基于VRML的中国手语三维显示

手语合成的目的是由计算机自动生成文本句子对应的手语，是智能人机接口研究的一个极具挑战性的课题。手语显示是手语合成过程中非常关键的一步，其任务是在文本句子转换为手语码后，将手语码逼真地显示成虚拟人手语运动。介绍了研究中国手语合成时提出的一种基于VRML的三维虚拟人姿态显示方法和连续中国聋人手语显示方法。该方法不仅可以显示逼真的虚拟人合成手语，而且具有很好的通用性，为网络环境中实现不同人体模型的手语表达与传输打下了基础。     

基于虚拟人合成技术的中国手语合成方法

介绍了一种中国手语合成方法,实现了文本到中国手语的自动翻译,并使用虚拟人合成技术,实现了中国手语的合成与显示,以此帮助聋人与听力正常人之间实现自然交流.在该方法中,首先应用两只数据手套和3个6自由度位置跟踪器,基于运动跟踪的原理,记录真实人体演示每个手语词的运动数据,建立一个初始的手语词运动数据库.然后,应用一种基于控制点的人体运动编辑方法,对每个手语词的运动数据进行编辑与微调,最后得到一个高质量的手语词运动数据库.当给定一个文本句子时,应用人体运动合成方法,对每个手语词的手语运动片段进行拼接合成,最终生成一个完整的手语运动,并基于VRML的人体运动显示方法将合成的运动逼真地显示出来.基于该方法,在PC/Windows/VC6.0环境下实现了一个中国聋人手语合成系统.该系统采集了<中国手语>(含续集)中收录的5 596个手语词,可以合成一般生活与教学用语.经聋校的老师和学生确认,合成手语准确逼真,可以广泛应用于教学、电视、Internet 等多种大众媒体,帮助聋人参与其他听力正常人的活动,具有广泛的应用前景和重要的社会意义.     

基于VRML虚拟人的维文手语库的构建

维吾尔语的手语合成有助于改善维吾尔族聋哑人与听力正常人进行自然交流,也可以应用于计算机辅助维吾尔哑语教学、维文电视节目播放等方面。维文手语库是维吾尔语手语合成的基础。通过分析维吾尔手语的特点,采用关键帧插值技术来控制VRML虚拟人的手势动作,利用Visual C++和OpenGL环境实现了一个维吾尔文的手势编辑系统,通过手势运动数据驱动虚拟人来实时显示当前的手势状态。通过该系统,收集了常用的维吾尔语词汇及32个维吾尔字母的手势运动数据。     

基于OpenGL的三维虚拟人手语动画的研究与实现

研究了一种基于OpenGL实现三维虚拟人手语动画的方法.首先构造了三维虚拟人的最小骨骼模型;其次研究分析了手部的关键动作,提出了手部动厕的关键帧手势;又考虑到手部的运动干涉和运动约束,给出了手语动画中的不可能手势,接着基于关键帧手势以及不可能的手势,利用手部各关节之间的联动关系,给出了手部各节点位置的计算方法;最后基于OpenGL实现了三维虚拟人的手语动画.实验结果表明,基于关键帧手势以及不可能的手势的三维虚拟人的手语动画方法不仅解决了真实人手部动作的复杂性问题,又没有裁剪必要的手部动作,获得了理想的手语动画效果.     

基于可穿戴式惯性传感器的人体运动跟踪方法综述

基于可穿戴式惯性传感器（Inertial sensor unit,IMU）的人体运动跟踪技术具有佩戴方便、运动空间不受限和成本低等优点,已广泛应用于医疗康复、体育竞技、人机交互和虚拟现实等领域.本文对惯性式人体运动跟踪技术的发展历史、研究现状以及典型方法进行了较为全面的梳理和总结,主要包括人体运动学模型和生物学约束,传感器初始对准方法,传感器种类,传感器误差处理以及数据融合方法,并概述相关方法应用于实际的现状.最后,总结了该领域待解决的难点问题,并对未来的发展趋势进行了展望.     

基于人体传感和Android技术的运动监测系统设计与实现

为了避免运动过程中和比赛中运动姿态不正确以及运动过量对身体造成的伤害,提出了基于人体传感和Android技术的运动监测系统的设计,在运动过程中对人体运动参数和运动姿态实时监测,通过Android平台实现卡路里消耗计算和运动姿态建模评估,以避免出现运动损伤和体能透支现象。监测系统以MSP430单片机为控制核心,采用MPU6050三轴加速度传感器实时测量人体三轴加速度,利用Android平台计算加速度、速度、里程等运动参数、运动中消耗的卡路里能量,以及人体运动轨迹跟踪、定位;并通过人体运动模型识别算法评估人体运动姿态,实现危险动作预判。实验证明系统能够实现实时运动监测、运动跟踪定位,保护运动者的身体健康。     

基于单目视频运动跟踪的三维人体动画

针对传统人体动画制作成本高、人体运动受捕获设备限制等缺陷,提出了一种基于单目视频运动跟踪的三维人体动画方法。首先给出了系统实现框架,然后采用比例正交投影模型及人体骨架模型来恢复关节的三维坐标,关节的旋转欧拉角由逆运动学计算得到,最后采用H-anim标准对人体建模,由关节欧拉角驱动虚拟人产生三维人体动画。实验结果表明,该系统能够对人体运动进行准确的跟踪和三维重建,可应用于人体动画制作领域。     

基于OpenGL实现聋哑人手语关键动作的方法

手语动作的研究是解决聋哑人通过电视、网络进行沟通交流障碍的主要课题之一。首先构造了最小人体三维骨骼模型,基于该骨骼模型给出了聋哑人手语关键动作的所有可能手势和不可能手势,接着基于可能的手势实现了虚拟人连续手势的变换,实现了虚拟人的手语动作。该方法通过可能的关键动作的方法不仅解决了虚拟人手语动作的网络传输的难题,又没有降低实时性,实现了虚拟人的手语动画效果。     

虚拟人运动中受扰的平衡保持算法

为了更加真实且实时地模拟运动中虚拟人恢复平衡的反应动作,提出一种针对受到外界作用力扰动的虚拟人平衡保持算法.首先通过虚拟人质心位移和速度来判断平衡性;然后借助生物力学的研究成果设计了具有人体特性的虚拟人运动受扰后的平衡保持方法,并用动力学进行模拟,驱动虚拟人完成平衡恢复.实验结果表明:该算法计算效率高,符合人体的生物力学特性,并且具有良好的交互性与较好的视觉效果,适用于虚拟人动画合成.     

基于运动捕捉数据的虚拟人建模及运动仿真

虚拟人运动具有深远的理论价值及广阔的应用前景.但是因为运动形式多样导致动特性复杂,计算难度大,现有的虚拟人运动仿真系统很难同时保证仿真的实时性和真实性.根据快速发展的运动捕捉技术,为解决上述问题,采用一个虚拟人运动仿真系统.首先建立既计算简单又显示逼真的虚拟人模型,可根据运动捕捉数据对虚拟人模型进行仿真.实验结果表明,方法可以在保证时间复杂度的基础上逼真地运用运动捕捉数据驱动虚拟的运动.经实验证明,虚拟人运动仿真方法,可以应用于智能人机交互领域中.     

Chinese Sign Language animation generation considering context

Sign language (SL) is a kind of natural language for the deaf. Chinese Sign Language (CSL) synthesis aims to translate text into virtual human animation, which makes information and service accessible to the deaf. Generally, sign language animation based on key frames is realized by concatenating sign words captured independently. That means a sign language word has the same pattern in diverse context, which is different from realistic sign language expression. This paper studies the effect of context on manual gesture and non-manual gesture, and presents a method for generating stylized manual gesture and non-manual gesture according to the context. Experimental results show that synthesized sign language animation considering context based on the proposed method is more accurate and intelligible than that irrespective of context.     

基于运动捕获数据的虚拟人动画研究

随着三维游戏等行业对计算机动画制作需求的增加,在三维动画制作软件中人工调整虚拟人动作的工作方式已经不再适合现在的计算机动画制作。运动捕获技术是直接记录物体的运动数据并将其用于生成计算机动画,具有高效率、所生成的动画真实感强等优点,因而获得了广泛应用。提出了一种利用运动捕获数据来生成动画的方法,基于运动捕获得到的数据建立并驱动三维骨架模型,从而产生骨架的运动,形成动画。该方法可以充分利用现有的大量运动捕获数据,因此具有较大的应用前景。     

面向大词汇量的实时连续中国手语识别系统

目前手语识别研究的难点之一在于如何实现大词汇量的连续语句识别，针对这个问题，该文提出了几个有效的方法，包括修正转移矩阵，状态结点的捆绑，快速匹配，在搜索路径中加入词跳转的估计参数等。利用上述技术，该文实现了一个基于数据手套和位置跟踪器的大词汇量的连续的中国手语实时识别系统，对中国手语辞典中收录的5100个词以及一批连续语句作实验，实验结果表明，文中所介绍的技术在提高系统识别速度和准确率方面都很有效。     

基于Kinect的人体姿态估计优化和动画生成

为了生成更准确流畅的虚拟人动画,采用Kinect设备捕获三维人体姿态数据的同时,使用单目人体三维姿态估计算法对Kinect的彩色信息进行骨骼点数据推理,从而实时优化人体姿态估计效果,并驱动虚拟人物模型生成动画。首先,提出了一种时空优化的骨骼点数据处理方法,以提高单目估计人体三维姿态的稳定性;其次,提出了一种Kinect和遮挡鲁棒姿势图（ORPM）算法融合的人体姿态估计方法来解决Kinect的遮挡问题;最后,研制了基于四元数向量插值和逆向运动学约束的虚拟人动画系统,其能够进行运动仿真和实时动画生成。与仅利用Kinect捕获人体运动来生成动画的方法相比,所提方法的人体姿态估计数据鲁棒性更强,具备一定的防遮挡能力,而与基于ORPM算法的动画生成方法相比,所提方法生成的动画在帧率上提高了两倍,效果更真实流畅。     

一种基于国标人体测量学数据的虚拟人建模方法

针对目前利用国标人体测量学数据构建的虚拟人模型,只有单一的骨骼层或皮肤层,不便于同时对虚拟人进行实时运动控制和皮肤动态变形研究的问题,提出一种利用GB 10000-88的19个人体测量学特征数据、用3ds max构造出虚拟人的皮肤网格、层级建模方法构建出虚拟人的骨骼关节运动模型与四元数球面混合插值技术相结合的虚拟人建模方法。实验结果表明,该方法构建的虚拟人双层模型有利于对准确的国标人体测量学数据的虚拟人角色进行建模、皮肤逼真变形、实时运动仿真和人机工效学分析。     

一种具有逼真效果的虚拟人动画生成方法

针对传统的虚拟人动画逼真度低、动画生成复杂、且动画存在飘移现象的问题,提出了一种基于视频关键帧获取运动数据的虚拟人动画生成方法。首先利用线性混合蒙皮算法建立了新的人体几何模型;其次利用正向运动学方法驱动虚拟人的骨骼模型,并利用平移补偿原则消除虚拟人运动中的飘移现象;最终实现了基于双目正交视觉获取关节运动参数的虚拟人动画。实验结果表明,新方法能逼真地模拟真实人体动作,且方法易于实现、实用性强。     

基于多自主智能体的群体动画创作

群体动画一直是计算机动画界一个具有挑战性的研究方向，提出了一个基于多自主智能体的群体动画创作框架：群体中的各角色作为自主智能体，能感知环境信息，产生意图，规划行为，最后通过运动系统产生运动来完成行为和实现意图，与传统的角色运动生成机理不同，首先采用运动捕获系统建立基本运动库，然后通过运动编辑技术对基本运动进行处理以最终得到角色运动，应用本技术，动画师只需“拍摄”角色群体的运动就能创作群体动画，极大地提高了制作效率。     

Interpolation synthesis of articulated figure motion

Most conventional media depend on engaging and appealing characters. Empty spaces and buildings would not fare well as television or movie programming, yet virtual reality usually offers up such spaces. The problem lies in the difficulty of creating computer generated characters that display real time, engaging interaction and realistic motion. Articulated figure motion for real time computer graphics offers one solution to this problem. A common approach stores a set of motions and lets you choose one particular motion at a time. The article describes a process that greatly expands the range of possible motions. Mixing motions selected from a database lets you create a new motion to exact specifications. The synthesized motion retains the original motions' subtle qualities, such as the realism of motion capture or the expressive, exaggerated qualities of artistic animation. Our method provides a new way to achieve inverse kinematics capability-for example, placing the hands or feet of an articulated figure in specific positions. It proves useful for both real time graphics and prerendered animation production. The method, called interpolation synthesis, is based on motion capture data and it provides real time character motion for interactive entertainment or avatars in virtual worlds