[发明专利]基于地理信息的快速人群疏散仿真方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于地理信息的快速人群疏散仿真方法和装置，所述方法包括以下步骤：获取场景的二维地图；基于所述二维地图提取地理信息，重建道路模型和建筑群模型；根据所述道路骨架数据和道路之间的拓扑关系，建立路径语义拓扑图；基于正态分布的相对速度障碍法和场景语义进行人群运动计算；结合真实感渲染技术，将人群运动计算结果与道路、建筑群模型进行渲染得到人群疏散仿真动画。本发明所提出的方法复杂度低，能够高效地进行人群疏散仿真。

技术领域

本发明涉及三维仿真领域，尤其涉及一种基于地理信息的快速人群疏散仿真方法和装置。

背景技术

近年来，我国经济社会不断发展，人口密集场所不断增加，公共场所的人员安全疏散问题成为当今社会中一个非常重要的关注点。在紧急安全事故发生时，如何指导人群快速、安全、有序的疏散，最大程度保障人员的安全，成为公共安全领域的研究热点。利用计算机仿真技术，构建场景模型并进行人群疏散模拟是解决此类公共安全问题的关键方法之一。为了提供及时的决策支持，利用虚拟的场景模型进行人群疏散仿真，高效性和及时性显得尤为重要。因此，如何高效的构建人群仿真模型，进行快速人群运动仿真成为研究的热点问题。目前在人群疏散仿真方法的研究中，人群疏散仿真方法大多不能快速构建场景模型并提取场景语义进行高效的人群疏散仿真。

如何提高人群疏散仿真的效率，是目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于地理信息的快速人群疏散仿真方法。该方法通过提取二维地图中的地理信息数据来构建场景模型、提取场景语义，并利用基于正态分布的相对速度障碍法结合场景语义和全局路径导航计算人群运动，实现快速人群疏散仿真，为解决公共安全问题提供及时的决策支持。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于地理信息的快速人群疏散仿真方法，包括以下步骤：

步骤1：获取场景的二维地图。

步骤2：基于所述二维地图提取地理信息，重建道路模型和建筑群模型。

步骤3：根据所述道路骨架数据和道路之间的拓扑关系，建立路径语义拓扑图。

步骤4：基于正态分布的相对速度障碍法和场景语义进行人群运动计算。

步骤5：结合真实感渲染技术，将人群运动计算结果与道路、建筑群模型进行渲染得到人群疏散仿真动画。

进一步地，所述步骤2具体包括：

步骤2.1：基于所述二维地图提取道路骨架数据，通过在所述道路骨架基础上添加道路宽度信息，完成道路模型的重建；

步骤2.2：采用基于形状文法的方法生成场景的建筑群模型；

步骤2.3：将道路模型和建筑群模型合并得到场景模型。

进一步地，所述道路模型重建包括：

基于道路骨架数据和道路宽度，采用向量旋转方法得到每个构成道路的顶点；

将得到的道路两边的坐标点分别保存到数据集合left_edge和right_edge中，将集合left_edge和right_edge中对应于同一条道路的坐标点按逆时针顺序组合，得到所有的道路多边形，实现道路模型重建。

进一步地，所述步骤3具体包括：

步骤3.1：将道路骨架数据集合中的坐标点进行去重预处理，然后进行坐标变换，并将坐标变换后的坐标点作为路径语义拓扑图顶点；

步骤3.2：针对路径语义拓扑图中的任意两个顶点，判断两点间距离是否小于r，以及两点间连线是否经过障碍物，当且仅当距离小于r且不经过障碍物时，将所述两个点的连线作为路径语义拓扑图的边。