澳门游戏官网服装CAD中个性化三维人体建模PAGE 1 PAGE 1 服装CAD中个性化三维人体建模 本文针对三维服装仿真中对各种不同体态特征的人体模型的需求，给出了一种个性化三维人体建模方法。首先对一系列具有不同特征尺寸的成年女性的人体扫描数据进行简化处理，建立具有全都拓扑的人体模型；然后依据不同人体的对应数据点及其相应的特征尺寸，生成各个简化数据点随特征尺寸变化的规律。利用此变化特性，对参考人体模型进行变形得到新尺寸下的人体模型。 1引言 在服装CAD、网络虚拟试衣和三维人体动画等领域，都面临着人体模型的三维重建问题。随着虚拟现实技术的发展，人体模型在很多领域都有越来越深入和广泛的应用，对个性化三维人体模型的需求也日趋剧烈。三维扫描仪的出现，可以获得逼真的三维模型。但该方法费用昂贵，获取的数据量大，重建速度慢。而且这种精细的测量技术相对于精度要求不高的应用来说是完全不必要的。为了快速、便利地生成大量与实际人体体形相似的个性化三维人体模型，人们尝试依据人体的身高、体重、胸围和腰围等关键部位的参数信息，对特征三维人体模型进行变形、编辑等操作。其中的关键问题有：(1)特征人体模型的建立。三维扫描仪生成的人体模型只有简洁的点的坐标信息以及点之间的拓扑关系，缺少与人体关键部位的对应。而且其数据量大，无论对于计算机存储还是网络传输都是极大的挑战。因此需要建立具有语义特征的人体模型。(2)特征人体模型的编辑。由于人体体形比较复杂，而且人体体形变化不规则，不能进行简洁的几何变换。本文在参考前人工作的基础上，给出了一种个性化的人体模型构造方法。其基本思想是：对三维扫描的大量具有不同特征尺寸的人体数据进行简化，获取一系列具有全都拓扑的人体模型。为从定量角度真实反映人体体形变化，本文对人体数据点引入一个外形因子属性来建立人体数据点随人体特征尺寸变化的关系。外形因子的计算依据简化的拓扑全都的人体模型及相应的特征尺寸。新的人体模型依据外形因子对参考人体模型进行变形生成。 2人体模型简化 三维激光扫描系统扫描一个人体曲面可以产生高达300000之多的点云，这就提出了一个经典的问题：数据量大，但信息贫乏，使得对人体模型进一步的编辑和处理都变得异常困难。为了有效地利用人体扫描数据，它的一些关键几何信息必需被提取出来。本系统的坐标定义为数据点阵跨度最大方向为X轴方向，跨度最小方向为Y轴方向。首先将三维人体数据投影到XOY平面上查找人体的腋窝点和胯部点。两个腋窝点和胯部点将人体分为六个部分：头部、躯干、左右胳膊、左右腿，如图1所示。然后对每部分提取人体的轮廓线以及轮廓线上的主要数据点。得到简化的人体模型如图2所示。 图1人体数据分段 图2简化的人体模型 3人体外形与特征尺寸的关系 由于人体外形的变化规律特别复杂，即使同一部分的变化也是各向异性的，因而很难用一个统一的表达式表示。为了建立人体尺寸变化与人体体形变化之间的联系，我们对人体数据点引入外形因子r属性，其表示人体相应数据点变化△v随人体特征尺寸变化△g的比率。利用前面的简化模型来求解其各个数据点的外形因子。 以其中一个简化模型为参考模型，对于其上任一点，依据n个简化模型可以得到它在n个不同尺寸的n个坐标值，也就是有这样一组数据(gi，vi)，i=1，2，…，n，其中g为人体几何尺寸，v为对应的数据点，如图3所示，对于人体胸围线上的特征点A，其在不同尺寸g1，g2，…，g6的对应点分别为v1，v2，…，v6。我们认为这些点在一条直线上变化，这样，依据这n组数据采用最小二乘法可以求解该点的外形因子，把顶点v看作x坐标，儿何尺寸g看作y坐标，则外形因子r为直线的变化 本文针对三维服装仿真中对各种不同体态特征的人体模型的需求，给出了一种个性化三维人体建模方法。首先对一系列具有不同特征尺寸的成年女性的人体扫描数据进行简化处理，建立具有全都拓扑的人体模型；然后依据不同人体的对应数据点及其相应的特征尺寸，生成各个简化数据点随特征尺寸变化的规律。利用此变化特性，对参考人体模型进行变形得到新尺寸下的人体模型。 1引言 在服装CAD、网络虚拟试衣和三维人体动画等领域，都面临着人体模型的三维重建问题。随着虚拟现实技术的发展，人体模型在很多领域都有越来越深入和广泛的应用，对个性化三维人体模型的需求也日趋剧烈。三维扫描仪的出现，可以获得逼真的三维模型。但该方法费用昂贵，获取的数据量大，重建速度慢。而且这种精细的测量技术相对于精度要求不高的应用来说是完全不必要的。为了快速、便利地生成大量与实际人体体形相似的个性化三维人体模型，人们尝试依据人体的身高、体重、胸围和腰围等关键部位的参数信息，对特征三维人体模型进行变形、编辑等操作。其中的关键问题有：(1)特征人体模型的建立。三维扫描仪生成的人体模型只有简洁的点的坐标信息以及点之间的拓扑关系，缺少与人体关键部位的对应。而且其数据量大，无论对于计算机存储还是网络传输都是极大的挑战。因此需要建立具有语义特征的人体模型。(2)特征人体模型的编辑。由于人体体形比较复杂，而且人体体形变化不规则，不能进行简洁的几何变换。本文在参考前人工作的基础上，给出了一种个性化的人体模型构造方法。其基本思想是：对三维扫描的大量具有不同特征尺寸的人体数据进行简化，获取一系列具有全都拓扑的人体模型。为从定量角度真实反映人体体形变化，本文对人体数据点引入一个外形因子属性来建立人体数据点随人体特征尺寸变化的关系。外形因子的计算依据简化的拓扑全都的人体模型及相应的特征尺寸。新的人体模型依据外形因子对参考人体模型进行变形生成。 2人体模型简化 三维激光扫描系统扫描一个人体曲面可以产生高达300000之多的点云，这就提出了一个经典的问题：数据量大，但信息贫乏，使得对人体模型进一步的编辑和处理都变得异常困难。为了有效地利用人体扫描数据，它的一些关键几何信息必需被提取出来。本系统的坐标定义为数据点阵跨度最大方向为X轴方向，跨度最小方向为Y轴方向。首先将三维人体数据投影到XOY平面上查找人体的腋窝点和胯部点。两个腋窝点和胯部点将人体分为六个部分：头部、躯干、左右胳膊、左右腿，如图1所示。然后对每部分提取人体的轮廓线以及轮廓线上的主要数据点。得到简化的人体模型如图2所示。 图1人体数据分段 图2简化的人体模型 3人体外形与特征尺寸的关系 由于人体外形的变化规律特别复杂，即使同一部分的变化也是各向异性的，因而很难用一个统一的表达式表示。为了建立人体尺寸变化与人体体形变化之间的联系，我们对人体数据点引入外形因子r属性，其表示人体相应数据点变化△v随人体特征尺寸变化△g的比率。利用前面的简化模型来求解其各个数据点的外形因子。 以其中一个简化模型为参考模型，对于其上任一点，依据n个简化模型可以得到它在n个不同尺寸的n个坐标值，也就是有这样一组数据(gi，vi)，i=1，2，…，n，其中g为人体几何尺寸澳门游戏APP下载，v为对应的数据点，如图3所示，对于人体胸围线上的特征点A，其在不同尺寸g1，g2，…，g6的对应点分别为v1澳门游戏APP下载，v2，…，v6。我们认为这些点在一条直线上变化，这样，依据这n组数据采用最小二乘法可以求解该点的外形因子，把顶点v看作x坐标，儿何尺寸g看作y坐标，则外形因子r为直线的变化 本文针对三维服装仿真中对各种不同体态特征的人体模型的需求，给出了一种个性化三维人体建模方法澳门游戏APP下载。首先对一系列具有不同特征尺寸的成年女性的人体扫描数据进行简化处理，建立具有全都拓扑的人体模型；然后依据不同人体的对应数据点及其相应的特征尺寸，生成各个简化数据点随特征尺寸变化的规律。利用此变化特性，对参考人体模型进行变形得到新尺寸下的人体模型。 4个性化人体模型 为了得到个性化的人体模型，本文研究依据期望的人体特征数据对标准的参考人体模型进行变形生成。外形因子的引入建立了人体数据点与特征尺寸之间的数学模型。假设vreference、greference是参考的标准人体模型的数据点与几何尺寸，r是数据点的外形因子，则在供应期望的几何尺寸gdesirrd的状况下，对应数据点vdesired的计算为 从上式可以看出，在对人体模型进行编辑时，人体尺寸的变化可通过直接对人体模型相应部位数据点给定相应的增量(gdesirrd-greference)*r来实现。 5试验结果及分析 本文算法在VC++平台上用OPENGL实现。图4给出了我们的试验结果。图4b)是对图4a)的胸围进行调整得到的图形，图4c)是对图4a)的腰围进行变化得到的人体模型，图4c)是对图4a)的胸围和腰围同时变化得到的结果。可以看出，采用该方法对人体体形进行编辑，比较真实地反映人体体形的变化情祝。 图4局部编辑效果 6结论 针对服装CAD中对多样性人体模型的需求，本文给出了一种个性化人体模型方法，该算法在我们所开发的三维虚拟试衣系统中得以实现。其主要优点在于通过对人体模型数据点引入外形因子的属性，算法建立了人体几何尺寸和数据点间的数学模型。外形因子的引入及其计算较好地解决了从精确定量角度动身真实地描述人体体形变化的需求，在对人体模型部位编辑时，只需直接对掌握点增加一个偏移量，从而极大地削减了变形区域局部重建工作。
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