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Gradient-based steering for vision-based crowd simulation algorithms

Authors :
Joaquim Bento Cavalcante-Neto
Creto Augusto Vidal
Ricardo Marques
Julien Pettré
Teofilo B. Dutra
Universidade Federal do Ceará = Federal University of Ceará (UFC)
Universitat Pompeu Fabra [Barcelona] (UPF)
Visual servoing in robotics, computer vision, and augmented reality (Lagadic)
Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Source :
Computer Graphics Forum, Computer Graphics Forum, Wiley, 2017, 36 (2), pp.337-348. ⟨10.1111/cgf.13130⟩, Computer Graphics Forum, 2017, 36 (2), pp.337-348. ⟨10.1111/cgf.13130⟩, Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya, instname
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

Most recent crowd simulation algorithms equip agents with a synthetic vision component for steering. They offer promising perspectives through a more realistic simulation of the way humans navigate according to their perception of the surrounding environment. In this paper, we propose a new perception/motion loop to steering agents along collision free trajectories that significantly improves the quality of vision-based crowd simulators. In contrast with solutions where agents avoid collisions in a purely reactive (binary) way, we suggest exploring the full range of possible adaptations and retaining the locally optimal one. To this end, we introduce a cost function, based on perceptual variables, which estimates an agent’s situation considering both the risks of future collision and a desired destination. We then compute the partial derivatives of that function with respect to all possible motion adaptations. The agent then adapts its motion by following the gradient. This paper has thus two main contributions: the definition of a general purpose control scheme for steering synthetic vision-based agents; and the proposition of cost functions for evaluating the perceived danger of the current situation. We demonstrate improvements in several cases. T. B. Dutra acknowl1edges CAPES for the fellowship (PDSE Proc. 0130/13-3) and J. Ondˇrej for helping in the implementation of his model. R. Marques acknowledges the projects Percolation (ANR- 13-JS02-0008), and Kristina (H2020-RIA-645012) for partially financing this research.

Details

Language :
English
ISSN :
01677055 and 14678659
Database :
OpenAIRE
Journal :
Computer Graphics Forum, Computer Graphics Forum, Wiley, 2017, 36 (2), pp.337-348. ⟨10.1111/cgf.13130⟩, Computer Graphics Forum, 2017, 36 (2), pp.337-348. ⟨10.1111/cgf.13130⟩, Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya, instname
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e4f14c2d06eef23e88b288a91817862c