虚拟替身自主交互模型研究

作     者：隋菲 

作者单位：河南工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨志晓

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：虚拟替身 自主交互 自适应时间窗口 操作静默 可视语音合成 

摘      要：在虚拟交互环境中,用户利用虚拟替身技术可以实现准面对面的交流。通过与虚拟替身的交互,用户可以更有效的理解对方的交互意图。因此基于替身的虚拟现实技术已经成为一个研究热点,并且在工程应用中具有广阔的发展前景。例如将虚拟替身技术应用于日常的即时通信软件中,当我们和远程用户进行交流时,利用虚拟替身可以提高用户交互的真实感。但是由于虚拟替身的行为模式受其主人的控制,即当用户对系统有操作时,虚拟替身有动作,用户无操作时,替身随之无动作。这使得虚拟替身的行为模式缺乏自主性。在虚拟交互系统中,如果用户一段时间内无任何操作,即该用户进入操作静默,其虚拟替身也随着主人进入静默状态,这样就不能将静默期用户的真实情感状态反馈给对方用户,造成交互过程中断,无法保持交流的自然性,不符合人们在日常生活交流时的真实状态。 为了使交互过程更加逼真,本文将解决一方用户进入操作静默所造成得交互中断的问题。着重对用户静默期虚拟替身的状态进行分析、设计虚拟替身的自主交互行为模型。本文所做的研究如下: (1)对现实生活中人与人交流行为模式进行分析。尤其是一方会话者无回应(即进入静默期),分析其面部表情、肢体动作等所蕴含的非语言信息,以及另一方会话者的反应。 (2)尝试从人-人的交互模式中提取虚拟交互系统中用户进入静默期及静默深度的判定算法,并通过统计学方法验证该算法的合理之处。把现实生活中会话者进入静默期典型的反应状态移植给虚拟替身,设计出虚拟替身自主交互模型。 (3)对3D虚拟替身的肢体动作以及面部表情的控制算法进行研究。利用运动学方法构建虚拟替身模型的齐次变换矩阵,建立其运动学方程。 (4)通过构建基于可视语音合成的交互系统,着重检验在一方用户陷入静默期后,虚拟替身的自主交互反应模型。结果表明:替身在其主人进入静默时的自主交互行为维护了虚拟交互环境的连续性。