基於人群密度的虛擬人群行為建模及仿真技術研究

《基於人群密度的虛擬人群行為建模及仿真技術研究》是依託東南大學，由孫立博擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於人群密度的虛擬人群行為建模及仿真技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孫立博
• 依託單位：東南大學

中文摘要

虛擬人群仿真技術能夠提供人群運動的分析和演示工具，在安全科學、體育仿真、影視動畫、軍事訓練等領域有著廣泛的套用前景，因而逐漸成為計算機圖形學及其相關領域的研究熱點，受到了眾多學者的關注。本項目旨在反映人群密度對感知、規劃和行為的影響，主要研究要點包括：(1) 研究虛擬人群獲取環境信息的方法，並在此基礎上使用Q學習方法研究人群密度變化、環境動態改變、個體間發生信息交流時虛擬人實時感知的方法。(2) 針對動態複雜環境，研究基於人群密度的虛擬人群全局路徑規划算法；針對未知環境情況，研究基於機器學習的導航算法。(3) 研究個體的行為決策和推理機制，著重模擬虛擬人與環境的互動行為和閒置行為，以體現個體行為的多樣性；並在此基礎上研究群體的信息互動機制，以體現群體行為的社會性。(4) 構建虛擬人群行為控制框架，實現對人群行為的自主控制；並從面向用戶互動的角度，實現用戶對人群行為的高層控制。

結題摘要

虛擬人群仿真技術能夠提供人群運動的分析和演示工具，在安全科學、體育仿真、影視動畫、軍事訓練等領域有著廣泛的套用前景，因而逐漸成為計算機圖形學及其相關領域的研究熱點，受到了眾多學者的關注。本項目旨在反映人群密度對感知、規劃和行為的影響，研究內容主要涉及：虛擬人群感知模型、路徑規劃模型、行為模型以及面向用戶互動的虛擬人群仿真框架研究。 項目主要研究工作包括：(1) 建立了由感知過濾器、短期記憶和長期記憶三部分組成的虛擬人群感知模型，並在此基礎上採用Q學習方法對感知範圍和記憶內容進行自適應調節以反映人群密度變化或者環境改變對感知結果的影響；(2) 針對動態複雜環境，提出了基於人群密度的虛擬人群全局路徑規划算法，使得虛擬人群能夠按照合理的路徑運動，並且無擁堵地成功到達目標位置；(3) 針對未知環境情況，研究了基於增強學習的導航算法，實現了虛擬人群的自適應導航，體現了人類的自學習能力；(4) 提出了基於人群密度的虛擬人群行為模型，在人群密度較低時，研究了個體的行為決策和推理機制，著重模擬了虛擬人與環境的互動行為和閒置行為，以體現個體行為的多樣性；而在人群密度較高時，研究了群體的信息互動機制，模擬了群聚行為和情感共鳴，以體現群體行為的社會性；(5) 構建了基於混合結構的虛擬人群行為控制框架，實現了對人群行為的自主控制，產生了更加豐富而且複雜的人群行為；(6) 提出了面向用戶互動的虛擬人群行為仿真方法，實現了用戶對人群行為的高層控制。 在本項目的支持下，課題組發表學術論文5篇，其中，國內外期刊論文3篇，學術會議論文2篇，全部EI收錄；申請國家發明專利2項；培養相關專業博士生2名、碩士生5名，皆已順利畢業。