[發明專利]基于地理信息的快速人群疏散仿真方法和裝置

有效

• 申請號: 201710684884.0
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107665269B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 張桂娟;黃麗君;張成銘;陸佃杰;劉弘
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F16/29;G06Q10/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種基于地理信息的快速人群疏散仿真方法和裝置，所述方法包括以下步驟：獲取場景的二維地圖；基于所述二維地圖提取地理信息，重建道路模型和建筑群模型；根據所述道路骨架數據和道路之間的拓撲關系，建立路徑語義拓撲圖；基于正態分布的相對速度障礙法和場景語義進行人群運動計算；結合真實感渲染技術，將人群運動計算結果與道路、建筑群模型進行渲染得到人群疏散仿真動畫。本發明所提出的方法復雜度低，能夠高效地進行人群疏散仿真。

技術領域

本發明涉及三維仿真領域，尤其涉及一種基于地理信息的快速人群疏散仿真方法和裝置。

背景技術

近年來，我國經濟社會不斷發展，人口密集場所不斷增加，公共場所的人員安全疏散問題成為當今社會中一個非常重要的關注點。在緊急安全事故發生時，如何指導人群快速、安全、有序的疏散，最大程度保障人員的安全，成為公共安全領域的研究熱點。利用計算機仿真技術，構建場景模型并進行人群疏散模擬是解決此類公共安全問題的關鍵方法之一。為了提供及時的決策支持，利用虛擬的場景模型進行人群疏散仿真，高效性和及時性顯得尤為重要。因此，如何高效的構建人群仿真模型，進行快速人群運動仿真成為研究的熱點問題。目前在人群疏散仿真方法的研究中，人群疏散仿真方法大多不能快速構建場景模型并提取場景語義進行高效的人群疏散仿真。

如何提高人群疏散仿真的效率，是目前需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種基于地理信息的快速人群疏散仿真方法。該方法通過提取二維地圖中的地理信息數據來構建場景模型、提取場景語義，并利用基于正態分布的相對速度障礙法結合場景語義和全局路徑導航計算人群運動，實現快速人群疏散仿真，為解決公共安全問題提供及時的決策支持。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于地理信息的快速人群疏散仿真方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取場景的二維地圖。

步驟2：基于所述二維地圖提取地理信息，重建道路模型和建筑群模型。

步驟3：根據所述道路骨架數據和道路之間的拓撲關系，建立路徑語義拓撲圖。

步驟4：基于正態分布的相對速度障礙法和場景語義進行人群運動計算。

步驟5：結合真實感渲染技術，將人群運動計算結果與道路、建筑群模型進行渲染得到人群疏散仿真動畫。

進一步地，所述步驟2具體包括：

步驟2.1：基于所述二維地圖提取道路骨架數據，通過在所述道路骨架基礎上添加道路寬度信息，完成道路模型的重建；

步驟2.2：采用基于形狀文法的方法生成場景的建筑群模型；

步驟2.3：將道路模型和建筑群模型合并得到場景模型。

進一步地，所述道路模型重建包括：

基于道路骨架數據和道路寬度，采用向量旋轉方法得到每個構成道路的頂點；

將得到的道路兩邊的坐標點分別保存到數據集合left_edge和right_edge中，將集合left_edge和right_edge中對應于同一條道路的坐標點按逆時針順序組合，得到所有的道路多邊形，實現道路模型重建。

進一步地，所述步驟3具體包括：

步驟3.1：將道路骨架數據集合中的坐標點進行去重預處理，然后進行坐標變換，并將坐標變換后的坐標點作為路徑語義拓撲圖頂點；

步驟3.2：針對路徑語義拓撲圖中的任意兩個頂點，判斷兩點間距離是否小于r，以及兩點間連線是否經過障礙物，當且僅當距離小于r且不經過障礙物時，將所述兩個點的連線作為路徑語義拓撲圖的邊。