基于場(chǎng)景語(yǔ)義的人群疏散仿真環(huán)境構(gòu)建研究.pdf

1、近些年來(lái)，隨著各種火災(zāi)事故和緊急事件頻繁的發(fā)生，人群聚集的公共場(chǎng)合中突發(fā)事件的安全疏散仿真模擬越來(lái)越受到重視。對(duì)于人員密集和流動(dòng)性較大的場(chǎng)所如學(xué)校、化工廠、旅游景點(diǎn)和大型廣場(chǎng)發(fā)生了緊急事件，如果不及時(shí)疏散，那么會(huì)造成很大的損失。人群疏散模擬是虛擬仿真中的一個(gè)熱點(diǎn)問題。模擬真實(shí)場(chǎng)景下的人群疏散行為有著重要的社會(huì)意義，可以幫助應(yīng)急部門制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，指導(dǎo)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)，避免災(zāi)難的發(fā)生，減少人員的傷亡。因此，用計(jì)算機(jī)模擬建立有效的仿真場(chǎng)景模型

2、對(duì)幫助解決公共環(huán)境中的人群運(yùn)動(dòng)疏散行為，降低事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)概率有著非常重要的意義。
　　為了模擬大型復(fù)雜場(chǎng)景的人群運(yùn)動(dòng)需要進(jìn)行場(chǎng)景建模。在人群疏散仿真中，虛擬仿真環(huán)境構(gòu)建主要工作是根據(jù)真實(shí)環(huán)境構(gòu)建三維幾何模型，滿足人群疏散仿真的需要，研究與之相關(guān)的仿真技術(shù)，基于環(huán)境模型展現(xiàn)三維場(chǎng)景。傳統(tǒng)的人群運(yùn)動(dòng)仿真環(huán)境采用3D建模的方法，但是建模重建過(guò)程復(fù)雜度比較高，因此建模效率低、周期長(zhǎng)、成本高。針對(duì)這些問題，可以直接使用二維地圖圖像構(gòu)建場(chǎng)景

3、，提取信息過(guò)程相對(duì)來(lái)說(shuō)地效率也比較高。
　　本文的主要工作有首先提出一種3D模型的場(chǎng)景構(gòu)建以及基于OSG的語(yǔ)義信息提取的方法；其次，提出一種2D圖像的場(chǎng)景構(gòu)建以及基于GIS的語(yǔ)義信息的提取的方法；最后提出一種基于場(chǎng)景語(yǔ)義信息引導(dǎo)的路徑規(guī)劃的方法，最終基于這些方法構(gòu)建出人群疏散仿真系統(tǒng)。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)提出一種基于OSG的提取語(yǔ)義信息的方法。在Maya中構(gòu)建的3D模型導(dǎo)入到OSG平臺(tái)中，提取場(chǎng)景中的語(yǔ)義信息。然后

4、進(jìn)行語(yǔ)義分析，語(yǔ)義分析結(jié)果最終以 XML文本的格式保存，為后續(xù)路徑規(guī)劃和仿真提供必要的信息。
　　(2)為了降低3D建模復(fù)雜性，同時(shí)更加真實(shí)地模擬環(huán)境，提出一種基于 GIS的提取語(yǔ)義信息的方法。該方法首先利用地理信息系統(tǒng)軟件提取2D地圖圖像中道路的矢量化數(shù)據(jù)，然后通過(guò)定義拓?fù)潢P(guān)系構(gòu)建語(yǔ)義拓?fù)鋱D生成語(yǔ)義路網(wǎng)，生成仿真場(chǎng)景。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：本文提出的一種基于2D地圖的環(huán)境建模方法，直接使用二維地圖圖像構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行人群運(yùn)動(dòng)仿真，為公共安全

5、危機(jī)發(fā)生時(shí)的人群疏散模擬提供計(jì)算機(jī)可識(shí)別的場(chǎng)景語(yǔ)義環(huán)境，使提取信息過(guò)程更加地簡(jiǎn)便可靠，具有很大的研究意義以及廣泛的應(yīng)用前景。
　　(3)針對(duì)在人群疏散的仿真模擬中如何引導(dǎo)虛擬人群避免與障礙物產(chǎn)生碰撞，順利通過(guò)復(fù)雜環(huán)境到達(dá)期望目標(biāo)的問題，提出一種基于語(yǔ)義信息的路線規(guī)劃方法。該方法首先基于語(yǔ)義信息實(shí)現(xiàn)全局路徑規(guī)劃，進(jìn)而利用勢(shì)場(chǎng)方法來(lái)避免碰撞，最終完成人群的快速疏散。仿真結(jié)果表明，該方法在產(chǎn)生高質(zhì)量路徑的同時(shí)，可以快速靈活地完成人群在復(fù)