本文關(guān)鍵詞：基于個(gè)體關(guān)系的人群分組算法研究

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【摘要】：自21世紀(jì)以來,全球各國(guó)的城鎮(zhèn)化率不斷提高。人口大量涌入城市,致使城市的人口密度密度大幅度增長(zhǎng)。在人群密集型的大型公共場(chǎng)所中發(fā)生擁擠、踩踏現(xiàn)象造成人員傷亡的事故越來越頻繁。這類公共安全問題引起了人們的恐慌,造成了大量的財(cái)產(chǎn)損失,也嚴(yán)重干擾了城市的發(fā)展步伐。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為人群行為仿真提供了快速安全的方式,克服了采用真人演練模擬人群疏散的弊端。通過對(duì)人群行為模擬,在人群聚集的公共場(chǎng)合中發(fā)生公共安全問題時(shí),可以有效的對(duì)龐大的人群進(jìn)行科學(xué)的疏導(dǎo)�，F(xiàn)實(shí)生活中人具有從眾心里的特點(diǎn),表現(xiàn)為具有自主行為能力的人會(huì)受到個(gè)體生理、心理因素以及周圍其他人和環(huán)境的影響。特別是在遇到緊急情況下的人群疏散過程中,因?yàn)樾睦眚?qū)動(dòng)力的原因,關(guān)系密切的人會(huì)在一個(gè)較小范圍的空間內(nèi)“抱團(tuán)”,產(chǎn)生了個(gè)體的群組行為。利用從眾的這種行為設(shè)置適當(dāng)?shù)恼T導(dǎo)因素,可以有效的提高人群的疏散速度,增強(qiáng)可視化仿真效果。目前研究中,行人是一個(gè)孤立的個(gè)體,與周圍的其他人沒有任何關(guān)聯(lián),不能真實(shí)反應(yīng)人群運(yùn)動(dòng)過程中的群組特點(diǎn)。因此本文針對(duì)上述問題,提出基于多影響因子的K-Medoids聚類算法對(duì)人群進(jìn)行分組,后引入基于關(guān)系的行人同伴群社會(huì)力模型將其應(yīng)用于虛擬場(chǎng)景下的人群疏散模擬中,展現(xiàn)良好的仿真效果。本文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)概況如下:1.對(duì)真實(shí)場(chǎng)景下的人群運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取分析在廣場(chǎng)、教學(xué)樓等人員密集型場(chǎng)所中,采用不同類型的視頻捕捉設(shè)備對(duì)場(chǎng)景中的人群進(jìn)行視頻捕捉,提取捕捉到的視頻對(duì)人群行為進(jìn)行分析。2.提出了基于關(guān)系和距離的人群分組模型在運(yùn)動(dòng)過程中行人會(huì)產(chǎn)生自組織現(xiàn)象,家庭成員、朋友等關(guān)系較密切的人會(huì)依據(jù)親密度形成分組。人與人之間的關(guān)系越密切,他們?cè)诮M內(nèi)的聚集度越高,并且人群的群組行為在整個(gè)疏散過程中一直存在。人群中的個(gè)體除了受物理位置的影響外還會(huì)受到心理因素的影響。為了合成真實(shí)的人群行為仿真結(jié)果體現(xiàn)個(gè)體的群組行為,在人群運(yùn)動(dòng)仿真中需要同時(shí)考慮個(gè)體間關(guān)系和距離對(duì)分組的影響,以便能更加真實(shí)地反應(yīng)群體在運(yùn)動(dòng)過程中的分組現(xiàn)象。3.提出一種改進(jìn)的聚類算法并將之應(yīng)用于人群分組提出一種多影響因子的K-Medoids聚類(K-Medoids with multi-impact factor,MF-KMedoids)算法。該算法加權(quán)考慮兩類不同的特征值。為驗(yàn)證本文方法的有效性,設(shè)計(jì)了多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文方法能夠較好地提高疏散效率,并且由于分組過程中考慮了人與人之間的距離以及親密程度等因素,能夠使得虛擬環(huán)境中的人群疏散行為更加貼近真實(shí)環(huán)境下的人群疏散行為。4.提出基于關(guān)系的行人同伴群社會(huì)力模型原始社會(huì)力模型雖然可以模擬出口成拱、“快即是慢”等現(xiàn)象,但在運(yùn)動(dòng)過程中行人是一個(gè)孤立的個(gè)體,與周圍的其他人沒有任何關(guān)聯(lián),不能真實(shí)反應(yīng)人群運(yùn)動(dòng)過程中的群組特點(diǎn)。因此為了模擬行人在運(yùn)動(dòng)過程中的這種行為,提出了同伴群社會(huì)力模型。但在同伴群社會(huì)力模型中沒有考慮群內(nèi)成員關(guān)系的強(qiáng)弱對(duì)群組行為的影響。針對(duì)上述不足,本文提出一種基于親緣關(guān)系強(qiáng)弱的同伴群社會(huì)力模型,考慮關(guān)系強(qiáng)弱對(duì)模型中群組歸屬力的影響,該模型能夠體現(xiàn)出行人在運(yùn)動(dòng)過程中的群組行為特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)更高效、更逼真的人群運(yùn)動(dòng)。為了對(duì)上述研究理論進(jìn)行驗(yàn)證,項(xiàng)目組根據(jù)已有研究理論構(gòu)建了人群建模與運(yùn)動(dòng)仿真及真實(shí)感渲染平臺(tái),人群建模與運(yùn)動(dòng)仿真平臺(tái)可以進(jìn)行場(chǎng)景導(dǎo)入、語(yǔ)義獲取、人群運(yùn)動(dòng)等操作;真實(shí)感渲染平臺(tái)可以進(jìn)行虛擬場(chǎng)景下的人群仿真運(yùn)動(dòng)。利用這兩個(gè)平臺(tái),通過對(duì)不同復(fù)雜度場(chǎng)景進(jìn)行人群運(yùn)動(dòng)仿真和分析研究,總結(jié)出群體規(guī)模、群組關(guān)系、場(chǎng)景出口總寬度等影響因素對(duì)人群疏散運(yùn)動(dòng)時(shí)間產(chǎn)生的影響。仿真實(shí)驗(yàn)表明,本文提出的算法模型可以真實(shí)的模擬人群疏散過程,體現(xiàn)群組特點(diǎn),具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：D035;TP391.9

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本文編號(hào)：1270586