虛擬地鐵環(huán)境下的人群仿真.pdf

1、人群仿真是研究人群在特定場(chǎng)景環(huán)境下的群體行為特征和規(guī)律，利用計(jì)算機(jī)以三維的方式使人群能在虛擬環(huán)境下感覺(jué)像在真實(shí)環(huán)境一樣，使人能完全的投入在虛擬環(huán)境中，同時(shí)能與虛擬環(huán)境產(chǎn)生一些簡(jiǎn)單的交互行為。人群仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，在公共安全領(lǐng)域可以進(jìn)行疏散評(píng)估，在設(shè)計(jì)領(lǐng)域可以進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)和虛擬裝配，還可以將之應(yīng)用于影視，游戲中。
　　人群仿真研究主要分為兩大領(lǐng)域:人群行為真實(shí)性和人群可視化。人群真實(shí)性的主要內(nèi)容就是對(duì)運(yùn)動(dòng)人群的建模;人群可視

2、化主要指有逼真的視覺(jué)效果，重點(diǎn)是渲染和動(dòng)畫(huà)。人群仿真算法復(fù)雜度高，資源消耗大的特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著GPU硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，使GPU有很強(qiáng)的浮點(diǎn)計(jì)算能力，非常適用于人群仿真——計(jì)算量大，又有可并行化的特性。
　　本文的研究對(duì)象為虛擬人群，在研究了的人群仿真算法，基于GPU計(jì)算的角色動(dòng)畫(huà)技術(shù)之后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)人群仿真系統(tǒng)。本論文所做的主要研究工作如下:
　　1、設(shè)計(jì)一種基于GPU并行計(jì)算的骨骼動(dòng)畫(huà)渲染算法，利用OpenGL著色

3、語(yǔ)言(GLSL)將骨骼動(dòng)畫(huà)里包含的網(wǎng)格模型的頂點(diǎn)更新運(yùn)算放到GPU下，利用GPU的并行計(jì)算能力，能大幅度提高計(jì)算效率，有效提高幀速率。
　　2、建立一種自定義規(guī)則下的人群行為控制模型，包括信息感知，行為決策，行為控制。其中信息感知是以虛擬人的中心為中心，設(shè)定預(yù)碰撞檢測(cè)區(qū)域和感知區(qū)域。虛擬人的運(yùn)動(dòng)通過(guò)定義一個(gè)矢量信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)。模型簡(jiǎn)化了人群之間的行為運(yùn)算，可滿(mǎn)足大規(guī)模的個(gè)體在虛擬場(chǎng)景中移動(dòng)。
　　3、利用上述算法和模型，采用OS