基于vicrowd模型的大规模人群.pptVIP

基于vicrowd模型的大规模人群仿真技术的研究 背景及研究意义 随着计算机动画的迅速发展，群体动画的实时仿真技术作为它的一个分支，在近年来取得了很大的进步。群体动画技术已广泛应用于电影动漫 、游戏创作、城市规划、训练系统以及地震、火灾等灾难现场模拟与辅助指挥中。大规模人群运动仿真，就是研究人群在各种环境、各种情节下的运动特征与规律，建立大规模人群运动的仿真模型，并在计算机生成的虚拟环境中采用三维的方式真实地描述大规模人群的运动过程。 作为一种演示工具，大规模人群仿真技术能够逼真的模拟真实人群的运动，如绘制真实的三维游戏场景、模拟公共场所的大量人流，火车站来去匆匆的大量人群等，提高了虚拟场景的视觉逼真性。此外，要实现该技术，有两项关键技术必须解决：一是，研究并建立大规模人群行为的仿真模型，从而实现对人群行为的模拟；二是，研究大规模人群仿真的可视化技术，即如何将大规模人群运动以及三维的方式逼真地展现到虚拟环境中。 基于粒子系统的人群运动仿真模型 基于智能体的模型 恐慌状态下人群撤离运动仿真模型 Brogan and Hodgins 模型 基于场景情节设置和规则描述的人群运动仿真模型 基于粒子系统 的人群运动仿真模型 继W.T.Reeves于1983将粒子系统引进计算机图形学领域之后，法 Eric Bouvier在此基础上建立了人群运动模型。 事件由一系列参数的函数表示，这些参数包括：目的地、密度、在特定点的停留、障碍物等。事件的发生可以导致粒子位置的变动或粒子状态的改变。 为了使粒子的运动更符合人类的特征，获得较为恒定的速度，需要引入摩擦力参数。同时还可以在系统内设置粘合系数，用来衡量一个人群的凝聚力，从而决定群的聚合和分裂。 在考虑碰撞避免时， Eric Bouvier采用相对速度和相互距离，通过一定公式计算碰撞概率，据此调整个体的速度以避免碰撞。 基于智能体的模型 该模型是在1986年M.Minsky提出的，基于人的智能既是自然的产物，也同样是社会发展的产物。他主张把社会的智能研究应用到人工智能上来，给人工智能的研究带来了新的思路。 逃离现场速度加快 开始出现推挤和肢体的相互碰撞 人群的移动，恐慌，焦急，特别是通过一些狭小的过道时，变得无序 来自各个方向的人流涌入出口，出口处聚集很多人 狭小通道，或者十字路口的堵塞开始形成 堵塞处，个体间的肢体碰撞加剧，还可能发生踩踏 由于出现跌倒或受伤的个体，撤离的速度进一步减慢 个体行为出现从众倾向 撤离过程中，由于大多数人的恐慌，部分出口被人群忽悠或没有很好的利用 Brogan and Hodgins 模型 Brogan and Hodgins 主要针对具有显著物理特征的人群，融合子系统的一些原理，但在建模过程中更多的实用动力学原理，对人群的速度、位置、加速度变化进行了更多的考虑和限制，同时也从物理角度应用动力学原理建立个体运动仿真模型。 基于场景情节设置和规则描述的人群运动仿真模型 定义一个词汇表 描述情节 抽象交互模式 整合虚/实试验 现在所处的位置 （初始点） 打算到什么地方去（目标点） 采用什么样的路线（无碰撞路线，漫游） 基于Vicrowd模型的大规模人群行为仿真 对群体进行简单化 设定为个体行为相互作用的结果 关键帧技术 虚拟人运动控制技术 过程动画 运动学技术 细节层次技术 实时虚拟人群可视化 图像渲染技术 点渲染技术 虚拟人群行为模拟 群体行为的模拟不是个体的一个简单的聚集，同一组的成员具有共同的目标，同时还要满足组中的特体在一定范围的自由运动的条件。 对群体的模拟主要考虑群体的行为以及对群体的控制，在此基础上对群体行为的抽象以及模拟群体与虚拟环境的交互关系。真实的群体具有交互性的，一个简单的动作可能会触发一连串的反应，在某种特定的环境中，一个个体的改变可能会引起群体的改变，比如情绪的传染或者一个细小动作而引发的周围人的一连串的反应，这是一个简单的脚本程序没办法模拟的。 早在19世纪末集体行为就已经开始研究，但尝试用计算机模型来模拟人群行为则是在最近才开始的，很多这方面的工作都是在90年代中期和末期开始的。目前研究来自多个领域要求，如建筑、计算机图形学、物理学、安全科学、机器人技术学、训练系统和社会学。这些领域都创建了包括人群的