Simulating crowds of pedestrians using vector fields and rule-based deviations

In the area of steering behaviours of autonomous agents and crowd simulations, there is a plethora of methods for executing the simulations. A very hard-to-achieve goal of crowd simulations is to make them seem natural and accurately reflect real-life crowds. A very important criterion for this goal is to have the agents avoid collisions, both with each other and with the environment. A less important, but important nonetheless, criterion is to not let the time taken or distance covered to reach the goal in the simulation be too high, compared with when not implementing collision avoidance. This paper proposes and explores a novel method of enhancing vector field-based steering with rule-based deviations to implement collision avoidance. This method is called ’DevVec’ (’Deviation + Vector Field steering’). The rules which are used for the deviations are extracted from a user survey, and they describe what the agent should do in different collision avoidance scenarios. The viability of DevVec is tested by comparing it with another already established method, called ’Gradient-based Steering’, in terms of fulfilling the criteria mentioned above. Both methods are used to simulate pedestrians moving throughout different scenes. The results suggest that DevVec has potential, but would require additional time and resources, and perhaps a few changes in future works to be presented in its best possible version.Inom ämnesområdet för styrbeteenden hos autonoma agenter och simuleringar av folkmassor finns det många metoder för att framställa dessa simuleringar. Ett väldigt svåruppnåeligt mål för denna typ av simuleringar är få dem att verka naturliga och verklighetstrogna. Ett viktigt kriterie för detta mål är att få agenterna att undvika kollisioner, både med varandra och med den kringliggande omgivningen. Ett mindre viktigt, men viktigt oavsett, kriterie är att inte låta en agent ta för lång tid eller gå för långt för att nå sitt mål i simuleringen, i jämförelse med när de inte försöka undvika hinder. Denna studie presenterar och utforskar en ny metod som utökar en vektorfältsbaserat styralgoritm med regelbaserade avvikelser för att ta hänsyn till att undvika kollisioner. Denna nya metod kallas för ’DevVec’ (’Deviation + Vector Field steering’). Reglerna som används för avvikelserna är framtagna från en enkät, och de beskriver vad en agent borde göra vid olika kollision-scenarion. Användbarheten av DevVec prövas genom att jämföra den med en redan etablerad metod som kallas för ’Gradientbaserad styrning’, med avseende på de ovan nämnda kriterierna. Båda metoderna används för att simulera fotgängare i olika omgivningar. Resultaten antyder att DevVec har potential, men att det krävs ytterligare tid och resurser, och troligtvis några ändringar i framtiden för att framställa den bästa möjliga versionen