[發明專利]基于人工魚群算法與目標檢測的人群仿真疏散方法與裝置

有效

• 申請號: 201811030222.2
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109242183B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 劉弘;趙緣
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/04;G06Q50/26;G06T7/277;G06K9/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發明公開了一種基于人工魚群算法與目標檢測的人群仿真疏散方法與裝置，所述方法包括以下步驟：根據疏散場景平面圖建立拓撲地圖，其中，結點表示疏散出口，連線表示兩個出口連通，并且標記最終出口；根據視頻數據對疏散人群的個體進行檢測和跟蹤，獲得疏散人群的個體實時速度；采用所述個體速度表示魚群進食行為中的進食速度，初始化魚群，以場景的最終出口位置表示食物，基于人工魚群算法對疏散人群個體進行路徑規劃；當最終出口的疏散人數等于總人數時疏散過程結束，得到疏散路徑。本發明識別疏散中速度較慢的個體，指導人群進行疏散，從而照顧到疏散中的弱勢群體，同時提高疏散效率，避免過分擁堵。

技術領域

本發明屬于人群疏散仿真領域，尤其涉及一種基于人工魚群算法與目標檢測的人群仿真疏散方法與裝置。

背景技術

在實際的疏散情況中，問題日益復雜，非確定性因素、不可知因素眾多，因果關系復雜，而演習代價大，周期長，難以對規律進行研究。因而國內外學者針對疏散問題開發出許多計算機模型和軟件。人工魚群算法是新型的群智能優化算法，在一片水域中，魚通常能夠自由游動或者跟隨其他個體找到食物多的地方，因此水域中魚生存數目最多的地方一般就是本水域中富含營養物質最多的地方，根據這一特點，李曉磊提出人工魚群算法，通過模擬魚群的覓食、追尾、聚群等行為，達到搜索尋優的目的。魚群算法自提出以來，已經在機器人路徑規劃，車輛調度等問題上得到了廣泛應用，展示了其良好的搜索能力。

緊急情況發生時，人群疏散效率與人群密度有很大關系。當一個出口聚集的人很多時，勢必影響整體的疏散。我們從疏散視頻中應該了解到，個體的疏散速度具有差異性，比如老人、孩子、和殘疾人群的疏散速度慢，若一個疏散出口的人群密度低，但疏散人群大部分是上述行動速度較慢的三類人群時，疏散效率也會大打折扣。同時，若僅以人群密度作為衡量，會導致大量人群往這個出口聚集，從而使疏散更加緩慢，甚至造成擁擠踩踏等事故。目前還未發現將個體速度差異性考慮入人群疏散的相關方法。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基于人工魚群算法與目標檢測的人群仿真疏散方法與裝置，首先基于目標檢測方法獲取行人運動速度，然后在人工魚原有屬性的基礎上添加進食速度一項，把進食速度快的個體類比于疏散中行動緩慢的個體，識別疏散中速度較慢的個體，指導人群進行疏散，從而照顧到疏散中的弱勢群體，同時提高疏散效率，避免過分擁堵。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于人工魚群算法與目標檢測的人群仿真疏散方法，包括以下步驟：

根據疏散場景平面圖建立拓撲地圖，其中，結點表示疏散出口，連線表示兩個出口連通，并且標記最終出口；

根據視頻數據對疏散人群的個體進行檢測和跟蹤，獲得疏散人群的個體實時速度；

采用所述個體實時速度表示魚群進食行為中的進食速度，初始化魚群，以場景的最終出口位置表示食物，基于人工魚群算法對疏散人群個體進行路徑規劃；

當最終出口的疏散人數等于總人數時疏散過程結束，得到疏散路徑。

進一步地，獲得疏散人群的個體實時速度包括：

獲取通道出口處視頻數據；

基于RCNN檢測所述視頻數據中的行人目標；

采用粒子濾波器進行行人運動的跟蹤；

對于每個行人，根據當前幀和前一幀該行人的位置差異換算實際位移；

根據所述實際位移和視頻的拍攝幀頻，計算該行人的速度。

進一步地，所述基于RCNN檢測所述視頻數據中的行人目標包括：

使用二值歸一化梯度算法選取目標候選區域；