[發明專利]一種魚群動畫制作系統及其魚群生成方法在審

申請號：	201710153226.9	申請日：	2017-03-15
公開（公告）號：	CN106898037A	公開（公告）日：	2017-06-27
發明（設計）人：	劉弘;鄭向偉;張桂娟;陸佃杰;李焱	申請（專利權）人：	山東師范大學
主分類號：	G06T13/40	分類號：	G06T13/40;G06T17/30;G06T9/00;G06N3/12
代理公司：	濟南圣達知識產權代理有限公司37221	代理人：	張勇
地址：	250014 ***	國省代碼：	山東;37
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種魚群動畫制作系統及其生成方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于計算機動畫制作中群體動畫制作的技術領域，尤其涉及一種魚群動畫制作系統及其魚群生成方法。

背景技術

群體動畫是對群體行為動畫的簡稱，研究和模擬由簡單個體組成的群落與環境以及個體之間的互動行為。隨著計算機圖形學、數字處理技術的極速發展和計算機硬件成本的不斷降低，計算機動畫技術在各個領域中的應用都得到了有力地推動和普及。群體動畫是計算機動畫領域的重要研究方向。它以其大規模的群體數量、震撼的運動和仿真效果，在游戲、娛樂、教育、軍事模擬、虛擬現實等多個領域都發揮著重要作用。

在現有的群體動畫制作過程中，如果群體中個體數量較少，動畫設計師還可以承受，但是如果個體數量太多，動畫設計師就需要付出繁重的勞動，因為群體動畫不僅要求群體的運動協調一致，而且要求個體分別具有獨特的運動軌跡，如果手動創建每個個體以及個體的運動路徑，不僅效果不逼真，而且實現的代價和成本過高。

論文“群體動畫虛擬環境建模與路徑規劃方法研究”中在角色建模方面，針對群體角色數量大、模型相似但不相同等特點和傳統的手工設計方法面臨的工作量大、效率低、創新性不足的問題，提出了改進的元細胞遺傳算法NICGA，結合CGA和NURBS技術實現群體角色建模，通過調整角色模型的NURBS曲線控制點和曲率產生新的模型，利用自適應機制控制參數設置，借鑒精英保留和隔代進化策略，提高群體角色建模的質量和速度，NUCGA方法有效地解決了傳統3D動漫角色建模方法難以設計出有足夠創意的模型和數以萬計的3D群體角色建模工作量大的問題。

但是，該方法存在一定的不足，雖然與傳統3D動漫角色建模方法相比在群體角色建模的質量和速度上取得了較好的效果，然而，該方法針對人工魚整體進行建模，在群體角色建模時也是調整整個角色模型的NURBS曲線控制點和曲率產生新的模型，群體模型的數量和形態受到限制。因此，在群體角色建模方面，群體模型的數量和形態多樣化還可以得到進一步的提高。

綜上所述，現有技術中在群體角色建模方面如何進一步提高群體模型的數量和形態多樣化，尚缺乏有效的解決方案。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供一種魚群動畫制作系統及其魚群生成方法。本發明由魚群模型生成及魚群動畫生成兩大部分組成。魚群模型生成采用實數編碼遺傳算法在已有人工設計魚的基礎上生成魚群模型，生成的魚群模型具有既相似又不完全相同的特點，符合自然界中群聚的魚群的規律；魚群動畫生成采用微粒群算法實現個體的避障及碰撞，并有效的實現聚集、分離及跟隨目標等群體移動行為的動畫。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種魚群動畫制作系統，該系統包括：

人工魚模型部件單元，其用于采用基于NURBS模型的實數編碼遺傳算法生成人工魚部件，以及根據所述人工魚部件進行組裝；

和

魚群模型庫管理單元，其用于保存所述人工魚模型部件單元生成的人工魚部件，選取進行組裝的人工魚部件，以及保存組裝后的人工魚，為魚群動畫生成單元選取人工魚；

和

魚群動畫路徑規劃單元，其用于采用微粒群算法對魚群運動的路徑進行規劃；

和

魚群動畫生成單元，其用于把從所述魚群模型庫管理單元選取的人工魚導入選定的路徑，生成動畫。

優選的，所述人工魚模型部件單元，包括：

人工魚模型部件設計單元，其用于采用基于NURBS模型的實數編碼遺傳算法生成人工魚部件；

和