CN108227904A - 一种虚拟现实语言交互系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟现实语言交互系统与方法,系统包括:图像采集模块,用于采集用户唇部动态图像;唇语识别模块,用于基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息;VR交互系统,用于将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令。本发明通过图像采集模块采集用户唇部动态图像,通过唇语识别模块基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息,最终VR交互系统将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令,由此,克服了VR头盔中语音输入的局限性,即使在嘈杂的环境或需要保持安静的环境中,语言交互也能适用。

Description

一种虚拟现实语言交互系统与方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实自然交互技术领域,尤其涉及一种虚拟现实语言交互系统与方法。
背景技术
语言是人们自然交流中最有效的手段,在基于计算机的人机交互技术研究中语言交互已经达到实用状态,但是在很多场合语音输入具有很大的局限性、或者根本无法应用,比如在嘈杂的环境或需要保持安静的环境中,语言交互就不适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种虚拟现实语言交互系统与方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种虚拟现实语言交互系统,包括:
图像采集模块,用于采集用户唇部动态图像;
唇语识别模块,用于基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息;
VR交互系统,用于将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令。
在本发明所述的虚拟现实语言交互系统中,所述图像采集模块包括以固定或可伸缩的方式安装在VR头戴显示器上的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
在本发明所述的虚拟现实语言交互系统中,所述图像采集模块包括在距离用户一定距离的正面和/或四周摆放的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
在本发明所述的虚拟现实语言交互系统中,所述唇语识别模块包括:
预处理单元,用于针对多帧连续的图像,确定图像的有效区域;
唇部区域检测单元,用于从有效区域中分离出唇部区域;
唇部运动特征提取单元,用于从唇部区域提取出唇部轮廓,确定唇部轮廓的特征点,通过跟踪多帧连续的图像的特征点识别出唇部运动特征;
唇语识别单元,用于根据唇部运动特征识别唇语信息。
在本发明所述的虚拟现实语言交互系统中,所述系统还包括:
VR渲染系统,用于根据最新变化的场景信息绘制最新输出信息;
输出通道,用于将输出信息在对应的通道输出展示给用户;
其他输入通道,用于采集其他类型的输入信息以供VR交互系统转换为虚拟角色的动作指令。
在本发明所述的虚拟现实语言交互系统中,所述输出通道包括:声音输出通道、显示输出通道以及其他输出通道。
本发明还公开了一种虚拟现实语言交互方法,包括:
S1、图像采集模块采集用户唇部动态图像;
S2、唇语识别模块基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息;
S3、VR交互系统将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令。
在本发明所述的虚拟现实语言交互方法中,所述图像采集模块包括以固定或可伸缩的方式安装在VR头戴显示器上的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
在本发明所述的虚拟现实语言交互方法中,所述图像采集模块包括在距离用户一定距离的正面和/或四周摆放的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
在本发明所述的虚拟现实语言交互方法中,步骤S2包括:
S21、预处理单元针对多帧连续的图像,确定图像的有效区域;
S22、唇部区域检测单元从有效区域中分离出唇部区域;
S23、唇部运动特征提取单元从唇部区域提取出唇部轮廓,确定唇部轮廓的特征点,通过跟踪多帧连续的图像的特征点识别出唇部运动特征;
S24、唇语识别单元根据唇部运动特征识别唇语信息。
实施本发明的虚拟现实语言交互系统与方法,具有以下有益效果:本发明通过图像采集模块采集用户唇部动态图像,通过唇语识别模块基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息,最终VR交互系统将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令,本发明克服了VR头盔中语音输入的局限性,即使在嘈杂的环境或需要保持安静的环境中,语言交互也能适用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图:
图1是本发明虚拟现实语言交互系统的较佳实施例的结构示意图;
图2是本发明虚拟现实语言交互方法的流程图。
具体实施方式
在本发明实施例中,通过图像采集模块采集用户唇部动态图像,通过唇语识别模块基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息,最终VR交互系统将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令,本发明克服了VR头盔中语音输入的局限性,即使在嘈杂的环境或需要保持安静的环境中,语言交互也能适用。
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明,应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明,而不是对本申请技术方案的限定,在不冲突的情况下,本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
图1是本发明虚拟现实语言交互系统的较佳实施例的结构示意图;较佳实施例中,虚拟现实语言交互系统具体包括:
图像采集模块,用于采集用户唇部动态图像;
唇语识别模块,用于基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息;
其他输入通道,用于采集其他类型的输入信息;
VR交互系统,用于将输入信息或者识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令。
VR渲染系统,用于根据最新变化的场景信息绘制最新输出信息;
输出通道,用于将输出信息在对应的通道输出展示给用户。其中,所述输出通道包括:声音输出通道、显示输出通道以及其他输出通道。
其中,所述图像采集模块包括以固定或可伸缩的方式安装在VR头戴显示器上的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
或者,所述图像采集模块包括在距离用户一定距离的正面和/或四周摆放的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
具体的,所述唇语识别模块包括:
预处理单元,用于针对多帧连续的图像,确定图像的有效区域;
有效区域一般是人脸区域,例如可以利用肤色模型和人脸的几何特征检测出人脸。
唇部区域检测单元,用于从有效区域中分离出唇部区域;
例如,在检测到人脸后通过Fisher变换增强嘴唇区域,再结合唇色模型实现对唇部的定位。
唇部运动特征提取单元,用于从唇部区域提取出唇部轮廓,确定唇部轮廓的特征点,通过跟踪多帧连续的图像的特征点识别出唇部运动特征;
例如,唇部轮廓可以采用基于snake模型的嘴唇轮廓提取方法,然后确定特征点,利用光流法和snake模型结合的方法对特征点进行跟踪。
唇语识别单元,用于根据唇部运动特征识别唇语信息。例如,可以运用BP神经网络的唇读识别方法。采用附加动量法和自适应学习速率法在样本集上训练BP网络。
相应的,本发明还公开了一种虚拟现实语言交互方法,参考图2是本发明虚拟现实语言交互方法的流程图。本发明的虚拟现实语言交互方法包括:
S1、图像采集模块采集用户唇部动态图像;
S2、唇语识别模块基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息;
S3、VR交互系统将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令。
其中,所述图像采集模块包括以固定或可伸缩的方式安装在VR头戴显示器上的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
或者,所述图像采集模块包括在距离用户一定距离的正面和/或四周摆放的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
具体的,步骤S2包括:
S21、预处理单元针对多帧连续的图像,确定图像的有效区域。有效区域一般是人脸区域,例如可以利用肤色模型和人脸的几何特征检测出人脸。
S22、唇部区域检测单元从有效区域中分离出唇部区域。例如,在检测到人脸后通过Fisher变换增强嘴唇区域,再结合唇色模型实现对唇部的定位。
S23、唇部运动特征提取单元从唇部区域提取出唇部轮廓,确定唇部轮廓的特征点,通过跟踪多帧连续的图像的特征点识别出唇部运动特征。例如,唇部轮廓可以采用基于snake模型的嘴唇轮廓提取方法,然后确定特征点,利用光流法和snake模型结合的方法对特征点进行跟踪。
S24、唇语识别单元根据唇部运动特征识别唇语信息。例如,可以运用BP神经网络的唇读识别方法。采用附加动量法和自适应学习速率法在样本集上训练BP网络。
综上所述,实施本发明的虚拟现实语言交互系统与方法,具有以下有益效果:本发明通过图像采集模块采集用户唇部动态图像,通过唇语识别模块基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息,最终VR交互系统将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令,本发明克服了VR头盔中语音输入的局限性,即使在嘈杂的环境或需要保持安静的环境中,语言交互也能适用。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种虚拟现实语言交互系统,其特征在于,包括:
图像采集模块,用于采集用户唇部动态图像;
唇语识别模块,用于基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息;
VR交互系统,用于将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实语言交互系统,其特征在于,所述图像采集模块包括以固定或可伸缩的方式安装在VR头戴显示器上的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
3.根据权利要求1所述的虚拟现实语言交互系统,其特征在于,所述图像采集模块包括在距离用户一定距离的正面和/或四周摆放的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
4.根据权利要求1所述的虚拟现实语言交互系统,其特征在于,所述唇语识别模块包括:
预处理单元,用于针对多帧连续的图像,确定图像的有效区域;
唇部区域检测单元,用于从有效区域中分离出唇部区域;
唇部运动特征提取单元,用于从唇部区域提取出唇部轮廓,确定唇部轮廓的特征点,通过跟踪多帧连续的图像的特征点识别出唇部运动特征;
唇语识别单元,用于根据唇部运动特征识别唇语信息。
5.根据权利要求1所述的虚拟现实语言交互系统,其特征在于,所述系统还包括:
VR渲染系统,用于根据最新变化的场景信息绘制最新输出信息;
输出通道,用于将输出信息在对应的通道输出展示给用户;
其他输入通道,用于采集其他类型的输入信息以供VR交互系统转换为虚拟角色的动作指令。
6.根据权利要求1所述的虚拟现实语言交互系统,其特征在于,所述输出通道包括:声音输出通道、显示输出通道以及其他输出通道。
7.一种虚拟现实语言交互方法,其特征在于,包括:
S1、图像采集模块采集用户唇部动态图像;
S2、唇语识别模块基于采集的唇部动态图像识别出唇语信息;
S3、VR交互系统将识别出的唇语信息转换为虚拟角色的动作指令。
8.根据权利要求7所述的虚拟现实语言交互方法,其特征在于,所述图像采集模块包括以固定或可伸缩的方式安装在VR头戴显示器上的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
9.根据权利要求7所述的虚拟现实语言交互方法,其特征在于,所述图像采集模块包括在距离用户一定距离的正面和/或四周摆放的至少一个摄像头,摄像头采集的图像数据以有线或无线方式传输到唇语识别模块。
10.根据权利要求7所述的虚拟现实语言交互方法,其特征在于,步骤S2包括:
S21、预处理单元针对多帧连续的图像,确定图像的有效区域;
S22、唇部区域检测单元从有效区域中分离出唇部区域;
S23、唇部运动特征提取单元从唇部区域提取出唇部轮廓,确定唇部轮廓的特征点,通过跟踪多帧连续的图像的特征点识别出唇部运动特征;
S24、唇语识别单元根据唇部运动特征识别唇语信息。
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