基于特征點對應(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)過了幾十年的發(fā)展研究，在各個領(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，主要是用來進行尺寸測量、虛擬著裝、動畫模擬以及基于以上應(yīng)用的服裝定制，展示和銷售。研究三維服裝人體模型的自動建模方法具有很強的研究價值和廣泛的應(yīng)用前景。本文利用三維掃描儀獲得三維人體數(shù)據(jù)，對應(yīng)用于服裝行業(yè)的三維人體模型的變形技術(shù)進行了研究，主要研究內(nèi)容如下。
　　 本文首先介紹了當前三維人體數(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)用于自動人體測量以及虛擬試衣的三維人體模型其自身特點，以及系統(tǒng)實現(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對應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)提取的若干特征點對應(yīng)，對模板人體進行變形，從而獲得所需人體。
　　 為了便于實現(xiàn)對任意掃描人體數(shù)據(jù)進行特征點的自動提取，本文采用了旋轉(zhuǎn)圖像法(Spin image)這一

3、三維網(wǎng)格形態(tài)的二維表達方法。該方法以建立在三維網(wǎng)格表面的取向點為基準，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，從而方便進行對應(yīng)點的比較匹配。首先在已知的模板人體表面預(yù)標記需要提取的29個特征點。利用旋轉(zhuǎn)圖像對三維網(wǎng)格形態(tài)的表達，以及各特征點間相互空間關(guān)系的約束，計算出模板人體上每一個預(yù)標記的特征點與待測人體表面相應(yīng)區(qū)域內(nèi)每一個頂點的相關(guān)系數(shù)。通過比較相關(guān)系數(shù)，找到待測人體表面的最佳匹配頂點，建立對應(yīng)關(guān)系。本文通過對掃描人體特征點的

4、自動提取，完成了對任一掃描人體的自動測量。文章通過評估匹配結(jié)果的精確度，驗證了該方法的可行性，并提出基于該特征點提取方法的其他應(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關(guān)鍵技術(shù)是基于已提取的特征點對應(yīng)，對模板人體進行變形，從而獲得所需人體。為了實現(xiàn)光滑變形，并保持原網(wǎng)格各相鄰頂點之間的空間位置關(guān)系，本文采用了金字塔坐標系(Pyramid coordinate)對三維人體

5、網(wǎng)格進行表面重建。該坐標系記錄每一個頂點與其相鄰點之間的角度、距離等信息，在通過特征點變化而進行的人體變形過程中，每一個頂點可以保持原三維網(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、混亂等情況。文章對采用該方法獲得的變形結(jié)果進行了展示討論，提出利用對特征點的控制進行插值，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。<