基于激光測(cè)量的人體三維發(fā)型特征數(shù)據(jù)庫(kù)的研究.pdf

1、基于激光測(cè)量的人體三維發(fā)型特征數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是對(duì)發(fā)型數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)學(xué)建模的一種新方法的探討，即三維發(fā)型數(shù)據(jù)采集與數(shù)學(xué)建模以及數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合?；诩す鉁y(cè)量的人體三維發(fā)型特征數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則是采用人機(jī)交互式工作方式，用戶可以選擇滿足時(shí)尚化、個(gè)性化要求的發(fā)型并且可以實(shí)時(shí)了解整體的三維效果，并將人體三維數(shù)據(jù)、發(fā)型三維數(shù)據(jù)、人體發(fā)型匹配相關(guān)數(shù)據(jù)保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。它不但是開(kāi)發(fā)發(fā)型CAD系統(tǒng)的新方法，而且具有廣泛的商業(yè)價(jià)值。同時(shí)作為三維人體雕像的重要

2、組成部分，對(duì)促進(jìn)三維人體雕像的商品化，滿足市場(chǎng)的迫切需要有著重要的研究意義。 三維掃描技術(shù)的關(guān)鍵在于如何快速獲取物體的三維體信息。對(duì)此，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，發(fā)展了各種各樣的方法。究竟采用哪種原理來(lái)獲取三維信息，在很大程度上取決于裝置的構(gòu)造、性能、成本、適用范圍，各類(lèi)三維掃描裝置的區(qū)別也在于此。近十年來(lái)，出現(xiàn)了各種各樣的表面三維掃描方法，可分為接觸式和非接觸式兩類(lèi)。接觸式測(cè)量主要有三維測(cè)量機(jī)(CMM)、機(jī)械手臂、銑削測(cè)量?jī)x。對(duì)非

3、接觸式測(cè)量，根據(jù)其測(cè)量原理的不同，大致分為光學(xué)測(cè)量、超聲波測(cè)量、電磁波測(cè)量等。不同的方法，其測(cè)量各有特點(diǎn)，測(cè)量速度和精度也相差甚大?；陔pCCD的快速三維激光掃描系統(tǒng)采用面激光掃描原理。掃描儀使用高30cm，寬度1mm，長(zhǎng)度200cm左右的面激光(又稱激光刀)取代點(diǎn)激光測(cè)距中的點(diǎn)激光。面激光和物體交會(huì)可生成一條測(cè)線。這條測(cè)線相當(dāng)于500～1024個(gè)激光點(diǎn)，因而從理論上說(shuō)可以提高采樣速度500～1024倍。測(cè)量一條曲線僅需20ms，測(cè)量完

4、一個(gè)物體約需15s～18s。 在對(duì)實(shí)物樣件表面數(shù)據(jù)采集過(guò)程中不可避免地引入測(cè)量噪聲。為了得到較為精確的曲面模型和好的特征提取效果，有必要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)首先進(jìn)行平滑濾波。因此本文針對(duì)激光測(cè)量中的干擾點(diǎn)及噪聲點(diǎn)的存在，提出了基于模糊加權(quán)均值濾波算法的三維數(shù)據(jù)處理的方法，該方法充分利用測(cè)點(diǎn)間的相關(guān)性和測(cè)點(diǎn)的位置信息，較好的分離了干擾點(diǎn)及噪聲和真實(shí)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)既消除噪聲點(diǎn)又保持真實(shí)點(diǎn)不受損過(guò)多的目標(biāo)。 三維掃描技術(shù)的最終目的是獲得被掃描

5、對(duì)象的三維數(shù)字化模型。本文系統(tǒng)地闡述了三維建模的基本原理和常見(jiàn)的曲面重構(gòu)方法，詳細(xì)介紹了利用OpenGL建模的過(guò)程，指出了與之相關(guān)的概念、特別注意的方面以及它們對(duì)于三維數(shù)據(jù)建模的影響，并給出了人體、發(fā)型、人體發(fā)型匹配的建模結(jié)果。 三維發(fā)型數(shù)據(jù)、三維人體數(shù)據(jù)、人體發(fā)型匹配數(shù)據(jù)都是建立在海量的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)是人體數(shù)據(jù)、發(fā)型數(shù)據(jù)等的存儲(chǔ)載體。在數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，針對(duì)數(shù)據(jù)之間的相互獨(dú)立性，建立了三維人體數(shù)據(jù)庫(kù)、三維

6、發(fā)型數(shù)據(jù)庫(kù)、人體發(fā)型匹配數(shù)據(jù)庫(kù)、紋理數(shù)據(jù)庫(kù)等內(nèi)容。很好的實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立穩(wěn)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、精簡(jiǎn)的數(shù)據(jù)內(nèi)容、合理的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單方便的操作方式。 我所研究的基于激光測(cè)量的人體三維發(fā)型特征數(shù)據(jù)庫(kù)融合了光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)、信息處理、計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的基于雙CCD的快速三維激光掃描系統(tǒng)，提取所需的人體三維數(shù)據(jù)、發(fā)型三維數(shù)據(jù)；通過(guò)基于模糊加權(quán)均值濾波算法的三維數(shù)據(jù)處理的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；采用OpenGL這種三維圖形處理的工