基于故事板的大规模群体行为动画生成方法的研究

摘要

随着虚拟现实技术的快速发展，虚拟群体行为仿真技术在公共安全、影视动画、军事训练和城市规划方面都有着广泛的应用前景。故事板作为交互式浏览的工具也被广泛应用于影视制作、剧院、漫画小说以及商业领域。为了更高效、更逼真的实现群体行为仿真动画，本文利用故事板存储仿真所需的场景信息、群体站位信息以及路线信息等，将其作为群体行为仿真的依据。以高铁站灾难疏散为背景，结合基于社会力的灾难疏散模型，实现了虚拟群体行为仿真系统。
　　本论文的主要内容如下：
　　1.采用全局路径规划和局部路径规划结合的方式进行群体路径规划。使用Revit提出场景信息，并存储于故事板中，作为全局路径规划的依据，为全局路径规划提供运动范围限制以及障碍物等。对稀疏A*算法进行改进，实现群体的全局路径规划，并将群体站位、运动路径以及性格等群体信息存储于故事板中。
　　2.对基于社会力的疏散模型进行研究，为避免疏散过程中出现人群拥挤的情况，根据群体不同性格对其进行分流，群体以小组的方式进行疏散或者独立寻路进行逃生，组内成员以相对稳定的距离跟随领导者进行运动。
　　3.在三维仿真系统中导入群体站位信息和运动路径信息，结合实时的碰撞检测算法，实现灾难疏散动画效果。本文中的群体行为仿真系统建立在Virtools3D虚拟实境编辑软件和Visual Studio2010的基础上，场景模型由Revit进行构建。该系统提供了故事板文件导入，提取故事板信息，导入场景，控制群体运动等功能。

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第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的内容及创新点

1.4论文结构

第二章 相关技术

2.1故事板与群体行为仿真技术结合

2.2路径规划方法

2.3基于社会力的疏散模型

2.4 XML可扩展标记语言

2.5 Autodesk Revit Architecture建筑设计软件

2.6 Virtools实时3D环境虚拟实境编辑软件

第三章 群体行为规划

3.1技术路线

3.2仿真场景构建

3.3群体行为路径规划

第四章 三维群体行为仿真

4.1群体疏散行为特点

4.2行为控制模型

4.3实验结果展示与分析

第五章 群体动画仿真平台设计与实现

5.1仿真平台设计

5.2系统配置与平台实现

5.3故事板信息描述方式

5.4系统效果展示与分析

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢