三维人体的草绘建模方法

提出了一种三维人体的草绘建模方法,允许用户分层次绘制人体骨架线和轮廓线草图,并快速生成三维人体模型.该方法的特征主要表现在两个方面:首先,采用层次化的人体截面模板进行形变,并使用基于距离的描述子在人体模板库中检索最符合用户绘制的模板,使结果模型更能体现人体草图特性;其次,采用参数驱动的三维人体模型生成方法,将草图轮廓特征与模板轮廓进行对应并计算三维形变参数,最后对人体模板进行形变生成三维人体模型.实验结果表明,该方法能够快速构建符合用户绘制意图的三维人体模型.     

基于截面环的服装建模技术

在人体模型特征提取的基础上,采用水平切片的方法得到人体截面环,在将服装放松量转化为空隙度后,以空隙度为参数将人体截面环变形为服装截面环,根据角度同步前进法实现基于服装截面环的曲面构建.与已有方法相比,该方法建立在基于特征的参数化截面环之上,建模更加快捷,变形更容易控制.     

基于草图交互的个性化服装生成方法

以建立和交互修改三维服装草图为设计手段，提出在三维人体模型上生成三维个性化服装的参数化造型方法．服装草图由2种基本几何元素组成：体现人体围度信息的封闭样条曲线和体现人体在高度方向上曲面形状过渡的不封闭样条曲线．将服装草图约束分为2类4种：一类是体现服装宽松程度的人体与服装曲面之间的间隙约束；另一类是服装几何元素本身之间的共点、共面与对称约束．从人体的特征点出发，通过间隙约束生成服装草图的几何元素；在共点、对称和共面约束下，由服装草图几何元素建立拓扑结构为四边网格的服装草图．服装草图的交互修改是草图约束维护的过程，构建侧视图、正视图、断面图3个视图组成草图修改平台，在平台上交互编辑特征曲线．服装曲面则以三维草图为框架，通过对四边网格双线性Coons曲面插值生成．提供的设计方法使服装的造型变得简洁、灵活．     

基于特征线的三维服装部件参数化造型

基于特征线的服装三维造型方法有诸多优点,但是现有服装模型并不能很好地支持服装参数化设计.为此将参数化造型方法引入三维服装部件造型中,以得到参数化的服装部件.基于光顺人体模型,依据服装部件特点设计服装特征线,将特征线分为截面环和轮廓线,依次通过截面环和轮廓线的生成与调整、特征线综合调整和特征线添加约束3个步骤,得到服装特征线框架;并对该框架利用曲面插值方法得到服装曲面模型.实例结果表明,文中方法功能强大、方便灵活.     

面向服装设计的人体建模及人体参数化*

利用人体曲面重构法构建人体参数化模型,并对人体参数化模型进行参数化变形。人体曲面重建分为预处理和曲面生成两个步骤。预处理包括坐标调整、特征识别,然后利用人体切片技术和曲面光顺技术得到人体曲面和人体参数化模型。对参数化人体模型施加尺寸变形和插值变形两种参数化变形手段,得到个性化人体和系列化人体,从而为服装设计提供很好的模型支撑。     

由正交图像造型三维个性化虚拟人体模型

基于正、侧、背面4幅正交人体图像,变形模板人体模型后得到带服饰纹理的个性化虚拟人．以截面环为基本几何元素,给出了模板人体模型的生成和变形方法,建立了截面环和三维人体骨架之间的内在关联;自动提取图像上的人体特征点,生成二维图像上的人体骨架;由三维人体骨架和二维图像上人体骨架之间的对应关系,建立截面环和人体图像之间的对应关系;从人体图像上获取截面环的形状参数,通过参数化变形截面环得到个性化的虚拟人体模型．与已有方法相比,该方法建立在基于特征的参数化框架之上,变形更容易控制,消除了三维模型和二维图像之间对应的不确定性,避免了人体变形中的自交现象,效率高、真实感效果较好．     

基于轮廓线的三维网格曲面绘制

在融合了交互式轮廓绘制与网格造型技术的基础上,提出了一种快速三维网格曲面建模方法.根据绘制轮廓线的特征点分布,进行约束化三角网格剖分,提取二维轮廓线的骨架;选取骨架点和采样点投影到三维空间椭球曲面,并引入二面角原则,优化了空间离散数据点的三角化算法;最后缝合骨架点,获得三维网格曲面表示.实验结果表明了该算法的直观性、高效性.     

草绘3维人体建模的模板形变方法

目的 采用草绘交互方式直接构造3维人体模型是当前人体建模研究的重要课题之一.提出一种草绘3维人体建模的模板形变方法.方法 针对输入的草图,首先,采用关节点定位方法获取草图中的人体关节点,根据人体结构学约束识别人体骨架结构,通过解析人体轮廓草图获取人体草图特征;其次,通过骨架模板和外观轮廓模板形变,将草图特征映射到3维人体模型,实现3维人体建模.结果 草图解析方法能有效提取草图特征,通过模板形变方法生成3维人体模型,并在模型上保持草图特征;能适应不同用户的绘制习惯,且生成的3维人体模型可用于人体动画设计.结论 提出一种草绘3维人体建模的模板形变方法,支持用户采用草绘方式进行3维人体模型设计,方法具有良好的用户适应性,对3维动画创作具有重要意义.     

面向服装CAD的多因素驱动人体模型变形技术研究

在以人体模型为基础的3维服装CAD系统中,为了获得设计师所需形体尺寸各异的人体模型,提出了一种多因素驱动人体模型变形的方法.该方法将人体模型的变形驱动因素分为尺寸因素、姿态因素和局部体形因素3类,并相应地提出了尺寸驱动、姿态驱动及局部体形驱动的人体模型变形算法.其中尺寸驱动采用基于截面环的 算法和基于模板插值的算法,通过对人体特征尺寸进行改变来驱动人体变形;姿态驱动是通过关节变形算法来实现特定姿态的变形,并通过建立姿态库,以实现快速姿态匹配;局部体形驱动包括基于特征面尺寸和基于特征面形状的调整,以得到具有局部特征的人体.实例表明,该方法可对已有的人体进行快速变形,以获得用户所需的人体模型,从而满足了服装CAD中对人体模型的多样性需求.     

基于C3D数据的人体模型逆向动力学仿真分析方法

基于AnyBody人体建模仿真分析软件,采用试验得到的动作捕捉格式数据C3D文件,研究人体逆向动力学仿真分析方法,给出C3D驱动AnyBody人体运动仿真分析时的操作步骤、报错分析及其解决方案。仿真结果表明:人体模型基本参数设置、C3D参数设置、关键点的拟合和足底压力板参数调节是实现人体模型动态分析的关键,其能有效提高人体模型逆向动力学仿真精度。     

基于模板匹配的三维人体语义特征提取算法

随着社会经济发展,生活水平的提高,人们对定制产品的需求越来越多,例如服装高级定制、健身计划定制等。为更好地满足这些需求并提供精准的数据支撑,需提取精确的人体语义特征,即人体的身高、胸围、腰围等一系列参数。对现有特征提取算法进行分析研究,设计一种基于模板匹配的三维人体语义特征提取算法。通过模板模型逼近输入模型,将模板模型上的语义特征采样点拓展到输入模型上,使用NURBS曲线拟合采样点,计算曲线长度。实验结果表明本文所提算法综合性能好,能够为服装定制、人体动画、人体工程学设计等提供精确广泛的数据支持。     

基于图像化几何的三维模型彩绘

基于纹理映射的彩绘系统通常受到从三维模型空间到二维纹理空间参数化的限制.如果一个模型具有复杂的拓扑结构或高度复杂的表面细节,寻找一个好的参数化方法通常是非常困难的,即使可以实现,通常也不能自动完成,需要用户手工交互进行.针对这种问题,提出了一种用于在三维模型表面直接进行彩绘的数据表示方法和一个原型系统,通过在三维模型中的每一个三角形上生成带有颜色信息的几何点,该系统可以支持许多与二维图像编辑类似的操作.其中一个关键的内容是提出了一种包含几何、拓扑和色彩信息在内的自适应的数据表示方法.这种方法被称为图像化的几何,它允许用户将每一个三角形视为一个三角形图像,并可以在不需要任何参数化的前提下在三维模型表面进行彩绘.系统的输入为一个常见的三角形网格模型,通过系统处理后变成一个在三角形上分布着带有颜色信息的几何点的三维表面.因为创建过程是自适应的,因此只有那些需要进行绘画纹理的三角形才需要创建几何点,这样可以节省存储消耗.将这种数据表示用于三维模型彩绘可以很好地处理具有复杂拓扑结构的模型.     

Motion estimation of elastic articulated objects from points and contours with volume invariable constraint

This paper presents a model of elastic articulated objects based on revolving conic surface and a method of model-based motion estimation. The model includes 3D object skeleton and deformable surfaces that can represent the deformation of human body surfaces. In each limb, surface deformation is represented by adjusting one or two deformation parameters. Then, the 3D deformation parameters are determined by corresponding 2D image points and contours with volume invariable constraint from a sequence of stereo images. The 3D motion parameters are estimated based on the 3D model. The algorithm presented in this paper includes model-based parameter estimation of motion and parameter determination of deformable surfaces.     

Parametric 3D modeling of young women's lower bodies based on shape classification

Three-dimensional (3D) human body modeling is an important research direction in the field of clothing virtual design. On the basis of 3D human body scanning, this paper studied a method to build a 3D parametric lower body model according to body classification. The research includes three main parts. (1) Anthropometry and body shape classification. We randomly selected 333 young women ages 18–25 years old in Northeast China as the experimental sample. Then we divided the lower body shape into three categories using principal component analysis and K-means clustering. (2) Determination of feature cross sections and points, and reconstruction of feature curves. According to the average values of each body type, we obtained the mean reference body by Euclidean distance method. We determined feature cross sections and points, and extracted the 3D coordinates of the feature points of the mean reference body to reconstruct the feature curves. (3) The surface lofting and establishment of parametric 3D lower body model. According to the shape characteristics of the lower body, we constructed the guiding lines for the crotch and lower limbs, and established parametric lower body models for three body types.Relevance to industry3D human modeling is an important part of garment industry digitization. This research provides an effective way to construct a parametric 3D lower body model. The method offers a reference for the parametric virtual human modeling and virtual fitting of trousers.     

三维封闭三角网格孔洞边界识别算法

针对三维封闭三角网格模型的缺失实体孔洞,提出一种边界识别算法。以手绘曲线作为输入,结合轮廓线法得到目标孔洞的近似边界点集,生成连续的孔洞轮廓线。按照曲线点集并以孔洞轮廓线辅助搜索孔洞的上边界,根据上边界向下搜索得到孔洞的下边界。该算法可用于满足二维流形、可定向及封闭的三角网格模型上孔洞边界的定位,能够简化孔洞边界的定位过程,提高设计系统的易用性。     

An efficient human model customization method based on orthogonal-view monocular photos

Human body modeling is a central task in computer graphics. In this paper, we propose an intelligent model customization method, in which customer’s detailed geometric characteristics can be reconstructed using limited size features extracted from the customer’s orthogonal-view photos. To realize model customization, we first propose a comprehensive shape representation to describe the geometrical shape characteristics of a human body. The shape representation has a layered structure and corresponds to important feature curves that define clothing size. Next, we identify and model a novel relationship model between 2D size features and 3D shape features for each cross-section using real subject scanned data. We predict a customer’s cross-sectional 3D shape based on size features extracted from the customer’s photos, and then we reconstruct the customer’s shape representation using predicted cross-sections. We develop a new deformation algorithm that deforms a template model into a customized shape using the reconstructed 3D shape representation. A total of 30 subjects, male and female, with varied body shapes have been recruited to verify the model customization method. The customized models show high degree of resemblance of the subjects, with accurate body sizes; the accuracy of the models is comparable to scan. It shows that the method is a feasible and efficient solution for human model customization that fulfills the specific needs of the clothing industry.     

基于人体身型曲线特征的身份鉴定技术

研究人体身型特征的身份识别,提高身份准确性问题。针对传统的人体身份识别技术,都是用直线距离近似表示人体身型的几何特征,但是人体身型中的大部分真实几何特征距离都是空间曲线距离,会导致测量的身型几何特征结果不够精确,造成后期的身份识别准确性不高的问题。为了解决上述问题,提出一种基于近似曲线几何特征的身份鉴定方法,运用近似曲面分割逼近技术,求出人体身型几何特征点之间的最短近似路径,运用多个最短路径逼近方法,准确获得人体真实的身型几何特征信息。实验结果表明,改进的方法能够准确提取三维人体身型几何特征,使得身份识别准确率大幅增加。     

Parameterization and parametric design of mannequins

This paper presents a novel feature based parameterization approach of human bodies from the unorganized cloud points and the parametric design method for generating new models based on the parameterization. The parameterization consists of two phases. First, the semantic feature extraction technique is applied to construct the feature wireframe of a human body from laser scanned 3D unorganized points. Secondly, the symmetric detail mesh surface of the human body is modeled. Gregory patches are utilized to generate G¹ continuous mesh surface interpolating the curves on feature wireframe. After that, a voxel-based algorithm adds details on the smooth G¹ continuous surface by the cloud points. Finally, the mesh surface is adjusted to become symmetric. Compared to other template fitting based approaches, the parameterization approach introduced in this paper is more efficient. The parametric design approach synthesizes parameterized sample models to a new human body according to user input sizing dimensions. It is based on a numerical optimization process. The strategy of choosing samples for synthesis is also introduced. Human bodies according to a wide range of dimensions can be generated by our approach. Different from the mathematical interpolation function based human body synthesis methods, the models generated in our method have the approximation errors minimized. All mannequins constructed by our approach have consistent feature patches, which benefits the design automation of customized clothes around human bodies a lot.