人工智能作为计算机仿生学的重要组成部分，被广泛用于虚拟现实、游戏及仿生机器人的研究。虚拟角色在这些领域中普遍存在，拥有自主的行为模式，与用户进行交互。当虚拟角色以接近智慧生命的方式进行决策和行动时，用户才能真正感受到虚拟角色的真实感和智能性。目前针对虚拟角色个体和群体智能的研究还比较少，虚拟角色存在决策迟钝，行动迟缓不真实等诸多问题，如何利用人工智能方法实现虚拟角色的行为决策模块，使其拥有智能性和真实性仍是一个亟待解决的研究课题。本文以虚拟足球竞技为例，构建虚拟足球竞技场景，对参与足球竞技的虚拟球员展开行为决策模块的研究，旨在使虚拟球员拥有一定的自治能力和智能性，其行为决策模块具有较好的真实感。本文具体工作如下：1、研究了虚拟场景构建中所涉及的纹理映射技术、多层次细节简化技术等关键技术；重点研究颜色纹理、凹凸纹理以及视差映射等纹理映射方法；利用这些关键技术构建了虚拟足球竞技场景中所涉及的环境和物体，整合场景并对场景性能进行优化。2、针对虚拟角色智能化中的路径规划问题，研究了盲目式搜索算法、遗传算法和A*算法在解决路径规划问题的优劣；使用A*算法实现虚拟角色的路径规划模块，并利用贪婪平滑算法对A*算法进行优化。3、针对虚拟角色的行为决策问题，研究了虚拟球员的传球决策、射门决策等模块的设计，使用合适的适应度评估规则，进行有效的行为决策，着重研究了遗传算法和粒子群算法在球队决策模型中的应用。4、利用Unity3D游戏引擎设计了虚拟足球竞技的架构，明确虚拟场景中的对象，竞技模式和系统架构。虚拟场景中，用户需要使用自己的虚拟足球队伍与其他用户进行十一人足球竞技比赛。虚拟球员拥有完全的自治性，能够判断虚拟场景中的即时状态，根据既定的规则进行行为转换，进行多虚拟角色之间的交互。本文利用视差映射方法对虚拟场景中的模型进行纹理映射，纹理真实感较好；利用优化的A*算法设计路径规划模块，贪婪平滑算法消除了A*路径搜索过程中产生的一些拐角或者其它形式的多余路径，算法效率较好，使虚拟角色的路径规划智能性较强；研究了基于人工智能方法的虚拟角色各个行为决策模块的设计，遗传算法和粒子群算法都能够有效的提升球队的防守能力，球员能够进行更为合理的跑位，以阻断敌方的进攻，相较而言，粒子群算法的效率更高；自主设计虚拟足球竞技平台对上述方法进行验证，实验结果表明，人工智能方法有效地提升了虚拟角色的自治性和智能性，能够为用户带来较好的交互体验。