Crowd simulation focuses on modeling the movements and behaviors of large groups of people. This area of study has become increasingly important because of its several applications in various fields such as urban planning, safety, and entertainment. In each of these domains, the presence of virtual agents exhibiting realistic behavior greatly enhances the quality of the simulations. However, the inherently multifaceted and intricate nature of human behavior presents a unique challenge, necessitating the effective combination of multiple behavior models.
This thesis introduces a novel theoretical framework for modeling human behavior in crowd simulations, addressing the unresolved issue of combining a plethora of behavior models, often developed in isolation. The proposed framework decomposes human behavior into fundamental driving stimuli, which are then represented graphically through the heatmap paradigm. Subsequently, the agent behavior is influenced by the heatmaps, which guide them toward attractive areas and steer them away from repulsive locations based on the encoded stimuli. A key advantage of this approach lies in the ability to combine heatmaps using well-defined color operations, effectively integrating different aspects of human behavior. Furthermore, the heatmap paradigm facilitates objective comparison of simulation output with real-world data, employing image similarity metrics to evaluate model accuracy.
To realize this framework, the thesis presents a modular software architecture designed to support various tasks involved in crowd simulation, emphasizing the separation of concerns for each task. This architecture comprises a collection of abstract modules, which are subsequently implemented using appropriate software components to realize the underlying features, resulting in the Agora framework. To assess the ability of Agora to support the various tasks involved in crowd simulation, two case studies are implemented and analyzed. The first case study simulates tourists visiting Þingvellir national park in Iceland, examining how their behavior is influenced by the visibility of the surrounding environment. The second case study employs Agora to model the thermal and density comfort levels of virtual pedestrians in an urban setting.
The results demonstrate that Agora successfully supports the development, combination, and evaluation of crowd simulation models against real-world data. The authoring process, assisted by Agora, is significantly more streamlined compared to its native counterpart. The integration of multiple models is achieved by combining the heatmaps, resulting in plausible behavior, and the model assessment is made convenient through the evaluator within the framework. The thesis concludes by discussing the implications of these findings for the field of crowd simulation, highlighting the contributions and potential future directions of the Agora framework.
Mannfjöldahermun fæst við gerð líkana af hreyfingu og hegðun stórra hópa af fólki. Mikilvægi þessa rannsóknasviðs hefur vaxið stöðugt vegna hagnýtingar á margvíslegum vetvangi, eins og til dæmis á vetvangi borgarskipulags, öryggis og afþreyingar. Þegar sýndarmenni hegða sér á sannfærandi hátt, leiðir það til betri hermunar fyrir þessi notkunarsvið. En mannleg hegðun er í eðli sínu margbrotin og flókin og því er það sérstök áskorun við smíði sýndarmenna að sameina, með áhrifaríkum hætti, mörg mismunandi hegðunarlíkön. Þessi ritgerð kynnir nýja fræðilega umgjörð líkanasmíði mannlegrar hegðunar fyrir mannfjöldahermun, sem tekur á þeim óleysta vanda að sameina fjölda hegðunarlíkana, sem oft eru þróuð með aðskildum hætti. Umgjörðin brýtur mannlega hegðun niður í grundvallar drifáreiti, sem eru sett fram grafískt útfrá hugmyndafræði hitakorta. Sýndarmennin hegða sér síðan undir áhrifum frá hitakortunum, sem vísa þeim í áttina að aðlaðandi svæðum og stýra þeim burt frá fráhrindandi svæðum, útfrá hinu umritaða áreiti. Lykilkostur þessarar nálgunar er sá eiginleiki að geta blandað saman hitakortum með vel skilgreindum litaaðgerðum, sem eru þá í raun samþætting mismunandi hliða mannlegrar hegðunar. Hitakortshugmyndafræðin auðveldar ennfremur hlutlægan samanburð hermunarúttaks og raungagna með notkun myndsamanburðarmælinga, til að meta nákvæmni líkana. Varðandi útfærslu, þá kynnir þessi ritgerð einingadrifna hugbúnaðarhögun sem er hönnuð til að styðja við ýmsa ferla mannfjöldahermunar, með áherslu á aðskilnað helstu viðfangsefna hvers ferlis. Þessi högun inniheldur safn huglægra eininga, sem síðan eru útfærðar með viðeigandi hugbúnaðarhlutum, sem raungera undirliggjandi eiginleika. Útkoman er sjálf Agora umbjörðin. Tvö sýnidæmi eru útfærð og greind til að meta getu Agoru til að styðja við ýmis mannfjöldahermunarverkefni. Fyrra dæmið hermir eftir ferðamönnum sem heimsækja Þingvallaþjóðgarð, og skoðar hvernig hegðun þeirra verður fyrir áhrifum sýnileika umhverfisins sem umleikur þá. Seinna dæmið nýtir Agoru til að smíða líkan af hitauppstreymis- og þéttleikaþægindum hjá sýndarvegfarendum í borgarumhverfi. Niðurstöðurnar sýna góðan árangur Agoru við að styðja þróun, samþættingu og mat mannfjöldahermunarlíkana gagnvart raungögnum. Þróunarferlið er verulega þjálla með Agoru en með hefðbundnum aðferðum. Samþætting margra líkana tókst með blöndun hitakorta, möguleg hegðun var framkölluð og mat á líkönunum varð þægilegra með umgjörðinni. Ritgerðinni lýkur með því að fjalla um áhrif þessara niðurstaðna á svið mannfjöldahegðunar, með áherslu á nýstálegt framlag þessarar rannsóknar og mögulega framtíðarþróun Agora umgjarðarinnar.
