微观人群造型行为建模与模拟

发布时间：2021-07-20 00:05

　　人群造型行为是多人在行进过程中动态组合成特定含义的图形图案的行为。针对这一行为,提出了个体造型的行为模型,尤其是针对个体之间在造型行为中可能存在的碰撞以及站定后不再参与避让的特点,提出了修正的行人碰撞避让算法。在此基础上,提出了人群造型行为的模拟算法,并以文字图案造型为例,实现了三维虚拟空间中的人群造型过程的模拟。模拟结果表明:模型在群体尺度上成功完成目标图案的造型过程;在个体尺度上,行人的造型行为合理,证明了模型和算法的可行性。 

【文章来源】：新乡学院学报. 2020,37(09)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

ORCA模型示意图

工具，手工抽取造型（图2a）的骨干线划（图2b），然后基于式（3），将矢量线划离散化成了目标点集（图2c）。2.2群体造型的模拟效果在群体尺度上，使用本文的算法实现由初始造型向目标造型的切换过程（图3）。本文设定的初始造型为方阵队列（图3a），行人从初始造型出发，逐渐前往各自的目标位置（图3b），最终完成方阵造型向文字造型的变换过程（图3c和图3d）2.3个体造型行为分析2.3.1个体运动状态的切换在到达目标位置前，行人以“跑动”的状态行进（图4a）；在到达目标位置后，切换到“站立”的状态（图4b），完成造型过程。2.3.2行人站定后的碰撞避让行为对比（1）原始ORCA算法的站定效果模拟如图5所示，对于已经到达目标位置且站定的行人P1，由于原始ORCA模型中避让责任双方共担，当有其他行人（P2）从其附近经过时，仍会导致P1产生向前或向后少许的位移，从而偏离站定点（图5a和图5c）；在P2远离P1后，P1又逐渐回到站定点（图5b和图5d）。当有多个行人从P1附近经过时，会导致P1从站定位置产生连续的位移偏量（图6），其他行人越靠近P1，P1位移就越大，而这种效果与实际情形并不相符。a目标造型图b矢量线划c目标点集图2目标造型点集的解算a初始人群造型（队列）b人群跑向各自目标点完成目标造型1d完成目标造型2c图3人群造型过程的模拟效果a到达目标前的跑动状态b到达目标后的站定状态图4造型过程中个体状态的切换cP1的站定状态dP1站定后避让P2的轨迹图5原始算法下站定行人的避让轨迹aP2靠近P1时二者的运动轨迹bP2远离P1时二者的运动轨迹图6原始算法下P1的偏离目标点曲线于萍：微观人群造型行为建模与模拟·31·

工具，手工抽取造型（图2a）的骨干线划（图2b），然后基于式（3），将矢量线划离散化成了目标点集（图2c）。2.2群体造型的模拟效果在群体尺度上，使用本文的算法实现由初始造型向目标造型的切换过程（图3）。本文设定的初始造型为方阵队列（图3a），行人从初始造型出发，逐渐前往各自的目标位置（图3b），最终完成方阵造型向文字造型的变换过程（图3c和图3d）2.3个体造型行为分析2.3.1个体运动状态的切换在到达目标位置前，行人以“跑动”的状态行进（图4a）；在到达目标位置后，切换到“站立”的状态（图4b），完成造型过程。2.3.2行人站定后的碰撞避让行为对比（1）原始ORCA算法的站定效果模拟如图5所示，对于已经到达目标位置且站定的行人P1，由于原始ORCA模型中避让责任双方共担，当有其他行人（P2）从其附近经过时，仍会导致P1产生向前或向后少许的位移，从而偏离站定点（图5a和图5c）；在P2远离P1后，P1又逐渐回到站定点（图5b和图5d）。当有多个行人从P1附近经过时，会导致P1从站定位置产生连续的位移偏量（图6），其他行人越靠近P1，P1位移就越大，而这种效果与实际情形并不相符。a目标造型图b矢量线划c目标点集图2目标造型点集的解算a初始人群造型（队列）b人群跑向各自目标点完成目标造型1d完成目标造型2c图3人群造型过程的模拟效果a到达目标前的跑动状态b到达目标后的站定状态图4造型过程中个体状态的切换cP1的站定状态dP1站定后避让P2的轨迹图5原始算法下站定行人的避让轨迹aP2靠近P1时二者的运动轨迹bP2远离P1时二者的运动轨迹图6原始算法下P1的偏离目标点曲线于萍：微观人群造型行为建模与模拟·31·


本文编号：3291707