基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法技术

本发明专利技术公开了基于多方面情绪传染的人群仿真方法。该方法包括场景建模、赋予个体初始信息、连接个体关系、心理情绪值计算、生理情绪值计算以及综合情绪值计算，通过触发场景中不同位置爆炸点，记录个体的情绪变化。该方法将现有的情绪传染中使用的欧氏距离传染机制改进为热传播，有效模拟了个体之间的情绪传染关系，利用两个个体间的节点关系决定是否传染，使情绪传染机制更加合理化；并且在情绪研究中添加生理情绪建模，生理情绪与个体的年龄、性别、体力等因素相关，使个体疏散逃慌的过程更加真实化。基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真模型可以在同等状态下更准确有效地模拟真实世界。

【技术实现步骤摘要】
基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法
本专利技术属于人群仿真
，尤其涉及一种基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法。
技术介绍
随着我国经济的飞速增长，城市化已然成为主流趋势。各大商场，公园的出现使得人群聚集的机会增多，集会中人群密度越来越高，保障人民人生安全刻不容缓。因此需要研究一种人群仿真方法，模拟在紧急情况下的人群逃慌行为，从而计算人群在紧急情况下的自动疏散行为方式以及判断和消耗时间。传统方法中，通常采用真实事件模拟，但是这种方法需要耗费大量的人力物力财力。因此研究人员更倾向于采用仿真模型进行模拟。现有的仿真模型通过计算机仿真技术进行场景建模，人群行为建模以及人群情绪模拟建模，可以在降低研究成本的同时达到较好的疏散演练效果。人群情绪对人的行为有很大的影响，它作为影响个体行为决策的决定性因素在群体行为中扮演着重要的作用，在情绪传染中尤为重要。情绪传染的主要作用是模拟真实状况下由于刺激人与人之间情绪的交互而引发的连环反应，常用的情绪传染一般利用1933年，W.O.Kermack等人提出的流行病学模型-SIR模型来计算人群情绪传染，用三种不同状态决定个体状态。其中采用欧式距离传播机制决定个体何时受到感染。但是欧氏距离传播机制在仿真过程中的结果表明不能准确的传达个体情绪，并且未曾考虑到社会关系等影响，使得情绪传染过程比较单一无法较大程度上包含多类影响。除此之外，现有的仿真方法中未曾包含个体自身生理状态，没有考虑到个体在紧急疏散逃慌过程中的身体状态，不符合真实场景。通过利用人群个性以及人群情绪来模拟人群自行疏散已经成为了模拟真实世界的人群仿真的主流方法。目前仍需要一种更加真实合理、易收敛且计算复杂度低的人群仿真模型对人群行为进行研究，从而当紧急事件发生时能够迅速对人群的运动进行观察模拟，以便于人工干预疏散。但是如何设置更加合理的传染机制，将仿真模型中的疏散复合真实情景成为了亟待解决的问题。情绪模拟的合理性和真实性以及仿真个体状态将直接影响到逃慌的效率以及效果：建立合理且真实的个体行为建模能最大准确性的模拟紧急状态下的人群逃慌行为，达到降低群聚踩风险，提高自行疏散效率的目的，为建立合理的疏散通道或疏散员以及安全出口提供理论支持；反之，将会无法准确判断人群行为，导致延误逃生时机或者设立错误的疏散引导。因此，我们重新提出一种情绪传染机制以及个体状态建模。将现有情绪传染中使用的欧氏距离传染机制改进为热传播，利用随机图中二者之间的节点关系决定是否传染，将情绪传染机制更加合理化；同时添加生理情绪建模，将个体疏散逃慌的过程更加真实化。实验表明，我们提出的基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真模型能够在同等状态下更准确有效的模拟真实世界。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法，提供一种新的情绪传染机制问题，以实现真实有效的基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法公共场合的群体疏散仿真。解决由于群体人数过多情绪传染机制难以收敛等问题。基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法，具体包括以下步骤：步骤1、创建仿真场景的三维建筑模型，确定场景中的安全出口数量，出口位置；并标记爆炸点的位置以及爆炸类型；步骤2、确定场景中个体agent的数量N(t)，并随机为每个个体agent赋予初始位置、初始情绪值以及初始体力值；步骤3、使用OCEAN模型为场景中的每个个体agent定义不同的人格个性；步骤4、设置场景中爆炸的触发；所述爆炸触发的类型包括单点爆发和连续爆发。步骤5、计算爆炸后t时刻时每个个体agent的位置以及对应的心理情绪值；定义爆炸发生时处于危险范围内的个体为agenti，处于危险范围外的个体为agentj；将个体agent看做是随机图模型中的多个图节点，通过ER模型对图中的各节点进行随机连边，赋予不同个体agent间的连接关系。心理情绪值包括个体agent受外部环境刺激而产生的感染情绪和个体agent受到随机图结构中与其有关的受到外部环境影响的图节点通过热传播技术产生的情绪传染。在心理情绪传染过程中，利用SIR模型决定不同的个体当前的状态为易感、感染或恢复，当外部环境发生突变时，触发危险按钮，所有危险范围内的agent个体均为易感个体。易感agent由于环境的突变会迅速产生恐慌情绪进而逃离出危险位置，当agent恐慌情绪值达到阈值T1时，其状态会由易感状态变为感染状态，感染状态的agenti可以将情绪染给与其相关的其他未受到环境变化影响的个体agentj。当agent恐慌情绪值达到阈值T2时，agent个体的情绪值将缓缓下降。步骤6、计算爆炸后t时刻时每个个体agent的生理情绪值；个体agent的生理情绪值与爆炸发生时的位置、逃跑时间、体力消耗、体质、耐力以及性别、年龄相关。步骤7、根据步骤5和步骤6的计算结果，计算爆炸后t时刻时每个个体agent的综合情绪值；所述综合情绪值包括心理情绪值和生理情绪值；步骤8、重复步骤4、5、6、7，记录不同爆炸方式下爆炸后t时刻时每个个体agent的心理情绪值、生理情绪值以及综合情绪值。进一步的，在定义群体的自行疏散路线，需要agent个体的移动方向和移动速度来决定。对于agent的移动方向而言，需要结合agent的当前情绪值，邻近个体的逃亡方向以及安全疏散方向来计算。对于agent的移动速度而言，需要结合agent的当前情绪值以及最大速度来计算。本专利技术具有以下有益效果：1.研究紧急情况下的人群行为时联系考虑情绪因素对于人类认知的影响，使得计算出的人类下一时刻的行为状态更加真实可信。2.在考虑情绪因素时，不仅仅考虑了人类心理情绪，将人类生理情绪也考虑进来，两种情绪相结合一并表示agent个体状态，相比现有只考虑心理情绪的人群仿真更加符合真实场景下的人群状态。3.改进情绪传染机制，将传统的欧氏距离传播改为随机图的热传播。欧氏距离传播对于个体较多的情绪传染，传染方式明确，距离在传染距离范围内即传播，而实际传播过程中，可能存在距离较远但引起情绪波动的人与人的传播，传播能力欠缺。而我们将其改为随机图的热传播，随机给agent之间添加边关系模拟其在真实世界中的社会关系以及第三方诸如手机等的传播，情绪传染更加细节化，更加直观，更符合真实状态下的恐慌人群疏散。附图说明图1是本专利技术的基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法流程图；图2是仿真方法中生理仿真的原理图；图3是情绪传染机制中随机图热传播的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步的解释说明；如图1所示，本专利技术的基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法，包括：步骤1、创建仿真场景的三维建筑模型，确定场景中的安全出口数量，出口位置；并标记爆炸点的位置以及爆炸类型；步骤2、确定场景中个体agent的数量N(t)，在外界环境发生诸如爆炸的突变以后可以将agent个体分为受到初始影响的个体和未本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：/n步骤1、创建仿真场景的三维建筑模型，确定场景中的安全出口数量，出口位置；并标记爆炸点的位置以及爆炸类型；/n步骤2、确定场景中个体agent的数量N(t)，并随机为每个个体agent赋予初始位置、初始情绪值e

【技术特征摘要】
1.基于多方面情绪传染的人群逃慌仿真方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
步骤1、创建仿真场景的三维建筑模型，确定场景中的安全出口数量，出口位置；并标记爆炸点的位置以及爆炸类型；
步骤2、确定场景中个体agent的数量N(t)，并随机为每个个体agent赋予初始位置、初始情绪值ei以及初始体力值；
步骤3、使用OCEAN模型为场景中的每个个体agent定义不同的人格个性；
步骤4、设置场景中爆炸的触发；
步骤5、计算爆炸后t时刻时每个个体agent的位置以及对应的心理情绪值；
定义爆炸发生时处于危险范围内的个体为agenti，处于危险范围外的个体为agentj；使用ER模型随机赋予不同个体agent间的连接关系，形成随机图；再通过SIR模型决定不同agent当前的状态为易感、感染或恢复，并设置T1与T2作为个体agent状态变化阈值，T1＜T2；
当爆炸发生时，危险范围内的个体agenti均为易感状态；当易感个体agent的心理情绪值达到阈值T1时，其状态变为感染状态，处于感染状态的agenti将情绪传染给随机图中与其具有连接关系且不处于危险范围内的个体agentj；当感染状态的个体agent的恐慌情绪值达到阈值T2时，其状态变为恢复状态；
步骤6、计算爆炸后t时刻时每个个体agent的生理情绪值；
个体agent的生理情绪值与爆炸发生时的位置、逃跑时间、体力消耗、体质、耐力以及性别、年龄相关；
步骤7、根据步骤5和步骤6的计算结果，计算爆炸后t时刻时每个个体agent的综合情绪值；所述综合情绪值包括心理情绪值和生理情绪值；
步骤8、重复步骤4、5、6、7，记录不同爆炸方式下爆炸后t时刻每个个体agent的心理情绪值、生理情绪值以及综合情绪值。

【专利技术属性】
技术研发人员：吴子朝，乔锦溢，袁远卓，郭丰根，杨萍，王毅刚，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33