An informed environment for inhabited city simulation

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Serval ID
serval:BIB_436A4FD078F8
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Title
An informed environment for inhabited city simulation
Author(s)
Farenc N.
Director(s)
Thalmann D.
Institution details
EPFL
Address
EPFL CH 1015 Lausanne
Publication state
Accepted
Issued date
10/2001
Language
english
Number of pages
177
Abstract
Grâce aux récents progrès informatiques, la construction de grandes scènes virtuelles est devenue un secteur très en vogue en infographie pour les jeux, l'éducation et les films de synthèse. Fréquemment, des personnages de synthèse sont introduits dans des scènes représentant des villes reconstruites, des monuments détruits ou des villes virtuelles afin d'apporter une impression de réalisme. Le but spécifique de cette thèse est de permettre de la planification d'actions (l'action principale que nous avons abordée étant le déplacement) afin de peupler ces scènes avec des humanoïdes. Pour ce faire, nous utilisons une base de données dédiée à la simulation de vie urbaine qui est notre Environnement Informé.
Ce rapport présente une méthodologie de conception de scènes tridimensionnelles, et des outils associés afin de créer des animations dans des scènes à grande échelle. Nous proposons une décomposition de l'espace en un ensemble d'entités permettant de faire du calcul de chemin automatiquement, indépendamment de la dimension de la scène. Nous avons défini une décomposition de l'environnement 3D permettant la création d'une base de données, afin de simuler le comportement humain en zone urbaine. En premier lieu nous avons défini comment construire une base de données simulant des connaissances urbaines (reconnaissance de lieux et de leurs fonctionnalités) et des perceptions virtuelles (contact avec le sol, perception des objets, etc). Ces perceptions virtuelles, nécessaires pour la simulation d'autonomie, sont très coûteuses à simuler par une approche de reconnaissance. Elles sont simulées en accédant aux données contenues dans notre Environnement Informé. Nous avons décidé de définir/modéliser un modèle tridimensionnel idéal (notre ville virtuelle) pour la mise en place de nos concepts et outils, intégrant à la fois les données géométriques et sémantiques. Nous avons également défini des règles de conception et de stockage des objets 3D ainsi que des options permettant divers types de rendu de la scène. La connaissance urbaine, que l'on désire retrouver lors d'une simulation, est décrite par un modèle hiérarchique générique de décomposition de l'espace qui va fournir des informations sémantiques aux surfaces géométriques trouvées dans la scène. Ce modèle de décomposition de la scène est donc rattaché à un type de simulation et il est appliqué à la modélisation de la scène 3D. La base de données étant créée, des outils accèdent à son contenu pour calculer des planifications de chemins, actions, des informations concernant un endroit, des localisations d'objets ou de lieux ou encore des informations pour l'optimisation d'affichage. Nous avons défini des outils pour la visualisation, vérification ou modification de la base de données. Ces outils ont été conçus afin d'offrir assistance à l'utilisateur lors de la manipulation de données tridimensionnelles car la visibilité et la vérification de données 3D avec des informations sémantiques attachées sont difficiles à observer.
Nous avons appliqué cette recherche sur des modèles de secteurs urbains existants dans le cadre du projet européen CROSSES pour permettre des simulations de panique en cas d'accident. Notre recherche s'est aussi orientée vers le domaine de l'aide à l'handicap afin de trouver des chemins adaptés à une mobilité réduite. Notre objectif a été de définir des outils et une méthodologie de modélisation 3D peu contraignante générant automatiquement l'information nécessaire pour simuler un comportement humain autonome dans un environnement urbain.
In combination with the rapid technical improvements of computers, building large virtual scenes has become a popular field in computer graphics for education, films or games. Often, virtual humans populate scenes such as real reconstructed city, disappeared building or virtual town, and they are expected to provide a real life feeling. The specific aim of this thesis is to perform action planning in order to populate these scenes with virtual humans. To achieve this goal, we use a database dedicated to urban life simulation called an Informed Environment.
This report presents a design methodology and associated tools for animation purposes in large scale scenes. We propose a space decomposition of the scene into a set of entities allowing automatic path computing regardless of scene size. In order to achieve human behavioural simulation, we decide to focus on the definition of scene decomposition resulting in the creation of a database.
The first stage of this work consisted of building a database simulating "urban knowledge" (knowledge about location and associated functionalities) and virtual perceptions (contact with the ground, object perception etc.). These virtual perceptions, necessary for autonomy simulation, but highly costly in time processor consurning, are simulated through database access corresponding to our Informed
Environment. We decided to define an ideal 3D model as a test-bed for concepts and tools, integrating both geometrical and semantical data. We also define rules for the design, storage and display options. The "urban knowledge" attached to a simulation is the base of a generic hierarchical model of space decomposition. This model of space decomposition of the 3D scene is related to a specific type of simulation and directly applied to the modelling of the tridimensional scene. Once the database is
created, some tools access the database content for path/action computation, knowledge concerning a place, display optirnization, places and objects. As 3D data visibility and verification with associated semantic information are difficult to observe, we have defined some tools for database visualisation, verification and modification (the "applicity" software). These tools have been developed in order to offer assistance to the user during manipulation of three-dimensional data.
This system is applied to real reconstructed scenes in the framework of the European project CROSSES, for panic simulation during accident. Our field of research has also been extended to the domain of disability help in order to compute path for people with reduced mobility. Our goal was to define some tools and a few constraint methodology that automatically generate al1 information needed for simulating autonomous behaviour in an urban environment.
Keywords
Simulation, data base, large scale scene, path planning
Create date
19/07/2010 17:07
Last modification date
20/08/2019 14:47
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