/CrowdSimulation

A crowd simulation system powered by web server

Primary LanguageJavaScriptGNU General Public License v2.0GPL-2.0

人群仿真web显示

Author: Huabin Feng
Email: hbfeng@mail.ustc.edu.cn

系统要求

  • python3
    • Flask
    • flask-socketio

服务部署

通用操作系统中部署

通用操作系统包括Linux、Mac OS、Windows、Unix，安装本系统时需要在 操作系统中预先安装Python3以及pip，为了避免与其他的Python库发生冲突， 建议使用virtualenv构建虚拟环境后安装依赖库。

部署步骤为：

  1. 生成虚拟环境：virtualenv -p python3 crowdsim；
  2. 使虚拟环境生效：在类Unix系统下使用命令 source crowdsim/bin/activate，在Windows系统下使用命令 crowdsim/Scripts/activate；
  3. 通过git获取本项目：git clone https://github.com/foolishflyfox/CrowdSimulation.git --depth 1，其中参数--depth 1 表示仅获取最新的版本而不获取所有git历史记录；
  4. 安装依赖：进入 CrowSimulation 文件夹，执行 pip install -r requirements.txt 完成依赖的安装；
  5. 启动服务：执行命令 python app.py 即可，在浏览器中输入 localhost:8080即可进入仿真系统，输入CTRL+C介绍服务；
  6. 运行完成后退出虚拟环境：deactivate；

通过docker部署

通过dockerfile生成镜像

在项目下有一个Dockerfile文件，进入项目根目录，执行命令docker build -t crowdsimulation . 即可构建一个名为crowdsimulation的镜像。

通过命令：docker run -d -p 60001:8080 --name crowdsim crowdsimulation 启动容器，容器名为crowdsim，其中-d表示容器以后台形式运行，-p 60001:8080指定端口映射的关系，将容器中的服务端口8080映射为本机的60001端口，可以映射到其他端口。在浏览器中输入 localhost：60001 即可进入地图选择界面。

从 Docker Hub 获取

通过命令 docker pull foolishflyfox/crowdsimulation 可直接获取镜像，启动命令为：

docker run -d -p 60001:8080 --name crowdsim foolishflyfox/crowdsimulation

其中60001为需要映射到本机的端口号，用户可自定义；

下载镜像并导入

通过Docker Hub获取方式可能较慢，可以从百度云下载镜像，链接为: https://pan.baidu.com/s/1F0Jl38iy--e7x_M66H7igQ 密码:pl1d，下载后通过命令 docker load < crowdsimulation.tar 导入镜像，完成后通过docker images可以看到一个名为foolishflyfox/crowdsimulation的镜像。启动方式和之前的类似，不再赘述。

启动web服务

  • 启动 web 服务：python app，将会在本机的 8080 端口提供web服务
  • 地图选择界面：在浏览器中输入IP地址:8080，如localhost:8080，即可进入地图选择界面

project select

其中仿真工程名从 simulations 目录中读取子文件夹，每个子文件夹代表一个仿真项目，包含仿真所需的所有信息，如地图信息、人群初始化信息，模型参数等。可以通过单选按钮选择显示类型，点击开始仿真即可载入地图。

地图效果

2D 地图的效果如下：

demo1 2d map

3D 地图的显示效果为：

demo1 3d map

说明：

  • 深褐色为障碍物
  • 浅蓝色为房间的出口
  • 深绿色为建筑物的出口
  • 浅绿色透明区域是安全区域，行人进入该区域及表示安全，并从地图中消失
  • 其余对象为墙体

配置文件说明

上述显示的配置信息在 simulations/demo1/ini.xml 中，注意，一个仿真项目必须在 simulations 下有其对应的子文件夹，并且该子文件夹中必须有一个名为 ini.xml 的配置文件。配置文件格式为：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>

<CrowdSimulation>
    <!-- scale 用于缩放仿真场景，行人大小固定，调整场景大小可改变行人在场景中的显示大小 -->
    <!-- 因为 gridsize 用于确定行人分布目的，与行人相关，不受scale影响 -->
    <!-- gridsize 小于0.6的视为无效 -->
    <scene scale="1.0" gridsize="0.6">
        <!-- 设置相机位置，调整合适角度后通过浏览器终端的 map.getCameraPos() 获取 -->
        <!-- <camera x="0" y="0" z="-30"/> -->
    </scene>
    <geometry>
        <floor>
            <!-- 楼层的范围定义，由wall和transition构成
            其中的 vertex 必须有序，可以构成一个闭合多边形 -->
            <outwall>
                <wall>
                    <vertex px="-50" py="0"/>
                    ... ...
                </wall>
                <transition>
                    <vertex px="50" py="10"/>
                    ... ...
                </transition>
                ... ...
            </outwall>
            <!-- id 不一定是数字，可以是字符串 -->
            <room id="1">
                <wall>
                    <vertex px="20" py="10"/>
                    ... ...
                </wall>
                <crossing>
                    <vertex px="30" py="10"/>
                    ... ...
                </crossing>
                ... ...
            </room>
            <!-- 障碍物定义 -->
            <obstacle>
                <vertex px="15" py="15"/>
                ... ...
            </obstacle>
            <goals>
                <goal>
                    <vertex px="50" py="10"/>
                    ...
                </goal>
                ...
            </goals>
        </floor>
    </geometry>

    <!-- sum 为行人总数，真实的行人数不大于该值，不设置表示由其内部元素推导，
                inf表示使agent数量最大化 -->
    <agents sum="inf">
        <!-- 指定具体位置 (用的较少) -->
        <custom>
            <vertex px="0" py="0"/>
        </custom>
        <!-- 自动生成 -->
        <!-- 指定房间进行填充 inf表示使agent数量最大化-->
        <room roomid="1" count="5"/>
        <!-- 指定区域进行填充，inf表示使agent数量最大化 -->
        <area left="-10" bottom="-10" right="10" top="10" count="5"/>
    </agents>
</CrowdSimulation>

说明：

  • <geometry> 中当前只能有一个 <floor>，后续扩展为多楼层同时仿真是允许多个
  • <floor> 必须有且只能有一个 <outwall>
  • <outwall> 中可以有多个 <wall> 和 <transition>
  • <floor> 中允许有多个 <room>
  • <room> 中允许有多个 <wall> 和 <crossing>
  • <floor> 中允许有多个 <obstacle>
  • <floor> 中必须有且只能有一个 <goals>
  • <goals> 中至少要有一个 <goal>
  • <wall>、<transition>、<crossing>、<obstacle>、<goal> 中只允许存在 <vertex>
  • <agents>: 配置初始化行人的方式
    • <custom>: 手动指定行人初始位置，其中有多个 <vectex>
    • <room>: 指定某个room自动生成行人分布
    • <area>: 指定某个区域自动生成行人分布
  • 地图的有效性需要用户保证，程序不进行地图错误检测

simulations/ini.xml 是一个模板，用户可以在其之上进行修改。

配置参数的说明

  • scene -> scale 属性： 该属性用于对模拟场景进行缩放。有时候我们定义的场景过大导致行人过小(行人默认为半径为0.25的圆)，如果要缩小场景需要缩小场景中每个对象的的每个坐标，工作量较大，scale属性即为缩放因子，通过程序将手动调节变为自动调节，下图为其效果：

scale attribute

左图为 scale=1.0 的结果，发现其中的行人(红点)太小，调整 scale=0.3 的效果如右图所示。

  • scene -> gridsize 用于指定初始化行人位置时行人间的最小间距，设置 <agents sum="inf"> 表示最大化行人数，然后调节 gridsize 查看效果：

gridsize attribute 2D

其中左边为 grid=1.2 的情形，右边为 grid=2.4 的情形。当然，这些设置在3D场景中也是同样有效的。下面的两张图分别为对应的3D图。

gridsize attribute 3D

行人初始化配置

行人初始化配置包括用户自定义与系统自动配置，下面是 simulations/triangle-hall 不同自动配置方式的效果：

agents

左上图配置：

<agents>
    <room id="test1" count="inf"/>
    <room id="2" count="10"/>
    <area left="-22" bottom="13" right="-15" top="16" count="inf"/>
</agents>

右上图配置：

<agents sum="inf">
    <room id="test1" count="10"/>
    <room id="2" count="0"/>
    <area left="-22" bottom="13" right="-15" top="16" count="0"/>
</agents>

左下图配置：

<agents sum="20">
    <room id="test1" count="5"/>
    <room id="2" count="5"/>
    <area left="-22" bottom="13" right="-15" top="16" count="2"/>
</agents>

右下图：

<agents sum="20">
    <room id="test1" count="10"/>
    <room id="2" count="100"/>
    <area left="-22" bottom="13" right="-15" top="16" count="1"/>
</agents>

辅助操作

map.LoadRoute

该函数是浏览器端调试模式使用的函数(chrome 按 F12 或者是 “右键”->“检查” 打开调试模式)，在 Console 中输入 map.LoadRoute() 即可显示路由信息，如下图所示，用箭头表示路由方向：

route

通过这种方式可以查看是否存在路由错误。

通过 map.ClearRoute() 可以清除路由信息。注意：路由信息只有在 2D 场景下才可以显示。