基于维吾尔语手语合成的虚拟人姿态控制的控制方法

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果基于维吾尔语手语合成的虚拟人姿态控制的控制方法　　手语是聋哑人使用的语言，它是由手形动作加上表情姿势而组成的表达系统，是一种靠动作和视觉进行交流的特殊语言。手语合成就是把基于文本的自然语言通过手语合成系统翻译成聋哑人认识的手势语言，通过计算机生成的三维虚拟人将手势表达出来。基于虚拟人技术的维吾尔语手语合成系统可以被广泛的应用到众多领域，例如：维吾尔语三维手语教学、

2、新闻播报、聋哑人和正常人的交流等，对提高聋哑人的生活质量有着重要的意义。该文通过对维吾尔语手语的研究，用机器人运动学的方法对虚拟人手臂模型进行建模，运用JAVA3D技术构建了维吾尔语手势编辑器，能够准确的实现手语动作，为手语合成系统的建立打下了良好的基础。　　1机器人运动学　　表示机器人操作机或机械手每个杆件在空间相对于绝对坐标系或相对于机器人机座坐标系的位置及方向的方程，称为机器人的运动学方程[1]。对于各运动构件上笛卡尔坐标系的变换关系，该文采用的是齐次坐标变换。例如第一个构件的位置及方向用

3、齐次坐标矩阵A1描述，第二个构件的位置及方向用齐次坐标矩阵A2描述，则第i个构件的位置及方向就是齐次坐标变换：　　Ti=A1A2???Ai课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　即各齐次坐标矩阵依次连乘，便得到齐次坐标变换。　　坐标旋转和坐标平移的复合变换　　对于最一般的情形：坐标系｛B｝

4、的原点与｛A｝的原点既不重合，｛B｝的方位与｛A｝的方位也不相同。用位置矢量ApBO描述｛B｝的坐标原点相对于｛A｝的位置；用旋转矩阵R描述｛B｝相对于｛A｝的方位，如图1所示。[2]对于任一点p在两坐标系A和B的描述Ap和Bp具有如图1的变换关系。　　齐次坐标　　我们采用齐次变换来进行相关的坐标变换。在该变换中，采用的坐标是齐次坐标。所谓齐次坐标，就是用n+1维坐标来描述n　　2手臂运动约束课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当

5、的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　手部动作的限制主要是对关节运动，约束条件反映了以下四种情形：1）关节角度的限制和约束的运动类型，第二到第五个手指的第三个关节由于只能做弯曲、伸直运动，而且第一和第二关节只能弯曲，伸直在同一方向上，因此，同一平面上的有四个手指是第二到第五手指；2）第一关节弯曲的程度大约是第二关节弯曲程度的2/3，指骨之间弯曲对人类手指运动的限制是，在没有外力的情况下，就

6、不可能有第一个关节弯曲而第二关节不弯曲的情况；3）对于掌骨和手之间的约束，由于独立的一个手指的弯曲要受到指状组合型韧带的限制，当第三个关节弯曲时的角度大概是90度，而对于第二个手指却少于90度，第三到第五个手指弯曲的角度超过90度，手指弯曲会阻止一个手指的伸展，因此，第三关节弯曲角度取决于相邻手指弯曲或伸展；4）掌骨与手之间的关节并拢和分开的约束，握成一个拳头时，随着手指弯曲的角度增加手分开与并拢的角度减少，第三个手指作用限制并拢与分开，而自然伸开手掌时，并拢与分开可自由进行。[5]　　通过右乘

7、表示四个运动的四个矩阵就可以得到变换矩阵A，矩阵A表示了四个依次的运动。从而得到结果如下：　　按照以上规则，并按照实际应用中的要求选取了多自由度关节的简化形式之后，建立了手臂肩关节到手腕关节的坐标系，各坐标系的建立有一定的相互依附关系如图2所示，肩关节建立了三个坐标系，肘关节建立了两个坐标系。[6]图2肩肘腕关节相互依附关系图　　根据D-H法，建立了D-H参数表：　　表1D-H参数表　　C50-S50S50C500-10dBC0001课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在

8、一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　Si表示Sinθi，Ci表示Cosθi，A1表示构件坐标系1相对于参考坐标系的变换关系，A2表示构件坐标系2相对于构件坐标系1的变换关系，其余变换以此类推。[7]将上面列出的转换矩阵依次相乘就可以得到手臂各关节的空间位姿矩阵，腕关节的矩阵为：　　nxoxaxpxnyoyaypynzozazpz　　0001　　其