一种集群控制系统及方法技术方案

本申请提供了一种集群控制系统及方法，应用于数据处理技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种集群控制系统及方法


[0001]本申请涉及数据处理
，尤其涉及一种集群控制系统及方法
。

技术介绍

[0002]群体运动合成技术在近些年受到了愈来愈多的关注，它广泛的应用在诸多领域中，例如应用在电影工业的群体运动特效合成等方面
。
在这些应用中的群体运动往往通过展示它们的宏观属性来达到模拟的目的，比如模拟鸟群
、
鱼群等集群生物的集群行为，使得模拟得到的画面能够相对真实的演绎现实生活中集群的行为
。
[0003]但是，目前常用的大规模群体表演动画合成方法是在多个关键帧中分别设定每个个体的位置，然后通过每个个体与集群中其他个体的关系再模拟计算每个个体的相对行为
。
然而，这类方法需要用户手动地设置大量的空间约束关系，这是一个非常费时费力的过程
。
尤其是要合成的群体表演中包含的个体数目非常大的时候，由于计算量庞大，因此对硬件的要求比较高，还会出现画面卡顿的情况，从而影响用户的体验
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种集群控制系统及方法，旨在不影响群体行为效果的同时提高运行效率，使画面流畅显示
。
[0005]第一方面，本申请实施例公开了一种集群控制系统，包括：控制单元，用于设置集群的初始参数；所述初始参数用于指示所述集群被划分的子集群的数量；对于一个子集群，所述子集群由主节点和其他节点构成；所述主节点，用于根据所属子集群的目标状态信息确定本节点的第一行为，并执行所述第一行为，并与所属子集群中的其他节点通信以共享所述第一行为；所述所属子集群的目标状态信息包括追逐状态
、
徘徊状态和逃离状态中的至少一个；所述其他节点，用于与所述主节点通信以获取所述第一行为，根据所述第一行为和所述目标状态信息确定所述其他节点的第二行为，并执行所述第二行为
。
[0006]可选地，所述控制单元具体用于：根据所述集群的初始参数将所述集群划分为
N
个子集群；每个子集群包括
M
个节点，将每个子集群中
M
个节点中的任意一个节点设置为所属子集群的主节点；所述
N
和
M
为正整数
。
[0007]可选地，当所述所属子集群的目标状态信息为追逐状态时，所述主节点具体用于：响应于接收的向第一目标位置移动的指令，获取第一目标位置信息，并与所属子集群中的其他节点通信以共享所述第一目标位置信息和追逐状态；根据所述第一目标位置信息确定本节点与所述第一目标位置的第一目标位置矢量；与所述集群的其他子集群的主节点通信以获取所述集群的其他子集群的主节点的状态信息；所述集群的其他子集群的主节点的状态信息包括其他子集群的主节点的位置
信息和速度矢量；根据所述集群的其他子集群的主节点的状态信息确定本节点的速度矢量；根据所述第一目标位置矢量和所述本节点的速度矢量确定本节点的第一补充速度矢量；根据所述本节点的速度矢量和第一补充速度矢量确定本节点的第一行为
。
[0008]可选地，当所述所属子集群的目标状态信息为徘徊状态时，所述主节点具体用于：设置第二目标位置并获取所述第二目标位置的第二目标位置信息，并与所属子集群中的其他节点通信以共享所述第二目标位置信息和徘徊状态；根据所述第二目标位置信息确定本节点与所述第二目标位置的第二目标位置矢量；与所述集群的其他子集群的主节点通信以获取所述集群的其他子集群的主节点的状态信息；所述集群的其他子集群的主节点的状态信息包括其他子集群的主节点的位置信息和速度矢量；根据所述集群的其他子集群的主节点的状态信息确定本节点的速度矢量；根据预设第二补充速度权重
、
所述第二目标位置矢量和所述本节点的速度矢量确定本节点的第二补充速度矢量；根据所述第二补充速度矢量和所述本节点的速度矢量确定本节点的第一行为
。
[0009]可选地，当所述所属子集群的目标状态信息为逃离状态时，所述主节点具体用于：当检测到目标障碍物时获取所述目标障碍物的位置信息，并与所属子集群中的其他节点通信以共享所述目标障碍物的位置信息和逃离状态；根据所述目标障碍物的位置信息确定目标障碍物与本节点的第三目标位置矢量；与所述集群的其他子集群的主节点通信以获取所述集群的其他子集群的主节点的状态信息；所述集群的其他子集群的主节点的状态信息包括其他子集群的主节点的位置信息和速度矢量；根据所述集群的其他子集群的主节点的状态信息确定本节点的速度矢量；根据第一预设逃离速度权重
、
第三目标位置矢量和本节点的速度矢量确定本节点的逃离速度矢量；根据所述逃离速度矢量和所述本节点的速度矢量确定本节点的第一行为
。
[0010]可选地，所述其他节点具体用于：与所述主节点通信以获取所述主节点的位置信息，根据所述主节点的位置信息和本节点的位置信息确定主节点与本节点的位置矢量，基于预设的跟随系数和跟随系数权重得到本节点的跟随矢量；与所述主节点通信以获取所述主节点的第一行为，根据所述主节点的第一行为得到队列速度矢量，基于预设队列权重系数
、
所述队列速度矢量和本节点的速度矢量确定本节点的队列矢量；所述其他节点至少包括第一节点和第二节点，所述其他节点中的第一节点与所述其他节点中的第二节点通信以获取所述第二节点的位置信息，根据所述第二节点的位置信息和第一节点的位置信息确定第二节点与第一节点的位置矢量，基于第二节点与第一节点的位置矢量确定第一节点的间隔矢量；
根据所述本节点的跟随矢量
、
所述本节点的队列矢量和所述本节点的间隔矢量确定本节点的第二行为
。
[0011]可选地，所述其他节点具体用于：与所述主节点通信以获取所述主节点的位置信息，根据所述主节点的位置信息和本节点的位置信息确定主节点与本节点的位置矢量，基于预设的跟随系数和跟随系数权重得到本节点的跟随矢量；与所述主节点通信以获取所述主节点的第一行为，根据所述主节点的第一行为得到队列速度矢量，基于预设队列权重系数
、
所述队列速度矢量和本节点的速度矢量确定本节点的队列矢量；所述其他节点至少包括第一节点和第二节点，所述其他节点中的第一节点与所述其他节点中的第二节点通信以获取所述第二节点的位置信息，根据所述第二节点的位置信息和第一节点的位置信息确定第二节点与第一节点的位置矢量，基于第二节点与第一节点的位置矢量确定第一节点的间隔矢量；与所述主节点通信以获取所述第二目标位置信息
、
徘徊状态和第二补充速度矢量，根据所述第二目标位置信息和本节点的位置信息确定本节点与第二目标位置的第四目标位置矢量；设置第五目标位置并获取所述第五目标位置的第五目标位置信息，根据所述第五目标位置信息确定本节点与所述第五目标位置的第五目标位置矢量；基于预设徘徊目标权重
、
第四目标位置矢量和第五目标位置矢量确定第六目标位置矢量；基于预设第三补充速度权重
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种集群控制系统，其特征在于，包括：控制单元，用于设置集群的初始参数；所述初始参数用于指示所述集群被划分的子集群的数量；对于一个子集群，所述子集群由主节点和其他节点构成；所述主节点，用于根据所属子集群的目标状态信息确定本节点的第一行为，并执行所述第一行为，并与所属子集群中的其他节点通信以共享所述第一行为；所述所属子集群的目标状态信息包括追逐状态
、
徘徊状态和逃离状态中的至少一个；所述其他节点，用于与所述主节点通信以获取所述第一行为，根据所述第一行为和所述目标状态信息确定所述其他节点的第二行为，并执行所述第二行为
。2.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元具体用于：根据所述集群的初始参数将所述集群划分为
N
个子集群；每个子集群包括
M
个节点，将每个子集群中
M
个节点中的任意一个节点设置为所属子集群的主节点；所述
N
和
M
为正整数
。3.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述所属子集群的目标状态信息为追逐状态时，所述主节点具体用于：响应于接收的向第一目标位置移动的指令，获取第一目标位置信息，并与所属子集群中的其他节点通信以共享所述第一目标位置信息和追逐状态；根据所述第一目标位置信息确定本节点与所述第一目标位置的第一目标位置矢量；与所述集群的其他子集群的主节点通信以获取所述集群的其他子集群的主节点的状态信息；所述集群的其他子集群的主节点的状态信息包括其他子集群的主节点的位置信息和速度矢量；根据所述集群的其他子集群的主节点的状态信息确定本节点的速度矢量；根据所述第一目标位置矢量和所述本节点的速度矢量确定本节点的第一补充速度矢量；根据所述本节点的速度矢量和第一补充速度矢量确定本节点的第一行为
。4.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述所属子集群的目标状态信息为徘徊状态时，所述主节点具体用于：设置第二目标位置并获取所述第二目标位置的第二目标位置信息，并与所属子集群中的其他节点通信以共享所述第二目标位置信息和徘徊状态；根据所述第二目标位置信息确定本节点与所述第二目标位置的第二目标位置矢量；与所述集群的其他子集群的主节点通信以获取所述集群的其他子集群的主节点的状态信息；所述集群的其他子集群的主节点的状态信息包括其他子集群的主节点的位置信息和速度矢量；根据所述集群的其他子集群的主节点的状态信息确定本节点的速度矢量；根据预设第二补充速度权重
、
所述第二目标位置矢量和所述本节点的速度矢量确定本节点的第二补充速度矢量；根据所述第二补充速度矢量和所述本节点的速度矢量确定本节点的第一行为
。5.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述所属子集群的目标状态信息为逃离状态时，所述主节点具体用于：当检测到目标障碍物时获取所述目标障碍物的位置信息，并与所属子集群中的其他节点通信以共享所述目标障碍物的位置信息和逃离状态；
根据所述目标障碍物的位置信息确定目标障碍物与本节点的第三目标位置矢量；与所述集群的其他子集群的主节点通信以获取所述集群的其他子集群的主节点的状态信息；所述集群的其他子集群的主节点的状态信息包括其他子集群的主节点的位置信息和速度矢量；根据所述集群的其他子集群的主节点的状态信息确定本节点的速度矢量；根据第一预设逃离速度权重
、
第三目标位置矢量和本节点的速度矢量确定本节点的逃离速度矢量；根据所述逃离速度矢量和所述本节点的速度矢量确定本节点的第一行为
。6.
根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述其他节点具体用于：与所述主节点通信以获取所述主节点的位置信息，根据所述主节点的位置信息和本节点的位置信息确定主节点与本节点的位置矢量，基于预设的跟随系数和跟随系数权重得到本节点的跟随矢量；与所述主节点通信以获取所述主节点的第一行为，根据所述主节点的第一行为得到队列速度矢量，基于预设队列权重系数
、
所述队列速度矢量和本节点的速度矢量确定本节点的队列矢量；所述其他节点至少包括第一节点和第二节点，所述其他节点中的第一节点与所述其他节点中的第二节点通信以获取所述第二节点的位置信息，根据所述第二节点的位置信息和第一节点的位置信息确定第二节点与第一节点的位置矢量，基于第二节点与第一节点的位置矢量确定第一节点的间隔矢量；根据所述本节点的跟随矢量
、
所述本节点的队列矢量和所述本节点的间隔矢量确定本节点的第二行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桥，贝晓狮，安亚龙，
申请(专利权)人：北京世冠金洋科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：