一種基於徑向基函數的交互式群組控制方法
2023-10-17 19:12:29
一種基於徑向基函數的交互式群組控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種基於徑向基函數的交互式群組控制方法，包括步驟1：用戶輸入群組的個體數量、個體屬性和群組的全局控制參數；步驟2：由經典漫步行為和以插值的控制點為參考的加權和，得到反映個體屬性的自主行為分量；步驟3：用戶輸入和操縱數據點，用徑向基函數插值求得速度矢量場，個體查詢當前位置的速度值，作為其運動的引導行為分量；步驟4：群組個體的最終行為由自主行為分量和引導行為分量二者加權決定。本發明的基於徑向基函數的交互式群組控制方法採取以自上而下的控制為基礎的策略，輔以局部的個體控制，獲得控制強度和自由度之間的平衡，從而實現在保持整體組織有序的前提下，個體具有隨機行走的特性。
【專利說明】一種基於徑向基函數的交互式群組控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及二維場景下的模擬人群行走控制領域，尤其涉及一種基於徑向基函數的交互式群組控制方法。
【背景技術】
[0002]自然界中的人群無處不在，日常生活中人們總是在不停地運動中。這類針對人群的運動控制可以很好地用於娛樂、城市規劃、安全演習等行業。用計算機模擬自然界真實群組的相關研究中，實時交互地操控群體運動是其中一個不可或缺的組成部分。實際應用中，往往希望系統能夠自動模擬個體的自主行為，提供給用戶簡潔快速的全面控制群組運動的功能。同時希望系統具有實時的交互特性和計算速度。為了滿足現有技術的需求，有必要提供一種基於徑向基函數的交互式群組控制方法。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於滿足現有技術的需求，提供一種具有較好的控制強度和自由度，能夠實現在保持整體組織有序的前提下，個體具有隨機行走的特性的基於徑向基函數的交互式群組控制方法。
[0004]為了解決上述問題，本發明提出了一種基於徑向基函數的交互式群組控制方法，包括以下步驟，步驟 1:用戶輸入群組的個體數量、個體屬性和群組的全局控制參數；步驟2:由經典漫步行為和以插值的控制點為參考的加權和，得到反映個體屬性的自主行為分量；步驟3:用戶輸入和操縱數據點，用徑向基函數插值求得速度矢量場，個體查詢當前位置的速度值，作為其運動的引導行為分量；步驟4:群組個體的最終行為由自主行為分量和引導行為分量二者加權決定。
[0005]較佳地，所述步驟I中，用戶輸入可以選擇腳本輸入，也可以使用戶交互式的屏幕輸入。
[0006]較佳地，所述步驟2中的經典漫步行為為根據群組個體的初始速度、質量，得到個體沿著空間X軸和I軸的漫遊速度；所述以插值的控制點為參考的加權和使用個體所在位置於控制點距離的倒數作為權重，將權重與當前時刻對應控制點位置的速度場值相乘。
[0007]較佳地，所述步驟3中的用徑向基函數插值計算速度矢量場具體為:由用戶設定一組點集P =c R3和對應的場值f (Pi) = Vi, i = I,..., η,通過計算得到空間中任意一點和矢量場值的一一映射:f (P) = V其中，P1, P2，...，Pn、V1, V2,..., Vn分別是群體個體的空間位置和速度矢量，(Vx,Vy)為該控制點集合中某點的速度，^為某時刻，在屏幕對應的二維平面中，Vx為沿著X方向的分速度，Vy為沿著y方向的分速度。
[0008]較佳地，所述徑向基函數只需要計算和保存相關函數的參數，知道場內任意一點的速度值，即可以帶入求解，用薄板樣條函數ΦΟΟ =r2ln(r)作為基函數Φ，帶入徑向基函數的逼近函數得到
【權利要求】
1.一種基於徑向基函數的交互式群組控制方法，包括以下步驟: 步驟1:用戶輸入群組的個體數量、個體屬性和群組的全局控制參數； 步驟2:由經典漫步行為和以插值的控制點為參考的加權和，得到反映個體屬性的自主行為分量； 步驟3:用戶輸入和操縱數據點，用徑向基函數插值求得速度矢量場，個體查詢當前位置的速度值，作為其運動的引導行為分量； 步驟4:群組個體的最終行為由自主行為分量和引導行為分量二者加權決定。
2.根據權利要求1所述的基於徑向基函數的交互式群組控制方法，其特徵在於，所述步驟I中，用戶輸入可以選擇腳本輸入，也可以使用戶交互式的屏幕輸入。
3.根據權利要求1所述的基於徑向基函數的交互式群組控制方法，其特徵在於，所述步驟2中的經典漫步行為為根據群組個體的初始速度、質量，得到個體沿著空間X軸和y軸的漫遊速度；所述以插值的控制點為參考的加權和使用個體所在位置於控制點距離的倒數作為權重，將權重與當前時刻對應控制點位置的速度場值相乘。
4.根據權利要求1所述的基於徑向基函數的交互式群組控制方法，其特徵在於，所述步驟3中的用徑向基函數插值計算速度矢量場具體為:由用戶設定一組點集
5.根據權利要求4所述的基於徑向基函數的交互式群組控制方法，其特徵在於，所述徑向基函數只需要計算和保存相關函數的參數，知道場內任意一點的速度值，即可以帶入求解，用薄板樣條函數Φ (r) = r2ln(r)作為基函數Φ，帶入徑向基函數的逼近函數得到
6.根據權利要求1所述的基於徑向基函數的交互式群組控制方法，其特徵在於，所述步驟4中引導行為分量和自主行為分量兩者的比例通過調節兩種分量在最終複合行為中所佔的權重來實現:記W1為引導行為分量的權重,W2為自主行為分量的權重,有WfW2 = I,且0.5≤W1≤0.9。
【文檔編號】G05D27/02GK103853044SQ201210512311
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月4日 優先權日:2012年12月4日
【發明者】劉海亮, 楊艾琳, 羅笑南, 蘇航, 陳湘萍, 王炫盛 申請人:中山大學深圳研究院