摘 要

近年来，随着计算机技术的发展，人们在社会心理、人工智能等领域的研究取得了很大进展。虚拟人群运动行为建模及仿真技术在虚拟空间中对人类在行走过程中的感知、规划、行为和认知方式进行模拟，旨在更真实地反映运动人群的各种特性。虚拟人群运动行为仿真在行人设施设计、电影动画、游戏和大型活动管理等领域都有着广泛的应用。

OpenSteer是一个基于c 的开源游戏引擎，本文基于OpenSteer框架建立了三层行人行为仿真模型。仿真模型包括长期路径规划和局部碰撞避免模块，路径规划采用最短路径算法实现Agent的寻径行为，碰撞避免预期碰撞检测和OpenSteer中的控制力来控制Agent的躲避行为。并在充分汲取现有成果的基础上建立了行人个体属性模型、动力学模型及决策方法。

论文以VS2012和OpenGL为开发工具，以所建立的Agent模型为基础，实现了行人微观仿真程序，建立了人群仿真平台。

关键词：OpenSteer 行人行为仿真 智能体

Abstract

In recent years，with the development of computer technology, people in the field of social psychology,artificial intelligence and other research have made great progress. Virtual crowd behavior modeling and simulation technology in virtual space for human perception, planning in the walking process, behavior and cognition, to simulate the way to more truly reflect the sports population of various features. Simulation of crowd behavior in the pedestrian facilities design, animation, games and events management, and other fields have a wide range of applications.

OpenSteer is an open source game engine based on c ，based on the framework of OpenSteer three layers of pedestrian behavior simulation model is established. Simulation model including long-term local collision avoidance module, path planning and path planning of the shortest path algorithm, collision detection and collision avoidance expected of OpenSteer control to control the escape behavior of the Agent. And on the basis of fully absorbing the existing achievements pedestrians individual attribute model and dynamics model is established and the decision-making method.

The VS2012 and OpenGL is the development tools，based on the established Agent model， implements the microscopic pedestrian simulation program，the crowd simulation platform is established.

Key Words： OpenSteer Animation Of Crowds Agent

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题的背景及来源 1

1.2与课题相关的国内外现状 2

1.3研究的基本内容 3

1.4本文章节安排 3

第2章 基于OpenSteer的行人行为建模 5

2.1基于OpenSteer的行人行为模型框架 5

2.2路径规划 6

2.2.1DijKstra算法介绍 6

2.2.2 基于Dijkstra算法的路径规划 7

2.3碰撞预测 8

2.3.1避碰行人选择 9

2.3.2避免碰撞 9

2.3.3计算总回避力 10

2.4局部碰撞避免 11

2.5本章小节 12

第3章 基于OpenSteer的行人交通仿真试验 13

3.1试验场景 13

3.2仿真试验目标 14

3.3行人流交通参数设置 14

3.4单向人流交通仿真试验 15

3.4.1流通能力 15

3.4.2速度-流量-密度关系 16

3.5双向人流交通仿真试验 17

3.6本章小节 18

第4章 总结与展望 20

4.1总结 20

4.2展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 课题的背景及来源

人群行为仿真应用在许多领域，包括娱乐(例如，游戏和电影中仿真的人物模型)，利用仿真技术可以创造身临其境虚拟的环境和用语评估人群管理的技术(例如，模拟一个足球场比赛散场后的人群流动)。现在已经有一些关于人群动力学的建模技术，但是仿真出的人群行为的真实性距离真实人群的行为还有一定的差距，很多重要方面还需要进一步研究。

在过去二十年中，研究人员从广泛的领域中（例如体系结构学、计算机图形学、物理、机器人仿真学、安全科学、培训系统和社会学）已创建出多种模拟的仿真人群。然而，尽管人群仿真已经有非常多的研究，但跨学科交换思想是很少的，一个领域的研究人员通常不是很清楚在其他领域工作。为了在虚拟环境中仿真出相对真实的人群行为，仿真需要解决很多方面的问题，包括行为动画、环境建模和人群呈现。如果没有满意的呈现效果，即使是最好的行为模型也不会令人信服；如果没有好的行为模型，即使使用最好的仿真呈现方法也会看起来效果十分的差；如果没有适当的环境模型，人物就不会表现得逼真，他们将在错误的地方执行动作，甚至不会执行动作。

之前的多种方法往往集中在恐慌的情况下而不是通常的(正常行为)行为中人们寻求目标时的状态^[1]；行为一般是未被处理的个人、团体或家庭；不同的特定程序技术通常需要调整人群或低或高的密度，来影响局部和全局运动规划；以及现有的人群模型仿真方法往往是复杂的，他们需要精确的参数调优来获得视觉上令人信服的结果。

OpenSteer是一个c 库，帮助开发者在游戏和动画中构建角色。除了代码库以外，OpenSteer提供一个叫做叫做OpenSteerDemo的OpenGL-based应用程序，用来显示用户定义的活动。用户可以通过编写一个插件快速建立原型、可视化注释和调试新的OpenSteerDemo转向行为。