个性化扫描人体变形与拼接建模研究

论文摘要

三维人体模型是整个三维服装CAD系统的设计和运行基础，决定了系统的设计质量与运行效率。随着服装CAD系统的迅速发展，对三维人体模型的准确度和真实感的要求也越来越高。本文在课题组现有研究基础上，探讨了如何更便捷、准确、完整地对三维人体模型进行处理以适应三维服装CAD系统的需求这个问题，对三维扫描人体特征识别、变形和拼接技术做了进一步的研究，为服装的建模和设计提供了基础。扫描人体数据是三维人体建模的初始研究对象。为了建立个性化的具有任意尺寸约束的人体模型，需要准确地寻找人体模型的特征点，再进行三维模型重建。这样得到的人体模型才能真实的反映原始人体的表面特征。本文第二章描述了原始扫描人体的特点，通过变步长的截面法和分治思想求得人体各部分的特征点，再根据现有算法，等距离散截面环得到均匀分布的网格顶点，从而重建三维人体表面。对重建后的三维人体表面，求取特征点并生成人体模型特征线，根据特征线提取三维人体模型尺寸。为了进行合体的服装设计，还需要调整人体的尺寸、姿态，有时候也需要在局部进行微调。第三章详细介绍个性化三维扫描人体的三种变形方法。面向尺寸匹配的人体模型变形可以分为特征尺寸驱动和模板插值的两种尺寸变形方法，通过截面环按比例缩放实现。面向姿态匹配的的人体模型变形是通过调整人体关节点位置驱动人体姿态变形，在此基础上探讨了建立关节姿态库的方法。面向特征面局部匹配的人体模型变形是通过调整特征面上的特征点位置，改变特征面形状，驱动人体模型在特征面附近局部的变形。为了使虚拟人体更具真实感，还需要使虚拟人体具备完整的头部和四肢。第四章介绍了扫描人体头部和四肢模型，介绍了人体模型的拼接要求和拼接算法的基础。详细介绍了扫描人体头部和四肢模型与人体模型拼接和光滑处理，实现个性化全身人体建模的过程。基于上述研究工作，第五章简要介绍系统框架，说明建模的整体过程，同时详细介绍了上述研究工作在该系统中的应用实例。最后，第六章总结本文的研究工作，并对项目课题研究的发展前景从技术上和应用上作了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 扫描人体特征识别
• 1.2.2 扫描人体变形技术
• 1.2.3 扫描人体拼接
• 1.3 研究思路
• 1.4 研究内容
• 第二章 扫描人体初始建模
• 2.1 扫描人体描述及数据获取
• 2.1.1 扫描人体描述
• 2.1.2 扫描人体模型数据获取
• 2.1.3 扫描人体模型的三角网格表示
• 2.2 扫描人体模型特征识别
• 2.2.1 扫描数据预处理
• 2.2.2 扫描人体特征点定义
• 2.2.3 扫描人体自动特征识别过程
• 2.3 扫描人体模型生成
• 2.3.1 扫描人体表面重建
• 2.3.2 扫描人体特征线生成及编辑
• 2.3.3 扫描人体特征尺寸提取及标注
• 第三章 扫描人体变形方法
• 3.1 面向尺寸匹配的人体模型变形
• 3.1.1 特征尺寸驱动的人体模型变形
• 3.1.2 模板插值的人体模型变形
• 3.1.3 变形尺寸差别表示
• 3.2 面向姿态匹配的人体模型变形
• 3.2.1 人体关节点提取及表示
• 3.2.2 关节姿态驱动的人体模型变形
• 3.2.3 关节姿态库的建立及姿态匹配变形
• 3.3 面向局部匹配的人体模型变形
• 3.3.1 特征面选择及其特征点表示
• 3.3.2 面向特征面尺寸调整的人体模型变形
• 3.3.3 面向特征面形状调整的人体模型变形
• 第四章 扫描人体拼接建模
• 4.1 扫描人体拼接建模基础
• 4.1.1 人体拼接模型描述
• 4.1.2 扫描模型拼接要求
• 4.1.3 曲面拼接方法
• 4.2 扫描人体头部拼接建模
• 4.2.1 扫描人体头部拼接预处理
• 4.2.2 扫描人体头部模型拼接
• 4.2.3 扫描人体颈部光滑处理
• 4.3 扫描人体手足拼接建模
• 4.3.1 扫描人体手足拼接预处理
• 4.3.2 扫描人体手足模型拼接
• 4.3.3 拼接光滑处理
• 第五章 建模过程与实例
• 5.1 建模工作流程
• 5.2 相关技术应用实例
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位期间参与的主要科研工作
• 致谢