虛擬魚系統(tǒng)中感知和行為模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、實(shí)現(xiàn)自主、生動(dòng)的虛擬魚實(shí)時(shí)動(dòng)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(dòng)作表現(xiàn).本文旨在通過建立一個(gè)魚的感知及行為模型,結(jié)合海底環(huán)境信息,為最終的動(dòng)作表現(xiàn)輸出必要的參數(shù),共同構(gòu)成一個(gè)完整的虛擬魚實(shí)時(shí)動(dòng)畫系統(tǒng).模型的構(gòu)建兼顧了仿真和實(shí)時(shí)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(jì)算量巨大而對最終效果影響不大的細(xì)節(jié)進(jìn)行簡化處理.本文對行為和動(dòng)作的概念進(jìn)行了區(qū)分,并采用了

2、行為和動(dòng)作的分層模型,便于實(shí)現(xiàn)更多行為和動(dòng)作的擴(kuò)展.本文定義并實(shí)現(xiàn)了碰撞規(guī)避、逃脫捕食者、覓食、集群游動(dòng)和休閑游動(dòng)等幾種行為模式,并定義了前進(jìn)、后退、懸浮、轉(zhuǎn)彎、俯仰等基本動(dòng)作.本文采用建立和維護(hù)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(jìn)行行為模式的決策、使用行為分解模塊將行為進(jìn)行動(dòng)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(shí)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(jī)制剔除過多對象,使用包圍盒進(jìn)行可見性判斷,以此對感知范圍中的對象進(jìn)行篩選,減輕后續(xù)流程的計(jì)算量,并且更加符合實(shí)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(duì)列,并對低優(yōu)先級行為加入隨機(jī)因素,共同產(chǎn)生當(dāng)前行為決策并參數(shù)化,同時(shí)實(shí)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(shí)施策略分解為參數(shù)化的動(dòng)作序列并輸出供最終的動(dòng)作渲染模塊使用.