基于特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系的人體變形技術(shù)研究.pdf

1、人體模型的建模方法經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展研究，在各個(gè)領(lǐng)域都有著較成熟的應(yīng)用。作為應(yīng)用于服裝行業(yè)的三維人體模型，主要是用來(lái)進(jìn)行尺寸測(cè)量、虛擬著裝、動(dòng)畫(huà)模擬以及基于以上應(yīng)用的服裝定制，展示和銷(xiāo)售。研究三維服裝人體模型的自動(dòng)建模方法具有很強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。本文利用三維掃描儀獲得三維人體數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)用于服裝行業(yè)的三維人體模型的變形技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容如下。
　　 本文首先介紹了當(dāng)前三維人體數(shù)據(jù)的幾種主要獲取方法，并著重分析

2、了基于三維人體掃描技術(shù)的非接觸式獲取方法，提出該方法的有效性和快捷性。根據(jù)應(yīng)用于自動(dòng)人體測(cè)量以及虛擬試衣的三維人體模型其自身特點(diǎn)，以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可行性，提出基于模板變形的人體模型建立方法。該方法要求建立已知模板人體與任一輸入的掃描人體之間的特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)提取的若干特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)，對(duì)模板人體進(jìn)行變形，從而獲得所需人體。
　　 為了便于實(shí)現(xiàn)對(duì)任意掃描人體數(shù)據(jù)進(jìn)行特征點(diǎn)的自動(dòng)提取，本文采用了旋轉(zhuǎn)圖像法(Spin image)這一

3、三維網(wǎng)格形態(tài)的二維表達(dá)方法。該方法以建立在三維網(wǎng)格表面的取向點(diǎn)為基準(zhǔn)，將三維人體數(shù)據(jù)的形態(tài)屬性壓縮在一張二維圖像中，從而方便進(jìn)行對(duì)應(yīng)點(diǎn)的比較匹配。首先在已知的模板人體表面預(yù)標(biāo)記需要提取的29個(gè)特征點(diǎn)。利用旋轉(zhuǎn)圖像對(duì)三維網(wǎng)格形態(tài)的表達(dá)，以及各特征點(diǎn)間相互空間關(guān)系的約束，計(jì)算出模板人體上每一個(gè)預(yù)標(biāo)記的特征點(diǎn)與待測(cè)人體表面相應(yīng)區(qū)域內(nèi)每一個(gè)頂點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)。通過(guò)比較相關(guān)系數(shù)，找到待測(cè)人體表面的最佳匹配頂點(diǎn)，建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。本文通過(guò)對(duì)掃描人體特征點(diǎn)的

4、自動(dòng)提取，完成了對(duì)任一掃描人體的自動(dòng)測(cè)量。文章通過(guò)評(píng)估匹配結(jié)果的精確度，驗(yàn)證了該方法的可行性，并提出基于該特征點(diǎn)提取方法的其他應(yīng)用。如人體子部分(如軀干，手臂以及腿部)的區(qū)域劃分，人體骨架系統(tǒng)的提取等。
　　 文章所提到的第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是基于已提取的特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)，對(duì)模板人體進(jìn)行變形，從而獲得所需人體。為了實(shí)現(xiàn)光滑變形，并保持原網(wǎng)格各相鄰頂點(diǎn)之間的空間位置關(guān)系，本文采用了金字塔坐標(biāo)系(Pyramid coordinate)對(duì)三維人體

5、網(wǎng)格進(jìn)行表面重建。該坐標(biāo)系記錄每一個(gè)頂點(diǎn)與其相鄰點(diǎn)之間的角度、距離等信息，在通過(guò)特征點(diǎn)變化而進(jìn)行的人體變形過(guò)程中，每一個(gè)頂點(diǎn)可以保持原三維網(wǎng)格的局部特征，從而使得變形結(jié)果的光滑度和保型性較好，避免了利用線(xiàn)性插值而獲得的變形結(jié)果中有可能產(chǎn)生的網(wǎng)格交錯(cuò)、混亂等情況。文章對(duì)采用該方法獲得的變形結(jié)果進(jìn)行了展示討論，提出利用對(duì)特征點(diǎn)的控制進(jìn)行插值，從而生成新人體的方法，并給出插值結(jié)果。結(jié)果顯示該方法能夠利用模板人體有效地生成不同體型的人體模型。<