N];中国电脑教育报;2004年

2 王海星;PPT特殊动画效果的制作[N];电脑报;2003年

3 上海申银万国证券研究所 杨国平;蒙特卡罗模拟与二叉树定价模型[N];证券日报;2005年

4 刘雄伟;动起来会更精彩[N];中国电脑教育报;2002年

5 上海 徐起;Premiere7.0新功能大阅兵[N];电脑报;2003年

6 海南 蒙黄林;用Authorware“做”化学实验[N];电脑报;2001年

7 新疆 张迎新;PowerPoint 2002课件动画制作实例[N];电脑报;2003年

8 鸣涧;动画效果轻松做[N];中国电脑教育报;2003年

9 吉林 刘春鹏;鲜花绿草 蝶儿双双飞[N];中国电脑教育报;2005年

10 记者 何红卫　通讯员 沈雯;湖北两项重点涉农工程公开招标[N];农民日报;2008年

相关博士学位论文 前10条

1 李刚俊;基于虚拟现实的冗余度机器人运动规划及仿真研究[D];西南交通大学;2001年

2 叶四桥;隧道洞口段落石灾害研究与防治[D];西南交通大学;2008年

3 王鑫;数据驱动的人群动画仿真技术研究[D];浙江大学;2009年

4 王亮;仿生鱼群自主游动及控制的研究[D];河海大学;2007年

5 杨杰;非结构化环境下自主导航系统视觉技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

6 王梅;多关节自治机器人系统分布式协作运动规划方法研究[D];浙江大学;2007年

7 李丹;计算机动画中运动生成与控制问题研究[D];华中科技大学;2008年

8 张颖康;非合作目标雷达高维感知相关算法的研究[D];北京交通大学;2012年

9 庄慧忠;动态不确定环境下移动机器人的在线实时路径规划[D];浙江大学;2005年

10 李刚;航空成像去运动模糊技术研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 魏丽;群体动画中运动生成模块的模型研究[D];山东师范大学;2011年

2 王兆阳;群体动画生成与编辑系统[D];浙江大学;2010年

3 聂晶;基于进化计算的群体动画研究与实现[D];山东师范大学;2010年

4 李媛媛;群体动画中行为控制方法研究[D];山东师范大学;2011年

5 孙玉灵;群体动画虚拟环境建模与路径规划方法研究[D];山东师范大学;2012年

6 于君;群体动画中碰撞检测及避免方法研究[D];山东师范大学;2012年

7 王艳伟;大规模人群行为仿真模型的研究与实现[D];电子科技大学;2010年

8 周珊珊;大规模群体运动的实时模拟研究与实现[D];电子科技大学;2010年

9 赵士杰;基于纹理映射的群体动画角色渲染[D];电子科技大学;2011年

10 曾维薇;虚拟群体模拟中的大规模场景简化技术[D];电子科技大学;2010年

本文编号：2767509