预览加载中,请您耐心等待几秒...
1/10
2/10
3/10
4/10
5/10
6/10
7/10
8/10
9/10
10/10

亲,该文档总共13页,到这已经超出免费预览范围,如果喜欢就直接下载吧~

如果您无法下载资料,请参考说明:

1、部分资料下载需要金币,请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档,再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压,在使用对应软件打开

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108090939A(43)申请公布日2018.05.29(21)申请号201711179812.7(22)申请日2017.11.23(71)申请人北京中科创视文化传播有限公司地址100041北京市石景山区八大处高科技园区西井路3号3号楼1289A房间(72)发明人孙屹(74)专利代理机构北京中济纬天专利代理有限公司11429代理人杨乐(51)Int.Cl.G06T13/40(2011.01)G06T15/00(2011.01)G06T15/87(2011.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称基于集群协同算法与GPU优化渲染的海底生物集群模拟方法(57)摘要本发明属于计算机图形学技术、仿生学领域,尤其涉及一种基于集群协同算法与GPU优化渲染的海底生物集群模拟方法。主要步骤为:(1)运动模拟:设计并实现一种基于个体多重规则的集群算法,加入其他干扰因子,影响集群的运动效果,并采用GPUCUDA进行优化运算,大大提升运算效率。(2)场景渲染:采用GPU顶点着色器实现生物个体的动画效果,采用GPU片元着色器绘制场景内容,采用GPUTransformFeedBack技术绘制场景中的粒子系统,绘制出逼真的海底场景,采用多光源渲染技术,有效提升场景光影效果和立体感。本发明基于GPU实现一种基于个体规则的集群运动算法,使集群运动能够达到一种动态平衡且不断演进的状态,采用GPU可编程流水线,实现场景渲染。CN108090939ACN108090939A权利要求书1/3页1.一种基于集群协同算法与GPU优化渲染的海底生物集群模拟方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:1运动模拟:基于自然界中生物集群个体简单智慧形成高复杂度行为的规则,设计并实现一种基于个体多重规则的集群算法;除此之外加入干扰因素,使其变化更加丰富,表现更加真实;并采用GPUCUDA进行优化运算,大大提升运算效率;2场景渲染:采用OpenGL可编程流水线进行场景绘制,采用GPU顶点着色器实现生物个体的动画效果,采用GPU片元着色器绘制场景内容,采用GPUTransformFeedBack技术绘制场景中的粒子系统,绘制出逼真的海底场景,采用多光源渲染技术,有效提升场景光影效果和立体感;最终会渲染出逼真的海底视觉效果。2.根据权利要求1所述的一种基于集群协同算法与GPU优化渲染的海底生物集群模拟方法,其特征在于:步骤1又包括如下步骤:1.1设计并实现一种基于个体多重规则的集群算法,对个体之间建立三大基本规则:聚集规则,趋同规则,排斥规则,使其个体符合自然环境中的物理和生物运动规律,并基于个体的三大基本规则实现群体运动平衡;1.2对个体的运动引入噪声作为影响因子,模拟不同个体的运动差异性,从而实现对个体的更加真实模拟;加入更多的干扰因素,加入食物、其他物种干扰因子,来实现不同种群之间、种群和外界因素之间的相互影响;1.3对实现方法进行CUDA优化,设计并实现一种基于GPU计算单元的算法结构,充分利用GPU的强大计算能力,有效提升运算效率。3.根据权利要求2所述的一种基于集群协同算法与GPU优化渲染的海底生物集群模拟方法,其特征在于:在步骤1.1中,所述聚集规则,根据自然界中生物集群运动时,生物个体总会朝着更密集的区域运动,进行聚集运动,但由于个体生物的感知距离有限,个体生物只能探测到聚集感知距离内的其他个体;个体聚集运动模型为:其中:i表示当前个体序号,即遍历计算每个个体的聚集运动模型;RThres_con表示聚集感知距离阈值,即只受聚集感知距离阈值内的其他个体的影响;Vcon表示聚集向量,即聚集感知距离范围内的所有个体对其的吸引影响,计算公式如下:其中,Dist(i,j)表示个体间的欧氏距离,Pos()表示个体空间坐标;Distcon(i)表示与聚集中心的欧式距离,即聚集的吸引向量Vcon()的模Distcon(i)=|Vcon(i)|Pcon表示聚集吸引参数,是一个常量,用于控制聚集影响的大小。4.根据权利要求2所述的一种基于集群协同算法与GPU优化渲染的海底生物集群模拟2CN108090939A权利要求书2/3页方法,其特征在于:在步骤1.1中,所述趋同规则,根据自然界中群体生物运动规则,生物集群运动时总保持着一致性,个体之间运动方向和速度总是趋于相似;个体趋同运动模型为:其中:i表示当前个体序号,即遍历计算每个个体的趋同运动模型;j表示与当前个体计算趋同作用的个体序号;Dist(i,j)表示个体间的欧氏距离;RThres_uni表示趋同距离阈值,即当两个个体之间的欧式距离小于趋同距离阈值时,产生趋同作用;Vuni(j)表示趋同向量,即聚集感知距离范围内的所有个体j对其的趋同影响,计算公