三維數(shù)據(jù)場表面重建及在人體動畫和人體測量學(xué)中的應(yīng)用.pdf

1、激光三維數(shù)字化技術(shù)是應(yīng)用激光測量方法獲取物體表面三維數(shù)據(jù)場，并在計算機(jī)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)場的預(yù)處理、生成可視化模型并進(jìn)行人機(jī)交互處理及其它相關(guān)研究的數(shù)字化技術(shù)和方法。該技術(shù)集光、機(jī)、電、算于一體，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)矯形、逆向工程和快速成型、人機(jī)工效學(xué)及服裝設(shè)計與制造業(yè)、三維動畫和虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域。 本文以三維數(shù)據(jù)場，特別是人體輪廓線數(shù)據(jù)場為對象，實現(xiàn)數(shù)據(jù)場的預(yù)處理，重點解決三維表面網(wǎng)格重建問題，研究網(wǎng)格平滑、孔洞填補(bǔ)和網(wǎng)格簡化等模型編輯與優(yōu)化

2、算法。提出基于徑向基函數(shù)和梯度最速下降法相結(jié)合的骨架提取算法，實現(xiàn)基于關(guān)節(jié)骨架鏈的人體模型動畫算法。最后完成了人機(jī)工效學(xué)和服裝設(shè)計中人體立姿和坐姿關(guān)鍵尺寸測量。主要創(chuàng)新點如下： (1)對人體輪廓線數(shù)據(jù)場進(jìn)行預(yù)處理。提出基于距離模糊邏輯判斷刪除輪廓線噪聲的方法和基于人體特征的人體朝向自動調(diào)整算法，應(yīng)用迭代對應(yīng)點匹配算法自動對齊多傳感器數(shù)據(jù)。 (2)提出一種三維數(shù)據(jù)場表面重建算法并實現(xiàn)網(wǎng)格的編輯優(yōu)化。利用曲面局平特性，提出基

3、于投影的三角網(wǎng)格重建算法，并根據(jù)人體輪廓線數(shù)據(jù)特點優(yōu)化鄰域搜索以加快重建速度；網(wǎng)格編輯優(yōu)化包括基于彈性模型的迭代低通濾波網(wǎng)格平滑、基于灰色預(yù)測GM(1，1)模型的孔洞填補(bǔ)和基于二次誤差測度的單元折疊網(wǎng)格簡化算法。 (3)實現(xiàn)三維模型骨架自動提取和人體計算機(jī)動畫算法。提出基于徑向基函數(shù)空間曲面隱式表示和梯度最速下降法相結(jié)合的三維模型骨架提取算法，通過在人體骨架上定位關(guān)節(jié)點，設(shè)定屬性而生成關(guān)節(jié)骨架鏈，提出通過柔性模型綁定“皮膚點”到