群体动画运动控制系统及方法

摘要

一种群体动画运动控制系统及方法，属于自主智能体动画技术领域。群体动画运动控制系统包括场景划分模块、路径规划模块、群体控制模块、个体控制模块、碰撞处理模块、数学运算模块、系统模块和渲染模块。采用该控制方法，将群体运动控制阶段和个体运动控制阶段分别进行，使得动画师在制作过程中可以对群体的运动趋势有整体的把握，同时也提高了个体的各个运动分量的计算效率，提高了运动控制的效率，实现了实时交互控制的功能。

主权项

一种群体动画运动控制系统的控制方法，该控制方法使用的系统包括：场景划分模块、路径规划模块、群体控制模块、个体控制模块、碰撞处理模块、数学运算模块、系统模块和渲染模块，其中，场景划分模块、路径规划模块和群体控制模块顺序连接、碰撞处理模块的输入端、个体控制模块的输入端分别与群体控制模块的输出端连接，碰撞处理模块的输出端、个体控制模块的输出端分别与系统模块的输入端相连接，系统模块和渲染模块顺序连接，数学运算模块分别与群体控制模块和个体控制模块连接；其特征在于所述的控制方法包括群体运动控制阶段和个体运动控制阶段，并且这两个控制阶段分别进行，其中，所述群体运动控制阶段包括以下步骤：1）场景输入步骤，将三维场景利用平行投影投影到二维运动平面上，并进行二值化，障碍物为黑色，通行部分为白色，并存在图像文件中；2）场景处理步骤，包括分割步骤、节点存储步骤和邻域查找步骤；3）路径规划步骤，确定起始点和目标点，用人工智能中的搜索算法搜索群体的运动路径，完成路径规划；4）运动曲线生成步骤，用分段三次Bezier曲线连接搜索到的路径节点，进行平滑处理；5）运动曲线编辑步骤，动画师根据需求编辑生成的运动曲线；其中，所述个体运动控制阶段包括以下步骤：1）运动分量计算步骤，根据群体的运动路径，确定中心控制点，计算个体运动的引导分量和范围保持分量；2）运动分量加权叠加步骤，动画师确定引导分量和范围保持分量的权值，并将两分量加权后进行叠加；3）个体间碰撞检测步骤，采用引力和斥力法实现个体间的碰撞检测；对于每个个体，碰撞处理模块先确定其在引力和斥力的有效范围内的其他个体，计算该个体与其他个体间的距离，并根据该距离计算各自所受的引力或者斥力所产生的速度分量，过于靠近则产生斥力生成相互远离的运动分量，以避免碰撞，反之则产生引力生成相互靠近的运动分量；4）个体与障碍物碰撞检测步骤，根据上述运动分量计算步骤、运动分量加权叠加步骤和个体间碰撞检测步骤生成的个体速度，碰撞处理模块计算下一帧中每个个体的位置并判断是否与障碍物发生碰撞，若判断某个个体即将发生碰撞，则对该个体执行紧急避障过程；5）实时控制步骤，动画师确定交互控制的权值，系统模块判断并接受动画师通过键盘输入的控制指令，生成方向分量，进行加权操作后与个体运动控制模块所生成引导分量进行叠加，生成新的引导分量以改变个体的运动。