学生群体紧急疏散仿真及在出口设计中的应用

针对学校大型建筑中人群分布密集的问题,研究了学生群体的紧急疏散仿真.首先分析了紧急情况下的群体行为特点,并根据现实生活中个体差异的统计特征,对逃生人群的不同属性特征进行了分类,然后采用社会力模型实现了学生群体的紧急疏散仿真,解决了传统疏散仿真中人员的无差异性问题.该仿真能够更加真实地反映出现实生活中的人群疏散,达到较好的效果.最后,基于该仿真模型,着重分析了建筑物出口设计对群体疏散的影响,分析结果表明:不同的出口宽度、位置对群体疏散的影响不同,从而可以为大型建筑的出口设计提供有益的参考.     

一种基于多线程加速的大规模群体仿真方法

大规模群体仿真技术可以提高虚拟场景的临场感和趣味性,在游戏娱乐、演习训练、建筑设计等领域具有重要的应用价值。然而,常用于虚拟场景开发的游戏引擎难以实现大规模群体仿真。设计一种基于多线程加速的大规模群体仿真方法,提升大规模群体仿真包含的群体动画渲染和群体行为模拟性能。针对大规模群体动画渲染,在GPU蒙皮渲染算法上加入群体动画状态的多线程计算,实现群体动画状态与蒙皮动画的加速计算;针对大规模群体行为模拟,将自主性群体行为算法修改为速度模型,与多线程优化后的最优互相碰撞避让算法结合,实现群体的避让行为,提升群体行为模拟效率。实验结果表明,该方法可以很好地与游戏引擎结合,实现复杂场景的大规模群体仿真,提升大规模群体场景帧率。     

学生群体紧急疏散仿真及在出口设计中的应用

针对学校大型建筑中人群分布密集的问题,研究了学生群体的紧急疏散仿真。首先分析了紧急情况下的群体行为特点,并根据现实生活中个体差异的统计特征,对逃生人群的不同属性特征进行了分类,然后采用社会力模型实现了学生群体的紧急疏散仿真,解决了传统疏散仿真中人员的无差异性问题。该仿真能够更加真实地反映出现实生活中的人群疏散,达到较好的效果。最后,基于该仿真模型,着重分析了建筑物出口设计对群体疏散的影响,分析结果表明:不同的出口宽度、位置对群体疏散的影响不同,从而可以为大型建筑的出口设计提供有益的参考。     

基于Agent的突发性群体事件人群聚集效应分析

针对突发性群体事件中的大规模人群聚集行为,建立了基于人群中单个个体的Agent行为模型,研究了人群规模对群体行为发展的影响效应。其中构建的Agent行为模型主要模拟了突发性群体事件中个体在人群中的三个典型行为,即非理性情绪的产生、个体之间的谣言传播以及不同类型个体之间的合作与对抗行为。通过仿真分析发现,在一定的环境下如果人群的密度越高、谣言传播的强度越大,则人群从稳定的聚集状态向暴力性骚乱行为转化的过渡过程持续时间就越短,但人群密度增大到一定程度后对群体行为的影响效应将不再显著;此外,增加现场的警力数量能够有效延缓人群的行为向群体骚乱方向转化的速度,但无法阻止群体行为稳定性的恶化。     

人群应急疏散可视仿真研究进展和问题

人群应急疏散可视仿真是用智能体来模拟具有自主感知、情绪和行为能力的人群个体,并采用3维可视的方式来直观呈现人群应急疏散情景,可以为制定人群应急预案提供形象直观的分析方法。本文从人群仿真数据的来源、人群导航模型的构建、人群行为模型、人群情绪感染、人群渲染5个方面概述目前研究的进展,然后从仿真模型的可验证性、人群疏散导航模型的构建、人与环境的物理模型、动物逃生实验与仿真、疏散中的社会行为表现以及人群情绪的可视计算6个角度讨论需要进一步研究的问题。针对需要深入研究的问题,指出借助于紧急事件的视频监控分析和虚拟人群情景的用户调查,有助于完善人群仿真模型。结合物理模型,可以更准确地描述人群应急疏散场景。开展动物逃生实验分析,有助于完善人群运动导航算法。建立人群社会行为模型,可以更详细描述疏散中人群行为的多样性。构建基于多通道感知的人群情绪感染计算方法,可以详尽描述情绪感染的过程。人群应急疏散行为的可视仿真研究在城市的安全管理方面具有重要的应用前景,但其研究仍存在很多亟待解决的问题,综合地运用多学科知识,完善实验手段是进一步推动研究的关键所在。     

基于几何方法的虚拟人群紧急逃生仿真

研究优化人群紧急逃生路径选择问题,在紧急情况下,实时选择最优逃生路径,可减少伤亡。但在运动控制中缺乏行为模型描述的研究中,针对现有技术存在的预处理路径机制不能适应动态情形,导致逃生仿真不符合社会行为规律,提出了一种根据几何方法的虚拟人群逃生运动的算法。将复杂场景抽象为图模型,利用Floyd-Warshall算法解决逃生路径规划的APSP问题;其次,建立自适应的动态路径查询表,个体针对实际情况动态生成路径图,最后,在几何空间中基于RVO算法,建立人群密度制约逃生期望速度的运动模型,真实体现了紧急情形下人群运动的社会群体行为。仿真结果表明,改进算法具有动态获取最优逃生路线的特性,并能体现出紧急情形下的社会行为,更具实际指导意义。     

基于CADCON的群体AUV三维仿真

近年的AUV仿真工作更多地集中于对AUV水动力学特性仿真数学模型的建立上，不能满足AUV群体协作策略级仿真的需要。CADCON是AUSI基于Internet架构开发的群体协作AUV三维水下环境分布式仿真平台，提供了可定制的虚拟海洋环境和一系列可灵活配置的AUV模型以及AUV群体行为组件开发接口。该文介绍了CADCON的功能和体系结构，归纳了基于CADCON平台进行AUV群体协作仿真的基本流程和参数配置方法，给出了Visual C＋＋环境下的AUV群体行为组件开发的基本方法，该方法的可行性已得到实验验证。     

基于ABC算法的群体动画研究与应用

对群体行为的模拟一直是动画研究领域的重点,如何表现出个体运动的独立性以及群体运动的整体性是群体行为模拟的难点所在,同时传统的群体动画制作手段工作量大,制作出的效果不能满足人们的需求。针对此问题文中将人工蜂群算法应用于群体行为模拟路径规划中,并针对群体动画的特征进行修改,从而产生一种新的简单、高效的制作群体动画的方法。仿真实验表明改进后的人工蜂群算法能够真实模拟出群体在运动过程中的心里状态及群体运动行为。     

Research on Crowd Simulation based on Emotional Contagion Model

现有的群体仿真着重研究避碰和路径规划问题,为使群体仿真更加真实、可信,提出一种情绪传染模型来研究情绪传染对群体中各个智能体行为的影响.首先赋予每个智能体“人格”,通过智能体情感模型计算出智能体的情绪状态,然后根据情绪传染模型实现群体中的情绪互动.最后建立了一个群体仿真系统,基于Unity3D引擎给出了特定情景下受情绪传染影响的群体行为变化,同时验证了文中所提模型的有效性.     

突发性群体暴力活动的多主体建模研究

在一些由突发性事件所引发的群体性暴力活动中,群体行为的失稳和失控是人群从聚集状态向群体性暴力行为转化的一个重要环节.依据突发性群体事件的相关社会学理论,总结了群体性暴力活动形成和发展的三个主要动力性因素一群体愤怒、谣言传播和个体之间的行为模仿,并在此基础上定义了群体中主体的愤怒情绪生成机制、谣言传播机制和不同类型主体之间的博弈机制等行为特征,利用复杂适应系统建模工具构建了群体暴力活动过渡过程的多主体仿真模型.由于模型能够描述人群在聚集状态下的行为失稳过程,从而有利于从定量和定性的角度研究群体规模效应及处置策略等因素对群体异常行为的影响.     

基于熵度量的人群模型评估方法

人群模型评估是虚拟人群仿真研究的关键问题,现有的研究多通过个体仿真轨迹与真实轨迹之间的误差来评估人群模型.然而人群行为本质上是复杂的随机系统,简单的轨迹对比并不能有效反映模型能力.本文应用熵度量的模型评估方法,通过估计真实人群状态与仿真人群状态的误差分布实现了精确的人群仿真定量评估.同时引入失真情况的判断和处理规则,使得评估方法在仿真失真情况下能够保持准确性.实验结果表明,本文提出的算法及规则能有效地实现人群仿真模型的定量评估并给出模型参数选择的指导.     

基于五因素人格模型的人群仿真研究

针对目前人群仿真在群体行为表达方面缺少个体间差异、多样化表达的问题,特别是个体的心理差异对群体行为的影响,提出一种基于人格模型对人群进行仿真的方法。首先,引入心理学中描述人格的五因素模型,对Agent进行人格建模,并制定人格与行为参数的映射关系;然后,设计由人格驱动的路径规划算法和动作姿态实现方法;最后,构建三维仿真系统,实现多种场景中人格因素对人群行为影响的模拟。实验结果表明,该方法能有效地表达个体的心理差异对人群行为产生的影响,使人群仿真更加真实可靠。     

基于健康度的虚拟火灾逃生行为控制研究

虚拟角色的行为控制是虚拟火灾逃生系统的重要组成部分。在逃生过程中，火灾环境中的各种危害因素会对逃生人员的身体健康产生严重影响，而健康状况又会对逃生人员的逃生行为和速度产生重要影响。为了使虚拟角色的行为控制更加符合这一实际情况，引入了健康度的概念，分析了火灾环境中热辐射、温度、有毒烟气、“贫氧”状况等主要因素对健康状况的影响，以及健康状况对逃生行为的影响，建立了基于健康度的虚拟火灾逃生行为控制模型。实验结果表明，该模型能较真实地模拟火灾逃生行为，有效地提高了虚拟火灾逃生训练的真实感。     

基于人工蜂群算法的群体动画研究与应用

对群体行为的仿真一直是动画研究领域的重点,传统的群体动画制作手段工作量大,制作出的效果不能满足人们的需求,同时如何表现出个体运动的独立性以及群体运动的整体性是群体行为仿真的难点所在。为解决上述问题,将人工蜂群算法应用于群体行为仿真中。首先对人工蜂群算法原理分析,然后将人工蜂群算法的智能性应用于群体动画中,即使用了人工蜂群算法的思想,又针对不同群体行为进行了修改,从而产生了一种新的快速的制作群体动画的方法。仿真结果表明,人工蜂群算法能够真实模拟群体行为,为设计提供了依据。     

松散的脑袋--群体智能的数学模型

本文从生物进化的角度,将群体中的每只昆虫看成一个神经元,彼此之间通过随机、松散的(软)的连接组成一个神经网络;然后,类似于人工神经网络模拟人类大脑,用"松散"的神经网络来模拟昆虫的群体行为.即建立一个松散的大脑--群体智能的随机结构的神经网络模型.最后,根据所建立的数学模型,分别对"蚂蚁筑巢"和"蜜蜂筑巢"行为进行计算机仿真模拟,以表明上述模型的合理性.     

虚拟战争空间中大规模群体行为模型设计

作为虚拟战争空间中社会仿真子系统的一个极其重要组成部分,大规模群体行为模型的合理设计是构建战争虚拟空间的关键.首先阐述了虚拟现实领域中大规模群体行为建模的重要意义,指出虚拟现实的真实性不应该仅仅包括三维可视而且应该包括行为逻辑;然后介绍了虚拟战争空间中大规模群体行为建模的基本概念,建模理论以及相关研究成果,指出了群体行为的复杂性特点是大规模群体行为建模的困难所在,依据短期行为可预测及长期行为的统计可见性,结合现有社会学心理学相关研究成果,设计了一个多层次、多粒度大规模群体行为模型框架.部分已实现的子模型说明多层次的模型体系的设计不仅给实现带来方便性而且是能满足战争实验研究的需要的.     

敌对群体行为动画的攻击模型建立

研究了敌对群体的行为动画,讨论了行动选择层的策略问题。以对现实世界中动物的行为分析为依据,建立了合理的敌对群体行为的通用攻击模型。在一对多攻击模型中,提出了确立最优攻击目标的策略,在量化方式中考虑了当前距离和极限速率两个因素,讨论了捕猎双方的策略及其在数字世界的实现。在多对多攻击模型中,率先将合群攻击的概念引入群体动画。仿真结果表明,模型能够表现出自主个体的人工智能性并真实地再现敌对群体间的攻击行为。     

企业群体集聚的移动元胞自动机模拟

为了研究企业群体行为,从企业个体行为特征出发,结合元胞自动机模型,将企业本身需求特征属性、周围邻居变化影响因素和学习记忆属性等三个企业个体特征引入到元胞自动机模型,此外,在模型中赋予元胞移动属性,企业个体根据演化规则和邻域结构选择移动一步或者等待,仿真研究企业个体的三个个体特征对个体行为乃至群体行为的影响。研究结果表明,企业行为的三个个体特征对个体的行为和群体的行为都有一定的影响,其中个体的行为特征变化受周围邻居的特征变化影响。仿真实验也说明该模型与实际情况相符。     

群体机器人合作觅食任务数学模型的建立与分析

群体机器人系统的数学模型可以预测系统的群体行为,能够在设计系统硬件或开发仿真程序之前,分析个体特征对群体行为的影响,以指导个体控制策略的改进。本文提出群体机器人合作觅食任务的数学模型。该数学模型由微分比率方程组构成,能够描述合作觅食任务群体行为的动态特征。仿真实验表明,数学模型的预测结果与仿真实验数据可以较好的拟合。     

基于KOD能量特征的群体异常行为识别

在群体异常行为识别过程中, 针对传统特征易受目标遮挡影响导致其对群体行为的弱描述性问题, 提出一种基于KOD（kinetic orientation distance）能量特征的群体异常行为识别方法。该能量特征忽略群体中相互遮挡的个体的局部特征, 从群体行为整体上分别根据群体的运动剧烈程度、群体运动方向一致性和群体中个体的相对位置定义并提取群体动能、方向势能和距离势能构成群体行为高层KOD能量特征, 以此描述群体的运动状态变化, 最后通过构建隐马尔可夫模型实现群体异常行为检测及类型识别。在PETS和UMN公共数据集上进行实验并与传统光流特征进行对比, 实验结果表明, 使用KOD能量特征能够有效地检测出群体异常行为并识别出其类型, 且能够达到92%的准确率。