手语是一种可视化语言,它主要靠手及手臂的运动姿态辅以适当的表情和口型来表达语意,是聋哑人交流的重要途径。我国聋哑人口数量巨大。近年来,在我国政府和中国残联的领导下,我国的残疾人事业得到健康有序的发展。本文研究开发的基于虚拟人技术的中国手语新闻播报系统正是这样的一项最新科研技术。本系统将手语合成技术应用到播报、赛事解说、科普科教等媒体广播领域,实现了手语与语音的同步播报。对提高聋哑人的生活质量及中国标准手语的普及起到了积极的推动作用。本文的研究内容主要包括以下几个方面:虚拟人建模及人体运动控制技术:本文根据手语表达过程中手及手臂的运动特点的不同,建立了基于关节链结构的人体上肢抽象模型。在此基础上建立了基于关节角度的人体运动学方程,并对其进行了求解,从而实现了虚拟人手及手臂的关节角度向量到手语姿态的映射。最后,本文采用Hermite插值算法对关键帧进行插值计算,在实现关键帧之间的平滑过渡的同时对其运动速度加以控制,使手语表达过程更加逼真细腻。手语帧序列的优化技术:手语是一种基于人体运动姿态表达意思的特殊语言,其表意速度同基于声音的自然语言存在较大差距。为了使手语表达内容与电视节目中语音播报内容同步,针对手语表意速度较慢的特点,本文提出了以个手语帧之间的相对变化量为筛选依据的帧序列优化策略,并在根据手指关节运动过程中存在的约束关系,对原有的帧向量表示法进行了简化,给出了帧的相对变化量的计算方法。基本解决了手语新闻播报过程中手语与声音不同步的问题。基于虚拟人技术的中国手语新闻播报系统的实现:本文采用VRML标准实现对虚拟人的建模及运动控制,通过字幕流驱动虚拟人手及手臂的运动,实现手语的表达。并采用微软公司的Directshow平台对视频流进行处理,从而将虚拟人手语表达的动画实时添加到视频流中,最终实现了手语与语音的同步播报。