隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的提高,計(jì)算機(jī)人群仿真技術(shù)在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。人群仿真只涉及兩了領(lǐng)域的研究:人群仿真技術(shù)和人群仿真環(huán)境,在以往的人群仿真技術(shù)研究中,對于人群聚集行為建模的研究鮮有研究,常見的是人群行為建模、路徑規(guī)劃、碰撞檢測以及一些特定場景下的人群仿真研究。在現(xiàn)實(shí)生活中人群聚集行為時有發(fā)生,如下課后學(xué)生向食堂聚集、上班或者下班后人們往地鐵站聚集等等,對于不同的場景產(chǎn)生的聚集效果是不同的,如食堂外同學(xué)們的聚集特征是散亂、快速運(yùn)動等,而食堂內(nèi)則會出現(xiàn)排隊(duì)、勻速前景等特征,本課題將針對人群聚集行為進(jìn)行建模,分析人群聚集過程以及和聚集場景之間的關(guān)系。除了人群仿真技術(shù)本身之外,仿真環(huán)境的要求也越來越高。在以往的研究中研究者們對仿真環(huán)境要求較低,一般采用opengl等技術(shù)對將要仿真的環(huán)境進(jìn)行簡單的渲染,特別是在大規(guī)模場景建模方面的相關(guān)研究較少。本課題將基于真實(shí)的三維場景對校園環(huán)境進(jìn)行重建,本論文中將介紹三維重建的基本算法:SFM算法,介紹通過圖像或者視頻等圖形學(xué)的方法進(jìn)行三維重建的過程。在人群仿真技術(shù)領(lǐng)域,國內(nèi)外已經(jīng)研究出了很多的人群行為模型,在本課題的研究中使用的menge人群仿真框架是... 

【文章來源】：天津理工大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

某品牌鞋重建前與重建后對比圖

1.2.3 人群仿真環(huán)境模型翻閱以往的研究資料發(fā)現(xiàn)大多數(shù)文獻(xiàn)中對人群仿真環(huán)境的處理都是采opengl 等渲染技術(shù)簡單地畫出仿真環(huán)境，人群仿真需要處在一個環(huán)境中，不管火災(zāi)現(xiàn)場、地鐵站還是體育場，有了仿真的環(huán)境才能放人群仿真更加接近真關(guān)于建模方法的研究已經(jīng)有很多，在此課題中將采用工業(yè)界的建模方法搭建人仿真環(huán)境。在工業(yè)界中，建模大多應(yīng)用于動漫和游戲行業(yè)，主要采用的方法是3DMAX 或者 MAYA 等建模工具進(jìn)行建模。針對大規(guī)模場景的建模方法也已經(jīng)有了較成熟的商業(yè)軟件，如 PIX4Altizer 等，它們采用的方法是用無人機(jī)拍攝大量的目標(biāo)環(huán)境的照片，通過拍攝照片重建出其三維模型，再經(jīng)過后期的手動處理就能得到相對較清晰的三維模針對物件的三維重建的方法，應(yīng)用較為成熟的激光掃描法：在被掃描的物件上上標(biāo)志點(diǎn)，再利用手持的激光掃描設(shè)備進(jìn)行掃描，把掃描后的模型中標(biāo)志點(diǎn)去經(jīng)過細(xì)化處理就能得到相對較精細(xì)的 3D 模型。這種三維重建技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)廣應(yīng)用于文物、汽車等領(lǐng)域，相關(guān)引用如下圖 1-1，圖 1-2 所示：

人群聚集會產(chǎn)生相對有序的效果。環(huán)境因子越小，產(chǎn)生的聚集效果相對無序切速度上也會相對隨機(jī)。環(huán)境因子是由產(chǎn)生人群聚集行為的環(huán)境決定的，agent 只是根據(jù)不同的環(huán)境因子產(chǎn)生不同的聚集效果。因此在仿真過程中，agent只能去識別場景中的環(huán)境因子，就好像人的眼睛，觀察到了不同的地點(diǎn)產(chǎn)生不同的反應(yīng)。（2）本課題是在 menge 的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)人群聚集行為仿真，在 menge 中的路徑規(guī)劃采用的 A*算法，A*算法是經(jīng)典的路徑規(guī)劃算法。在 menge 中所采用的路徑規(guī)劃算法計(jì)算上有很多的冗余，由于 A*算法屬于貪心算法，在計(jì)算路徑時會計(jì)算出從起點(diǎn)到終點(diǎn)的所有路徑，若場景中存在凹型障礙物，該算法依然會對凹的部分進(jìn)行計(jì)算并規(guī)劃路徑，如下圖 1-3 中 a 圖所示，黃色線條表示從起點(diǎn)到終點(diǎn)A*算法計(jì)算出的路徑。在實(shí)際的場景中，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)前方有障礙物時是不會走到障礙物跟前才改變自己的方向。在路徑規(guī)劃上依然采用全局規(guī)劃加局部優(yōu)化的算法，本課題在路徑規(guī)劃中的創(chuàng)新點(diǎn)在于把凹型障礙物凹的部分從切線處進(jìn)行連線，如圖 1-3 中 b 圖所示。連線后把凹部分也看做障礙物，在進(jìn)行路徑規(guī)劃是就不會計(jì)算障礙物凹的部分，這樣就減小計(jì)算量，縮短計(jì)算時間，提高計(jì)算效率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于Agent的突發(fā)性群體事件人群聚集效應(yīng)分析[J]. 陳鵬,陳建國,袁宏永.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2014(24)
[2]基于場的人群運(yùn)動仿真[J]. 趙欣欣,張勇,孔德慧,尹寶才.  中國圖象圖形學(xué)報(bào). 2013(03)
[3]基于網(wǎng)格Agent的群體性事件人群聚集模型研究[J]. 常欽,黨會森.  中國人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(03)
[4]虛擬現(xiàn)實(shí)綜述[J]. 趙沁平.  中國科學(xué)（F輯:信息科學(xué)）. 2009(01)
[5]人群疏散行為仿真技術(shù)研究[J]. 秦文虎,查駿元,蘇國輝,舒鑫.  中國安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2008(02)
[6]人群聚集過程的定量分析與計(jì)算機(jī)模擬[J]. 王振,劉茂.  青島大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2006(02)
[7]出口條件對人員疏散的影響及其分析[J]. 宋衛(wèi)國,于彥飛,陳濤.  火災(zāi)科學(xué). 2003(02)
[8]虛擬人合成研究綜述[J]. 王兆其.  中國科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào). 2000(02)

博士論文
[1]數(shù)據(jù)驅(qū)動的人群動畫仿真技術(shù)研究[D]. 王鑫.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]數(shù)據(jù)驅(qū)動的人群行為仿真建模研究[D]. 趙世博.北京交通大學(xué) 2017
[2]數(shù)據(jù)驅(qū)動控制算法及其仿真平臺開發(fā)[D]. 盧頔.北京交通大學(xué) 2009



本文編號：3292521