论文摘要
路径规划是人类最基本的智能行为,是当前计算机科学领域中具有较高研究价值的一类问题,广泛应用于人工智能、交互虚拟现实等系统。在虚拟环境中,路径规划技术可以使虚拟人感知和识别环境,自主决策,寻找最佳路径,为操作者通过宏观命令控制虚拟人的移动提供有力的支持。以往的路径规划一般以距离作为参考标准,以寻得最短路径作为规划目标。随着对规划要求的不断提高,提出了许多评判标准,如能量最小、时间最少等。但这些路径规划的目标比较单一,很少考虑地形影响条件、寻路主体个体差异,障碍物类型等信息。另外,虚拟场景的环境信息采用何种方式表达,往往极大的影响路径的搜索效率,因此也是路径规划研究需要考虑的一个重要问题。本文在研究前人路径规划技术的基础上,首先分析了虚拟人与虚拟环境交互框架,以及与之对应的虚拟人路径规划过程。将虚拟场景路径规划按功能划分子模块,逐个问题求解。采用四叉树结构与栅格结合的方法表示虚拟环境,针对室内场景提出了基于个性参数与障碍物分类的路径规划方法,建立了障碍物分类表。室外场景路径规划涉及地形因素影响,提取地面属性信息并对其简化处理,设计影响因子,并运用到启发算法当中,改进传统A*算法的估价函数。通过实验对比了A*算法与蚁群算法的寻路效率和效果,结合本文实际选择了A*算法,并基于四叉树模型作出改进,采用全局与局部结合的规划策略,分别实现室内外虚拟场景路径规划。最后将室内场景路径规划技术应用到油田虚拟安全操作仿真演练系统中,逼真地表现了虚拟操作人员的智能寻路。实际应用表明本文提出的方法具有一定的实用价值和参考意义。