《高密度恐慌人群踩踏現象三維動畫仿真的算法性探索》是依託鄭州大學，由徐明亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高密度恐慌人群踩踏現象三維動畫仿真的算法性探索
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐明亮
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
人群踩踏現象的本質是高密度恐慌人群中個體間大量、複雜、並發、非線性的相互接觸力累積作用的瞬間釋放。對其進行三維動畫仿真，能為國家公共安全保障提供科學支持。本項目綜合融匯人群動力學、物理學、心理學、生物力學等領域的理論方法，探索其三維動畫仿真中若干科學難點問題的求解算法，包括：（1）採用互信息方法和波動理論，建立描述踩踏現象發生條件與演化規律的可計算模型；（2）基於人群個體生理、心理、物理、情緒和外觀的特徵與機理，建立可全面模擬其在踩踏現象中真實反應行為的微觀綜合模型；（3）採用動力學模擬與數據驅動結合的混合控制、基於互動格線的時空最最佳化和基於獨立特徵空間模型的風格化方法，實現人群踩踏現象中擠壓、推搡、抓扶、摔倒、絆倒、踩踏、堆積等複雜動作的運動合成；（4）採用模板派生、啟發式LOD和GPU實例化方法，並根據人群速度和密度矢量場採用資訊理論方法，最佳化對大規模人群踩踏場景的渲染繪製和攝像機控制。
結題摘要
人群踩踏現象的本質是高密度恐慌人群中個體間大量、複雜、並發、非線性的相互接觸力累積作用的瞬間釋放。對其進行三維動畫仿真，能為國家公共安全保障提供科學支持。本項目綜合融匯人群動力學、物理學、心理學、生物力學等領域的理論方法，探索了人群踩踏三維動畫仿真中若干科學難點問題的求解算法，包括：（1）採用互信息方法和波動理論，初步建立了描述踩踏現象發生條件與演化規律的可計算模型；（2）基於人群個體生理、心理、物理、情緒和外觀的特徵與機理，初步建立了可全面模擬其在踩踏現象中真實反應行為的微觀綜合模型；（3）採用動力學模擬與數據驅動結合的混合控制、基於互動格線的時空最最佳化和基於獨立特徵空間模型的風格化方法，初步實現了人群踩踏現象中擠壓、推搡、抓扶、摔倒、絆倒、踩踏、堆積等複雜動作的運動合成；（4）採用模板派生、啟發式LOD和GPU實例化方法進行場景最佳化，初步實現了對大規模人群踩踏場景的渲染繪製和攝像機控制。本項目研究成果也是對人群仿真展開更深層次研究的基礎，將促進人群踩踏現象研究進入一個新的、以計算機三維動畫仿真技術為基礎的、多學科深度交叉綜合的快速發展階段。項目執行期內發表論文18 篇，出版學術專著（譯著）2部，培養碩士研究生8名（其中已畢業6人）、博士研究生4名、博士後流動人員2人。其中，發表於Comput. Graph. Forum、INFORMATION SCIENCES、NEUROCOMPUTING、PHYSICAL REVIEW E、IEEE Multimedia、Journal of Visualization and Computer Animation、J. Comput. Sci. Technol等國際重要SCI期刊論文12篇，發表於計算機研究與發展、計算機輔助設計與圖形學學報、中國計算機學會通訊等國內重要學報級核心期刊論文3篇，發表於ICCV 2015、ACM Multimedia 2012、VRCAI 2014等重要國際會議論文3篇。綜上所述，本項目較好地完成了預定研究目標。
