基于OpenGL的三维虚拟人手语动画的研究与实现

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1、第加1312年卷第11月11期MICR微OCO计MPU算TER机APP应LICA用TIONSVo1．32No．11NOV．2011基于OpenGL的三维虚拟人手语动画的研究与实现郭瑾高伟刘德山郑宏亮(辽宁师范大学计算机与信息技术学院大连116081)摘要：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，提出了手部动画的关键帧手势；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

2、部各节点位置的计算方法；最后基于Open-GL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。关键词：三维虚拟人关键帧手势不可能手势运动干涉运动约束TheResearchandRealizationInHandLanguageAnimationOf3DVirtualHumanBasedOnOpenGLGUOJin，GAOWei，LIUDeshan，ZHENGHongliang(ComputerandI

3、nformationTechnologyInstitute，NormalUniversity，Dalian，116081，China)Abstract：Inthepaper，arealizationmethodof3DvirtualhumanhandlanguagebasedonOpen(／1isresearched．Firstly，aleastbonemodelof3Dvirtualhumanisbuilt，andthenthekeymotionofhandisstudiedtogiveoutthekeyframegestureofha

4、ndanimation．Sec—ondly，consideringthehandmotioninterferenceandmotionconstraint，theimpossiblegestureinhandlanguageanimationisobtmned．BasedOilkeyframegestureandimpossiblegesture，andusingthelinkagerelationshipofhandjoints，thecomputemethodofeveryhandjointpositionisgiven．Atlast

5、，thehandlanguageanimationof3DvirtualhumanbasedonOpenGLisrealized．Theresultofexperimentshows，thehandlanguageanimationmethodof3dvirtualhumanbasedonkeyflamegestureandimpossiblegesturesolvesthecomplexi—tyofrealhumanhandmotionwithoutreducingthenecessaryhandmotion，andgettheidea

6、lefectofhandlanguageanimation．．Keywords：3Dvirtualhuman，keyflamegesture，impossiblegesture，motioninterference，motionconstraint1引言手语是人体语言的一个非常重要的组成部分，它是包含信息量最多的一种人体语言，它与语音及书面语等自然语言的表达能力相同，因而在人机交互方面，手语完全可以作为一种手段，而且具有很强的视觉效果，它生动、形象、直观。基于此，三维虚拟人手语动画的研究有着重要的实际应用意义。三维虚拟人手语动画技术总体上

7、可分为2类J：一是以传统计算机动画技术，特别是传统二维计算机动画技术为基础发展而来的模型动画；二是随着运动捕获系统的普及而产生的基于捕获数据的人体手语动画制作技术。传统模型手语动画思想是以数学模型为基础来产生满足用户需求的动画结果，从本质上而言是一种基于模型的手语动画制作方法，包括关键帧动画技术、基于运动学知识的关节动画技术以及物理学／动力学方法等；而基于运动捕获的手语动画制作技术则是以真实感三维运动数据为基础，采用数据驱动方式产生三维人体动画，从本质上而言是一种数据驱动的动画制作手段，包括基于运动捕获数据的编辑、合本文于2011—10—

8、12收到。11期·郭瑾等：基于OpenGL的三维虚拟人手语动画的研究与实现59成、重用等技术。这使得数据驱动方式成为制作真实感三维人体动画的重要手段。采用运动捕获技术进行三维人体动画创作的本质