智能虚拟主体是三维图形仿真中重要的组成部分,被广泛地应用于影视、游戏、辅助教育和军事仿真等领域。提高智能虚拟主体的智能性和可信服性的研究是建立具有真实感、沉浸感的虚拟环境的关键所在。本文以交互智能虚拟主体及其情感模型为主要研究内容,分别对虚拟主体认知过程、合成情感建模方法、用户控制和虚拟主体自主性融合方法进行了深入研究,提出了相应的模型和实现方法,具体内容包括;(1)基于行为心理学家研究成果,分析了动机层和情感层在认知过程中的重要作用,设计了有效描述智能虚拟主体的自主认知过程框架,并给出了其基于视觉的感知、动机、行为规划等功能模块的具体实现和优化方法。(2)结合生理需求和心理认知对情感的影响,提出了综合多种因素的可计算情感建模方法。针对不同时刻情感的动态变化特性,提出了具体描述情感在不同时刻如何动态变化的过程框架;并建立了基于具体描述事件和情感关系的情感结构,以合成具有一定强度的情感状态,从而产生更加具体、真实的情感行为;提出了交互学习机制以真实模拟人类学习、适应环境的过程;并以非线性函数描述和实现个性特征对情感的影响;最后通过智能虚拟主体的脸部表情、肢体姿态、运动等多种通道充分展现智能虚拟主体充满个性的交互行为。(3)深入研究了用户与智能虚拟主体的交互,在自主认知设计方法的基础上,提出了结合用户指导和自主认知的行为融合方法。当用户施以控制指令时,能够对该指令与自主认知下的情感进行比较,生成更可信服的情感行为,从而有效地实现了智能虚拟主体可控制性与个性的统一。(4)利用本文的研究成果,开发了一个情感动画原型系统;采用实验测试和用户评估的方法对本文提出的模型进行了验证。结果充分表明了模型和方法的有效性及其潜在的应用前景。基于行为心理学、认知学、人工智能等研究成果,构建了具有情感智能的可交互智能虚拟主体,为实现具有真实感、沉浸感的虚拟环境提供切实可行的方法和指导。应用结果证明,本文提出的设计和研究方法能够提高可交互智能虚拟主体的真实性和可信服,使系统具有良好的实用性和发展前景。