本書結(jié)合國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展潮流，結(jié)合作者以往的研究基礎(chǔ)，論述了建立智能體的理論、方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，書中內(nèi)容反應(yīng)了國(guó)際上虛擬現(xiàn)實(shí)現(xiàn)實(shí)和人工智能交叉領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，對(duì)于深入開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有很大的參考價(jià)值，也可用于研究生或者高年級(jí)本科生的選修課教材。
前言
近年來，人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注，人們已經(jīng)開始運(yùn)用人工智能技術(shù)來描述虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中具有自主行為的對(duì)象，虛擬智能體是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中具有感知和行為特征的圖形實(shí)體。虛擬智能體的理論和方法發(fā)展迅速，目前已成功應(yīng)用于電子教育、數(shù)字娛樂、軍事仿真、醫(yī)療等領(lǐng)域。
本書主要結(jié)合作者在虛擬智能體方面的部分研究工作，重點(diǎn)介紹了虛擬智能體的行為和情緒建模，給出了具體的實(shí)現(xiàn)案例，期望對(duì)推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)有所幫助。全書共5 章，第1 章主要介紹虛擬智能體的概念和技術(shù)，第2章介紹虛擬智能體的感知和行為建模，第3章介紹虛擬智能體的情緒模型，第4章介紹虛擬智能體的群體行為建模，第5章介紹虛擬智能體應(yīng)用案例。本書得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（61373068，60973099）的資助，在此表示衷心的感謝。
本書可以作為計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、自動(dòng)化和其他工科專業(yè)高年級(jí)本科生、研究生的參考書，也可以作為工程技術(shù)人員開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的參考用書。由于作者水平所限，書中難免存在疏漏和不妥之處，旨在拋磚引玉，望請(qǐng)專家學(xué)者和廣大讀者不吝賜教。
著 者
2017 年12月
劉箴，研究員，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)、中國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)和中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)員。1996年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位。先后在哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院和浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究工作，曾參加國(guó)防預(yù)研、國(guó)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金和國(guó)家自然基金等項(xiàng)目的研究工作。2003年從浙江大學(xué)調(diào)動(dòng)至寧波大學(xué)，目前主要從事人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)方向的教學(xué)和科研工作，主持和承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家和省部級(jí)科研項(xiàng)目，在國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。
第1章 虛擬智能體概述 1
1．1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 1
1．2 虛擬智能體概念的提出 2
1．3 國(guó)際國(guó)內(nèi)研究狀況和進(jìn)展 4
1．4 虛擬智能體認(rèn)知模型 8
1．4．1 認(rèn)知模型概述 8
1．4．2 具有社會(huì)性的認(rèn)知結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
1．4．3 本書提出的虛擬智能體的認(rèn)知結(jié)構(gòu) 10
1．5 虛擬智能體的可信性 12
1．5．1 虛擬智能體的感知可信性 13
1．5．2 虛擬智能體的情緒可信性 15
1．6 本章小結(jié) 17
參考文獻(xiàn) 18
第2章 虛擬智能體的感知和行為建模 21
2．1 虛擬智能體的感知概述 21
2．2 虛擬智能體的視覺感知建模 22
2．2．1 虛擬視覺 22
2．2．2 基于場(chǎng)景語義的視覺感知 24
2．2．3 可見性測(cè)試 25
2．2．4 視覺注意機(jī)制 26
2．3 虛擬智能體視覺范圍動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法 27
2．3．1 視覺感知簡(jiǎn)化描述 27
2．3．2 Q 學(xué)習(xí)概述 28
2．3．3 基于Q 學(xué)習(xí)的感知模塊自適應(yīng) 29
2．3．4 實(shí)驗(yàn) 31
2．4 虛擬智能體的運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃 33
2．4．1 運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃模型 33
2．4．2 運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn) 36
2．5 虛擬智能體的行為建模 39
2．5．1 行為規(guī)劃 39
2．5．2 行為描述 40
2．5．3 動(dòng)機(jī)和行為 43
2．6 本章小結(jié) 46
參考文獻(xiàn) 46
第3章 虛擬智能體情緒模型 48
3．1 虛擬智能情緒模型概述 48
3．1．1 情緒概述 48
3．1．2 情緒模型研究綜述 48
3．2 情緒認(rèn)知評(píng)價(jià)模型 50
3．2．1 OCC模型 50
3．2．2 EMA 模型 52
3．2．3 CogAff 模型 56
3．2．4 基于社會(huì)心理學(xué)框架下的認(rèn)知模型 57
3．2．5 情緒的數(shù)學(xué)描述 58
3．3 基于推理規(guī)則的情緒模型 60
3．3．1 虛擬智能體認(rèn)知結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 60
3．3．2 情緒推理規(guī)則的構(gòu)建 63
3．3．3 實(shí)驗(yàn)原型 66
3．4 虛擬智能體的情緒決策模型 70
3．4．1 情緒、個(gè)性和動(dòng)機(jī)的描述 70
3．4．2 情緒決策算子的構(gòu)建 71
3．4．3 實(shí)驗(yàn)原型 76
3．5 人―機(jī)交互中的虛擬智能體情緒設(shè)計(jì) 82
3．5．1 人―機(jī)交互的虛擬智能體設(shè)計(jì) 82
3．5．2 情緒交互規(guī)則的設(shè)計(jì) 83
3．5．3 人―機(jī)交互中虛擬智能體不確定信息處理 84
3．5．4 實(shí)驗(yàn)原型 86
3．6 本章小結(jié) 88
參考文獻(xiàn) 88
第4章 虛擬智能體群體行為建模 93
4．1 虛擬智能體群體行為建模概述 93
4．2 人群行為模擬相關(guān)概念 95
4．2．1 虛擬智能體的感知 95
4．2．2 人群碰撞檢測(cè)方法 95
4．2．3 虛擬智能體的個(gè)性 100
4．2．4 虛擬智能體的群體行為 101
4．3 考慮個(gè)性參數(shù)的人群逃生行為仿真模型 103
4．3．1 人群個(gè)性對(duì)逃生的影響分析 103
4．3．2 人群個(gè)體的碰撞檢測(cè) 105
4．3．3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 106
4．4 基于虛擬智能體的群體對(duì)抗仿真模型 108
4．4．1 群體對(duì)抗仿真設(shè)計(jì) 108
4．4．2 虛擬智能體的情緒決策 111
4．4．3 仿真實(shí)驗(yàn) 112
4．4．4 實(shí)驗(yàn)分析 114
4．5 情緒驅(qū)動(dòng)的人群跟隨運(yùn)動(dòng)仿真 114
4．5．1 人群情緒和運(yùn)動(dòng)模型 114
4．5．2 人群跟隨運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析 117
4．6 人群擁擠事件中的情緒感染仿真模型研究 119
4．6．1 人群擁擠和情緒感染 119
4．6．2 人群情緒感染模型 120
4．6．3 人群情緒感染假設(shè) 121
4．6．4 人群避碰和跌落行為 124
4．6．5 人群情緒感染實(shí)驗(yàn) 125
4．6．6 實(shí)驗(yàn)討論 135
4．7 本章小結(jié) 136
參考文獻(xiàn) 137
第5章 虛擬智能體的應(yīng)用案例 140
5．1 虛擬智能體應(yīng)用開發(fā)概述 140
5．1．1 智能體的開發(fā)需要求分析 140
5．1．2 虛擬智能體計(jì)算模型的設(shè)計(jì) 142
5．2 虛擬智能體在康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用 145
5．3 虛擬智能體在體感康復(fù)訓(xùn)練中的構(gòu)想 146
5．3．1 體感康復(fù)游戲技術(shù)現(xiàn)狀 146
5．3．2 虛擬智能體在康復(fù)訓(xùn)練中的構(gòu)想 148
5．4 人體動(dòng)作和表情的信息采集 148
5．4．1 光學(xué)的動(dòng)作捕獲設(shè)備介紹 148
5．4．2 表情采集設(shè)備 150
5．5 Unity 開發(fā)環(huán)境下的編程概述 151
5．6 康復(fù)訓(xùn)練虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 154
5．6．1 虛擬康復(fù)訓(xùn)練虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)概述 154
5．6．2 虛擬智能體的設(shè)計(jì) 155
5．6．3 體感交互設(shè)計(jì) 157
5．6．4 虛擬乒乓球運(yùn)動(dòng)的控制 159
5．6．5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 160
5．7 本章小結(jié) 162
參考文獻(xiàn) 162
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