基于微型传感器驱动的三维实时运动人体模型

建立一种运用于人体运动捕获与再现系统的人体模型,实现人体运动实时控制模型的运动.根据微型传感器人体运动捕获与再现系统的特点,提出一种三维人体模型的层次化结构建模方法和多边形分组皮肤变形方法.该方法以生物动力学为基础,根据人体关节的运动特征进行分层表示,采用传感器数据驱动并控制人体骨架模型的运动以及皮肤模型的变形,实时再现真实人体运动.实验表明,新建模方法适用于传感器数据驱动人体模型的实时运动再现,并能够逼真地体现人体运动的生物力学特征.     

基于共形几何代数的三维人体骨架运动序列

为了解决虚拟试衣中人体模型可以动态展示服装效果的问题,提出三维人体骨架动态建模。在基于三维人体模型的骨架自动提取的基础上,采用共形几何代数方法描述人体关节点的运动并通过相邻关节点的位置变化表达不同的人体动作。用关键帧插值法实现人体姿态的序列动作,选择螺旋运动算子实现了基于2D视频图像的3D人体骨架姿态的参数估计,建立了骨架运动模型。三维人体骨架模拟视频动作证实了该方法的高效性。     

三维人体模型的自动驱动方法

传统的由运动数据驱动三维模型需要手工标定骨架,匹配关节点和设定皮肤权重,工作量大而复杂.提出了三维人体模型自动驱动的方法,使用横向切分匹配来自动提取骨架和匹配相应的关节点,然后用改进后的线性混合皮肤变形技术进行模型皮肤权值的自动分配,绑定皮肤,最终实现了三维人体模型的自动驱动.整个提取绑定时间短,需求简单,速度快,最后给出的实验结果验证了算法的有效性.     

一种基于模型分割的三维人体骨架提取方法

针对当前三维骨架提取方法复杂度较高、提取结果不够准确,以及专门针对人体模型的方法较少等问题,提出一种基于模型分割的三维人体骨架提取方法。首先,根据模型顶点与末端特征点的最小测地距离将模型分割;然后由归一化的测地距离函数确定模型各顶点所属拓扑层次;接着在模型分割的基础上依据拓扑层次提取出原始骨架点;最后经过微调,将各骨架点按照拓扑关系连接得到较为精确的人体骨架。实验结果表明,该方法有效降低了骨架提取算法的复杂度,且对不同姿势的人体模型均可获得较为准确的提取结果。     

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.     

基于VRML的手语合成系统中人体模型的运动实现

人体建模技术是实现手语合成系统的前提,采用VRML(V irtualRealityModeling Language)三维人体建模技术可以提高人体建模的性能,为手语合成系统打下良好的基础。在基于VRML三维人体模型的设计中,分析了人体模型的控制变化原理及仿射变换方法;采用线框模型实现了三维人体模型的建立,运用仿射变换方法实现人体模型的手臂控制运动。实验结果证明该方法可行有效。     

人体骨架模型的建立

人体运动分析在计算机视觉研究领域中具有广泛的应用前景。人体骨架包含了很多的人体运动信息,且简单明了,所以对人体骨架提取具有很重要的意义。本文提出了一种人体骨架模型的建立方法,该方法在骨架提取方面有较强的去噪和抗干扰能力,有很好的鲁棒性,可提取更加有效的骨架图像,进一步结合人体解剖学的基础,建立了人体骨架模型,为人体特征识别(HID)和运动人体的实时追踪打下了坚实的基础。     

基于人体特征三维人体模型的骨架提取算法

实现骨骼动画的一个前提是获取人体模型的骨架,现有的骨架提取算法不是计算复杂度高,就是提取准确度不高,或者需要手工干预.提出一种基于人体特点和黄金比例律的人体模型骨架提取算法,首先对模型进行精简,然后根据人体的特点与黄金比例律确定模型关节点的大概位置,在此基础上对模型进行分割.由于人体存在个体差异且姿势也可能不一致,采用测地距离方法对关节点的位置进行修正,确定其位置.与现有的算法相比,本方法效率高,同时实验显示本算法具有更好的骨架提取效果.     

复杂环境下的运动人体骨架提取算法*

针对复杂环境下运动人体难以检测及由人体运动自身的复杂性而引起的骨架提取难的问题,提出了一种复杂环境下视频序列中的运动人体骨架提取算法。算法首先利用区域背景建模获取复杂环境下的背景图像,利用最大色差分量结合自适应阈值分割运动人体;然后根据人体测量数据对人体骨架建模,最后利用Kalman滤波跟踪人体关节点,连接关节点生成运动人体骨架。实验结果表明,该算法能准确地提取复杂环境下视频序列中的运动人体骨架,具有低关节位置误差率。     

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.     

The effect of tendons on foot skin deformation

Anatomical human models are usually divided into layers including skin, muscle and skeleton. In spite of the realistic animation of the models that can be achieved, and the realistic appearance of the model determined by the underlying muscles and skeleton, the role of tendons in determining the deformation of skin surface has not been well addressed.This paper presents an approach for modeling human foot tendons and determines their influence on the skin layer deformation. Our goal is to model deformation of the tendons such that a realistic foot simulation can be obtained. An anatomical foot model including skin, muscle, tendon and skeleton layers is adopted. The appearance of the skin layer is determined based on the underlying layers. To allow interactive deformation of the tendon models, the axial deformation technique is adopted. Given the position of the foot and the basis function, the position of the data points that control the axial curve is updated. To allow more accurate computation of the data point positions, a method that estimates the basis function based on real data obtained from foot images is also presented. Experimental results showed that the axial deformation technique can model deformation of the foot tendons with satisfactory visual realism. With the tendon deformation, the visual realism on the skin deformation is also enhanced.     

虚拟人骨骼结构的多刚体系统建模方法研究

提出了一种虚拟人骨骼结构的多刚体系统模型，可有效地克服DH表示法只能适用于单链结构的缺陷．首先通过合理的简化与假设，给出了一种16关节、39自由度的虚拟人简化模型；然后将该虚拟人模型抽象成为一个各肢体间通过机械转动铰相连的多刚体系统；最后引入树模型与低序体阵列来表达虚拟人的骨骼结构．分析结果表明，文中方法除能够自然地表达虚拟人的复杂分支结构外，还可以容易地实现虚拟人模型的任意分辨率扩展，并具备递归计算的优点，具有广泛的适用性。     

任意姿态虚拟人网格模型骨骼提取算法

人体骨骼动画技术是虚拟人物建模中的研究重点。在现有人体骨骼动画的制作过程中,动画师必需手工标定人体各主要关节点位置及人体骨架每一关键帧的姿态,工作量巨大。因此提出一种自动提取人体任意姿态网格模型骨架结构的方法。该方法首先利用模型各顶点间测地距离的几何关系自动识别人体位于四肢和头顶末端的5个特征点,再以特征点为起点生成等测地距离曲线族,利用等测地距离曲线将人体四肢和躯干区分开来,将这些相邻等测地线中心连接起来生成5条骨骼中心线,最后在中心线上根据中心夹角极小值及等测地距离曲线似圆率来确定人体关节的确切位置。实验结果表明,该算法能适应不同姿态的人体模型,计算结果准确性高,能完全自动实现关节点定位和骨骼提取。     

基于区域控制模型的三维人脸重建技术

根据头骨和面部肌肉的解剖结构提出了一个人脸区域控制模型,该模型采用骨骼和皮肤2层网格来表示一个三维人脸,其中外层的皮肤网格被划分成几个功能区域,不同区域采用不同的子区域变形模型.基于该模型实现了一个三维人脸重建系统,该系统在"计算机辅助眼镜设计系统"中得到了很好的应用.     

MuscleBuilder: A modeling tool for human anatomy

A traditional multi-layered approach is adopted to human body modeling and deformation. The model is split into three general anatomical structures: the skeleton, musculature and skin. It is shown that each of these layers is modeled and deformed by using fast, procedural, ad-hoc methods that can painlessly be reimplemented. The modeling approach is generic enough to handle muscles of varying shape, size and characteristics and does not break in extreme skeleton poses. It is also described that the integrated MuscleBuilder system whose main features are: i) easy and quick creation of muscle deformation models; ii) automatic deformation of an overlying skin. It is shown that visually realistic results can be obtained at interactive frame rates with very little input from the designer.     

基于解剖学的人手肌肉建模技术

为实现仿真手在运动过程中符合人手的生理特性及运动特点，文中通过分析手的解剖结构，总结控制手部运动和形状的约束参数．采用层次建模方法，先建立用线段表示的含有约束参数的手部骨骼模型，然后在此基础上根据手部的特征横截面确定特征多边形，采用NURBS面片拟合的方法建立依附于骨骼之上的肌肉模型。此方法建立的手部模型在运动仿真过程中，手部肌肉以对应的骨骼为轴线并随着骨骼各个参数的变化而发生相应的变化，最终取得良好的仿真效果。     

Skeleton-aware size variations in digital mannequins

The general trend in character modeling is toward the personalization of models with higher levels of visual realism. This becomes possible with the development of commodity computation resources that are capable of processing massive data in parallel across multiple processors. On the other hand, there is always a trade-off between the quantity of the model features that are simulated and the plausibility of the visual realism because of the limited computation resources. Also, to keep the resources’ to be used efficiently within the other modeling approaches such as skin reflectance, aging, animation, etc., one must consider the efficiency of the method being used in the simulation. In this paper, we present an efficient method to customize the size of a human body model to personalize it with industry standard parameters. One of the major contributions of this method is that it is possible to generate a range of different size body models by using anthropometry surveys. This process is not limited by data-driven mesh deformation but also adapts the skeleton and motion to keep the consistency between different body layers.