基于人工情感的远程交互技术研究

论文摘要

现代科学技术的飞速发展为人们提供了丰富的远程即时交互方式,按照承载信息的媒介不同,又可以分为文本通信、语音通信和视频通信三大类。文本通信带宽资源占用少,但它传递的信息量少,用户有时难以理解对方的真正意图。视频通信的交互效果最好,但它占用的带宽高,易导致网络拥塞,降低视频交互质量。针对当前通信技术手段中存在的问题,为了满足人们对快速、高效、有趣的远程交互技术的需求,本文采用以文本为媒介的通信方式,基于可视语音合成、虚拟现实、情感计算等技术,在虚拟环境中利用3D虚拟人实现用户的远程存在,并基于云理论控制3D虚拟人的肢体动作,形象地表达上下文中隐含的情感、交互意图等信息,丰富用户的远程感知体验,经实际测试,效果良好。本文的主要工作包括4个方面:归纳了人类交互意图的分类,将其划分为十六个类别,并为每个类别设计了基于肢体动作的情感、交互意图表达模型,为系统精确地提取文本信息中隐含的人类交互意图,实现肢体动作的形象表达提供了理论基础。给出了基于特征参数的肢体运动控制模型,提炼了虚拟人肢体运动的特征参数,合成了较为自然、逼真的肢体运动效果。提出了基于云理论的虚拟人肢体运动的不确定性控制算法。实现对鞠躬、摇头等动作参数的合理控制,增加虚拟人肢体动作的多样性,提升了动作的仿真程度。基于不确定性控制算法,设计实现了“基于人工情感的远程交互系统”的原型系统,该系统具有远程连接、语音合成、简短非语言信息的识别、鞠躬、摇头等动作的不确定性控制与合成等基本功能。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 语音合成
• 1.2.2 视频基元拼接技术
• 1.2.3 情感状态照片匹配技术
• 1.2.4 感情图棒
• 1.2.5 三维虚拟人脸
• 1.2.6 情感搜索引擎
• 1.2.7 虚拟和物理机器人化身（Avatar）
• 1.2.8 拟人情感机器人
• 1.2.9 虚拟人（机器人）的肢体运动控制
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 情感与交互意图的肢体控制模型
• 2.1 情感与交互意图的分类和表达模型
• 2.1.1 情感与交互意图的分类
• 2.1.2 情感与交互意图的表达模型
• 2.2 虚拟人的肢体动作控制模型
• 2.2.1 虚拟人模型
• 2.2.2 虚拟人肢体运动特征参数
• 2.2.3 虚拟人肢体运动控制方法
• 第三章 基于云模型的虚拟人肢体动作的不确定性控制
• 3.1 云模型
• 3.2 基于云模型的虚拟人鞠躬动作控制
• 3.2.1 鞠躬的控制模型
• 3.2.2 最大鞠躬角敬意云
• 3.2.3 低位保持时间敬意云
• 3.2.4 基于云理论的鞠躬控制算法
• 3.2.5 算法仿真及性能分析
• 3.3 基于云模型的虚拟人摇头动作控制
• 3.3.1 虚拟人摇头动作控制模型
• 3.3.2 最大摇头角否定云
• 3.3.3 摇头次数否定云
• 3.3.4 摇头速度否定云
• 3.3.5 基于云模型的摇头控制算法
• 3.3.6 算法仿真及性能分析
• 第四章 基于人工情感的远程交互系统设计与实现
• 4.1 系统体系结构
• 4.2 系统功能组成
• 4.3 系统功能模块实现
• 4.4 测试与验证
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢