中科院陆汝钤院士于上世纪九十年代提出使用人工智能技术来支持计算机全过程辅助动画自动生成,并带领团队设计和实现了由文本故事开始无需人工干预即可自动生成动画的《天鹅》系统,该系统可极大地提升动画制作效率。2008年中科院张松懋研究员提出将此技术应用到手机上,并带领本实验室成员设计和实现了根据中文自然语言短信自动生成可在手机上播放的动画视频的全过程计算机辅助手机3D动画自动生成系统(以下简称手机3D动画系统)。群体动画通常是指对一群物体在一个特定环境中的运动行为的模拟,可被应用于电影、游戏、机器人、安全等诸多领域。本文提出在手机3D动画系统中实现群体动画的全过程自动生成,以丰富动画的表现形式。本文主要工作包括:第一,设计并实现了群体动画定性规划模块。构建群体动画本体库,对实现群体动画的智能体(个体)、群体运动空间和群体运动行为等概念类进行描述,并与手机3D动画系统已有动画本体库进行语义关联。基于本体库构建群体动画规则库,使用规则引擎根据短信主题、模板和选定的场景信息进行规则推理,以得到合适的智能体名称、群体运动空间以及群体运动行为等信息,供群体动画定量计算部分使用。第二,设计并实现了群体动画定量计算模块。使用马尔可夫决策过程对单智能体运动行为进行建模,将单能体马尔可夫决策过程模型推广到多智能体上,设计了与群体运动行为相应的多智能体目标位置和初始位置选取算法、多智能体碰撞避免策略以及多智能体运动策略和运动轨迹生成算法。与其他群体动画实现方法相比,本文设计的目标位置和初始位置选取算法可适用于任意场景空间,并与群体运动行为相应;当智能体数量较多时,本文设计的运动策略在每个时间步对各智能体下一步动作进行规划时计算效率更有优势;本文设计的完成群体行为所需时间步数估计方法,可为每个时间步确定合适的帧数,以使群体运动行为在动画接近结束时完成。本文使用了开放的中文自然语言短信对系统进行了评估,在可行性方面,成功生成群体动画的短信数占比94.81%;在多样性方面,每条短信重复测试10次的定性规划结果种数均在7种及以上;在观赏性方面,51份问卷的平均得分为6.99分(满分10分)。本文首次在手机3D动画系统中设计并实现了群体动画自动生成,使系统能够在一定程度上通过群体运动的形式表现短信内容,丰富了动画的表现形式。