基于視頻檢測和元胞自動機的人群疏散機理研究.pdf

1、在各種交通方式中，步行可以獨立的成為一種交通方式，并且構(gòu)成各類交通出行兩端的環(huán)節(jié)。在大型活動的場所里，人們采用步行的方式參與活動，各類設(shè)施都需要滿足行走的需要，行走的服務(wù)水平直接關(guān)系到了活動的質(zhì)量。因此，通過基于行人微觀特征的宏觀疏散行人流的研究，建立微觀特征與宏觀特征之間的聯(lián)系，探索不同環(huán)境下不同宏觀行人流特征和現(xiàn)象，是行人疏散研究的重點和熱點，同時具有重要的理論意義，為行人的安全疏散和建筑物的整體結(jié)構(gòu)合理化設(shè)計提出寶貴的方案。因此，

2、本文從行人視頻檢測方法的研究、正常情況下的人群疏散模型研究和緊急情況下的人群疏散模型研究三個方面進(jìn)行闡述:
　　(1)根據(jù)不同的交通狀態(tài)，提出了低密度情況下基于運動的行人檢測方法和高密度情況下基于人頭的行人檢測方法。在低密度狀態(tài)下提出了基于行人運動的檢測方法:從改進(jìn)權(quán)值參數(shù)和控制方差兩個方面對傳統(tǒng)的高斯模型(GMM)進(jìn)行了改進(jìn)，有效的減少了由于交通沖突使得運動前景融入背景模型的可能;建立了基于Kalman濾波和Mean-Shift

3、算法的目標(biāo)跟蹤方法，改進(jìn)了多個運動目標(biāo)相互合并或分離時的處理方法;通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對運動個體進(jìn)行分類，進(jìn)而得到行人的運動信息;在高密度狀態(tài)下提出了基于人頭的改進(jìn)的行人檢測方法:提出了基于頭發(fā)顏色在RGB和HSV顏色空間、臉部顏色在YUV顏色空間的混合顏色模型進(jìn)行頭部區(qū)域檢測;建立了基于Canny算法與小波變換的人頭輪廓提取方法，實現(xiàn)對人頭輪廓的提取;根據(jù)Hough變換提出了基于人頭圖像的圓環(huán)檢測方法，對人頭進(jìn)行精確定位并統(tǒng)計行人流量。最

4、后，通過實際的實驗分析，驗證了所提出的高、低密度狀態(tài)下行人視頻的檢測方法有效性和先進(jìn)性。
　　(2)在正常情況下的人群疏散模型研究中，本文建立了基于元胞自動機的動態(tài)參數(shù)模型，在傳統(tǒng)的動態(tài)參數(shù)模型的基礎(chǔ)上引入了感知參數(shù)，用以描述出口附近的行人密度對行人疏散路徑和出口選擇的影響，通過不同的行人分布狀態(tài)來與以往模型比較，模擬結(jié)果證明這種改進(jìn)是有效的，因為在對于門的選擇上，除了對空間距離的要求以外，密度也是一個很重要的影響因素;分別對無阻

5、礙和有阻礙情況下的人群疏散進(jìn)行了研究:對于無阻礙情況下的人群疏散，本文分別研究了安全出口的最佳位置，以及單個門和多個門的布局對疏散時間的影響，并對模型參數(shù)進(jìn)行了最優(yōu)的選取，描述了疏散時間、系統(tǒng)規(guī)模、行人密度、出口寬度之間的關(guān)系;對于有阻礙的人群疏散，本文考慮了障礙物布局對疏散時間的影響，同時考慮當(dāng)障礙物發(fā)生位置移動時對疏散時間的影響，刻畫了障礙物移動時間、疏散時間、行人密度之間的相互關(guān)系。與此同時，為了驗證所建模型的可靠性和實用性，本文

6、進(jìn)行了相應(yīng)的實際疏散實驗，通過本文所提出的視頻檢測方法和模型模擬的比較分析，發(fā)現(xiàn)模型的模擬過程與實際疏散過程基本相符。
　　(3)在緊急情況下的人群疏散模型研究中，本文從視線受影響情況下的人群疏散、存在擠壓情況下的人群疏散以及發(fā)生火災(zāi)情況下的人群疏散三個方面來對緊急情況下的人群疏散模型進(jìn)行研究。在視線受影響的情況下，從無疏散標(biāo)志的從眾疏散和有疏散標(biāo)志的沿墻疏散兩個角度進(jìn)行了研究，引入了行人視野半徑的概念，并分析了行人視野半徑、行人

7、密度、出口寬度對疏散時間的影響;在發(fā)生擠壓情況下，構(gòu)建了元胞容量可變的CA模型，模型從方向參數(shù)和從眾參數(shù)兩個方面進(jìn)行了考慮，分析了出口寬度、系統(tǒng)規(guī)模、行人密度與疏散時間的關(guān)系;在發(fā)生火災(zāi)情況下，建立了火災(zāi)發(fā)生情況下存在擠壓的人群疏散模型，模型考慮了火災(zāi)的發(fā)生對系統(tǒng)的領(lǐng)域值和行人疏散行為的影響，分析了火災(zāi)蔓延時間、出口寬度、行人密度、系統(tǒng)規(guī)模與死亡人數(shù)的關(guān)系。最后，仿真了三種情況下的行人疏散過程，從疏散模擬圖來看，模型和更新規(guī)則較為合理并