上世纪90年代,中科院陆汝钤院士提出了全过程计算机辅助动画自动生成技术,要实现的目标是将受限的中文故事转化为一段三维动画,期间所有步骤都是在计算机的辅助下完成。与传统动画的制作方法相比,此技术可以在很大程度上提高制作效率。之后,中科院张松懋研究员提出将此技术运用到手机短信上,并与课题组成员一起设计和实现了手机短信动画自动生成系统。系统依据接收到的短信内容,经过信息抽取、情节规划等一系列的处理,最终生成一段与之相符的三维动画并发送给接收方。在手机短信动画自动生成系统中,项目组搭建了很多动画场景用以表现短信主题,称为原始场景,每个场景中还标注了若干空闲区域,称为可用空间。系统会根据短信内容抽取出一些模型,布局规划会为它们设计出布局方案并放入可用空间中,使得模型具有可重用性并且增加了场景的可变化性。而根据短信内容的不同,所抽取到的模型也不尽相同,所以在布局时应遵循一些基本原则,本文规定了不重叠原则、优先性原则、合理性原则和观赏性原则四种布局基本原则,并根据这些原则提出了基于区域内布局和区域间布局的分层布局方法。本文的主要工作有以下两点:第一,设计并实现了分层布局规划系统。布局方案的设计共有两层,第一层是将可用空间中的模型划分为若干个区域并为每个区域中的模型给出摆放方案,第二层是为所有的区域给出摆放方案。这两层内容包含在系统定性规划和定量计算两部分之中,定性规划完成了模型区域的划分并给出每个区域的布局形状和布局效果,定量计算依据布局定性方案计算出每个区域所需空间大小并按照布局形状组合放入可用空间中,最后计算出每个模型的位置并将其放置到场景中。布局规划不是简单的物体码放,还应该考虑到物体本身的性质和物体之间的关系,本文参考这些因素实现了可用空间中模型区域的划分,使布局方案能够贴近人们日常生活中的物体摆放,以期望布局规划能够更加合理。第二,设计了分层布局知识库。分层布局规划系统通过调用知识库获取布局相关知识,从而设计出分层布局规划方案。布局知识库包含布局本体库和布局规则库。布局本体库中存放了布局分类和布局实例等信息,布局类包括布局形状类和布局效果类等,类下面定义了实例。布局形状用以描述模型摆放的形状,如三角形、矩形,布局效果用以描述模型的整体摆放效果,如对比、对称,布局实例中可以定义属性用以描述这个实例的特性,如布局密度属性就可以描述模型之间摆放的离散程度。规则库中存放了所有的布局规则,布局规则可以跟据动画场景、短信主题和布局相关知识等信息推导出具体的布局方案。本文设计了三种实验对分层布局规划系统进行评估,手机短信动画自动生成系统从2016年3月1日到2017年1月4日测试的短信中成功生成动画的有1109条,其中添加了分层布局规划并布局成功的共有1084条,布局有效率为97.75%,验证了分层布局规划的有效性。从成功添加了分层布局规划的短信中随机选取50条短信,对每条短信的定性规划文档重复运行十次定量计算,得到5个或以上不同布局结果的短信数目占78%,验证了分层布局规划的多样性。最后以调查问卷的形式对50个添加了分层布局规划的动画进行观赏性实验,认为物体摆放具有观赏性的指标平均得分为5.28分,说明分层布局规划具有一定的观赏性。本文设计并实现了分层布局规划系统,系统会根据模型信息和模型间的位置关系自动设计出布局方案,然后依据布局方案动态计算出模型位置并放到场景中。接下来的工作是设计出更加多样的布局方式以进一步提高布局丰富度。