虚拟环境路径规划

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1、摘要处理虚拟环境屮应用程序的一个屮心问题是为虚拟角色规划无碰撞的路径。由于环境和虚拟角色越来越真实，虚拟角色的路径需要使人视觉上信服，这意味着路径是短的、平滑的、和环境中的障碍物有一定的间隙并且能避开其他虚拟角色。同时满足这些标准和实现实时性被征明时困难的。我们介绍一个新的数据结构即：显示的坐标地阁，它允许创建最短路径，这个路径有有最大的间隙和障碍物，或任何两条路径之间。除了高效，对应的算法也是出奇的简单，通过把数据结构和算法融入引导路径(IRM),我们表示：令人视觉信服的短路径可以被实吋的获取。1引言在处理虚拟角色应用上的一个主要挑战之一是规划虚拟角色的路径。传统的算法设

2、计是计算虚拟角色的幵始位置到目标位置与其他角色和障碍物没有碰撞。虽然这个算法成功的运用在这些领域，如移动机器人，操作规划，人类机器人规划然而当期的虚拟环境如游戏和人群模拟，对这个算法提出了新的挑战。那就是，视觉令人信服的短路径并穿越不断变化的环境耑要同时和实时的规划。因此，每秒的cpu时间只有毫秒的一小部分川來计算令人视觉信服的虚拟角色的段路径，即路径是平滑的，短的，与障碍物有一些间隙，并且)ij以避开其他角色。路径应该足短的，因为他需要最少的时间来遍历。然而，这个路径不应该是最短的，因为这样的路径可能触碰到障碍物。当虚拟角色运动的时候可能导致与环境发生碰撞。因此，S短的路

3、径要求与障碍物有一定的S低的间距。当前的规划者不能同时满足这些标准，因为当在一个大的环境屮运行时这太慢了或者要耗掉很多内存。(a>Poolprint(h>Hramehuffer(c)Z-buffer(cl》ImplicitCTorriciorIVlap(F)ExplicitOorridorXIup(g)Left/riglitclosestpointsofucorridor(i)ShortestminimumaOK/Stil在1968年推出的A*算法是第一规划之一，因为它的简单性和能在由自由单元的网格覆盘的环境中找到最短路径受到欢迎。然而生成的路径与障碍物有很小的间隙，并且看

4、起来不是那么自然，所以通过时必须谨慎小心。类似A*法，Potential-Field法能避免障碍。此夕卜，平滑的路径可以通过指向目标的势场的逐步递减产生。然而它付以计算出一个无局部最小的势场，这样的计算相当费时的，它可能降低实时性。基于位图的方法(Roadmap-based),如可视图［2］，快速搜索随机树法(RRT)［7］和概率路径图法(RM)［8］，［9］，摘要处理虚拟环境屮应用程序的一个屮心问题是为虚拟角色规划无碰撞的路径。由于环境和虚拟角色越来越真实，虚拟角色的路径需要使人视觉上信服，这意味着路径是短的、平滑的、和环境中的障碍物有一定的间隙并且能避开其他虚拟角色。同

5、时满足这些标准和实现实时性被征明时困难的。我们介绍一个新的数据结构即：显示的坐标地阁，它允许创建最短路径，这个路径有有最大的间隙和障碍物，或任何两条路径之间。除了高效，对应的算法也是出奇的简单，通过把数据结构和算法融入引导路径(IRM),我们表示：令人视觉信服的短路径可以被实吋的获取。1引言在处理虚拟角色应用上的一个主要挑战之一是规划虚拟角色的路径。传统的算法设计是计算虚拟角色的幵始位置到目标位置与其他角色和障碍物没有碰撞。虽然这个算法成功的运用在这些领域，如移动机器人，操作规划，人类机器人规划然而当期的虚拟环境如游戏和人群模拟，对这个算法提出了新的挑战。那就是，视觉令人信

6、服的短路径并穿越不断变化的环境耑要同时和实时的规划。因此，每秒的cpu时间只有毫秒的一小部分川來计算令人视觉信服的虚拟角色的段路径，即路径是平滑的，短的，与障碍物有一些间隙，并且)ij以避开其他角色。路径应该足短的，因为他需要最少的时间来遍历。然而，这个路径不应该是最短的，因为这样的路径可能触碰到障碍物。当虚拟角色运动的时候可能导致与环境发生碰撞。因此，S短的路径要求与障碍物有一定的S低的间距。当前的规划者不能同时满足这些标准，因为当在一个大的环境屮运行时这太慢了或者要耗掉很多内存。(a>Poolprint(h>Hramehuffer(c)Z-buffer(cl》Impli

7、citCTorriciorIVlap(F)ExplicitOorridorXIup(g)Left/riglitclosestpointsofucorridor(i)ShortestminimumaOK/Stil在1968年推出的A*算法是第一规划之一，因为它的简单性和能在由自由单元的网格覆盘的环境中找到最短路径受到欢迎。然而生成的路径与障碍物有很小的间隙，并且看起来不是那么自然，所以通过时必须谨慎小心。类似A*法，Potential-Field法能避免障碍。此夕卜，平滑的路径可以通过指向目标的势场的逐步递减产生。然