人群陣型變換中基于互信息和社會力的群組控制算法.pdf

1、人群動畫合成研究始于上世紀80年代初，至今已取得了較大的發(fā)展，并在影視制作、視頻游戲、軍事仿真、公共安全等諸多領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。隨著以GPU為代表的計算機硬件性能的快速提升，人群動畫合成中的渲染繪制技術(shù)目前已趨于成熟。但是，人群個體間大量、復(fù)雜、并發(fā)、非線性的物理與心理的相互作用，使得群組控制依然存在許多科學(xué)難問題有待解決，主要體現(xiàn)于如何以較低復(fù)雜度靈活、逼真地實現(xiàn)對較大規(guī)模人群運動過程的實時控制。
　　 針對以上問題，本文采

2、用互信息理論和社會力模型探索人群陣型變換問題中的群組陣型變換的控制方法，所完成的主要工作包括:
　　 (1)提出了基于最小代價原則的人群陣型變換算法。人群的陣型變換涉及如何將源點集映射到目標點集、如何在移動過程中保持原始結(jié)構(gòu)的局部不變性和如何評價仿真的結(jié)果這三個關(guān)鍵問題。在源到目標的映射問題上，采用最小代價原則完成所有個體分別從源位置至目標位置的全局指派，兼顧了個體由源到目標移動的直接距離代價以及結(jié)構(gòu)變化代價，既保證了個體的就近

3、選取目標原則，又最大程度的保留了移動過程中的原始結(jié)構(gòu)。對于移動時人群的局部結(jié)構(gòu)變化，根據(jù)個體的空間位置，采用聚類算法對群組幾何拓撲結(jié)構(gòu)中的子群組局部不變性進行挖掘，并在運動過程中引入子群組級層面的社會力保持其局部不變性，體現(xiàn)了陣型移動時的集體行為。最后，利用互信息、局部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和指派代價的平衡性這些標準，實現(xiàn)了對陣型變換美學(xué)效果這一主觀因素的量化評價。
　　 (2)提出了基于互信息實時反饋的人群陣型變換算法。對于人群的陣型變換