可變形特體的三維統(tǒng)計可變形模型構(gòu)建及其在物體重建和運動識別中的應(yīng)用.pdf

1、隨著三維掃描和捕捉設(shè)備以及計算機(jī)建模工具的發(fā)展，可變形三維物體數(shù)據(jù)變得容易獲取，并在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。怎樣對這些可變形三維物體進(jìn)行統(tǒng)計建模以輔助應(yīng)用已成為一個研究熱點。
　　 本文提供有效的方法對兩種不同形態(tài)(包括三維表面形態(tài)和三維骨骼形態(tài))的可變形三維物體進(jìn)行三維統(tǒng)計可變形模型(Statistical Deformable Model，SDM)的構(gòu)建，并分別用于三維物體重建和三維運動(或動作)識別。
　　 對于表面形

2、態(tài)的三維物體，由于其數(shù)據(jù)維度高，在建立SDM時往往會碰到小樣本問題。為了解決該問題，本文基于分治的思想構(gòu)建分塊的SDM(PSDM)，以替代全局單一的SDM。為了構(gòu)建一個PSDM，其中有兩個關(guān)鍵的步驟：(1)將物體表面劃分為多個局部小片塊；(2)將各個變形后的局部SDM裝配成最終的SDM，以形成完整的物體表面。對于兩種不同類型的三維表面數(shù)據(jù)，本文采用兩種不同的技術(shù)分別為它們建立PSDM。一方面，來源于CT圖像的三維醫(yī)學(xué)表面數(shù)據(jù)有其特殊的分

3、層結(jié)構(gòu)，本文為其構(gòu)建一個層次化的PSDM，該模型由一個建立在物體表面特征點上的粗略的全局SDM和一組建立在局部片塊上的局部SDM組成，其中，全局SDM捕捉物體的全局變形特征，并提供一個框架以輔助物體表面的劃分及局部SDM的裝配，各局部SDM捕捉物體的局部變形細(xì)節(jié)。另一方面，一般三維物體表面數(shù)據(jù)沒有特殊的結(jié)構(gòu)，相對較難處理，對于其表面劃分問題，本文基于物體表面可變性特征的相似度來進(jìn)行劃分，并提出兩種新的度量標(biāo)準(zhǔn)來量化可變性相似度；對于其裝

4、配問題，本文采用一種基于約束變形的技術(shù)來對變形后的各局部SDM進(jìn)行無縫粘接。為以上兩種類型的三維物體表面數(shù)據(jù)構(gòu)建的PSDM均應(yīng)用于三維物體重建。另外，為了確保整個PSDM的全局形狀一致性，本文進(jìn)一步采用基于多級SDM的技術(shù)用于約束這些局部SDM的變形。
　　 對于骨骼形態(tài)的三維物體，如三維動作捕捉數(shù)據(jù)，本文為每種類型的運動構(gòu)建一個行為(或類型)特異SDM來提取其共同特征，該行為特異SDM能夠捕捉并描述每種類型運動的所有容許變形信