面向肌电信号的虚拟现实提线木偶动画研究

泉州提线木偶属于首批中国非物质文化遗产，是中华传统文化的实现形式之一.然而，由于木偶体积庞大，携带与操作不便，直接限制了其受众群体.为了实现提线木偶的有效传承与保护，设计了基于手势识别的虚拟现实提线木偶动画方案，构建了基于MYO臂环肌电信号的人体生理信号控制动画原型系统，应用两个用户实验验证了算法的高精确性与易操控性.首先，通过低通滤波与平滑实现多通道肌电信号数据的信号处理.其次，提取八通道时域特征与时频域特征，并通过线性判别器将其降维为六维特征向量，实现特征间关联性消除与算法鲁棒性增强.最后，构造多分类支撑向量机实现特征向量，确定手势识别结果.实验验证算法离线动作平均识别准确率为95.59%，实时动作平均识别准确率达到90.75%，在1.1s左右完成手势识别.面向提线木偶任务，构造了两个用户体验任务，普通用户人群中，木偶动作识别率较高，用户使用意愿、易学性等方面，系统性能亦显著高于真实木偶操控；专业用户在承认系统可用性的同时，具有较高的接受度.用户任务表明该设计满足了手势识别实时性和准确性的要求，具有良好的交互性和趣味性.相关研究可以广泛地应用于计算机动画等类似的系统，对于体验和保护提线木偶具有现实意义.