جامعــــــة محمد خيضــــــــــــر بــســكــــــــــــرة Université Mohamed Khider Biskra Faculté des Sciences Exactes, des Sciences de la Nature et de la Vie Département d’Informatique Une nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons جامعــــــة محمد خيضــــــــــــر بــســكــــــــــــرة présentée par : Moufida BENCHABANE Rencontres sur la Recherche en Informatique Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou 12-14 Juin 2011 Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA

Plan de l’exposé 1. Introduction Modélisation des structures de groupe Résultats et discussions Conclusion et perspectives Etat de l’art de tous les aspects qui entrent dans le domaine de la simulations de foules Les détails de notre contribution de modélisation des structures de groupe Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA

1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives ? Foule ? La structure de groupe est une caractéristique importante de comportements sociologiques d’une foule de piétons l‘effet de la structure de groupe sur le mouvement de la foule n'a pas été largement étudié dans la littérature Ce problème est partiellement dû au fait que la modélisation de comportement de groupe est une tâche difficile en raison des nombreux facteurs qui doivent être considérés. Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 01 / 15

Objectifs Modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives Objectifs Modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Structures intra-groupe Relations inter-groupes Notre objectif de base et de modéliser les structures ……. Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 02 / 15

2.1. Présentation de notre modèle 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives 2.1. Présentation de notre modèle Environnement La foule ID Rôle Current_Position SpeedVector PerceptionModel Behavior Model Groupe 2 Groupe 1 Groupe 3 7 4 6 5 1 2 3 10 11 9 8 Chaque agent est décrit par : Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 03 / 15

a. Modèle de perception de l’agent 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives a. Modèle de perception de l’agent L’agent peut détecté les piétons et les obstacles dans la zone de perception. Direction Dist 1 Dist 2 Angle 2.1. Présentation de notre modèle La zone de perception de l’agent est définie par une zone elliptique proche de champ visuel humain. Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 04 / 15

b. Modèle de comportement de l’agent Comportement 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives b. Modèle de comportement de l’agent Comportement Mouvement Aléatoire Maintien de groupe 2.1. Présentation de notre modèle Évitement Chaque agent est décrit avec un modèle à base de comportement qui inclut trois comportements : Action : L’accélération (ou la décélération) est calculée, la vitesse est mise à jour et l'agent se déplace un pas selon la direction indiquée. Action : Si l’agent arrive à sa destination, il se déplace vers une nouvelle destination qui est générée aléatoirement. Action : L'agent se déplace avec la vitesse maximale prédéfinie dans la direction indiquée par le vecteur de vitesse de maintien de groupe. Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 05 / 15

2.2. Modélisation des structures intra-groupe 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives 2.2. Modélisation des structures intra-groupe Les structures intra-groupe : sont des relations entre les membres de même groupe. sont déterminées par l’utilisateur au début de la simulation. sont représentées par une matrice intra-groupe. sont déterminées par l’utilisateur au début de la simulation et restent inchangeables jusqu’à la fin de la simulation. On note que chaque groupe possède une matrice intra-groupe. Objectif : Permettre au membres de même groupe de se rapprocher pour former un groupe. Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 06 / 15

2.3. Modélisation des relations inter-groupes 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives 2.3. Modélisation des relations inter-groupes Les relations inter-groupes : relations entre les groupes de la foule. sont déterminées par l’utilisateur au début de la simulation. sont représentées par une matrice inter-groupes. sont déterminées par l’utilisateur au début de la simulation et restent inchangeables jusqu’à la fin de la simulation. On note que la foule entière possède une seule matrice inter-groupes. Permettre au chef de groupe de suivre un individu d’un autre groupe (qui a la plus grande influence sur le chef) pour faire rapprocher les groupes de la foule. Objectif : Permettre au chef de groupe de suivre un individu d’un autre groupe pour faire rapprocher les groupes de la foule. Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 07 / 15

2.4. Calcul des paramètres de groupe pour l’agent 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives 2.4. Calcul des paramètres de groupe pour l’agent GP : position de groupe que doit l’agent atteindre. GD : direction de groupe suivie par un agent. GP Direction On suppose que le piéton s déplace horizontalement de droite vers la gauche la région elliptique représente la zone de perception de piéton s Les piétons : c, d et e sont les voisins dans la zone de perception de piéton s les piétons c, d, e et s appartiennent au même groupe Le piéton s déplace vers la position de groupe GP CenterDist (cd) est la distance euclidienne maximale entre le point GP et la position actuelle de piéton s SideDist (sd) : est la distance perpendiculaire maximale entre le point GP et le trajectoire linéaire de piéton s Le vecteur de vitesse globale qui conduit le comportement de maintien de groupe : Vecteur de ‘Suivi’ : le piéton suit la direction moyenne GD Vecteur ‘Agrégation’ : le piéton se dirige vers la position GP Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 08 / 15

1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives Résultats Effet du groupement de piétons sur le comportement de la foule Impact des structures intra-groupe Impact des relations inter-groupes Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 09 / 15

3.1. Impact des structures intra-groupe 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives 3.1. Impact des structures intra-groupe Considérer une foule de 50 individus, quatre matrice intra-groupe avec tous les éléments égaux à 0.1, 0.4, 0.7, 1. Eliminer les relations inter-groupes. Quantifier l’impact par la distance moyenne entre le chef du premier groupe et ces membres. Résultats la distance est calculée pour les quatre matrices pendant un même ordre d’intervalle de simulation pour deux scénarios : Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 10 / 15

3.1. Impact des structures intra-groupe 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives 3.1. Impact des structures intra-groupe Résultats Graphes relatifs à la distance moyenne entre les membres du premier groupe et le centre de ce même groupe Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 11 / 15

3.2. Impact des relations inter-groupes 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives 3.2. Impact des relations inter-groupes Considérer quatre matrice inter-groupes avec tous les éléments égaux à 0.1, 0.4, 0.7, 1. Quantifier l’impact par le nombre de cluster. Résultats Nombre de cluster pour différentes matrices inter-groupes Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 12 / 15

3.2. Impact des relations inter-groupes 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives 3.2. Impact des relations inter-groupes Résultats E=0.1, nombre de cluster = 9 E=0.4, nombre de cluster = 7 E=0.7, nombre de cluster = 5 E=1.0, nombre de cluster = 3 Nombre de cluster pour différentes matrices inter-groupes Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 13 / 15 15

1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives Conclusion Notre travail présente un modèle uniforme pour la modélisation des structures de groupes d’une foule des piétons. Le système implémenté permet de modéliser facilement différentes structures de groupes en utilisant la plate forme OpenSteer de Reynolds écrite en C++. Les résultats obtenus ont montré l’effet de différents paramètres sur le mouvement de la foule à savoir: les structures intra-groupe. les relations inter-groupes. La comparaison de nos résultats avec des travaux similaires est très satisfaisante . Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 14 / 15 16

1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives Perspectives Ce travail pourrait être approfondi et complété, notamment dans les axes suivants : Accepter le changement dynamique des groupes et des chefs. Laisser un agent maintenir son groupe pendant qu'il évite les obstacles et les autres agents. Intégrer les différentes règles sociales et psychologiques tel que : la culture, l’émotion, la personnalité…etc. Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 15 / 15 17

Merci 1. Introduction 2. Modélisation des structures de groupe 3. Résultas et discussions 4. Conclusion et perspectives Merci Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA Une Nouvelle approche de modélisation des structures de groupe d’une foule de piétons Moufida BENCHABANE – LESIA 18