虛擬魚系統(tǒng)中感知和行為模型的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、實現(xiàn)自主、生動的虛擬魚實時動畫,包括以下三方面的工作,海底環(huán)境的表現(xiàn),魚的感知及行為模型,魚的動作表現(xiàn).本文旨在通過建立一個魚的感知及行為模型,結(jié)合海底環(huán)境信息,為最終的動作表現(xiàn)輸出必要的參數(shù),共同構(gòu)成一個完整的虛擬魚實時動畫系統(tǒng).模型的構(gòu)建兼顧了仿真和實時效果兩方面的要求,一方面考慮魚類生活環(huán)境的特殊性和自身的感知特性及行為特性,另一方面對一些計算量巨大而對最終效果影響不大的細節(jié)進行簡化處理.本文對行為和動作的概念進行了區(qū)分,并采用了

2、行為和動作的分層模型,便于實現(xiàn)更多行為和動作的擴展.本文定義并實現(xiàn)了碰撞規(guī)避、逃脫捕食者、覓食、集群游動和休閑游動等幾種行為模式,并定義了前進、后退、懸浮、轉(zhuǎn)彎、俯仰等基本動作.本文采用建立和維護環(huán)境信息、使用感知模塊收集有用信息、使用行為決策模塊進行行為模式的決策、使用行為分解模塊將行為進行動作分解的總體流程.環(huán)境信息用于容納對虛擬魚行為有影響的水環(huán)境、礁石、水草以及魚對象的相關(guān)信息.感知模塊模擬真實魚的感知功能,從環(huán)境信息中按照不同

3、的感知范圍收集信息,并使用注意力聚焦機制剔除過多對象,使用包圍盒進行可見性判斷,以此對感知范圍中的對象進行篩選,減輕后續(xù)流程的計算量,并且更加符合實際的感知特性.行為決策模塊利用感知模塊傳遞來的信息,結(jié)合當(dāng)前自身意圖的優(yōu)先級隊列,并對低優(yōu)先級行為加入隨機因素,共同產(chǎn)生當(dāng)前行為決策并參數(shù)化,同時實現(xiàn)了行為的持續(xù)、中斷、恢復(fù)和終止.行為分解模塊將不同的行為模式根據(jù)相關(guān)參數(shù)和不同的實施策略分解為參數(shù)化的動作序列并輸出供最終的動作渲染模塊使用.