Modelling the idle movements of human head in three-dimensional virtual environments

In this paper an approach for head motion synthesis for avatars is presented. The proposed technique utilizes the data extracted in the video sequences analysis process, probability transitions model of movement states and an illustrative 3D head model. The main task is to describe the subtle head movements when a virtual person is waiting for a reaction from the environment. This technique can increase the level of realism while performing human-computer interactions.

Nasilenie zainteresowania intuicyjną komunikacją między ludźmi i maszynami spowodowało wzrost popularności odwzorowania naturalnego ruchu człowieka w wirtualnych systemach humanoidalnych [4]. Powszechnie stosowane metody animacji znajdują zastosowanie w graficznych interfejsach, tym samym wpływając na poprawę interakcji między użytkownikiem a maszyną. Nieodłącznym elementem ruchu twarzy jest ruch głowy [3], warto zwrócić uwagę, że tak jak ekspresje twarzy, dostarcza informacji na temat stanu emocjonalnego człowieka. Mając na uwadze powyższe aspekty, w pracy zaprezentowano sposób automatycznej syntezy ruchu głowy na przykładzie trójwymiarowego, geometrycznego modelu głowy człowieka (rys. 4b). Prezentowana technika wymaga stworzenia bazy sekwencji wideo, z których w procesie analizy pozyskuje się dane wykorzystywane do stworzenia łańcucha Markowa opisującego sekwencje zmian (rys. 2). W celu uzyskania ruchu modelu stworzono prostą konfigurację niedeformowalnych obiektów (rys. 4a), które przypisano do siatki modelu. Ruch jest generowany za pomocą zaproponowanego algorytmu (alg. 2) z wykorzystaniem próbkowania z odrzucaniem [16]. Na rysunku 3 zaprezentowano przykładową animację sekwencji uzyskanych ruchów wirtualnej głowy w trybie oczekiwania. Głównym celem prowadzonych działań było stworzenie opisu ruchu głowy w sytuacji kiedy awatar oczekuje na reakcję z otoczenia. Proponowany w artykule mechanizm może zostać wykorzystany do zwiększenia stopnia realizmu animacji w systemach HCI.