一种基于几何约束的团体操队形训练辅助方法

摘要

本发明公开了一种基于几何约束机制的团体操队形辅助设计的方法，首先设定团体操队形变换的初始约束边界和目标约束边界，通过Morphing方法生成由团体操源约束边界到目标约束边界的一系列中间约束边界，并且将这些边界作为人群队形的外围约束条件。再基于CVT理论，通过几何Voronoi剖分方法将每个人划分到特定外围约束边界内的一个独立、不相交的空间区域，接着利用Lloyd下降法逐步迭代实现人群在外围约束边界内的均匀排布和无碰撞、交叉的路径导航。为了实现团体操队形变换效果，本发明通过持续变换外界约束边界的方法，再采用CVT和Lloyd方法实现人群在一系列外围约束边界间的平滑流畅的均匀布局切换和导航。

主权项

一种基于几何约束的团体操队形训练辅助方法，其特征在于：首先设定团体操队形变换的初始约束队形和目标约束队形，通过Morphing方法生成由团体操源约束边界到目标约束边界的一系列中间约束边界，并且将这些边界作为人群队形的外围约束条件；再基于CVT理论，即基于质心的Voronoi剖分理论，通过几何Voronoi剖分方法将每个人划分到特定外围约束边界内的一个独立、不相交的空间区域，接着利用Lloyd下降法逐步迭代实现人群在外围约束边界内的均匀排布和无碰撞、交叉的路径导航；为了实现团体操队形变换效果，通过持续变换外界约束边界的方法，再采用CVT理论和Lloyd下降法实现人群在一系列外围约束边界间的平滑流畅的均匀布局切换和导航，最终完成团体操人群由源队形到目标队形的平滑流畅变换效果；具体步骤进行：a、团体操群体队形变换可看为在2D空间中人群受到外围队形的约束而进行队形变换，因此通过人工设置或者读取点线文件的形式设置团体操的初始约束边界和目标约束边界；b、基于步骤a设定的初始约束边界和目标约束边界，通过Morphing方法，找到源约束边界点集和目标约束边界点集之间的最佳映射关系，继而通过插值的方法得到从源约束边界到目标约束边界的一系列团体操外围约束边界；c、在初始约束边界内随机排布n个Agent，Agent集合表示为；d、基于外围约束队形边界和Agent集合，通过Voronoi剖分将整个约束边界剖分为n个互不相交的Voronoi区域，此时每个Voronoi区域内的点到生成它的Agent的距离，同到其他Agent的距离相比为最小，剖分区域表示为；e、计算中每个Voronoi区域的质心，若则设，并且返回步骤d，若相等则初始队形形成，且对Agent点集进行保存，作为当前的团体操人群布局；f、若约束边界则跳转到步骤g，若则将中间约束边界变换为约束边界，并且计算是否存在于约束边界内，如果不在则通过映射和牵引方法将其约束在其中，并且形成新的Agent位置，基于新的Agent点集和新的约束边界，再跳转到步骤d；g、步骤完成，所有保存的Agent位置集合为团体操队形变换过程中队员移动轨迹路线。