人群陣型變換中基于互信息和社會(huì)力的群組控制算法.pdf

1、人群動(dòng)畫合成研究始于上世紀(jì)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(jì)算機(jī)硬件性能的快速提升，人群動(dòng)畫合成中的渲染繪制技術(shù)目前已趨于成熟。但是，人群個(gè)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(wèn)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(shí)現(xiàn)對(duì)較大規(guī)模人群運(yùn)動(dòng)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制。
　　 針對(duì)以上問(wèn)題，本文采

2、用互信息理論和社會(huì)力模型探索人群陣型變換問(wèn)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(jià)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(diǎn)集映射到目標(biāo)點(diǎn)集、如何在移動(dòng)過(guò)程中保持原始結(jié)構(gòu)的局部不變性和如何評(píng)價(jià)仿真的結(jié)果這三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。在源到目標(biāo)的映射問(wèn)題上，采用最小代價(jià)原則完成所有個(gè)體分別從源位置至目標(biāo)位置的全局指派，兼顧了個(gè)體由源到目標(biāo)移動(dòng)的直接距離代價(jià)以及結(jié)構(gòu)變化代價(jià)，既保證了個(gè)體的就近

3、選取目標(biāo)原則，又最大程度的保留了移動(dòng)過(guò)程中的原始結(jié)構(gòu)。對(duì)于移動(dòng)時(shí)人群的局部結(jié)構(gòu)變化，根據(jù)個(gè)體的空間位置，采用聚類算法對(duì)群組幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的子群組局部不變性進(jìn)行挖掘，并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中引入子群組級(jí)層面的社會(huì)力保持其局部不變性，體現(xiàn)了陣型移動(dòng)時(shí)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(jià)的平衡性這些標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)陣型變換美學(xué)效果這一主觀因素的量化評(píng)價(jià)。
　　 (2)提出了基于互信息實(shí)時(shí)反饋的人群陣型變換算法。對(duì)于人群的陣型變換