近年来，随着计算机图形学、数字处理技术的极速发展和计算机硬件成本的不断降低，计算机动画技术及其在各领域中的应用都得到了有力地推动和普及。群体动画是计算机动画领域的重要研究方向，它以其大规模的群体数量、震撼的运动和仿真效果，吸引了众多研究学者的关注。目前，群体动画在游戏、娱乐、教育、军事模拟、虚拟现实等多个领域都发挥着重要作用。环境建模和路径规划是群体动画创作过程中的两个关键步骤，也是决定群体动画创作成功与否的关键。基于动画创作软件和关键帧技术的群体动画创作方法存在真实性难以保证、角色缺乏自主性和智能性、动画师劳动力过大、成本高、硬件设备要求高等缺点，不能满足人们对群体动画的需求。同时，信息技术的不断发展和第三产业的不断进步，加大了群体动画的创作难度。因此，如何在保证真实性、自主性及智能性的前提下，高效、低耗地设计、生成群体动画中的环境模型、角色模型和路径数据，最终渲染生成逼真的群体动画，是群体动画创作领域中亟待解决的问题。针对以上问题，本文以虚拟环境建模和群体路径规划为切入点，以设计虚拟环境建模方法、快速进行群体角色建模、提高路径规划的自动性和群体与环境的交互性、提升动画生成效率为目标展开研究，深入探索虚拟环境建模方法、群体智能和进化计算理论，并将其应用于群体动画的创作过程中。本文的主要工作和创新点概括如下：1.提出HEM-BO和NICGA的虚拟环境建模方法，将虚拟环境建模过程分为环境建模和角色建模两部分，分别采用基于八叉树的分层次虚拟环境建模方法HEM-BO和基于改进元胞遗传算法NICGA的群体角色建模方法，进行群体动画虚拟环境建模，以提高环境建模和检测效率，解决群体与环境的交互性问题，快速地生成群体环境与角色模型；2.提出基于改进人工蜂群算法HABC的分层次群体路径规划方法，外层利用A star算法进行拓扑路径规划，内层利用改进人工蜂群算法HABC进行群体路径规划，通过随机拼接函数生成完整路径，有效地解决了路径数据的收敛性和智能性等问题，提高了路径规划效率；3.提出基于数据驱动的多模块群体动画创作方法MDGA，将群体动画创作过程分为环境建模MEM、角色建模MRM、路径规划MPL和数据驱动动画生成MDD四个模块，通过读取环境模型数据和路径数据，采用数据驱动动画生成DGA的方法驱动生成路径动画和逐帧动画，各模块同步进行，分工合作，有效地提升了群体动画的创作效率；4.结合具体科研项目，运用以上研究成果，合作设计并开发了三维群体动画创作系统GA Creator，并在该系统上进行本文理论成果的可行性验证，系统以ACIS/.NET和MAYA软件为平台，实现环境建模、角色建模、路径规划和动画生成四部分的功能，通过原型系统中的数据辅助动画生成。仿真实验结果表明，本文提出的方法可快速生成群体动画，提高了群体动画的真实性和智能性。