專利名稱：用于由一組可活動部件組成的機器人的動畫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于動畫(animate)一個由一組可活動部件組成的機器人的動畫系統(tǒng)。
在工業(yè)或家庭應(yīng)用的情景中，本發(fā)明可以大量應(yīng)用于那些必須借助遠端機器人再現(xiàn)對象或個人運動的通信系統(tǒng)。
通過使用機器人來執(zhí)行一組復(fù)雜重復(fù)的任務(wù)，這在工業(yè)環(huán)境中是已知的技術(shù)。此外，在家庭應(yīng)用環(huán)境中使用機器人，尤其是將其用作一個“助手機器人”，這同樣也是已知的技術(shù)。
日本專利N°P2001-96481A描述了一種用于機器人以及具有狗的外形的機器人的動畫系統(tǒng)，其中所述機器人包括用于再現(xiàn)一個以來自計算機發(fā)送器或是遙控類型發(fā)送器的控制信號的形式發(fā)送的動作的裝置。此外所述機器人還配備了用于再現(xiàn)動作的可活動部件，例如與腳或頭的運動相對應(yīng)的動作。
對現(xiàn)有技術(shù)文檔中的已知的機器人來說，它具有一個信號處理器以及一個ROM類型的存儲器，所述存儲器用于存儲一組能使機器人再現(xiàn)一指定系列動作的程序和參數(shù)。如果接收到的控制信號表明必須再現(xiàn)另一個將要執(zhí)行的動作，那么機器人還可以中斷當前正在執(zhí)行的動作。
現(xiàn)有技術(shù)文檔中的已知的動畫系統(tǒng)和機器人都存在著某些局限性。
對現(xiàn)有技術(shù)文檔所描述的機器人而言，其行為是通過發(fā)送一個控制信號而被修改的，其中所述控制信號允許由傳動器來使機器人的可活動部件再現(xiàn)一個動作，尤其是運動動作。
由于機器人的行為主要是由存儲器中預(yù)先存儲的一組程序和參數(shù)確定的，因此機器人接收的控制信號只能局部修改機器人的行為。由于這種行為在很大程度上是預(yù)先確定的，因此對現(xiàn)有技術(shù)文檔中的已知的機器人來說，它們在行為方面是受到限制的。
在這里有可能出現(xiàn)這樣一種情況，其中為了改變機器人的整體行為，存儲器中存儲的程序和參數(shù)將會隨著時間而發(fā)生變化，然而由于需要加載的數(shù)據(jù)量很大，因此這種操作往往會因為機器人與傳送系統(tǒng)之間的通信信道帶寬太小而需要花費大量的時間。此外，除了缺乏靈活性之外，這種操作往往對用戶而言是很難執(zhí)行的。
從硬件資源的觀點來看，現(xiàn)有技術(shù)文檔中已知的機器人需要大容量存儲器來存儲程序和動作參數(shù)，這樣將會導(dǎo)致產(chǎn)品非常昂貴。
本發(fā)明的一個目的是通過在主信號中將運動參數(shù)傳送到機器人，以使機器人的可活動部件再現(xiàn)動畫對象的可活動部件的運動，從而使之具有使用靈活的特性并且提供一個節(jié)約成本的技術(shù)方案。
本發(fā)明涉及一種用于機器人的動畫系統(tǒng)，其中包括a)一個發(fā)送器，包括用于創(chuàng)建一個主信號的裝置，其中所述主信號包含了用于對動畫對象的一組可活動部件的運動進行描述的參數(shù)集，所述參數(shù)集包括aa)用于將可活動部件關(guān)聯(lián)于關(guān)注著的參數(shù)集的標識參數(shù)，bb)用于對關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件的運動進行描述的運動參數(shù)，用于傳送主信號的傳送裝置，b)一個機器人，包括用于接收所述主信號的接收裝置，能夠按照控制信號運動的可活動部件，用于對包含在接收到的主信號中的參數(shù)集連續(xù)處理的處理裝置，其中所述處理裝置包括aa)關(guān)聯(lián)裝置，該裝置使用標識參數(shù)來將機器人的可活動部件關(guān)聯(lián)于參數(shù)集，bb)生成裝置，該裝置通過使用運動參數(shù)來向關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件生成控制信號，以使所述相關(guān)聯(lián)的可活動部件再現(xiàn)所述運動參數(shù)所表征的運動。
本發(fā)明建議依照一種專用于描述和傳送動畫對象的特征的語法來對傳送到機器人的主信號進行編碼。
從支持參考文獻MPEG-4 ISO/IEC 14496-1和MPEG-4 ISO/IEC14496-2的標準中可以了解到一種用于描述場景中的對象特征的編碼語法。這種編碼語法是名為MPEG-4 BIFS(源自英文“Binary Formatfor Scene description(用于場景描述的二進制格式)”)的標準功能所特有的。依照這種功能，可以將一個依照MPEG-4 BIFS功能的需要而被編碼的數(shù)據(jù)信號關(guān)聯(lián)于一個依照MPEG-4標準編碼并且包含了多媒體場景元素(音頻、文本、圖形、視頻等類型)的場景。特別地，描述參數(shù)可以就動畫對象的形狀及其在所述多媒體場景中的時間空間定位來描述動畫對象的動畫特性。場景元素的動畫參數(shù)則是依照MPEG-4 BIFS的動畫(Anim)功能編碼語法而被編碼的，而用于更新場景元素的參數(shù)是依照MPEG-4 BIFS更新功能的編碼語法來編碼的。
非常有利的是，在本發(fā)明中使用這種運動參數(shù)編碼模式來將用于動畫對象的可活動部件的運動參數(shù)傳送到機器人，以使機器人的可活動部件再現(xiàn)所述參數(shù)所表征的運動。這里的“動畫對象”是指物理對象、虛擬對象、個人或動物。這樣一來，機器人能夠再現(xiàn)動畫對象的運動。
對動畫對象的每個可活動部件來說，運動參數(shù)被插入一組參數(shù)中，依照MPEG-4 BIFS功能，這組參數(shù)通常被稱為是一個“節(jié)點”，通過對所述參數(shù)集進行標識，可以在機器人那里建立參數(shù)集與機器人可活動部件之間的對應(yīng)。此外還可以對參數(shù)集進行調(diào)整，從而形成一個具有分層結(jié)構(gòu)的圖形，反映動畫對象的可活動部件相對于彼此的結(jié)構(gòu)和排列。
參數(shù)集包含了用于對與之相對應(yīng)的動畫對象的可活動部件的運動進行描述的運動參數(shù)，其中舉例來說，所述運動參數(shù)可以是借助于正交參照系坐標、極坐標或是旋轉(zhuǎn)/平移(translation)型參數(shù)化變換來描述可活動部件的空間位置的優(yōu)先級。
由于MPEG-4 BIFS功能一方面預(yù)備依照差分模式來發(fā)送動畫參數(shù)，另一方面還顧及了借助于量化機制所執(zhí)行的信號壓縮，因此使用這種編碼模式來向機器人發(fā)送運動參數(shù)具有減少傳送給機器人的信息量的優(yōu)點。這樣一來，只需要一個帶寬很小的連接就可以將運動參數(shù)傳送給機器人。
另一個使用MPEG-4 BIFS功能的優(yōu)點是能在主信號中將一個運動參數(shù)的連續(xù)流傳送給機器人，這種傳送模式即為通常所說的“流式傳送”。這樣一來，機器人不需要為了運行而在一開始加載一個最小的運動參數(shù)集合。因此，機器人實時或偽實時地執(zhí)行所述主信號中包含的運動參數(shù)所表征的運動。結(jié)果，依照本發(fā)明的機器人不再需要具有可用的大容量存儲器資源，而這將會生成一個節(jié)約成本的技術(shù)方案。
最后，使用MPEG-4 BIFS功能將會使傳送到機器人的主信號編碼非常規(guī)范，這一方面便于同一控制信號對多個機器人進行控制，另一方面還便于在一組機器人之間交換運動參數(shù)。
依照一個特定實施例，上述系統(tǒng)包含了運動捕捉裝置，用于生成那些用于表征動畫對象的每個可活動部件運動的運動參數(shù)。
本應(yīng)用能使機器人再現(xiàn)動畫對象的運動。特別地，動畫對象與一個在肢體上配備了運動傳感器的個人相對應(yīng)。在這種情況下將會捕獲個人的各個肢體的運動參數(shù)并且將其插入主信號。由此創(chuàng)建的主信號被傳送到一個包含了能夠再現(xiàn)所述肢體運動的可活動部件的機器人。借助于關(guān)聯(lián)機制，機器人接收的每一組參數(shù)與再現(xiàn)由該組參數(shù)包含的運動參數(shù)所表征的運動的機器人的可活動部件相關(guān)聯(lián)。
這樣的應(yīng)用的目的是在用戶那里再現(xiàn)遠端人員的實際運動，由此將所述人員模擬成實際出現(xiàn)在用戶面前。
依照一個特定實施例，所述動畫系統(tǒng)包括音頻編碼裝置，用于對所述動畫對象傳送的音頻信號進行編碼，以便生成一個與所述主信號一起由所述傳送裝置傳送的音頻信號，所述機器人包含用于解碼和再現(xiàn)所述音頻信號的裝置。
除了捕獲運動參數(shù)之外，本實施例還可以借助音頻傳感器而使機器人再現(xiàn)動畫對象所傳送的音頻信號，如果動畫對象是人，那么所述音頻信號將會是一個語音信號。這樣一來，機器人的聽覺表示會與遠端人員的聽覺表示合并。為了減少信息量，較為有利的是在傳送之前借助一個位于所述發(fā)送器中的音頻編碼器來對所述音頻信號進行編碼。
非常有利的是，本應(yīng)用取代了視頻會議類型的應(yīng)用。而這則是因為在這里是由機器人實際表示遠端人員而不是將遠端人員顯示在音頻/視頻顯示器上，由此能夠再現(xiàn)遠端人員的動作和語音信號。
這種應(yīng)用的優(yōu)點在于僅僅傳送的是涉及通信信道的緊湊信息(主信號和音頻信號)，而不像視頻會議類型(例如依照H.324標準)的應(yīng)用那樣需要高速發(fā)送視覺質(zhì)量良好的視頻信息或是低速發(fā)送視覺質(zhì)量低下的視頻信息。
本應(yīng)用可以在遠程學習環(huán)境中使用，在所述遠程學習期間，對遠離學生的老師來說，其運動是由一個在學生附近的機器人來再現(xiàn)的。
本應(yīng)用可以在遠程外科手術(shù)環(huán)境中使用，以便再現(xiàn)遠離病人的外科醫(yī)生的動作并且隨后由機器人來為病人做手術(shù)。
如果處于聾人附近的機器人再現(xiàn)了與聾人通信的通信者的手嘴的運動，那么也可以使用本應(yīng)用而使聾人能與遠端的通信者進行通信。
本發(fā)明還涉及一種用于機器人的動畫系統(tǒng)，其中包括a)一個用于接收構(gòu)成場景元素的多媒體數(shù)據(jù)信號的接收器，其中所述場景元素與一個場景描述信號相關(guān)聯(lián)，而該場景描述信號則借助于描述參數(shù)來對所述場景元素進行描述，所述多媒體數(shù)據(jù)信號包含了一個包括一組可活動部件的動畫場景元素，而所述場景描述信號則包含了用于對所述可活動部件的運動進行描述的參數(shù)集，這個參數(shù)集包括aa)用于將可活動部件關(guān)聯(lián)于關(guān)注著的參數(shù)集的標識參數(shù)，bb)用于描述所述關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件的運動的運動參數(shù)，所述接收器包括用于從所述場景描述信號中提取所述動畫對象的運動參數(shù)并且生成一個包含所述運動參數(shù)的主信號的提取裝置，用于將所述主信號傳送給機器人的傳送裝置；b)一個機器人，包括用于接收所述主信號的接收裝置；能夠按照控制信號運動的可活動部件，用于對接收到的主信號中包含的參數(shù)集進行連續(xù)處理的處理裝置，該處理裝置包括aa)關(guān)聯(lián)裝置，用于使用標識信息來將機器人的可活動部件關(guān)聯(lián)于參數(shù)集，bb)生成裝置，用于使用運動參數(shù)來向關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件生成所述控制信號，以使所述相關(guān)聯(lián)的可活動部件再現(xiàn)所述運動參數(shù)所表征的運動。
本應(yīng)用能使機器人再現(xiàn)場景元素類型的動畫對象(例如化身或個人)的運動，特別地，所述動畫場景元素構(gòu)成了依照MPEG-4標準而被編碼的多媒體場景的一小部分。為了生成傳送到機器人的主信號，接收器只從場景描述信號中提取所述動畫場景元素的運動參數(shù)。
依照一個附加特性，所述接收器包含了用于根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)信號和場景描述信號生成一個場景信號的場景創(chuàng)作裝置，其中所述場景信號的內(nèi)容欲由視聽裝置來播放。
所述動畫場景元素的運動是由顯示裝置旁邊的機器人再現(xiàn)的，由此所述多媒體場景內(nèi)容的顯示將會變得更有吸引力并且更為生動。
舉例來說，與場景描述信號相關(guān)聯(lián)的多媒體數(shù)據(jù)信號可以是由電視節(jié)目供應(yīng)商(廣播公司)或是網(wǎng)絡(luò)游戲設(shè)備傳遞的。本應(yīng)用可以選擇用機器人再現(xiàn)構(gòu)成這個多媒體場景的一部分的動畫場景元素的運動，由此在多媒體場景內(nèi)容中提供更大的“浸入(immersion)”。
依照一個附加特征，所述機器人包括用于對接收到的主信號所包含的參數(shù)集進行修改的修改裝置。
這個特征可以使主信號中包含的參數(shù)集適應(yīng)于機器人的能力。因此，如果機器人的能力不能再現(xiàn)運動參數(shù)所對應(yīng)的運動，那么可以修改所述參數(shù)集中包含的運動參數(shù)值甚至將其省略。
依照一個附加特征，所述機器人包括用于生成一個語音參數(shù)的適用外部音頻信號的語音識別裝置，用于將所述語音參數(shù)匹配于附加的運動參數(shù)的匹配裝置，其中所述運動參數(shù)表征所述機器人的一個或多個可活動部件的運動，所述生成裝置根據(jù)所述附加運動參數(shù)生成控制信號。
這個附加特征允許用戶借助于語音來與機器人的運動交互。
依照一個附加特征，所述機器人包含了用于重新傳送所述主信號的裝置。
借助于這個特征，可以將主信號的內(nèi)容傳送給一組機器人，以便由這組機器人同時再現(xiàn)所述主信號中包含的參數(shù)集所表征的運動。
本發(fā)明還涉及一種在以上應(yīng)用中描述的機器人，所述機器人包括接收裝置，用于接收一個主信號，其中所述主信號包含了用于描述動畫對象的一組可活動部件的運動的參數(shù)集，所述參數(shù)集包括aa)用于將可活動部件關(guān)聯(lián)于關(guān)注著的參數(shù)集的標識參數(shù)，bb)用于對關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件的運動進行描述的運動參數(shù)，
能夠按照控制信號運動的可活動部件，用于對接收到的主信號中包含的參數(shù)集連續(xù)進行處理的處理裝置，所述處理裝置包括aa)關(guān)聯(lián)裝置，用于使用標識參數(shù)而將機器人的可活動部件關(guān)聯(lián)于參數(shù)集，bb)生成裝置，用于使用運動參數(shù)來向關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件生成所述控制信號，以使所述相關(guān)聯(lián)的可活動部件再現(xiàn)所述運動參數(shù)所表征的運動。
本發(fā)明還涉及一種依照MPEG-4 BIFS功能的編碼語法編碼的信號，用于控制機器人的可活動部件的運動，其中所述編碼的信號包含參數(shù)集，參數(shù)集則包括用于將可活動部件關(guān)聯(lián)于關(guān)注著的參數(shù)集的標識參數(shù)以及對所要再現(xiàn)的所述可活動部件的運動進行描述的運動參數(shù)。
以下參考附圖所示的實施例例示來對本發(fā)明進行進一步描述，然而，本發(fā)明并不局限于這些實例。


圖1示意性描述了一個依照本發(fā)明的用于機器人的動畫系統(tǒng)，圖2描述的是一個依照本發(fā)明的用于機器人的動畫系統(tǒng)的第一應(yīng)用，圖3描述的是一個依照本發(fā)明的用于機器人的動畫系統(tǒng)的第二應(yīng)用。
圖1示意性描述了一個用于依照本發(fā)明的機器人的動畫系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個用于將主信號PS發(fā)送到機器人R的發(fā)送器E。向機器人R傳送主信號PS的目的則在于驅(qū)使機器人再現(xiàn)動畫對象O的運動。
在這里，動畫對象O類似一個包含了一組可活動部件(101～112)(身體101、頭部102、嘴103、眼睛104、左臂105、左手106、右臂107、右手108、左腿109、左腳110、右腿111、右腳112)的人。這些可活動部件則形成了一個用于對彼此間的可活動部件的排列進行描述的分層結(jié)構(gòu)圖形O-SG。
一個可活動部件是由一組參數(shù)來進行描述的，這組參數(shù)包括用于將可活動部件關(guān)聯(lián)于關(guān)注著的參數(shù)集的標識參數(shù)。其中舉例來說，所述標識參數(shù)可以對應(yīng)于一個單獨的數(shù)值。
用于對關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件的運動進行描述的運動參數(shù)。其中舉例來說，所述運動可以由一個或多個定義了可活動部件的空間坐標、由中心和角度表征的旋轉(zhuǎn)型變換或是由矢量所表征的平移來進行描述。
發(fā)送器E包含了用于根據(jù)每個可活動部件101～112的運動參數(shù)來創(chuàng)建主信號PS的裝置。所述主信號PS是一個依照MPEG-4 BIFS功能的語法而被編碼的信號，其中將每個參數(shù)集都視為是處于MPEG-4 BIFS功能含義以內(nèi)的一個節(jié)點，更準確地說，如果其他節(jié)點依賴于該節(jié)點，則將該節(jié)點視為是一個上層節(jié)點(也稱為“雙親節(jié)點”)，如果所述節(jié)點依賴于其他節(jié)點，則將其視為是一個低層分層節(jié)點(也稱為“子節(jié)點”)。這樣一來，信號PS包含了通過依照這個結(jié)構(gòu)調(diào)整參數(shù)集而進行的動畫對象O的分層結(jié)構(gòu)編碼。
借助于這種分層結(jié)構(gòu)，可以將分配給上層可活動部件的運動應(yīng)用于低層可活動部件。其中舉例來說，可活動部件102的運動還應(yīng)用于部分103和104。同樣，可活動部件105的運動參數(shù)還應(yīng)用于部分106。
信號PS由發(fā)送器E中包含的傳送裝置傳送到一個機器人R，所述機器人包含了一組用于再現(xiàn)動畫對象O的可活動部件的運動的可活動部件101′～102′。
在機器人接收到包含了對動畫對象O的可活動部件的運動進行描述的參數(shù)集的主信號PS之后，關(guān)聯(lián)裝置會將機器人的每個可活動部件關(guān)聯(lián)于一個參數(shù)集。這種關(guān)聯(lián)是使用每個參數(shù)集中包含的標識參數(shù)來做出的。因此，可活動部件101′被關(guān)聯(lián)于可活動部件101的一個參數(shù)集，而可活動部件102′則關(guān)聯(lián)于可活動部件102的一個參數(shù)集，依此類推。
所述關(guān)聯(lián)裝置可以生成一個分層結(jié)構(gòu)圖形R-SG，用于對可活動部件101′～112′彼此之間的排列進行描述。在結(jié)構(gòu)上，機器人R的可活動部件與動畫對象O的可活動部件相類似，而可活動部件101～112的結(jié)構(gòu)和運動則分別由可活動部件101′～112′再現(xiàn)。此外，圖形R-SG與圖形O-SG是相同的。
機器人R的可活動部件是按照施加于機械傳動器的控制信號而運動的，在這里并未顯示所述機械傳動器。施加到傳動器的控制信號由生成裝置生成，以使所關(guān)聯(lián)的可活動部件再現(xiàn)每個參數(shù)集101′-112′中包含的運動參數(shù)所表征的運動。這些生成裝置包括將運動參數(shù)轉(zhuǎn)換成一個可以由所述傳動器使用的信號。其中舉例來說，所述生成裝置將運動參數(shù)轉(zhuǎn)錄到一個能使傳動器實施可活動部件運動的電子或氣動信號。
圖2描述的是依照本發(fā)明的動畫系統(tǒng)的第一應(yīng)用。該應(yīng)用包含了對個人O的可活動部件的運動進行感測的裝置。這些運動感測裝置包括布置在每個可活動部件上的運動傳感器201，其中所述可活動部件的運動要由機器人R再現(xiàn)。這些傳感器201傳遞一組信號202，該組信號包含了反映每個可活動部件的運動的物理量。這些信號202被傳送到處理裝置203，用于將每個信號的物理量轉(zhuǎn)換成發(fā)送到創(chuàng)建圖形結(jié)構(gòu)SGC的裝置的運動參數(shù)204。通過使用參數(shù)204，裝置SGC將會仿效動畫對象O的可活動部件的結(jié)構(gòu)層次來創(chuàng)建一個與圖1所述結(jié)構(gòu)O-SG具有相同類型的圖形結(jié)構(gòu)。此外所述裝置SGC還傳遞那些將要發(fā)送給機器人R的主信號。
這種應(yīng)用還可以包括用于獲取由個人O傳送的音頻信號206的音頻記錄裝置205。非常有利的是，信號206由包含在發(fā)送器E中的音頻編碼器AC進行編碼，以便能夠減少將要傳送的音頻數(shù)據(jù)量，其中舉例來說，所述編碼器可以是一個依照MP3標準的編碼器。
信號PS和207將會傳送到機器人R。為此目的，這些信號可以預(yù)先由裝置TC依照多種傳輸協(xié)議來進行編碼。其中舉例來說，在借助分組并經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳送這些信號之前，這些信號可以由多路復(fù)用器插入到一個MPEG-2的傳輸流中。在經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之前，這些信號還可以由編碼器依照DECT、BLUETOOTH、GPRS或UMTS傳輸協(xié)議來進行編碼。
機器人R包含了用于提取依照一個或多個上述傳輸協(xié)議而被編碼的信號PS和207的接收裝置。
機器人R還包含了用于對音頻信號207進行解碼的音頻解碼器，其中舉例來說，所述音頻解碼器可以是依照MP3標準的解碼器。由此解碼的音頻信號由包含在機器人中的揚聲器類型的音頻再現(xiàn)裝置播放。
為了對信號PS進行處理，機器人R包含了與圖1所述的處理裝置相同的處理裝置。
非常有利的是，這個應(yīng)用可以替換那些使用了屏幕的顯示裝置的視頻會議類型的應(yīng)用。這是因為遠端人員是由機器人實際表示而不是在音頻/視頻顯示器上顯示的，由此可以再現(xiàn)遠端人員的動作和語音信號。
本應(yīng)用可以在遠程學習環(huán)境中使用，在遠程學習期間，對遠離學生的老師來說，其運動是由一個在學生附近的機器人再現(xiàn)的。
本應(yīng)用可以在遠程外科手術(shù)環(huán)境中使用，以便再現(xiàn)遠離病人的外科醫(yī)生的動作，隨后則由機器人來為病人做手術(shù)。
如果處于聾人附近的機器人再現(xiàn)了與聾人通信的通信者的手嘴的運動，那么也可以使用本應(yīng)用而使聾人能與遠端的通信者進行通信。
圖3描述的是依照本發(fā)明的動畫系統(tǒng)的第二應(yīng)用。這個第二應(yīng)用允許機器人R再現(xiàn)一個構(gòu)成了多媒體場景301的場景元素的動畫對象O的運動。
除了場景元素O之外，所述多媒體場景301還包括音頻、文本或圖形類型的場景元素或是與在本實例中一樣的視頻類型的場景元素302。較為有利的是，多媒體場景是依照MPEG-4標準而被編碼的。因此，場景元素O和302的時間空間特性是由包含在依照MPEG-4 BIFS功能的語法編碼的場景描述信號中的描述參數(shù)來進行描述的。
動畫場景元素O的可活動部件與圖1所述的部分是相同的，場景描述信號則構(gòu)成了一個圖形，所述圖形的分層結(jié)構(gòu)由圖形SG表示。這個圖形包含了用于描述元素302的時間空間特性的第一分層結(jié)構(gòu)(在圖3中并未詳細描述這個特性)，以及用于描述場景元素O的運動參數(shù)的第二分層結(jié)構(gòu)。在一種與圖1相同的方式中，場景元素O的每個可活動部件101～112的運動也是由一組參數(shù)集來進行描述的。
場景元素包含在一個與場景描述信號304相關(guān)聯(lián)的多媒體數(shù)據(jù)信號303中。其中舉例來說，這些信號是由電視節(jié)目供應(yīng)商供應(yīng)的。
依照本發(fā)明的動畫系統(tǒng)包含了經(jīng)由并未顯示的接收裝置來接收信號303和304的接收器305，其中舉例來說，所述接收器可以是機頂盒(或接收盒)類型的接收器。并且舉例來說，接收裝置對應(yīng)于一個解調(diào)器或解復(fù)用器。
接收器305包括提取裝置306，所述裝置從所述場景描述信號304中提取所述動畫對象O的運動參數(shù)，并且生成一個包含所述運動參數(shù)的主信號。這種提取相當于定義了一個新的描述信號，在這個信號中只保持了動畫場景元素O的層次圖形結(jié)構(gòu)，如圖形R-SG所示。
接收器305包含了用于將所述主信號PS傳送到機器人的傳送裝置307。這些傳送裝置307依照多種傳輸協(xié)議來對主信號進行編碼。其中舉例來說，所述主信號在網(wǎng)絡(luò)上被逐分組地傳送之前，可以由復(fù)用器將所述主信號插入到一個MPEG-2的傳輸流中。此外還可以在經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送主信號之前由編碼器依照DECT、BLUETOOTH、GPRS或UMTS傳輸協(xié)議來對所述主信號進行編碼。其中舉例來說，較為有利的是，在家庭應(yīng)用環(huán)境中，接收器305將包含依照BLUETOOTH傳輸協(xié)議來傳送信號PS的傳送模塊307。
接收器305還可以經(jīng)由所述傳送裝置307而將一個音頻類型的場景元素傳送到機器人R。
此外機器人R還包含了與圖1所述的處理裝置相同的處理裝置，以便對信號PS進行處理。
依照一個附加的特性，接收器305包含了用于根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)信號303和場景描述信號304生成一個場景信號309的場景創(chuàng)作裝置308，其中所述場景信號309的內(nèi)容欲由電視接收器類型的視聽裝置310播放。
依照一個附加特性，機器人R包含了用于修改信號PS中包含的參數(shù)集的修改裝置。這些修改裝置可以將主信號中包含的參數(shù)集適應(yīng)于機器人的能力。這樣一來，如果機器人的能力不足以再現(xiàn)與運動參數(shù)相對應(yīng)的運動，那么將會對所述運動參數(shù)進行修改甚至將其省略。舉例來說，如果關(guān)聯(lián)于可活動部件的參數(shù)集描述的是由一元矢量以及所述矢量的范數(shù)(norm)定義的平移并且機器人不能再現(xiàn)這種幅度的平移運動，那么運動參數(shù)將被初始化，以免機器人嘗試再現(xiàn)這種運動，但是也可以減小一元矢量的范數(shù)，以使機器人能夠部分地再現(xiàn)這種平移運動。
依照一個附加特性，所述機器人包括用于對外部音頻信號進行識別以便產(chǎn)生語音參數(shù)的裝置；用于將所述語音參數(shù)與表征機器人的一個或多個可活動部件的運動的附加運動參數(shù)相匹配的匹配裝置，其中所述生成裝置根據(jù)所述附加運動參數(shù)來生成控制信號。
這個附加特征允許用戶借助語音來影響機器人的可活動部件的運動。
依照一個附加特性，機器人包括將所述主信號重新傳送到例如其他遠端機器人或是需要主信號中包含的運動參數(shù)的設(shè)備的裝置，在這種環(huán)境中，機器人R是像發(fā)送器終端那樣工作的。
本發(fā)明是在依照MPEG-4 BIFS功能語法而對主信號進行編碼，以便傳送表征要由機器人可活動部件再現(xiàn)的運動的運動參數(shù)的情況下描述的。當然，其他任何能夠描述構(gòu)成音頻/視頻場景的動畫對象的運動參數(shù)的編碼語法也可以用于對這種主信號進行編碼，而不會脫離本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明同樣適用于傳送那些包含了描述面部動畫的運動參數(shù)集的主信號。本發(fā)明同樣適用于傳送那些包含了描述面部動畫的運動參數(shù)集的主信號。在這種情況下，接收這種主信號的機器人具有一個面部，其中包含了用于再現(xiàn)這種動畫的可活動部件。
權(quán)利要求
1.一種用于機器人的動畫系統(tǒng)，包括a)一個發(fā)送器，包括用于創(chuàng)建一個主信號的裝置，其中所述主信號包含了用于對動畫對象的一組可活動部件的運動進行描述的參數(shù)集，所述參數(shù)集包括aa)用于將一可活動部件關(guān)聯(lián)于關(guān)注著的參數(shù)集的標識參數(shù)，bb)用于對所述關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件的運動進行描述的運動參數(shù)，用于傳送所述主信號的傳送裝置，b)一個機器人，包括用于接收所述主信號的接收裝置，能夠按照控制信號運動的可活動部件，用于對包含在接收到的主信號中的參數(shù)集連續(xù)處理的處理裝置，其中所述處理裝置包括aa)關(guān)聯(lián)裝置，該裝置使用標識參數(shù)來將機器人的可活動部件關(guān)聯(lián)于參數(shù)集，bb)生成裝置，該裝置通過使用運動參數(shù)來向關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件生成所述控制信號，以使所述相關(guān)聯(lián)的可活動部件再現(xiàn)所述運動參數(shù)所表征的運動。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述創(chuàng)建裝置包括運動感測裝置，用于生成表征所述動畫對象的每個可活動部件的運動的運動參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括音頻編碼裝置，用于對所述動畫對象傳送的音頻信號進行編碼，以便生成一個與所述主信號一起由所述傳送裝置傳送的音頻信號，其中所述機器人包含了用于解碼和再現(xiàn)所述音頻信號的裝置。
4.一種用于機器人的動畫系統(tǒng)，包括a)一個用于接收構(gòu)成場景元素的多媒體數(shù)據(jù)信號的接收器，其中所述場景元素與一個場景描述信號相關(guān)聯(lián)，該場景描述信號借助于描述參數(shù)來對所述場景元素進行描述，所述多媒體信號包含了一個包括一組可活動部件的動畫場景元素，所述場景描述信號則包含了用于對所述可活動部件的運動進行描述的參數(shù)集，這個參數(shù)集包括aa)用于將一可活動部件關(guān)聯(lián)于關(guān)注著的參數(shù)集的標識參數(shù)，bb)用于描述所述關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件的運動的運動參數(shù)，所述接收器包括提取裝置，用于從所述場景描述信號中提取所述動畫對象的運動參數(shù)并且生成一個包含所述運動參數(shù)的主信號，傳送裝置，用于將所述主信號傳送給機器人；b)一個機器人，包括用于接收所述主信號的接收裝置；能夠按照控制信號運動的可活動部件，用于對接收到的主信號中包含的參數(shù)集進行連續(xù)處理的處理裝置，該處理裝置包括aa)關(guān)聯(lián)裝置，用于使用標識信息來將機器人的可活動部件關(guān)聯(lián)于參數(shù)集，bb)生成裝置，用于使用運動參數(shù)來向關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件生成所述控制信號，以使所述相關(guān)聯(lián)的可活動部件再現(xiàn)所述運動參數(shù)所表征的運動。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述接收器包括場景創(chuàng)作裝置，用于根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)信號和場景描述信號生成一個場景信號，其中所述場景信號的內(nèi)容欲由視聽裝置加以播放。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人包含了修改裝置，用于對接收到的主信號中包含的參數(shù)集進行修改。
7.如權(quán)利要求3或6中任何一個權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人包括用于生成一個語音參數(shù)并適用外部音頻信號的語音識別裝置，用于將所述語音參數(shù)與表征機器人的一個或多個可活動部件的運動的附加運動參數(shù)相匹配的匹配裝置，其中所述生成裝置根據(jù)所述附加運動參數(shù)生成控制信號。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人包含了用于重新傳送所述主信號的裝置。
9.一種機器人，包括接收裝置，用于接收一個主信號，其中所述主信號包含了用于描述動畫對象的一組可活動部件的運動的參數(shù)集，該參數(shù)集包括aa)用于將可活動部件關(guān)聯(lián)于關(guān)注著的參數(shù)集的標識參數(shù)，bb)用于對關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件的運動進行描述的運動參數(shù)，能夠按照控制信號運動的可活動部件，用于對接收到的主信號中包含的參數(shù)集連續(xù)處理的處理裝置，所述處理裝置包括aa)關(guān)聯(lián)裝置，用于使用標識參數(shù)而將機器人的可活動部件關(guān)聯(lián)于參數(shù)集，bb)生成裝置，通過使用運動參數(shù)來向關(guān)聯(lián)于參數(shù)集的可活動部件生成所述控制信號，以使所述相關(guān)聯(lián)的可活動部件再現(xiàn)所述運動參數(shù)所表征的運動。
10.一種依照MPEG-4BIFS功能的編碼語法加以編碼的信號，用于控制機器人的可活動部件的運動，其中所述編碼的信號包含參數(shù)集，所述參數(shù)集則包含了用于將可活動部件關(guān)聯(lián)于關(guān)注著的參數(shù)集的標識參數(shù)以及對所要再現(xiàn)的所述可活動部件的運動進行描述的運動參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是通過在主信號PS中將運動參數(shù)傳送到機器人而驅(qū)使機器人的可活動部件再現(xiàn)動畫對象的可活動部件的運動。主信號PS包含了與動畫對象的可活動部件相關(guān)聯(lián)的參數(shù)集，所述參數(shù)集則被根據(jù)反映所述動畫對象的可活動部件運動的層次圖形結(jié)構(gòu)插入到所述主信號中。所述機器人的可活動部件再現(xiàn)了與之關(guān)聯(lián)的參數(shù)集中包含的運動參數(shù)所表征的運動。應(yīng)用一種用于機器人的動畫系統(tǒng)。
文檔編號B25J9/16GK1649699SQ03809671
公開日2005年8月3日 申請日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者C·莫雷, T·普蘭特羅塞 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司