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全过程计算机辅助动画自动生成技术(简称动画自动生成技术)是一个将计算机动画与人工智能结合而产生的研究领域。将它应用到手机短信领域,完成中文短信到3D动画的全过程转化,就是全过程计算机辅助手机3D动画自动生成系统(简称手机动画系统)。该系统的研究是一个崭新的课题,在国内外还没有类似的工作。
将动画自动生成技术应用到中文短信领域面临一系列复杂的问题,如中文短信的解析、面向短文本的情节规划。中文短信具有五个特点:内容简短、目的性强、上下文有关性、变化多样、实时性。系统的处理对象是不加任何限制的短信,因此系统应具有可扩展性、情节多样性和实时性的特点。解决好这些问题是本课题的一个挑战,具有一定的研究价值。与短信对应的3D动画能够给人以赏心悦目的感觉,因此本课题具有广阔的应用前景和一定的社会意义。本文的主要工作包括三个方面,如下所示。
第一,分析并确定了手机动画系统的基本处理机制。我们设计了基于主题对短信进行处理的方式。短信在信息抽取后匹配上相应的主题,系统依据主题进行场景动画的选择和规划。在这一系列的过程中,以主题为单位进行的处理是贯穿始终的。
第二,完成了系统的框架设计。我们将手机动画系统划分为信息抽取、情节定性规划、定量情节规划和网络渲染四个核心模块。信息抽取模块负责对中文短信进行处理,获取生成动画必需的信息。情节定性规划模块负责动画场景和相关场景元素的选择及其定性标注和规划。定量情节规划模块以场景素材库为基础,对定性描述的动画剧本进行内容实体的填充。网络渲染模块利用渲染服务器集群进行3D动画的渲染。基于渲染服务器集群的网络渲染能够极大的提高渲染效率,以满足系统实时性的要求。本系统前三个核心模块的设计均采用了算法加知识库的形式,算法与知识库之间具有独立性。当知识库进行扩展时,模块功能就会相应的扩展。组成系统的核心模块之间的信息交流均借助于接口层,系统模块的架构良好,易于扩展。
第三,设计并实现了信息抽取模块中的模板解析器。我们采用扩展的巴科斯范式来定义模板语法,以XML文件格式存储模板,并在此基础上设计了模板匹配的最左归约算法来完成模板与短信的匹配。基于1000条短信的实验结果表明,利用本算法进行模板匹配的召回率和准确率分别达到了86%和94%,满足了系统对本模块信息抽取强度的要求。统计表明,在97%以上的情况下,算法的运行都落在了一个较低的时间复杂度范围,保证了信息抽取模块的运行效率。
经过对系统进行测试,结果表明我们的技术路线是可行的。继续进行研究的方向主要包括:第一,在信息抽取模块融入机器学习的方法;第二,利用语义网络和本体构建统一的场景知识库。