自主虚拟人在建筑火灾现场的逃生模型

摘要

虚拟人群仿真技术在处理虚拟人群协作方面显示出了强大的优势。虚拟人群仿真技术可以训练人们阻止意外事故发生，也可以用来分析以前发生的大的灾难，训练人们使用真实的数据。近些年，应用AI技术自动生成虚拟人群场景得到部分计算机图形学研究人员和人工智能专家的关注，许多模型应运而生。然而，大多数的模型都是建立在假想而非真实数据的基础上的，因此在群体仿真中agent们缺乏自主性和随机性，而单个自主的虚拟人又不能够有效地组成一个群体，这在一定程度上形成了虚拟人群仿真的一个瓶颈。 本文在一定程度上对这个问题采取了折中的办法。首先本文提出了自主虚拟人的概念，这是一个可以自己根据一定规则产生认知行为的个体，而不是由动画师事先设置好行为或者仅仅根据单纯的条件选择来确定行为。本文的agent具有自己的感知，根据感知和客观的规则产生自己的意图，并把抽象的意图转化为具体的行为集合，最终转化为动作序列集。其中，不同的agent产生意图时充分结合了自身的状态，包括对环境的熟悉度、当前环境下的惊慌度和体力值。意图属于高层行为，包括路径搜索，逃逸，求救，帮助，排队等；行为集合内是一些底层行为，如碰撞避免等等。这符合客观上人对外界事务处理的过程。在群体仿真方面，本文利用分层模型，把具有同样目标的agent归于一组，对环境熟悉度高的个体作为引导者。整个人群由不同的组构成，不同的组又由单个的个体构成，这样，人群就被有效地组织起来了。最终，本文根据该模型规划了一个系统，并将之赋予了实现。 本文重点着力于agent的认知模型，注重了agent个体之间的差别与单个agent的自主能动性。其中提出了用区间数学来描述agent的状态；用情景树和分层的有限状态机来确定agent的高层认知行为；把行为归一到目标点，巧妙地运用了元胞自动机模型来模拟人群的移动。这比较传统的虚拟人群仿真技术都有了丰富和创新。然而，由于统计数据的不足和时间的仓促，模型和系统都有待在近一步的研究中得到完善。

目录

文摘

英文文摘

第1章综述

第2章自主虚拟人在火灾现场的逃生模型

第3章系统实现

第4章结论

参考文献

附录

简历

致谢

原创性说明