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초록
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로드맵 기반 계획은 목표 지향적인 이동을 위해 로보틱스 분야에서 많이 사용되는 경로 계획 방식이며 최근 컴퓨터 게임과 같은 컴퓨터 애니메이션 세계에서 많이 응용되고 있다. 그러나 컴퓨터 캐릭터가 로드맵 방식으로 계획된 경로 이동을 기존의 로보틱스 분야와 같은 방식으로 하면 자연스럽게 보이지 않는 단점이 있다. 컴퓨터 애니메이션 분야에서 실제적이고 자연스러운 이동을 가능하게 하는 플로킹은 로드맵과는 달리 계획에 의존하지 않고 몇 가지 규칙만으로 빠르게 캐릭터의 이동을 가능하게 하지만 상태를 갖지 않으므로 목표 지향적인 이동은 불가능하다. 그러므로 본 논문에서는 로드맵에 의해 경로를 계획하고 계획된 경로를 그룹이 자연스럽게 이동하도록 반응적 행동과 결합하여 시뮬레이션하는 방법을 제안한다. 이를 위해 로드맵 기반 경로의 특징을 분석하여 그룹의 리더가 자연스럽게 궤적을 추종하는데 필요한 조타 행동들과 나머지 멤버들이 주변 장애물 상태를 파악하면서 다양한 방법으로 리더를 따르도록 하는 조타 행동을 정의하고 구현하도록 한다. 구현된 조타 행동들을 이용하여 로드맵 기반 계획 방법들과 형상공간 모델링의 가능한 조합에 대해 이동 시뮬레이션하고 결과를 보여준다. 또한 경로 계획이 움직이는 물체는 점을 환산한 형상공간에서 이루어져 장애물 충돌 감지를 효과적으로 할 수 있음을 보여준다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The roadmap-based planning is a path planning method which is used widely for a goal-directed movement in Robotics and has been applied to the world of computer animation such as computer games. However it is unnatural for computer characters to follow the path planned by the roadmap method as it is...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그림 7에서는 자유공간의 일부가 블로킹되어 우회하는 경로가 최단 경로로 찾아지는 것을 볼 수 있다. 그러므로 본 논문에서 제안한 방식과 같이 리더만 고려하여 전역 경로를 계획하면 최단 경로를 찾을 수 있기 때문에 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 것이다.
  • 그룹 이동에서는 공통 목표를 향해 비슷한 속도로 같은 길을 따라 이웃과의 적당한 거리를 유지하거나 대형을 유지 하는 등의 일련의 규칙을 보여야 한다. 로드맵 기반 경로를 자연스럽게 따라가도록 리더를 위한 조타 행동들을 정의하고 그를 따르는 나머지 멤버들에 대한 플로킹 방법을 소개한다.
  • 숙고형(deliberative) 계획 방식인 로드맵과는 달리 맵을 구성하지 않고 몇가지 간단한 규칙만으로 빠르게 캐릭터의 이동을 가능하게 한 이 방식은 실제적이고 동적이고 자연스러운 이동을 가능하게 한다고 알려졌지만(Reynolds, 1999) (Alt 등, 2004) 캐릭터들이 목표 위치를 갖고 전역적으로 움직여야 할 필요가 있는 경우에 지능적으로 보이기에는 불충분하다. 본 논문에서는 목표 지향적인(goal-directed) 이동의 자연스러운 구현을 위해 로드맵에서 계획된 전역 최적 경로를 다수의 캐릭터가 자연스럽게 이동하도록 반응적 행동과 결합하여 시뮬레이션하는 방법을 제안한다. 즉, 경로 계획을 위한 첫째 단계에서는 로드맵 방식으로 최적 경로를 구하고 두 번째 단계에서는 이 경로를 기반으로 실제적인 이동을 위해 조타 행동들을 이용하여 캐릭터들을 제어한다.
  • 본 논문에서는 자연스러운 그룹의 이동을 구현하였다. 기존의 플로킹에 기반한 그룹 이동이 지역적인 이동 제어에만 국한하여 NPC의 움직임이 지능적으로 보이지 않던 단점을 로드맵 방식을 이용하여 리더의 경로를 전역적으로 계획함으로서 보완하고 나머지 멤버들은 리더를 기준으로 확장된 플로킹을 실행하여 기존 플로킹의 장점인 빠르기를 크게 희생하지 않고 계획된 경로를 따라갈 수 있었다.
  • 그룹 이동을 시뮬레이션하는 대표적인 방법은(Reynold, 1987)의 조타 행동이다. 이 논문에서는 각 개체들이 지역적 규칙에 따라 행동하는 보이드 모델을 제안하고 NPC(NonPlayer Character)들의 움직임이 자연스럽고 영리하게 보이도록 하였다. (Reynold, 1987)의 방법은 창발적(emergent) 행동으로 다른 캐릭터를 향한 움직임, 장애물 회피, 대형에 머무르는 등의 간단한 목표를 성취하는데 충분하지만 전역적인 계획이 필요한 경우에는 최적해를 찾지 못하고 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있기 때문에 이를 보완하기 위한 많은 연구들이 있었다.
  • 기존의 조타 행동에서 보다 복잡한 행동이 가능하도록 규칙 기반 로드맵을 사용하였는데 로드맵 링크의 가중치를 이용하여 다른 그룹 멤버의 행동을 도울 수 있도록 하여 그룹 이동을 자연스럽게 만들었다. 이 논문은 본 연구에서 사용하고자 하는 로드맵에 기반하였으나 그룹 행동을 위한 전역적 계획에 사용한 것이 아니고 개별적인 복잡한 행동을 효과적으로 지원하기 위해 사용되었다. (Kamphuis 등, 2005)에서는 그룹이 이동할 수 있는 공간을 확보하기 위해 중앙축(medial axis)를 경로로 이용하는 복도맵 방식(corridor map method)를 제안하고 이 맵에서 구한 경로를 백본 경로로 하여 포텐샬장을 이용하여 지역적으로 캐릭터들을 조타하였다.

가설 설정

  • 1) 리더는 백본 경로를 따라간다. - 싱글 에이전트의 자연스러운 이동 방법을 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
로드맵 기반 계획의 단점은? 로드맵 기반 계획은 목표 지향적인 이동을 위해 로보틱스 분야에서 많이 사용되는 경로 계획 방식이며 최근 컴퓨터 게임과 같은 컴퓨터 애니메이션 세계에서 많이 응용되고 있다. 그러나 컴퓨터 캐릭터가 로드맵 방식으로 계획된 경로 이동을 기존의 로보틱스 분야와 같은 방식으로 하면 자연스럽게 보이지 않는 단점이 있다. 컴퓨터 애니메이션 분야에서 실제적이고 자연스러운 이동을 가능하게 하는 플로킹은 로드맵과는 달리 계획에 의존하지 않고 몇 가지 규칙만으로 빠르게 캐릭터의 이동을 가능하게 하지만 상태를 갖지 않으므로 목표 지향적인 이동은 불가능하다.
로드맵 기반 계획이란? 로드맵 기반 계획은 목표 지향적인 이동을 위해 로보틱스 분야에서 많이 사용되는 경로 계획 방식이며 최근 컴퓨터 게임과 같은 컴퓨터 애니메이션 세계에서 많이 응용되고 있다. 그러나 컴퓨터 캐릭터가 로드맵 방식으로 계획된 경로 이동을 기존의 로보틱스 분야와 같은 방식으로 하면 자연스럽게 보이지 않는 단점이 있다.
그룹 이동을 시뮬레이션 하는 대표적인 방법은? 그룹 이동을 시뮬레이션하는 대표적인 방법은(Reynold, 1987)의 조타 행동이다. 이 논문에서는 각 개체들이 지역적 규칙에 따라 행동하는 보이드 모델을 제안하고 NPC(NonPlayer Character)들의 움직임이 자연스럽고 영리하게 보이도록 하였다.
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참고문헌 (16)

  1. Alt, G. and King, K. (2004), "Intelligent Movement Animation for NPCs", AI Game Programming Wisdom 2, Charles River Media, pp. 269-279. 

  2. Amor, H. B. and Murray, J. and Obst, O. (2006), "Fast, Neat, and Under Control: Arbtrating Between Steering Behaviors", AI Game Programming Wisdom 3, Charles River Media, pp. 221-232. 

  3. Bayazit, O. and Lien, J. M. and Amato, N. M. (2002), "Better group behaviors using rule-based roadmaps", In Proc. Int. Workshop on Algorithmic Foundations of Robotics. 

  4. Dapper, F. and Prestes, E. and Nedel, L. P. (2007), "Generating Steering Behaviors for Virtual Humanoids using BVP Control", In Proceedings of Computer Graphics International (CGI), pp. 105-114. 

  5. Kamphuis, A. and Rook, M. and Overmas, M. (2005), "Tactical Path Finding in Urban Environment", In Proceedings First International Workshop on Crowd Simulation, pp. 51-60. 

  6. Karamouzas and Geraerts, R. and Overmas, M. (2009), "Indicative routes for path planning and crowd simulation", Proceedings of the 4th International Conference on Foundations of Digital Games. 

  7. Kuffler, Jr. J. J. (1998), "Goal-directed navigation for animated characters using real-time path planning and control", In Proc. of CAPTECH '98 : Workshop on Modelling and Motion Capture Techniques for Virtual Environments, Springer-Verlag. 

  8. Latombe, J. C. (1991), Robot Motion Planning, Kluwer Academic Publishers. 

  9. LaValle, S. M. (2006), Planning Algorithms, Cambridge University Press. 

  10. O'Rourke, J. (1998), Computational Geometry in C, Cambridge Press. 

  11. Pinter, M. (2001), "Towards more realistic pathfinding", Game Developer Magazine, April. 

  12. Reynolds, C. W. (1987), "Flocks, Herds, and Schools: A Distributed Behavioral Model", Computer Graphics, pp. 25-34. 

  13. Reynolds, C. W. (1999), "Steering Behaviors for Autonomous characters", Game Developer Conference. 

  14. Silveira, R. and Prestes, E. and Nedel, L. P. (2008), "Managing Coherent Groups", Computer Animation and Virtual Worlds, 19(3-4), pp. 295-305. 

  15. Wein, R. and Berg, V. D. and J. P. and Halperin, D. (2005), "The Visibility-Voronoi Complex and Its Applications," In: Proc. European Workshop on Computational Geometry, pp. 151-154. 

  16. Yu, K. (2006), "Finding a Natural-Looking Path by Using Generalized Visibility Graphs", PRICAI-2006, pp. 170-179. 

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