PDF de programación - GANAS: Generador Automatico del Lenguaje de Signos

UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA
ESCUELA SUPERIOR DE INFORM ÁTICA

INGENIERÍA

EN INFORM ÁTICA

PROYECTO FIN DE CARRERA

GANAS: Generador Automático del

Lenguaje de Signos

Vanesa Herrera Tirado

Julio, 2007

UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA
ESCUELA SUPERIOR DE INFORM ÁTICA

Departamento de Informática

PROYECTO FIN DE CARRERA

GANAS: Generador Automático del Lenguaje de Signos

Autor: Vanesa Herrera Tirado
Director: Carlos González Morcillo

Julio, 2007.

TRIBUNAL:

Presidente:
Vocal:
Secretario:

FECHA DE DEFENSA:

CALIFICACI ÓN:

PRESIDENTE

VOCAL

SECRETARIO

Fdo.:

Fdo.:

Fdo.:

c Vanesa Herrera Tirado. Se permite la copia, distribución y/o modificación de este documento
bajo los términos de la licencia de documentación libre GNU, versión 1.1 o cualquier versión posterior
publicada por la Free Software Foundation, sin secciones invariantes. Puede consultar esta licencia en
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Resumen

Para cualquier persona, la comunicación es fundamental para interactuar con los indivi-
duos de su entorno y, a pesar de la existencia de diferentes modos, los más utilizados son el
lenguaje oral y escrito. Para que haya comunicación es necesario utilizar un lenguaje común
entre el emisor y el receptor del mensaje.

Para aquellas personas que no poseen deficiencias auditivas o visuales, el proceso de re-
cepción e intercambio de información no suele ser complejo, pero para aquellos individuos
que sufren alguna de estas discapacidades la comunicación se convierte en un proceso com-
plejo debido a que el lenguaje utilizado no es el que predomina en la sociedad.

La comunidad con deficiencia auditiva desarrolló un lenguaje no verbal para poder inter-
actuar con otras personas, llamado lenguaje sordomudo o lenguaje de signos. El lenguaje de
signos consiste en la utilización de las manos como herramienta de comunicación tanto para
el deletreo de palabras como para representar palabras completas o expresiones mediante el
movimiento de brazos, manos y dedos acompañado generalmente de gestos faciales.

El problema que reside en las personas no oyentes a la hora de comunicarse es que su
lenguaje no es común al resto de personas que componen la sociedad, puesto que el lenguaje
de signos es conocido por una pequeña parte de la comunidad.

La solución ideal a este problema es que al igual que desde niños adquirimos el lenguaje
oral y escrito, estudiáramos también el lenguaje de signos. Otra posible solución es la de
disponer de intérpretes en organismos e instituciones para que la persona no oyente pueda
comunicarse, pero esto supone un enorme gasto que es difícil costear en muchas ocasiones.
El objetivo de este proyecto fin de carrera es desarrollar un conjunto de herramientas
software que ayuden a la síntesis automática de animaciones correspondientes a frases en
el lenguaje de signos de la comunidad de deficientes auditivos de España. En concreto se
han construído módulos para la creación de una biblioteca de gestos asociada a un esqueleto
tridimensional genérico, un módulo para su incorporación a cualquier personaje virtual que
se adapte a la descripción anterior y finalmente un módulo de composición, integración y
generación de imagen basado en técnicas de animación no lineal.

II

Índice general

Índice de figuras
Índice de cuadros
1. INTRODUCCI ÓN
. .

1.1. Enfoque . .
.
1.2. Estructura del trabajo .

. .

.

.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. OBJETIVOS DEL PROYECTO

3. ANTECEDENTES. ESTUDIO DEL ESTADO DEL ARTE

eSIGN .

Introducción.

3.1. Herramientas existentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1. VisiCAST . .
3.1.2.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
3.1.3. VCommunicator y Sign Smith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Estudio del Lenguaje de Signos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Animación por ordenador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1. Ciclo general de producción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2. Métodos de animación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.3. Lenguajes de marcas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.4. Suites de producción 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.1.
.
3.2.2. Componentes .
3.2.3. Clasificación .

4. M ÉTODOS Y FASES DE TRABAJO

4.1.

Ingeniería del software .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1. Diseño Multicapa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2. Ciclo de vida del software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.3. Arquitectura general del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1. Módulo de administración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2. Módulo web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.3. Módulo de acceso al entorno 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Características del sistemas GANAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2. Módulos.

. .

. .

.

.

.

V

1

2
3
3

5

7
7
8
9
10
13
13
14
16
16
16
19
37
42

46
46
46
49
56
57
58
72
73
79

III

ÍNDICE GENERAL

4.4. Detalle del sistema .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.1. Algoritmo de captura del esqueleto . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.2. Algoritmo de generación de una pose . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.3. Algoritmo de generación vídeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

.

5. RESULTADOS

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1. Resultados obtenidos .
5.2. Características destacables frente a sistemas similares.
. . . . . . . . . . . .
5.3. Alternativas de explotación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.3.1. Entretenimiento.
5.3.2. Educación.
.
5.3.3.
.

Información.

.
.

.

IV

82
84
84
84

91
91
94
95
97
97
97

6. CONCLUSIONES Y PROPUESTAS FUTURAS

99
6.1. Conclusiones
99
6.2. Mejoras y líneas de trabajo futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. .

.

.

.

7. ANEXOS

7.1. Manual de usuario . .

104
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.1.1. Manual de usuario del módulo de entorno 3D de manipulación directa. 104
7.1.2. Manual de usuario del módulo de administración. . . . . . . . . . . . 107
7.1.3. Manual de usuario del módulo web.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

Bibliografía

122

Índice de figuras

3.1. Estructura del sistema VisiCast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Alfabeto dactilológico español. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Proceso de Animación 3D [10]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4. Generación de una circunferencia mediante la unión de puntos obtenidos de
la ecuación paramétrica.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Interpolación (figura superior) y aproximación (figura inferior). . . . . . . . .
3.5.
3.6. Continuidad entre segmentos de curva. De izquierda a derecha: continuidad
de orden 0, continuidad de orden 1, continuidad de orden 2. . . . . . . . . . .
. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.7. Posicionamiento de los huesos y ángulo de rotación en un espacio 2D.
3.8.
3.9. Algoritmo CCD. Posición incial.
3.10. Algoritmo CCD. Primera iteracción.
3.11. Comparación entre SGML, XML y HTML.
3.12. Ejemplo de documento XML.

Ángulos de rotación de los huesos 1 y 2.

.

.

4.1. Diseño Multicapa. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. UML. Patrón Singletón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Arquitectura general del sistema GANAS.
4.4. Módulos que conforman la aplicación GANAS.
. . . . . . . . . . . . . . . .
4.5. Diagrama de casos de uso general.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6. Diagrama de clases de la interfaz de administración. . . . . . . . . . . . . . .
4.7. Casos de uso, configuración de la aplicación.
. . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8. Diagrama UML de configuración de preferencias.
. . . . . . . . . . . . . . .
4.9. Estructura XML del archivo de configuración de la base de datos. . . . . . . .
4.10. Estructura XML del archivo de configuración de imagen.
. . . . . . . . . . .
4.11. UML. Clase para la creación de poses desde la interfaz gráfica. . . . . . . . .
4.12. Casos de uso, generación de una pose estática. . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.13. Casos de uso, generación de vídeo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.14. UML. Creación de poses desde la interfaz de administración.
. . . . . . . . .
4.15. Casos de uso, acceso a base de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.16. Archivo de configuración para Blender.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.17. Diagrama de casos de uso del módulo web . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.18. Proceso de creación de vídeo desde la interfaz web.
. . . . . . . . . . . . . .
4.19. Estructura xml para la definición de restricciones de huesos.
. . . . . . . . .
4.20. Ejemplo de archivo de