近些年来,随着各种火灾事故和紧急事件频繁的发生,人群聚集的公共场合中突发事件的安全疏散仿真模拟越来越受到重视。对于人员密集和流动性较大的场所如学校、化工厂、旅游景点和大型广场发生了紧急事件,如果不及时疏散,那么会造成很大的损失。人群疏散模拟是虚拟仿真中的一个热点问题。模拟真实场景下的人群疏散行为有着重要的社会意义,可以帮助应急部门制定相应的应急预案,指导场景的设计,避免灾难的发生,减少人员的伤亡。因此,用计算机模拟建立有效的仿真场景模型对帮助解决公共环境中的人群运动疏散行为,降低事故发生的风险概率有着非常重要的意义。为了模拟大型复杂场景的人群运动需要进行场景建模。在人群疏散仿真中,虚拟仿真环境构建主要工作是根据真实环境构建三维几何模型,满足人群疏散仿真的需要,研究与之相关的仿真技术,基于环境模型展现三维场景。传统的人群运动仿真环境采用3D建模的方法,但是建模重建过程复杂度比较高,因此建模效率低、周期长、成本高。针对这些问题,可以直接使用二维地图图像构建场景,提取信息过程相对来说地效率也比较高。本文的主要工作有首先提出一种3D模型的场景构建以及基于OSG的语义信息提取的方法;其次,提出一种2D图像的场景构建以及基于GIS的语义信息的提取的方法;最后提出一种基于场景语义信息引导的路径规划的方法,最终基于这些方法构建出人群疏散仿真系统。具体研究内容如下:(1)提出一种基于OSG的提取语义信息的方法。在Maya中构建的3D模型导入到OSG平台中,提取场景中的语义信息。然后进行语义分析,语义分析结果最终以XML文本的格式保存,为后续路径规划和仿真提供必要的信息。(2)为了降低3D建模复杂性,同时更加真实地模拟环境,提出一种基于GIS的提取语义信息的方法。该方法首先利用地理信息系统软件提取2D地图图像中道路的矢量化数据,然后通过定义拓扑关系构建语义拓扑图生成语义路网,生成仿真场景。实验结果显示:本文提出的一种基于2D地图的环境建模方法,直接使用二维地图图像构造环境进行人群运动仿真,为公共安全危机发生时的人群疏散模拟提供计算机可识别的场景语义环境,使提取信息过程更加地简便可靠,具有很大的研究意义以及广泛的应用前景。(3)针对在人群疏散的仿真模拟中如何引导虚拟人群避免与障碍物产生碰撞,顺利通过复杂环境到达期望目标的问题,提出一种基于语义信息的路线规划方法。该方法首先基于语义信息实现全局路径规划,进而利用势场方法来避免碰撞,最终完成人群的快速疏散。仿真结果表明,该方法在产生高质量路径的同时,可以快速灵活地完成人群在复杂场景中的运动,提高了疏散效率。(4)基于上述方法结合实验室科研项目,设计了人群疏散仿真系统架构,并且基于VS2012+OSG平台研发了人群疏散仿真模型系统。仿真结果表明,该系统实现了环境建模与人群疏散运动仿真,具有较强的真实性和实用性。