传统的仿真生物动画的生成是通过采用“关键帧”技术实现的,这需要预先给定生物在某一时刻的位置、形状和运动状态,不仅工作量巨大而且仿真效果不理想,另外,仿真生物动画中的约束满足路径规划和多运动规律模型连续切换问题至今仍未得到很好的解决。针对这些问题,本文提出了将虚拟现实技术与人工生命方法相结合的仿真鱼模型构建方法,它基于鱼的运动学模型,将鱼的外观模型、感知和行为模型相结合,采用遗传算法实现了满足约束的仿真鱼捕食最优路径规划问题,从而克服了传统计算机动画技术的不足,逼真的实现了仿真鱼的捕食行为仿真。本文的主要工作和创新包括:1、骨骼驱动模型能较好的表现生物躯干肢体的运动,但对柔性表面生物无法很好的表现体表变形情况;柔性物体变形模型则能很好的表现出例如仿真鱼这类表面变形比较复杂的情况,但会产生表面纹理裂纹,所以单纯的骨骼驱动模型和柔性物体变形模型都存在一定的不足之处,对此,本文提出了一种基于多刚体系统的骨骼驱动和柔性表面变形相结合的运动学建模方法,将两者取长补短,以达到更好的效果。不仅实现了仿真鱼表面柔性变形的躯体,而且还在鱼体弯曲的同时保持其结构的稳定性。2、本文对涂晓媛的计算机动画的人工生命方法等目前有关生物仿真领域中感知和行为模型进行了总结归纳,在此基础上构建了仿真鱼的感知、规划器和行为模型,并引入了仿真逼真度的概念。感知模型实现仿真鱼的感知功能,按照感知范围收集环境信息,对感知对象进行筛选和可见性判别,并通过规划器进行信息处理和规划。行为模型将仿真鱼的运动和行为进行了区分,采用分层结构,利用感知模型传递的信息,结合自身当前意图的优先级序列,产生当前行为决策并输出参数化的动作序列。3、针对目前对仿真生物约束满足的运动路径规划问题研究的不足,本文构建了仿真鱼的捕食行为约束满足最优路径规划模型,使基于这些模型和方法开发的仿真鱼行为系统能逼真表现鱼的“捕食行为”。为了提高仿真鱼捕食行为的成功率,根据生物动力学,路径规划的特点以及实现智能行为的要求,本文采用遗传算法实现了仿真鱼最优路径规划,解决了仿真鱼到达目标点位置的运动过程中,遇到障碍物及保持最佳姿态的路径规划问题。