基于网格智能体的人群行为模拟方法技术

技术编号:15330586 阅读:42 留言:0更新日期:2017-05-16 14:01
本发明专利技术公开了一种基于网格智能体的人群行为模拟方法,包括以下步骤:步骤一:网格数据处理,网格数据处理的输入数据为三维模型数据和地物对象拓扑关系,输出数据为网格对象信息,网格数据处理包含3个子步骤:1,网格对象的定义;2,边界网格的搜索与设定;3,定义网格对象的拓扑连接关系。步骤二:人群行为计算:人群行为计算的主要功能是提供以个体为单位的人群行为计算,其输入数据为人群行为参数以及步骤一得到的网格对象信息,输出数据为人群行为信息。人群行为计算包含两个子步骤:1,设置人群行为参数;2,计算人群行为轨迹;步骤三:人群模拟可视化;本步骤的主要功能是为实现地理间环境及人行为的可视化。

Crowd behavior simulation method based on grid agent

The invention discloses a method for simulation of crowd behavior grid based on agent, which comprises the following steps: step one: grid data processing, input data grid data processing for 3D model data objects and topological relations, the output data for the grid object information, grid data processing contains 3 sub steps: 1, the definition of grid object 2, and setting the boundary; grid search; 3, the connection between the grid topology definition object. Step two: Crowd Behavior Calculation: the main function is to provide the calculation of crowd behavior in individual population units of computation, the input data for the information grid object crowd behavior parameters and step the output data for crowd behavior information. Crowd behavior calculation contains two sub steps: 1, set the crowd behavior parameters; 2, calculating the population behavior trajectory; step three: Visual Simulation of population; the main function of this step is to realize visualization of geographic environment and human behavior.

【技术实现步骤摘要】
基于网格智能体的人群行为模拟方法
本专利技术属于人群行为模拟
,具体来说涉及一种基于网格智能体的人群行为模拟方法。
技术介绍
人群行为模拟就是研究人群在各种情景中的行为特征与规律,建立人群行为的模拟模型,并在虚拟环境中逼真地展示人群行为模拟过程。随着计算机仿真技术的发展,尤其是数字化人体行为模拟技术迅速发展,虚拟环境中的人群行为模拟技术开始成为虚拟现实技术的一个重要研究热点。人群行为模拟技术不仅在建筑物设计、现代影视娱乐媒体、计算机游戏、国防研究等领域有广泛的应用,同时在紧急情况下的人群疏散模拟、军事训练模拟、体育系统仿真、城市突发社会事件模拟分析、大型公共场所安全设计以及研究虚拟城市等其他复杂社会学问题领域也具有广泛的应用。随着定位技术的发展及地理空间信息应用的深入,人群行为的模拟与分析也已经引发地理信息科学(GIS)的关注。但传统GIS在研究人群行为建模时,常将个体因素进行平均,如采用区域内人口密度或人口构成参与地理计算与分析。此方法消除了考虑个体差异而产生的建模复杂度,在一定程度上是可行的,也是有效的,特别是面向大区域或全球性问题时。但在面向微观或者中观空间层次的人群建模时,如微观城市交通、应急疏散、传染病空间传播等地理事件或应用时,个体差异及行为变化将对计算结果产生重要的影响。在此背景下,如何结合GIS对由微观个体构成的人群行为进行模拟与分析,具有重要研究意义。人群行为模拟计算结果具有可信度的唯一保证是对涉及的“人”、,“地”及二者的相互作用进行真实表达与建模。“人”的行为建模一直是许多社会学、计算机等领域所关注的热点,在众多模型中,元胞自动机(CellularAutomaton,CA)和多智能体(Multi-AgentSystem,MAS)是当前常用的两种方式。基于元胞的空间划分,CA常使用较单一的规则函数对人群行为进行模拟。由于转换规则简单,CA已经广泛应用于人群模拟建模中。基于空间环境中具备环境感知与自主决策的智能体(Agent),MAS可通过地理环境的感知机制、空间推理机制、Agent间协作机制等对人群行为进行模拟。与CA比较,Agent可表达更多和更为复杂的行为,同时还可通过与其他Agent相互作用来表达聚合、分离等复杂人群行为。虽然社会学等领域对“人”的行为建模已有较多研究,但对“人”发生行为的“地”的建模研究相对较少。人群模拟系统,如EXODUS、Simulex、Swarm等,多采用正方形格网(cell)对空间环境进行描述。格网仅能对单一地物属性进行描述,不能表达地物对象(如道路、房间等)的整体语义特征。在应用于人群行为建模时,空间表达与组织方法的简单性,使个体仅能对相邻网格的环境信息进行感知,而难以对地物对象的语义特征(如建筑物出口的宽度、房间的大小、道路的长度等)及地物对象间的空间关系(如拓扑关系、方位关系等)进行感知。在此背景下,本专利技术将结合GIS空间建模方法构建了基于网格智能体的人群行为模型,以此提高GIS对人群行为模拟与分析能力,同时借助于对“地”的建模来提高人群行为建模的精度,提高人群行为模拟的仿真度和有效性。
技术实现思路
专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于网格智能体的人群行为模拟方法。专利技术是通过以下技术方案实现的:一种基于网格智能体的人群行为模拟方法包括以下步骤:步骤一:网格数据处理;网格数据处理的主要功能是为人群模拟提供基于网格的空间信息;网格数据处理的输入数据为三维模型数据(3ds或obj格式)和地物对象拓扑关系,输出数据为网格对象信息。网格数据处理包含3个子步骤:1,网格对象的定义;2,边界网格的搜索与设定;3,定义网格对象的拓扑连接关系;1,网格对象的定义:在输入三维模型数据的基础上,实现网格对象几何信息和属性信息的设置的具体流程为:(1)首先获取地物对象对应的网格单元。首先采用保守体素化(Conservativevoxelization)算法,生成地物对象所对应的体素(Voxel)集合,进而将水平方向占据空间相同且垂直方向相邻的Voxel进行合并后,获取Voxel最高或者最低的几何表面(UpperSurface),即为网格对象的网格几何信息;对于不能通行区域(如室内柱子、室外道路红绿灯等)取voxel最高几何表面,网格几何取Voxel最低几何表面;Voxel集合对应的高度也可作为网格的属性进行存储;(2)通过对话框交互式或者配置文件对网格对象的属性,如名称等进行赋值;2,边界网格的搜索与设定:地物对象的网格化处理完毕后,对基于网格对象的遍历,计算边界网格,并将其临接或者属于的网格对象信息存储于网格内;3,定义网格对象的拓扑连接关系:以网格对象为结点,网格对象的连接关系为弧段,完成网格对象网络的构建,并实现弧段通行状态及距离权重的设置;基于步骤一的计算,可得到网格对象信息的集合,其中每个网格对象将主要包含:每个网格将主要包含:数据内容说明ID网格的标识符,具有唯一性,由GRIDobject[]网格对象数组信息X网格行号Y网格列号Z网格高程值Prop[]网格的其它属性值步骤二:人群行为计算;人群行为计算的主要功能是提供以个体为单位的人群行为计算,其输入数据为人群行为参数以及步骤一得到的网格对象信息,输出数据为人群行为信息。人群行为计算包含两个子步骤:1,设置人群行为参数;2,计算人群行为轨迹;基于步骤二的计算,人群行为计算的数据输出内容为人群行为信息(即人群个体的运动轨迹信息),其内容将主要包含:Pos将包含:数据内容说明T时间X网格IDY网格对象的ID步骤三:人群模拟可视化;本步骤的主要功能是为实现地理间环境及人行为的可视化,其输入数据为步骤二得到的人群行为信息(即人群个体的运动轨迹信息);在三维渲染引擎OpenSceneGraph(OSG)基础上,本步骤主要包含以下子步骤:1,人群模拟数据的加载;2,地理空间环境的可视化,3,人群行为的可视化;1,人群模拟数据的加载加载的数据主要包含两类:地理空间数据和人群行为信息;地理空间数据的格式为OSG可读的.ive,其数据源是与网格数据来源相同,皆为三维模型数据(格式为3dsmax的*.max),并采用数据转换工具OSGExp,实现模型数据纹理、几何等信息的导入;人群行为信息为人群行为计算子系统的结果;2,地理空间环境的可视化以OSG场景管理为基础,结合加载的地理空间数据,实现空间场景的放大,缩小、漫游等功能;3,人群行为的可视化人群行为可视化的重点是个体模型的表达方法。本专利技术个体模型表达则是通过其年龄、性别属性,通过加载不同的三维模型进渲染。个体的运动形态则通过对不同时刻的人群行为位置信息的调用来实现。专利技术的优点和有益效果为:本专利技术的优势在于它与GIS中的空间数据模型相糅合的,具备了对复杂地理环境建模的潜质。因此与常规MAS建模相比,个体具备了对地理空间对象及对象间空间关系的感知能力,提高了人群行为模拟的仿真度和有效性,也为人群模拟与复杂地理空间建模集成奠定了基础。且由于模型基本单元采用了类似CA元胞的网格,与常规的CA模型相比,基于网格智能体人群行为建模在个体运动行为的真实性、个体间的相互作用及个体与空间环境集成分析与表达方面都有了一定的改进和提高。在网格智能体模型基础之上,本专利技术对人本文档来自技高网
...
基于网格智能体的人群行为模拟方法

【技术保护点】
一种基于网格智能体的人群行为模拟方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:网格数据处理;网格数据处理的主要功能是为人群模拟提供基于网格的空间信息;网格数据处理的输入数据为三维模型数据(3ds或obj格式)和地物对象拓扑关系,输出数据为网格对象信息。网格数据处理包含3个子步骤:1,网格对象的定义;2,边界网格的搜索与设定;3,定义网格对象的拓扑连接关系;1,网格对象的定义:在输入三维模型数据的基础上,实现网格对象几何信息和属性信息的设置的具体流程为:(1)首先获取地物对象对应的网格单元。首先采用保守体素化(Conservative voxelization)算法,生成地物对象所对应的体素(Voxel)集合,进而将水平方向占据空间相同且垂直方向相邻的Voxel进行合并后,获取Voxel最高或者最低的几何表面(Upper Surface),即为网格对象的网格几何信息;对于不能通行区域(如室内柱子、室外道路红绿灯等)取voxel最高几何表面,网格几何取Voxel最低几何表面;Voxel集合对应的高度也可作为网格的属性进行存储;(2)通过对话框交互式或者配置文件对网格对象的属性,如名称等进行赋值;2,边界网格的搜索与设定:地物对象的网格化处理完毕后,对基于网格对象的遍历,计算边界网格,并将其临接或者属于的网格对象信息存储于网格内;3,定义网格对象的拓扑连接关系:以网格对象为结点,网格对象的连接关系为弧段,完成网格对象网络的构建,并实现弧段通行状态及距离权重的设置;基于步骤一的计算,可得到网格对象信息的集合,其中每个网格对象将主要包含:...

【技术特征摘要】
1.一种基于网格智能体的人群行为模拟方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:网格数据处理;网格数据处理的主要功能是为人群模拟提供基于网格的空间信息;网格数据处理的输入数据为三维模型数据(3ds或obj格式)和地物对象拓扑关系,输出数据为网格对象信息。网格数据处理包含3个子步骤:1,网格对象的定义;2,边界网格的搜索与设定;3,定义网格对象的拓扑连接关系;1,网格对象的定义:在输入三维模型数据的基础上,实现网格对象几何信息和属性信息的设置的具体流程为:(1)首先获取地物对象对应的网格单元。首先采用保守体素化(Conservativevoxelization)算法,生成地物对象所对应的体素(Voxel)集合,进而将水平方向占据空间相同且垂直方向相邻的Voxel进行合并后,获取Voxel最高或者最低的几何表面(UpperSurface),即为网格对象的网格几何信息;对于不能通行区域(如室内柱子、室外道路红绿灯等)取voxel最高几何表面,网格几何取Voxel最低几何表面;Voxel集合对应的高度也可作为网格的属性进行存储;(2)通过对话框交互式或者配置文件对网格对象的属性,如名称等进行赋值;2,边界网格的搜索与设定:地物对象的网格化处理完毕后,对基于网格对象的遍历,计算边界网格,并将其临接或者属于的网格对象信息存储于网格内;3,定义网格对象的拓扑连接关系:以网格对象为结点,网格对象的连接关系为弧段,完成网格对象网络的构建,并实现弧段通行状态及距离权重的设置;基于步骤一的计算,可得到网格对象信息的集合,其中每个网格对象将主要包含:每个网格将主要包含:数据内容说明ID网格...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋宜全
申请(专利权)人:天津师范大学
类型:发明
国别省市:天津,12

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1