Scheduling activities under spatial and temporal constraints to populate virtual urban environments

• Main Author: Jørgensen, Carl-Johan
• Other Authors: Rennes 1
• Language: en
• Published: 2015
• Subjects: Ordonnancement; Activité; Taches; Planification; Chemin; Coopération; Peuplement; Foules; Environnements virtuels; Agents; Scheduling; Activity; Tasks; Planning; Path; Cooperative; Populating; Crowds; Virtual environments
• Online Access: http://www.theses.fr/2015REN1S033/document

Les modèles de simulation de foules visent généralement à produire des foules visuellement crédibles avec l'intention d'insuffler de la vie à des environnements virtuels. Notre travail se concentre sur la génération de comportements statistiquement cohérents qui peuvent être utilisés pour piloter des modèles de simulation de foules sur de longues périodes de temps, jusqu'à plusieurs jours. Dans les foules réelles, les comportements des individus dépendent principalement de l'activité qu'ils ont l'intention d'effectuer. La façon d’ordonnancer cette activité repose sur l'interaction étroite qui existe entre l'environnement, les contraintes spatiales et temporelles associées à l'activité et les caractéristiques personnelles des individus. Par rapport à l'état de l'art, notre modèle gérer mieux cette interaction. Nos principales contributions se situent dans le domaine de l'ordonnancement d'activités et de la planification de chemin. Dans un premier temps, nous proposons un processus d'ordonnancement d'activités individuelles et son extension aux activités coopératives. Basé sur les descriptions de l'environnement, des activités désirées et des caractéristiques des agents, ces processus génèrent une séquence de la tâche pour chaque agent. Des lieux où ces tâches doivent être effectuées sont sélectionnés et un timing relâché est produit. Cet ordonnancement est compatible avec les contraintes spatiales et temporelles liées à l'environnement et à l'activité prévue par l'agent et par d'autres agents en coopération. Il prend également en compte les caractéristiques personnelles des agents, induisant de la diversité dans les ordonnancements produits. Nous montrons que notre modèle produit des comportements statistiquement cohérents avec ceux produits par des personnes dans les mêmes situations. Dans un second temps, nous proposons un processus de planification de chemins hiérarchique. Il repose sur un processus d'analyse de l'environnement automatique qui produit une représentation hiérarchique sémantiquement cohérente des villes virtuelles. La nature hiérarchique de cette représentation est utilisée pour modéliser différents niveaux de prise de décisions. Un chemin grossier est d'abord calculé, puis raffiné pendant la navigation lorsque de l'information pertinente est disponible, permettant ainsi à l'agent d'adapter son chemin à des événements inattendus. Le modèle proposé gère des décisions rationnelles à long terme guidant la navigation des agents dans les villes virtuelles. Il prend en compte la forte relation entre le temps, l'espace et l'activité pour produire les comportements des agents plus crédibles de. Il peut être utilisé pour peupler facilement des villes virtuelles avec des foules au sein desquelles des phénomènes observables émergent de l'activité individuelle. === Crowd simulation models usually aim at producing visually credible crowds with the intent of giving life to virtual environments. Our work focusses on generating statistically consistent behaviours that can be used to pilot crowd simulation models over long periods of time, up to multiple days. In real crowds, people's behaviours mainly depend on the activities they intend to perform. The way this activity is scheduled rely on the close interaction between the environment, space and time constraints associated with the activity and personal characteristics of individuals. Compared to the state of the art, our model better handle this interaction. Our main contributions lie in the domain of activity scheduling and path planning. First, we propose an individual activity scheduling process and its extension to cooperative activity scheduling. Based on descriptions of the environment, of intended activities and of agents' characteristics, these processes generate a task schedule for each agent. Locations where the tasks should be performed are selected and a relaxed agenda is produced. This task schedule is compatible with spatial and temporal constraints associated with the environment and with the intended activity of the agent and of other cooperating agents. It also takes into account the agents personal characteristics, inducing diversity in produced schedules. We show that our model produces schedules statistically coherent with the ones produced by humans in the same situations. Second, we propose a hierarchical path-planning process. It relies on an automatic environment analysis process that produces a semantically coherent hierarchical representation of virtual cities. The hierarchical nature of this representation is used to model different levels of decision making related to path planning. A coarse path is first computed, then refined during navigation when relevant information is available. It enable the agent to seamlessly adapt its path to unexpected events. The proposed model handles long term rational decisions driving the navigation of agents in virtual cities. It considers the strong relationship between time, space and activity to produce more credible agents' behaviours. It can be used to easily populate virtual cities in which observable crowd phenomena emerge from individual activities.