基于改进啤酒泡沫模型的人群动画模拟

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1、学校代码10459学号或申请号201522172215密级专业硕士学位论文基于改进啤酒泡沫模型的人群动画模拟作者姓名：侯晓路导师姓名：周兵教授徐明亮教授吕培副教授专业学位名称：计算机技术培养院系：信息工程学院完成时间：2018年12月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterSimulationofCrowdStampedeBasedonanImprovedBeerFoamModelByXiaoluHouSupervisor:Prof.BingZhouProf.MingliangX

2、uProf.PeiZhouComputerTechnologySchoolofInformationEngineeringDecember2018学位论文原创性声明本人郑重声明，是：所呈交的学位论文本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宄作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：滅／路依日期：年ｉｙ月日学位论文使用授权声明。本人在导师指导下完成的论文及相关的职务

3、作品，知识产权归属郑州大学根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州、大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学一位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：＾ｇ日期：７＾＆年Ｆ月ｆ日摘要摘要随着全球城市化进程的日益加快，城市人口的急剧增加，大型群体活动的频繁举

4、办，以及近年来自然灾害、恐怖袭击、群体骚乱等各类突发事件的不断发生，人群踩踏现象呈现出复杂多发的趋势，并已成为威胁大型公共场所安全的主要事故类型，对人民群众的公共安全保障提出了严峻挑战。人群踩踏现象由突发事件下大量恐慌人员在有限空间内的快速聚集所致，是大规模群体行为的一种自组织涌现形式，其本质为人群个体间大量、复杂、并发、非线性的相互接触力的积累作用。由于人群踩踏现象的诱因发生过程极其复杂，目前针对人群拥挤踩踏事件的仿真研究仍极具挑战。针对上述问题，本文首先对人群踩踏受力模型和啤酒泡沫受力模型进行了关联映射。首先,分析人群踩踏中个体间复杂的相互作用力，

5、主要对发生踩踏时个体间的“拥挤力”进行了详细的分析。然后，对传统的啤酒泡沫模型中气泡与气泡间以及气泡与固体间的相互作用力进行建模，为了能够与人群受力模型尽可能的相似，本文对传统的啤酒泡沫模型进行了改进，引入弹簧模型来对啤酒泡沫模型和人群模型进行互连。最后，对人群踩踏受力模型与改进啤酒泡沫模型间进行关联映射，气泡模型中的气泡与气泡间的相互作用力和气泡与固体间的相互作用力分别映射为人群模型中个体与个体间的相互作用力和个体与障碍物间的相互作用力。本文对经典的“社会力模型”进行改进，在改进的“社会力模型的基础上对人群踩踏中的个体进行建模和碰撞检测。针对改进的“

6、社会力模型”在高密度人群仿真中出现的“重叠”和“抖动”现象，本文在“社会力模型”中融入碰撞预测和障碍物对个体的反作用力，用来消除了个体间的“重叠”和“抖动”现问题。在上述分析的基础上，运用改进的啤酒泡沫模型对人群拥挤踩踏事件进行动画仿真。实验结果表明,本文提出的方法能真实有效地对不同规模和密度的人群进行仿真模拟，同时，在社会力模型中融入碰撞检测机制能够解决高密度人群仿真时可能出现的“重叠”和“抖动”问题。本文的仿真实验可以应用到已经发生拥挤踩踏事故的真实场景，依据仿真结果找出事故的诱因并给出合理的解决I摘要方案；也可应用到未发生拥挤踩踏事故的虚拟场景，

7、依据在虚拟场景中的仿真，给出建筑内合理的障碍物布局和人流速度的控制，为真实场景中人群的疏散提供一定的理论依据。关键词：人群拥挤踩踏；啤酒泡沫模型；群组动画；碰撞检测IIAbstractAbstractWiththeaccelerationoftheglobalurbanizationprocess,therapidincreaseofurbanpopulation,thefrequentholdingoflargegroupactivities,andthecontinuousoccurrenceofvariousemergenciessuchasna

8、turaldisasters,terroristattacksandgroupdisturba