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Menschenmengen Evakuierung im Bezug auf psychisches und physisches Verhalten unter Verwendung einer Echtzeitphysik aus Videospielen

Crowd evacuation considering psychological and physical behavior using realtime physics built for videogames

  • Zur Planung von Veranstaltungen werden Menschenmengen-Simulationen eingesetzt, die die Evakuierung der Menschenmenge simulieren, um eventuelle Gefahren einschätzen und vermeiden zu können. Diese Menschenmengen-Simulationen analysieren zum größten Teil nur den Bewegungsfluss einer Menschenmenge. Oft werden physische und psychische Faktoren in diesen Simulationen nicht bedacht und verhindern dadurch, Kollisionen zwischen Agenten abzubilden wie deren Umfallen und das sich verändernde Verhalten auf äußere Einflüsse. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit das Ziel verfolgt, das psychische Verhalten und die physischen Krafteinwirkungen der Menschenmenge zu untersuchen. Dazu wurde eine echtzeitfähige Menschenmengen-Simulation entwickelt, die zum einen Verfahren für Videospiele und zum anderen eine Verhaltens-KI für die Agenten der Simulation beinhaltet. Mit Rigid Bodies aus einer Physik-Engine wurde die physikalische Repräsentation der Agenten realisiert, um physische Interaktionen der Agenten untereinander und mit der Umwelt sowie die Fortbewegung der Agenten physikalisch plausibel umzusetzen. Zur Fortbewegung der Agenten wurde zusätzlich das Verfahren von Navigationmeshes und ein geeigneter Algorithmus zur Kollisionsvermeidung realisiert. Mit der Entwicklung einer Verhaltens-KI wurde ein physisch-psychischer Zustand entworfen, der sich aus einem Stressniveau als psychischer und aus einem Gesundheitswert als physischer Zustand zusammensetzt. Die entwickelte Simulation kann physische Faktoren wie das Gedränge von Agenten oder das Erdrücken eines Agenten sowie die Interaktion der Agenten mit ihrer Umwelt darstellen und psychische Faktoren wie Stress visuell abbilden. Anhand einer Evaluation von durchgeführten Testszenarien der Simulation wurde untersucht, ob eine Kombination von physischen und psychischen Faktoren in einer Simulation erfolgreich umsetzbar ist und einen Aufschluss über das Verhalten der Agenten in gefährlichen oder stressbehafteten Situationen gibt. Zusätzlich wurde der Nutzen der Komplexität der physikalischen Repräsentation analysiert.
  • Systems to simulate crowd-behavior are used to simulate the evacuation of a crowd in case of an emergency. These systems are limited to the moving-patterns of a crowd and are generally not considering psychological and/or physical conditions. Changing behaviors within the crowd (e.g. by a person falling down) are not considered. For that reason, this thesis will examine the psychological behavior and the physical impact of a crowd- member on the crowd. In order to do so, this study develops a real-time simulation for a crowd of people, adapted from a system for video games. This system contains a behavior-AI for agents. In order to show physical interaction between the agents and their environment as well as their movements, the physical representation of each agent is realized by using rigid bodies from a physics-engine. The movements of the agents have an additional navigation mesh and an algorithm for collision avoidance. By developing a behavior-AI a physical and psychological state is reached. This state contains a psychological stress-level as well as a physical condition. The developed simulation is able to show physical impacts such as crowding and crushing of agents, interaction of agents with their environment as well as factors of stress. By evaluating several tests of the simulation, this thesis examines whether the combination of physical and psychological impacts is implementable successfully. If so, this thesis will be able to give indications of an agent- behavior in dangerous and/or stressful situations as well as a valuation of the complex physical representation.

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Metadaten
Author:Julian Giesen
URN:urn:nbn:de:kola-7921
Advisor:Stefan Müller
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Date of completion:2014/01/15
Date of publication:2014/01/15
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Release Date:2014/01/15
Tag:Echtzeitphysik; Menschenmengen-Evakuierung; Simulation; Videospiele; physische Interaktion; psychisches Verhalten
crowd evacuation; physical interaction; psychological behavior; realtime physics; simulation; videogames
Number of pages:II, 101 Seiten
Institutes:Fachbereich 4 / Fachbereich 4
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG