文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
基于视觉感知模型的虚拟人路径规划研究
姓名:张凯
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:吴清
2010-12
河北工业大学硕士学位论文
基于视觉感知模型的虚拟人路径规划研究
摘要
随着虚拟现实技术的发展,针对虚拟人技术的研究逐渐增多。本文通过分析虚拟人的
关键技术,重点研究了感知模型和路径规划的方法。在分析探讨已有感知模型和路径规划
算法的基础上,建立适合的视觉感知模型,融合相关路径规划算法,并应用于虚拟场景中
虚拟人的路径规划。
首先,建立虚拟人几何模型。本文采用骨骼蒙皮的方法,在 3ds max 中将 Biped 骨骼
嵌入人体模型,实现人体模型的行走运动,为实验中模拟虚拟人在虚拟场景中进行路规划
提供基础。
其次,主要研究感知模型。感知环境信息属于虚拟人行为控制技术层次。本文通过对
典型感知模型进行比较,分析人类的视觉感知生理特点和注意机制,采用人眼视野范围和
场景信息空间查询相结合建立视觉感知模型。该模型虽然没有涉及视觉记忆和其他的感知
方式,逼真性差了些,但处理效率比较高。
最后,在建立视觉感知模型基础上,着重研究虚拟人的路径规划技术。其中环境信息
表示是首要问题,本文采用栅格法和四叉树相结合来表示虚拟环境。全局静态环境下运用
启发式的搜索算法—A*算法,出现动态障碍物的环境下运用人工势场法。A*算法的启发函
数是其关键所在,本文在启发函数中加入栅格节点的朝向角度,对其和欧氏距离添加不同
的权值,既加入了最短距离因素,也加入方向因素,使得虚拟人路径规划能够增加多样性。
对于人工势场法运用已有的思想,加入虚拟障碍物打破振荡状态,可以实现在动态环境下
的躲避障碍物,对多运动物体采用大序号物体优先运动。并将这两种径规划算法通过实验
仿真,在虚拟场景中进行虚拟人的路径规划,证明了算法的有效性。
关键词:虚拟现实,虚拟人,视觉感知,路径规划,A*算法,人工势场法
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基于视觉感知模型的虚拟人路径规划研究
THE RESEARCH OF VIRTUAL HUMAN PATH
PLANNING BASED ON VISUAL PERCEPTION
MODEL
ABSTRACT
Along with the development of virtual reality technology, research on the technology of
virtual human is increasing. Through the analysis of key technology of virtual human perception,
this thesis focuses on the method of perception model and path planning. With discussion about
the existing perception model and path planning algorithm, develop suitable visual perception
model, combined with path planning algorithm related. And it is applied to virtual human path
planning in virtual scene.
Firstly, develop virtual human geometrical model. The thesis adopts skeleton skinned
method, which makes Biped-bone embedded in human body model in 3ds max, and realizes the
model of human body’s walking movement and provides basis for experiments simulating.
Secondly, this thesis mainly studies perception model, and makes parison of typical
perception models, analyses human visual perception physiology characteristic and attention
mechanism, establishes a vi