基于图像处理的行人微观特性参数提取及分析

摘要

人员疏散模型研究和实验研究对于建筑物的设计及紧急情况下行人的疏散具有重要意义。但由于实验本身开展的难度，人员疏散实验研究相对模型研究较为缺乏。另外行人运动基本参数的提取对于实验的分析也十分重要。本文设计了有针对性的疏散实验，包括单列行人通道实验和二维环形通道实验;采用两种不同原理的图像处理手段对行人在实验过程中的运动轨迹进行了提取，进而得到了相应的微观特性参数。
　　对于单列行人实验的研究发现，当通道内人数变化时，行人的平均速度会出现波动，在密度较低时波动更为明显。随着前向距离和速度的减小，行人侧向摆幅呈线性增大趋势，尤其是当密度降低到一定程度时，摆幅会急剧升高，总体呈两段线性规律。当行人数目增加时，密度也相应提高，行人的速度分布范围逐渐降低，行人之间的距离间隔也呈下降趋势;而在人数较少时，行人之间的距离间隔可以达到4m以上，此时行人处于自由行走状态。行人之间的距离与速度整体上呈指数型的累积分布函数形式。
　　在二维环形实验中，本文定义了该实验条件下行人的前向距离，并统计其分布情况。实验表明在通道内的行人会自发形成分层并交错行走，提高了在通道内行走的效率，同时避免了接触;行人的分层状况与体型、性别及场景几何设置均有关系。在高密度时行人更多的选择跟随前面的行人运动。采用不同的速度-密度算法对场景内的情况进行了分析，在整体及整个时间序列上考察了速度-密度变化。
　　本文得到的结论对于人员疏散实验的设计及数据提取有重要的参考价值，为疏散模型的验证和改进提供了宝贵的基础数据。同时对于特定疏散场景的评估和设计具有一定指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究现状

1．2．1 人员疏散模拟研究

1．2．2 人员疏散实验研究

1．3 本文研究内容与目的

1．4 章节安排

第二章 图像处理技术原理

2．1 视频处理方法概述

2．2 Mean-shift方法原理

2．3 光流法原理

第三章 单列行人运动特性研究

3．1 实验场景设置及步骤

3．2 数据提取方法

3．2．1 轨迹提取

3．2．2 坐标矫正

3．2．3 误差分析

3．3 结果及分析

3．3．1 行人运动速度

3．3．2 速度-密度关系

3．3．3 走停波现象

3．3．4 行人轨迹及摆幅

3．3．5 前向距离

3．4 本章小结

第四章 二维环形行人运动特性研究

4．1 实验场景设置及步骤

4．2 结果及分析

4．2．1 行人轨迹及分层现象

4．2．2 速度-密度关系

4．2．3 群体特性

4．2．4 前向距离

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要总结

5．2 论文创新点

5．3 工作展望

参考文献

致谢

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