项目名称: 高密度恐慌人群踩踏现象三维动画仿真的算法性探索

项目编号: No.61202207

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 计算机科学学科

项目作者: 徐明亮

作者单位: 郑州大学

项目金额: 26万元

中文摘要: 人群踩踏现象的本质是高密度恐慌人群中个体间大量、复杂、并发、非线性的相互接触力累积作用的瞬间释放。对其进行三维动画仿真,能为国家公共安全保障提供科学支持。本项目综合融汇人群动力学、物理学、心理学、生物力学等领域的理论方法,探索其三维动画仿真中若干科学难点问题的求解算法,包括:(1)采用互信息方法和波动理论,建立描述踩踏现象发生条件与演化规律的可计算模型;(2)基于人群个体生理、心理、物理、情绪和外观的特征与机理,建立可全面模拟其在踩踏现象中真实反应行为的微观综合模型;(3)采用动力学模拟与数据驱动结合的混合控制、基于交互网格的时空最优化和基于独立特征空间模型的风格化方法,实现人群踩踏现象中挤压、推搡、抓扶、摔倒、绊倒、踩踏、堆积等复杂动作的运动合成;(4)采用模板派生、启发式LOD和GPU实例化方法,并根据人群速度和密度矢量场采用信息论方法,优化对大规模人群踩踏场景的渲染绘制和摄像机控制。

中文关键词: 人群仿真;踩踏;虚拟人;高密度人群;

英文摘要: The essential of trampling in crowds is the instant release of accumulating contact forces, which are massive, complex, concurrent, and nonlinear. Building a appropriateModel to simulate the crowd trampling will be a great contribution to our national public safety. Taking the advantage of theoretical methods in differing fields, including crowd dynamics, physics, psychics, biomechanics and so on, this proposal is to explore algorithms and solutions for the scientific difficulties in crowd trampling simulation. First, we will create a computable model to descrie the conditions and evolution of trampling with the mutual information theory and wave theory. Second, an integrated microscopic model for simulating realistic responsive behavior, which is based on pedestrians' physiological, mental, physical, emotional and appearing characteristics as well as mechanism, will be built. Third, we will use a hybrid control of crowd dynamics and data driving, spatial-temporal optimization in interactive grids and the stylized method based on independent eigenspace, so as to synthesize a series of complicated motion, such as pushing, shoving, crushing, tumbling, trampling, piling up and so forth. Last of all, template derivation, heuristic LOD, GPU instantiation, together with the Information theory approach which is accordi

英文关键词: crowd simulation;stampede;virtual human;high-dense crowd;

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