專利名稱：一種基于多智能體的應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于三維態(tài)勢(shì)顯示領(lǐng)域，涉及一種基于多智能體的應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
災(zāi)害應(yīng)急是指在災(zāi)害知識(shí)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)，根據(jù)因果分析與決策對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立從災(zāi)害的動(dòng)態(tài)顯示、災(zāi)害評(píng)價(jià)到最終制定應(yīng)急預(yù)案的過(guò)程。為有效保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全、降低經(jīng)濟(jì)損失，我國(guó)早在20世紀(jì)90年代初開(kāi)始逐步開(kāi)展面向?yàn)?zāi)害的應(yīng)急系統(tǒng)研究。隨著空間技術(shù)、信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展為災(zāi)害應(yīng)急系統(tǒng)帶來(lái)了新的發(fā)展趨勢(shì)一是各種監(jiān)測(cè)衛(wèi)星以及無(wú)人機(jī)的使用，可以提供實(shí)時(shí)、連續(xù)、穩(wěn)定的觀測(cè)圖像，能夠獲取災(zāi)情的實(shí)況信息，從而增加了信息的時(shí)間屬性，可以使顯示信息不再是 靜態(tài)的圖像或場(chǎng)景；二是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引用，為實(shí)現(xiàn)構(gòu)造對(duì)災(zāi)害景觀多角度、全時(shí)空的展示的三維顯示系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。這些新趨勢(shì)使得構(gòu)建實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示災(zāi)害態(tài)勢(shì)的三維系統(tǒng)成為可能。但是，目前的應(yīng)急系統(tǒng)框架多為“數(shù)據(jù)庫(kù)+數(shù)據(jù)顯示”的形式，該框架并不能做到實(shí)時(shí)獲取災(zāi)害信息，并動(dòng)態(tài)顯示，特別是在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域顯示由地質(zhì)災(zāi)害造成的地形、地貌的變化還不能進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新顯示。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于多智能體的應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示方法及其系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取災(zāi)害信息，并動(dòng)態(tài)、多粒度的三維顯示。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于多智能體Agent的應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示方法，包括第I步對(duì)待顯示災(zāi)害區(qū)域獲取遙感圖像，采用尺度空間分層聚類(lèi)SSHC算法建立多尺度分類(lèi)模型；所述建立過(guò)程為采用圖像分辨率作為SSHC算法的尺度Y，采用SSHC算法對(duì)遙感圖像從指定的最高分辨率開(kāi)始聚類(lèi)計(jì)算，調(diào)節(jié)分辨率即尺度參數(shù)，直到最后收斂為一個(gè)聚類(lèi)點(diǎn)，從而形成隨尺度參數(shù)收斂的層次聚類(lèi)樹(shù)，即多尺度分類(lèi)模型；第2步將層次聚類(lèi)樹(shù)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)類(lèi)別，設(shè)定每個(gè)類(lèi)別所表示的地物；為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)一方面唯一標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)的不同類(lèi)別，而且還表示節(jié)點(diǎn)之間的隸屬關(guān)系;第3步根據(jù)層次聚類(lèi)樹(shù)，建立每個(gè)層中每個(gè)類(lèi)別對(duì)應(yīng)的三維模型，并根據(jù)遙感圖像中的地物位置設(shè)定每個(gè)三維模型的地理坐標(biāo)；該地理坐標(biāo)用于在第8步中結(jié)合三維模型在圖像中顯示三維地理圖像；第4步實(shí)際災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示時(shí)，接收用戶指令，用戶指令包括用戶指定的希望顯示的地物A，在層次聚類(lèi)樹(shù)中查找以所述希望顯示的地物A為樹(shù)根的子樹(shù)；第5步基于Agent群的數(shù)據(jù)采集
獲取所述子樹(shù)中的葉子節(jié)點(diǎn)；針對(duì)每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)采集Agent,對(duì)應(yīng)的葉子節(jié)點(diǎn)和采集Agent共享相同標(biāo)識(shí)；每個(gè)采集Agent負(fù)責(zé)采集與自身具有相同標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)；采集Agent采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源為暫存于數(shù)據(jù)池中的兩類(lèi)數(shù)據(jù)，一類(lèi)來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)，另一類(lèi)為來(lái)自外部的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)均是已經(jīng)打上標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)；第6步基于Agent群的數(shù)據(jù)組織針對(duì)所述子樹(shù)中除了葉子節(jié)點(diǎn)之外的其他每個(gè)節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)組織Agent,對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)和組織Agent共享相同標(biāo)識(shí)；每個(gè)組織Agent根據(jù)標(biāo)識(shí)，找到自身子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Agent，然后匯總找到的所有Agent的數(shù)據(jù)，作為自身數(shù)據(jù)；第7步根據(jù)預(yù)先設(shè)置的轉(zhuǎn)換關(guān)系,將組織Agent和采集Agent中每個(gè)Agent獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為顯示該Agent所代表的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三維模型所需的信息；第8步根據(jù)第4步用戶指定的希望顯示的地物A，在層次聚類(lèi)樹(shù)中找到該地物A 所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，利用第7步確定的各三維模型顯示所需的信息，形成所述地物A的三維地理圖像并顯示；第9步當(dāng)用戶指定的希望顯示的地物變更為所述子樹(shù)中某一節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地物B，則無(wú)需再次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和組織，直接利用第7步確定的各三維模型顯示所需的信息，進(jìn)行所述地物B的三維地理圖像顯示。當(dāng)用戶指定的希望顯示的地物變更為地物D，且地物D包含地物A，則重新在層次聚類(lèi)樹(shù)中查找以所述地物D為樹(shù)根的新子樹(shù)；對(duì)于新子樹(shù)中已經(jīng)在第5步和第6步中創(chuàng)建了 Agent的節(jié)點(diǎn)，已創(chuàng)建的Agent繼續(xù)使用，不需要重新采集和組織數(shù)據(jù)；對(duì)于新子樹(shù)中沒(méi)有創(chuàng)建Agent的節(jié)點(diǎn)，則倉(cāng)Il建相應(yīng)的采集Agent或組織Agent,并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和組織。較佳地，該方法進(jìn)一步包括各個(gè)采集Agent實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)池中的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自身所需采集的數(shù)據(jù)的數(shù)量或數(shù)值發(fā)生變化，則該采集Agent重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作；各個(gè)組織Agent也實(shí)時(shí)監(jiān)控作為自身數(shù)據(jù)來(lái)源的Agent，如果發(fā)現(xiàn)作為自身數(shù)據(jù)來(lái)源的Agent有數(shù)量或數(shù)值變化，則該組織Agent重新進(jìn)行數(shù)據(jù)組織工作；當(dāng)采集Agent和組織Agent中任意一個(gè)Agent的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí),均重新根據(jù)所述預(yù)先設(shè)置的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將變化后的Agent數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維模型顯示所需的信息，并更新相應(yīng)三維模型的顯示。其中，優(yōu)選地，所述每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定標(biāo)識(shí)為特征向量，特征向量的維數(shù)從層次聚類(lèi)樹(shù)的樹(shù)根開(kāi)始依次遞增，每層的遞增量為I維；對(duì)于父子節(jié)點(diǎn)，假設(shè)子節(jié)點(diǎn)特征向量的維數(shù)為N，則父節(jié)點(diǎn)的特征向量的維數(shù)為N-I，子節(jié)點(diǎn)的前N-I維向量與其父節(jié)點(diǎn)的特征向量一致，子節(jié)點(diǎn)的第N維向量用于區(qū)別在其父節(jié)點(diǎn)下的各子節(jié)點(diǎn)。較佳地，在所述第5步中，數(shù)據(jù)采集過(guò)程如下首先創(chuàng)建采集Agent 1，該采集Agentl根據(jù)標(biāo)識(shí)在數(shù)據(jù)池中采集一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，稱為葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，將采集的第一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)作為自身標(biāo)識(shí)，只采集具有該標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)；再創(chuàng)建采集Agent 2，該采集Agent 2也根據(jù)標(biāo)識(shí)在數(shù)據(jù)池中采集一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前采集的葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)是否與已經(jīng)存在的采集Agent的標(biāo)識(shí)相重合，如果是，則再采集一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行判斷，否則將當(dāng)前采集的葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)作為自身標(biāo)識(shí)；直至所創(chuàng)建的采集Agent無(wú)法采集到新的種類(lèi)的數(shù)據(jù)為止，停止創(chuàng)建采集Agent,并將無(wú)任務(wù)的采集Agent撤銷(xiāo)。較佳地，在所述第6步中，數(shù)據(jù)匯總過(guò)程如下首先,倉(cāng)Il建第一個(gè)組織Agent,記為組織Agentl,該組織Agent I對(duì)應(yīng)的是子樹(shù)中倒數(shù)第二行的節(jié)點(diǎn)，組織Agentl對(duì)所有的采集Agent發(fā)出詢問(wèn)，獲得所有采集Agent的標(biāo)識(shí)，并記錄在統(tǒng)計(jì)表中；組織Agent I根據(jù)標(biāo)識(shí)，找到自身對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采集Agent，從這些采集Agent中進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并匯總，并且將自身的標(biāo)識(shí)添加到統(tǒng)計(jì)表中，將處理過(guò)的采集Agent的標(biāo)識(shí)從統(tǒng)計(jì)表中刪除；
然后,再創(chuàng)建第二個(gè)組織Agent,記為數(shù)據(jù)組織Agent 2,處理過(guò)程與Agentl相同，直至針對(duì)子樹(shù)中倒數(shù)第二行的所有節(jié)點(diǎn)均創(chuàng)建了組織節(jié)點(diǎn)；此時(shí)，統(tǒng)計(jì)表中標(biāo)識(shí)的數(shù)量與倒數(shù)第二行的節(jié)點(diǎn)數(shù)量相同；此后，再創(chuàng)建一個(gè)組織Agent,記為組織Agent 21,該組織Agent 21對(duì)應(yīng)的是子樹(shù)中倒數(shù)第三行的節(jié)點(diǎn)，該組織Agent 21對(duì)統(tǒng)計(jì)表中記載的所有組織Agent發(fā)出詢問(wèn)，獲得所有組織Agent的標(biāo)識(shí),并記錄在統(tǒng)計(jì)表中；組織Agent 21根據(jù)標(biāo)識(shí),找到自身對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的組織Agent，從這些組織Agent中進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并匯總，并且將自身的標(biāo)識(shí)添加到統(tǒng)計(jì)表中，將處理過(guò)的組織Agent的標(biāo)識(shí)從統(tǒng)計(jì)表中刪除；至此完成了倒數(shù)第三層節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)匯總；針對(duì)每一層節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相同的創(chuàng)建組織Agent并進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總的操作，直到處理完子樹(shù)中的根節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明還提供了一種基于多智能體的應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括聚類(lèi)單元、數(shù)據(jù)庫(kù)、多智能體數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)池、三維模型渲染引擎和圖形輸出設(shè)備；所述多智能體數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理Agent、界面Agent、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理Agent、數(shù)據(jù)池、采集Agent處理模塊、組織Agent處理模塊、信息轉(zhuǎn)化Agent ；所述聚類(lèi)單元，用于接收待顯示災(zāi)害區(qū)域的遙感圖像，采用圖像分辨率作為SSHC算法的尺度Y，采用SSHC算法對(duì)遙感圖像從指定的最高分辨率開(kāi)始聚類(lèi)計(jì)算，從而形成隨尺度參數(shù)收斂的層次聚類(lèi)樹(shù)，層次聚類(lèi)樹(shù)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)類(lèi)別；根據(jù)外部輸入，設(shè)定每個(gè)類(lèi)別所表示的地物以及為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定標(biāo)識(shí)；該標(biāo)識(shí)一方面唯一標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)的不同類(lèi)另IJ，而且還表示節(jié)點(diǎn)之間的隸屬關(guān)系；界面Agent負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互，接收用戶指令，用戶指令包括用戶指定的希望顯示的地物A，在聚類(lèi)單元構(gòu)建的層次聚類(lèi)樹(shù)中查找以所述地物A為樹(shù)根的子樹(shù)，該子樹(shù)中的各節(jié)點(diǎn)就是要提取的信息的種類(lèi)，將該子樹(shù)中各節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)分別傳達(dá)給數(shù)據(jù)庫(kù)管理Agent和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理Agent ;并將所要顯示的地物信息發(fā)送給三維模型渲染引擎；數(shù)據(jù)庫(kù)管理Agent，用于根據(jù)所接收的標(biāo)識(shí)，從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中提取具有所接收標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)，并暫存到數(shù)據(jù)池中；所述數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)有待顯示災(zāi)害區(qū)域的空間環(huán)境信息和各項(xiàng)資源信息；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理Agent，用于根據(jù)所接收的標(biāo)識(shí)，從網(wǎng)絡(luò)中提取具有所接收標(biāo)識(shí)的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)，并暫存到數(shù)據(jù)池中；
上述數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)均是已經(jīng)打上標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)；采集Agent處理模塊,用于從界面Agent中獲取子樹(shù)結(jié)構(gòu),獲取所述子樹(shù)中的葉子節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的葉子節(jié)點(diǎn)和采集Agent共享相同標(biāo)識(shí)；每個(gè)采集Agent負(fù)責(zé)從所述數(shù)據(jù)池中采集與自身具有相同標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)；組織Agent處理模塊,用于從界面Agent中獲取子樹(shù)結(jié)構(gòu),針對(duì)所述子樹(shù)中除了葉子節(jié)點(diǎn)之外的其他每個(gè)節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)組織Agent,對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)和組織Agent共享相同標(biāo)識(shí)；每個(gè)組織Agent根據(jù)標(biāo)識(shí)，找到自身子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Agent，然后匯總找到的所有Agent的數(shù)據(jù)，作為自身數(shù)據(jù)；信息轉(zhuǎn)化Agent,是一個(gè)反應(yīng)式Agent,將組織Agent和采集Agent中每個(gè)Agent獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為顯示該Agent所代表節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三維模型所需的信息； 三維模型渲染引擎，存儲(chǔ)有與層次聚類(lèi)樹(shù)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三維模型，并且存儲(chǔ)有各三維模型的地理坐標(biāo)；當(dāng)接收到來(lái)自界面Agent的顯示指令時(shí)，根據(jù)界面Agent解析出的希望顯示的地物A，在層次聚類(lèi)樹(shù)中找到該地物A所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，利用信息轉(zhuǎn)化Agent發(fā)來(lái)的顯示各三維模型所需的信息，結(jié)合各三維模型的地理坐標(biāo)，形成所述地物A的三維地理圖像，發(fā)送給圖形輸出設(shè)備；圖形輸出設(shè)備，顯示所述三維地理圖像。有益效果( I)目前的應(yīng)急系統(tǒng)框架多為“數(shù)據(jù)庫(kù)+數(shù)據(jù)顯示”的形式，該框架并不能做到實(shí)時(shí)獲取災(zāi)害信息，并動(dòng)態(tài)、多粒度的顯示，特別是在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域顯示由地質(zhì)災(zāi)害造成的地形、地貌的變化還不能進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新顯示。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)顯示之間加入基于多智能體的智能數(shù)據(jù)處理功能模塊。因此，將系統(tǒng)框架變化為“數(shù)據(jù)庫(kù)+智能數(shù)據(jù)處理+虛擬現(xiàn)實(shí)顯示”。首先采用SSHC算法對(duì)遙感圖像進(jìn)行聚類(lèi)計(jì)算，獲得層次聚類(lèi)樹(shù)，根據(jù)該樹(shù)形結(jié)構(gòu)可以靈活的、快速的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、組織并實(shí)現(xiàn)更新，這樣信息處理速度快，從而可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)化為三維圖像顯示出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)顯示。(2)每次數(shù)據(jù)組織時(shí)，組織出層次聚類(lèi)樹(shù)中的一棵子樹(shù)，因此在不需要再次數(shù)據(jù)采集和組織的情況下，可以實(shí)現(xiàn)多粒度的圖像顯示。(3)本發(fā)明采用了智能體實(shí)現(xiàn)智能數(shù)據(jù)處理功能，每一個(gè)Agent具有自己獨(dú)特的感知，能力與意圖，并通過(guò)一定的合作模式共同的完成一個(gè)任務(wù)，本發(fā)明設(shè)計(jì)接口、采集、組織與轉(zhuǎn)化四類(lèi)基礎(chǔ)Agent，獲取數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)采集，并對(duì)采集后的數(shù)據(jù)按照層次聚合樹(shù)進(jìn)行組合，其速度快，效率高。(4)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)災(zāi)情進(jìn)行顯示，通過(guò)計(jì)算機(jī)三維環(huán)境模擬技術(shù)構(gòu)造虛擬環(huán)境使得參與者獲得與真實(shí)世界一樣的感官，對(duì)災(zāi)后應(yīng)急決策的制定起到輔助作用。(5)數(shù)據(jù)采集Agent和組織Agent對(duì)其數(shù)據(jù)來(lái)源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)的獲取災(zāi)情變化相關(guān)數(shù)據(jù)，若是數(shù)據(jù)發(fā)生變化可以及時(shí)的進(jìn)行更新，從而能夠?qū)崿F(xiàn)災(zāi)情變化信息的顯示。本發(fā)明的顯示不再是靜態(tài)的圖像或場(chǎng)景，對(duì)決策人員制定各種應(yīng)急決策起重要的輔助作用。在突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情險(xiǎn)情模擬和應(yīng)急預(yù)案模擬演練等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值，為有效保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全、降低經(jīng)濟(jì)損失而建設(shè)應(yīng)急支撐平臺(tái)以提高突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急防治水平有重要貢獻(xiàn)作用。


圖I為本發(fā)明層次聚類(lèi)樹(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)系統(tǒng)中多智能體數(shù)據(jù)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供了一種基于多智能體的應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示方法，該方法包括如下步驟第I步對(duì)待顯示災(zāi)害區(qū)域獲取遙感圖像，采用尺度空間分層聚類(lèi)(SSHC)算法建立待顯示區(qū)域的多尺度分類(lèi)模型。其中，建立過(guò)程為采用圖像分辨率作為SSHC算法的尺度Y，采用SSHC算法對(duì)遙感圖像從指定的最高分辨率開(kāi)始聚類(lèi)計(jì)算，調(diào)節(jié)分辨率即尺度參數(shù)，直到最后收斂為一個(gè)聚類(lèi)點(diǎn)，從而形成隨尺度參數(shù)收斂的層次聚類(lèi)樹(shù)，即多尺度分類(lèi)模型。本步驟中，從分層遞階思想出發(fā)，本發(fā)明采用SSHC算法建立隨視覺(jué)尺度變化的信息分類(lèi)模型。SSHC是一種凝聚型層次聚類(lèi)法，該方法是用熱力學(xué)非線性動(dòng)力原理模擬人眼視覺(jué)的松弛化過(guò)程。在初始尺度狀態(tài)下，樣本空間中每個(gè)樣本屬于一個(gè)類(lèi)別，隨著尺度參數(shù)變化，樣本互相聚類(lèi)融合，直到最后收斂為一個(gè)聚類(lèi)點(diǎn)，這樣就形成隨尺度參數(shù)收斂的層次聚類(lèi)樹(shù)。SSHC算法的原理是系統(tǒng)所能展示的所有態(tài)勢(shì)信息的種類(lèi)為信息域U，設(shè)Xi為某一類(lèi)態(tài)勢(shì)信息，則假設(shè)Xi在尺度Y變化后趨向的平衡點(diǎn)為7，則Xi在尺度Y下對(duì)y的貢獻(xiàn)值滿足玻爾茲曼分布。根據(jù)熱力學(xué)原理，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡態(tài)時(shí)(尺度變化后的分類(lèi)結(jié)果)熵最大，而自由能最小，如公式(I)所示
權(quán)利要求
1.一種基于多智能體Agent的應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示方法，其特征在于，包括 第I步對(duì)待顯示災(zāi)害區(qū)域獲取遙感圖像，采用尺度空間分層聚類(lèi)SSHC算法建立多尺度分類(lèi)模型； 所述建立過(guò)程為采用圖像分辨率作為SSHC算法的尺度Y，采用SSHC算法對(duì)遙感圖像從指定的最高分辨率開(kāi)始聚類(lèi)計(jì)算，調(diào)節(jié)分辨率即尺度參數(shù)，直到最后收斂為一個(gè)聚類(lèi)點(diǎn)，從而形成隨尺度參數(shù)收斂的層次聚類(lèi)樹(shù)，即多尺度分類(lèi)模型； 第2步將層次聚類(lèi)樹(shù)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)類(lèi)別，設(shè)定每個(gè)類(lèi)別所表示的地物；為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)一方面唯一標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)的不同類(lèi)別，而且還表示節(jié)點(diǎn)之間的隸屬關(guān)系; 第3步根據(jù)層次聚類(lèi)樹(shù)，建立每個(gè)層中每個(gè)類(lèi)別對(duì)應(yīng)的三維模型，并根據(jù)遙感圖像中·的地物位置設(shè)定每個(gè)三維模型的地理坐標(biāo)；該地理坐標(biāo)用于在第8步中結(jié)合三維模型在圖像中顯示三維地理圖像； 第4步實(shí)際災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示時(shí)，接收用戶指令，用戶指令包括用戶指定的希望顯示的地物A，在層次聚類(lèi)樹(shù)中查找以所述希望顯示的地物A為樹(shù)根的子樹(shù)； 第5步基于Agent群的數(shù)據(jù)采集 獲取所述子樹(shù)中的葉子節(jié)點(diǎn)；針對(duì)每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)采集Agent，對(duì)應(yīng)的葉子節(jié)點(diǎn)和采集Agent共享相同標(biāo)識(shí)；每個(gè)采集Agent負(fù)責(zé)采集與自身具有相同標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)；采集Agent采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源為暫存于數(shù)據(jù)池中的兩類(lèi)數(shù)據(jù)，一類(lèi)來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)，另一類(lèi)為來(lái)自外部的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)均是已經(jīng)打上標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)； 第6步基于Agent群的數(shù)據(jù)組織 針對(duì)所述子樹(shù)中除了葉子節(jié)點(diǎn)之外的其他每個(gè)節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)組織Agent,對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)和組織Agent共享相同標(biāo)識(shí)；每個(gè)組織Agent根據(jù)標(biāo)識(shí)，找到自身子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Agent，然后匯總找到的所有Agent的數(shù)據(jù)，作為自身數(shù)據(jù)； 第I步根據(jù)預(yù)先設(shè)置的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將組織Agent和采集Agent中每個(gè)Agent獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為顯示該Agent所代表的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三維模型所需的信息； 第8步根據(jù)第4步用戶指定的希望顯示的地物A，在層次聚類(lèi)樹(shù)中找到該地物A所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，利用第7步確定的各三維模型顯示所需的信息，形成所述地物A的三維地理圖像并顯示； 第9步當(dāng)用戶指定的希望顯示的地物變更為所述子樹(shù)中某一節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地物B，則無(wú)需再次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和組織，直接利用第7步確定的各三維模型顯示所需的信息，進(jìn)行所述地物B的三維地理圖像顯示。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括 當(dāng)用戶指定的希望顯示的地物變更為地物D，且地物D包含地物A，則重新在層次聚類(lèi)樹(shù)中查找以所述地物D為樹(shù)根的新子樹(shù)；對(duì)于新子樹(shù)中已經(jīng)在第5步和第6步中創(chuàng)建了Agent的節(jié)點(diǎn)，已創(chuàng)建的Agent繼續(xù)使用，不需要重新采集和組織數(shù)據(jù)；對(duì)于新子樹(shù)中沒(méi)有創(chuàng)建Agent的節(jié)點(diǎn)，則倉(cāng)Il建相應(yīng)的采集Agent或組織Agent,并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和組織。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括 各個(gè)采集Agent實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)池中的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自身所需采集的數(shù)據(jù)的數(shù)量或數(shù)值發(fā)生變化，則該采集Agent重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作； 各個(gè)組織Agent也實(shí)時(shí)監(jiān)控作為自身數(shù)據(jù)來(lái)源的Agent，如果發(fā)現(xiàn)作為自身數(shù)據(jù)來(lái)源的Agent有數(shù)量或數(shù)值變化,則該組織Agent重新進(jìn)行數(shù)據(jù)組織工作； 當(dāng)采集Agent和組織Agent中任意一個(gè)Agent的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí),均重新根據(jù)所述預(yù)先設(shè)置的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將變化后的Agent數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維模型顯示所需的信息，并更新相應(yīng)三維模型的顯示。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定標(biāo)識(shí)為特征向量，特征向量的維數(shù)從層次聚類(lèi)樹(shù)的樹(shù)根開(kāi)始依次遞增，每層的遞增量為I維；對(duì)于父子節(jié)點(diǎn)，假設(shè)子節(jié)點(diǎn)特征向量的維數(shù)為N，則父節(jié)點(diǎn)的特征向量的維數(shù)為N-1，子節(jié)點(diǎn)的前N-I維向量與其父節(jié)點(diǎn)的特征向量一致，子節(jié)點(diǎn)的第N維向量用于區(qū)別在其父節(jié)點(diǎn)下的各子節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述第5步中，首先創(chuàng)建采集AgentI,該采集Agent I根據(jù)標(biāo)識(shí)在數(shù)據(jù)池中采集一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，稱為葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，將采集的第一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)作為自身標(biāo)識(shí)，只采集具有該標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)； 再創(chuàng)建采集Agent 2，該采集Agent 2也根據(jù)標(biāo)識(shí)在數(shù)據(jù)池中采集一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前采集的葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)是否與已經(jīng)存在的采集Agent的標(biāo)識(shí)相重合，如果是，則再采集一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行判斷，否則將當(dāng)前采集的葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)作為自身標(biāo)識(shí)；直至所創(chuàng)建的采集Agent無(wú)法采集到新的種類(lèi)的數(shù)據(jù)為止，停止創(chuàng)建采集Agent,并將無(wú)任務(wù)的采集Agent撤銷(xiāo)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述第6步中，首先，創(chuàng)建第一個(gè)組織Agent,記為組織Agentl,該組織Agentl對(duì)應(yīng)的是子樹(shù)中倒數(shù)第二行的節(jié)點(diǎn),組織Agentl對(duì)所有的采集Agent發(fā)出詢問(wèn)，獲得所有采集Agent的標(biāo)識(shí),并記錄在統(tǒng)計(jì)表中；組織Agentl根據(jù)標(biāo)識(shí)，找到自身對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采集Agent，從這些采集Agent中進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并匯總，并且將自身的標(biāo)識(shí)添加到統(tǒng)計(jì)表中，將處理過(guò)的采集Agent的標(biāo)識(shí)從統(tǒng)計(jì)表中刪除； 然后，再創(chuàng)建第二個(gè)組織Agent,記為數(shù)據(jù)組織Agent 2,處理過(guò)程與Agentl相同,直至針對(duì)子樹(shù)中倒數(shù)第二行的所有節(jié)點(diǎn)均創(chuàng)建了組織節(jié)點(diǎn)；此時(shí)，統(tǒng)計(jì)表中標(biāo)識(shí)的數(shù)量與倒數(shù)第二行的節(jié)點(diǎn)數(shù)量相同； 此后，再創(chuàng)建一個(gè)組織Agent,記為組織Agent 21,該組織Agent 21對(duì)應(yīng)的是子樹(shù)中倒數(shù)第三行的節(jié)點(diǎn)，該組織Agent 21對(duì)統(tǒng)計(jì)表中記載的所有組織Agent發(fā)出詢問(wèn)，獲得所有組織Agent的標(biāo)識(shí),并記錄在統(tǒng)計(jì)表中；組織Agent 21根據(jù)標(biāo)識(shí),找到自身對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的組織Agent，從這些組織Agent中進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并匯總，并且將自身的標(biāo)識(shí)添加到統(tǒng)計(jì)表中，將處理過(guò)的組織Agent的標(biāo)識(shí)從統(tǒng)計(jì)表中刪除；至此完成了倒數(shù)第三層節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)匯總； 針對(duì)每一層節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相同的創(chuàng)建組織Agent并進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總的操作，直到處理完子樹(shù)中的根節(jié)點(diǎn)。
7.一種基于多智能體的應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括聚類(lèi)單元、數(shù)據(jù)庫(kù)、多智能體數(shù)據(jù)處理單元、三維模型渲染引擎和圖形輸出設(shè)備；所述多智能體數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理Agent、界面Agent、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理Agent、數(shù)據(jù)池、采集Agent處理模塊、組織Agent處理模塊、信息轉(zhuǎn)化Agent ；所述聚類(lèi)單元，用于接收待顯示災(zāi)害區(qū)域的遙感圖像，采用圖像分辨率作為SSHC算法的尺度Y，采用SSHC算法對(duì)遙感圖像從指定的最高分辨率開(kāi)始聚類(lèi)計(jì)算，從而形成隨尺度參數(shù)收斂的層次聚類(lèi)樹(shù)，層次聚類(lèi)樹(shù)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)類(lèi)別；根據(jù)外部輸入，設(shè)定每個(gè)類(lèi)別所表示的地物以及為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定標(biāo)識(shí)；該標(biāo)識(shí)一方面唯一標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)的不同類(lèi)別，而且還表示節(jié)點(diǎn)之間的隸屬關(guān)系； 界面Agent負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互，接收用戶指令，用戶指令包括用戶指定的希望顯示的地物A，在聚類(lèi)單元構(gòu)建的層次聚類(lèi)樹(shù)中查找以所述地物A為樹(shù)根的子樹(shù)，該子樹(shù)中的各節(jié)點(diǎn)就是要提取的信息的種類(lèi)，將該子樹(shù)中各節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)分別傳達(dá)給數(shù)據(jù)庫(kù)管理Agent和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理Agent ;并將所要顯示的地物信息發(fā)送給三維模型渲染引擎； 數(shù)據(jù)庫(kù)管理Agent，用于根據(jù)所接收的標(biāo)識(shí)，從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中提取具有所接收標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)，并暫存到數(shù)據(jù)池中； 所述數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)有待顯示災(zāi)害區(qū)域的空間環(huán)境信息和各項(xiàng)資源信息； 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理Agent，用于根據(jù)所接收的標(biāo)識(shí)，從網(wǎng)絡(luò)中提取具有所接收標(biāo)識(shí)的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)，并暫存到數(shù)據(jù)池中； 上述數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)均是已經(jīng)打上標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)； 采集Agent處理模塊，用于從界面Agent中獲取子樹(shù)結(jié)構(gòu)，獲取所述子樹(shù)中的葉子節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的葉子節(jié)點(diǎn)和采集Agent共享相同標(biāo)識(shí)；每個(gè)采集Agent負(fù)責(zé)從所述數(shù)據(jù)池中采集與自身具有相同標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)； 組織Agent處理模塊，用于從界面Agent中獲取子樹(shù)結(jié)構(gòu)，針對(duì)所述子樹(shù)中除了葉子節(jié)點(diǎn)之外的其他每個(gè)節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)組織Agent,對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)和組織Agent共享相同標(biāo)識(shí)；每個(gè) 組織Agent根據(jù)標(biāo)識(shí)，找到自身子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Agent，然后匯總找到的所有Agent的數(shù)據(jù)，作為自身數(shù)據(jù)； 信息轉(zhuǎn)化Agent,是一個(gè)反應(yīng)式Agent,將組織Agent和采集Agent中每個(gè)Agent獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為顯示該Agent所代表節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三維模型所需的信息； 三維模型渲染引擎，存儲(chǔ)有與層次聚類(lèi)樹(shù)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三維模型，并且存儲(chǔ)有各三維模型的地理坐標(biāo)；當(dāng)接收到來(lái)自界面Agent的顯示指令時(shí),根據(jù)界面Agent解析出的希望顯示的地物A，在層次聚類(lèi)樹(shù)中找到該地物A所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，利用信息轉(zhuǎn)化Agent發(fā)來(lái)的顯示各三維模型所需的信息，結(jié)合各三維模型的地理坐標(biāo)，形成所述地物A的三維地理圖像，發(fā)送給圖形輸出設(shè)備； 圖形輸出設(shè)備，顯示所述三維地理圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，界面Agent再次接收用戶指令，當(dāng)用戶指令指定的希望顯示的地物變更為所述子樹(shù)中某一節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地物B，則界面Agent不向傳達(dá)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理Agent和數(shù)據(jù)庫(kù)管理Agent傳達(dá)新信息，直接發(fā)送指令給三維模型渲染引擎，通知三維模型渲染引擎形成地物B的三維地理圖像，發(fā)送給圖形輸出設(shè)備。
9.如權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其特征在于，界面Agent再次接收用戶指令，當(dāng)用戶指定的希望顯示的地物變更為地物D，且地物D包含地物A，則重新在層次聚類(lèi)樹(shù)中查找以所述地物D為樹(shù)根的新子樹(shù)；比較所述子樹(shù)和所述新子樹(shù)，對(duì)于新子樹(shù)中增加的新節(jié)點(diǎn)，將新節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)分別傳達(dá)給數(shù)據(jù)庫(kù)管理Agent和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理Agent ;并且發(fā)送指令給三維 模型渲染引擎，通知三維模型渲染引擎形成地物D的三維地理圖像，發(fā)送給圖形輸出設(shè)備；采集Agent處理模塊和組織Agent處理模塊根據(jù)新子樹(shù)，對(duì)于新子樹(shù)中已經(jīng)創(chuàng)建了Agent的節(jié)點(diǎn)，已創(chuàng)建的Agent繼續(xù)使用，不需要重新采集和組織數(shù)據(jù)；對(duì)于新子樹(shù)中沒(méi)有創(chuàng)建Agent的節(jié)點(diǎn)，則倉(cāng)Il建相應(yīng)的采集Agent或組織Agent,并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和組織。
10.如權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其特征在于，各個(gè)采集Agent實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)池中的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自身所需采集的數(shù)據(jù)的數(shù)量或數(shù)值發(fā)生變化，則該采集Agent重新進(jìn)行數(shù)據(jù)米集工作； 各個(gè)組織Agent也實(shí)時(shí)監(jiān)控作為自身數(shù)據(jù)來(lái)源的Agent，如果發(fā)現(xiàn)作為自身數(shù)據(jù)來(lái)源的Agent有數(shù)量或數(shù)值變化,則該組織Agent重新進(jìn)行數(shù)據(jù)組織工作； 當(dāng)采集Agent和組織Agent中任意一個(gè)Agent的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，均通知三維模型渲染引擎重新將變化后的Agent數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維模型顯示所需的信息，并更新三維地理圖像，發(fā)送給圖形輸出設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多智能體的應(yīng)急災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示系統(tǒng)和方法，能夠?qū)崟r(shí)獲取災(zāi)害信息，并動(dòng)態(tài)、多粒度的三維顯示。該方法包括采用SSHC算法處理遙感圖像建立層次聚類(lèi)樹(shù)；層次聚類(lèi)樹(shù)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)為一個(gè)類(lèi)別，設(shè)定各類(lèi)別對(duì)應(yīng)的地物，并建立每個(gè)類(lèi)別的三維模型；災(zāi)情態(tài)勢(shì)顯示時(shí)，接收用戶指令，用戶指令包括用戶指定的希望顯示的地物A，在層次聚類(lèi)樹(shù)中查找以所述希望顯示的地物A為樹(shù)根的子樹(shù)；創(chuàng)建采集智能體收集子樹(shù)中底層節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建組織智能體從采集智能體或其他組織智能體中匯總除底層節(jié)點(diǎn)之外的其他各級(jí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)渲染各類(lèi)三維模型，形成地物A的三維地理圖像并顯示，并且可以顯示地物A內(nèi)部更細(xì)粒度的三維地理圖像。
文檔編號(hào)G06T13/20GK102800120SQ20121020274
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者陳杰, 于海心, 張娟, 陳晨, 竺文彬, 連曉巖, 陳是君 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)