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。     

基于国标人体测量学数据的虚拟人缩放方法

具有准确人体测量学数据的虚拟人模型在虚拟制造和虚拟维修领域有重要的理论和现实意义。此外,根据某些人体测量学数据,参照典型的人体模型生成特定的虚拟人,即实现人体模型的参数化控制,对于合理地进行人机功效分析也有重要的应用价值。该文在分析我国成年人体测量学数据标准的基础上,通过研究Jack软件中人体模型表示方法和人体测量学数据之间的映射关系,提出了一种基于人体测量学数据的人体模型动态缩放方法。利用该方法在Jack软件中建立了基于国标人体测量学数据的人体模型动态缩放子系统。     

个性化三维人体模型快速建模方法

采用模型重用的思想,通过输入21个人体测量学参数对标准人体模型进行编辑,实时获得相应体型的个性化三维人体模型．该方法使得编辑过程能够实时完成;生成的人体模型可以方便地驱动;精选的21个人体测量学参数覆盖了人体各处的细节,能够比较完整地描述人体的外形特征,满足对人体模型个性化的需求．     

一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画方法

实时服装动画生成技术能够为三维虚拟角色实时地生成逼真的服装动态效果,在游戏娱乐、虚拟服装设计展示等领域有着广泛的应用前景.其难点在于如何建立服装动画计算模型,在实时计算的前提下获得最佳的服装动画生成效果.在对服装模型与人体模型在运动过程中发生的位置冲突(collision,也称碰撞)进行分析的基础上,研究并提出了一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画计算模型.首先,根据服装动画样本数据中服装与人体发生位置冲突的信息,对服装与人体的运动相关性进行分析;在此基础上,提出并实现一种新的混合策略,将具有较好服装动态模拟效果的动力学计算模型与具有较高计算效率的几何变形方法进行混合,建立支持实时计算且效率可动态控制的服装动画计算模型.实验结果表明,该计算模型能够实时地生成具有较好视觉逼真性的服装动画.     

飞机座舱航向操纵脚蹬的操纵仿真

要使人体模型能在工程设计中代替人体对设计中的工效提出要求或做出评价 ,就必须将人体模型运动数据与真人实验数据进行比较 ,在两者误差满足工程需要的前提下才可使用。利用美军飞行员人体数据计算人体模型脚行程 ,并与实测值进行比较 ,对所建人体模型脚的可达行程进行了验证。在此基础上利用中国飞行员人体数据 ,得出中国人体模型的脚运动行程 ,在座舱设计中使用。     

基于VRML三维人体模型的控制实现

虚拟现实技术对三维人体的建模和控制是目前人们关注的焦点,基于VRML三维人体模型的建模和控制可以大大提高人体建模的性能;在基于VRML三维人体体型的设计中,提出了人体模型的控制变化思想,并运用到实际的软件设计工作中,实现了对三维人体模型的控制变化并得到相应的新的人体模型。     

利用改进生成对抗网络进行人体姿态识别

针对人体模型中某些重要关节点准确定位的问题,提出了一种新型深度卷积生成对抗网络以进行静态图像中人体姿态的估计的方法。该方法采用了深度卷积的堆叠沙漏网络来准确提取图像上关键关节点的位置,该网络的生成和辨别部分被设计用于编码第一层次结构（亲本）与第二层次结构（子本）中的空间关系,并且展示了人体部位的空间层次。生成器和判别器在网络中被设计为两部分,并按照顺序连接在一起用来编码外观可能的关系,同时为人体部位存在的可能性以及身体的每个部分与其亲本部分之间的关系进行编码。在静态图像中,可以较准确地识别人体模型关键节点以及大致人体姿态。该方法在不同的数据集上进行了实验,在大部分情况下,提出的方法获得的结果优于其他几种对比方法。     

基于分层自适应变形的服装重用性研究

针对在静态三维服装仿真过程中三维服装穿在变形后的人体模型或者不同的人体模型身上时它们之间常常会产生穿透现象的问题, 提出一种基于分层自适应变形的服装变形方法。该方法首先进行服装与人体在高度上的匹配, 然后对服装与人体同时进行分层; 对每层中的人体与服装进行碰撞检测查找穿透点, 并且对每层中的穿透点进行处理以消除穿透; 最终能够使服装适合人体模型, 并且有效地解决出现的穿透现象。实验结果表明, 该方法在提高每一套服装重用性方面十分有效。     

基于尺寸建立个性化人体模型的方法

近年来,人体模型定制已成为计算机图形学领域的重要研究课题之一。文中提出一种基于少量人体尺寸生成个性化人体模型的方法——分块优化法。首先,根据MPI人体扫描模型数据库获得人体外形形变参数与尺寸参数,采用线性相关分析方法实现由若干尺寸恢复完整人体尺寸集。其次,通过参数优化的线性回归方法分析各部位三维人体外形参数与二维尺寸数据之间的关系,并根据输入尺寸对人体模型进行进一步精调。实验表明,上述方法能够生成准确反映人体外形的人体模型。     

基于服装特征的三维人体躯干建模*

提出了一种基于服装特征的三维人体躯干参数化建模的新思路.详细介绍了胸部和腰部仿真模型的截面曲线形状的仿真方法及其特征参数的计算,采用基于服装特征的参数化设计思想,用人体的身高、胸围和腰围等参数就可以控制人体躯干的三维形状,使结果的变化十分快捷.该建模方法灵活、数据量小,适用于精度要求不高与服装相关的应用场合.     

Automatic pose-independent 3D garment fitting

Given a virtual garment model on a reference human model, we propose an automated 3D garment fitting system that fits the garment model to a target human model. The proposed method can transfer garment models between human models without any user guidance even when the reference and target human models have different poses. Our goal is not to resize or deform the original garment model according to the target human model but to yield realistic fitting results of the given garment on the target human models. Using pose-independent segmentation and cloth simulation, we achieve realistic and automatic fitting results in reasonable running time. Our method can replace the time-consuming manual fitting process that is necessary for many applications that use virtual garments, such as games, animations, CAD tools and online clothing stores.     

基于细分曲面的三维服装柔性实体模拟

提出一种基于细分曲面的三维服装柔性实体模拟算法，该算法将整个模拟过程分为两个阶段：首先利用四点细分曲面造型方法生成三维服装刚性曲面，然后在刚性曲面基础上通过引入织物的物理模型来模拟三维服装柔性曲面，通过物理和几何模拟方法有机结合，算法有效解决了复杂衣片间的缝合问题，较大地提高了模拟的计算效率，同时，也提出了一种基于细分曲面层次数据结构的碰撞检测算法，有效提高了模拟速度，提出的算法已全部在所开发的三维虚拟服装试衣系统中得以实现，实验结果表明：该算法具有模拟效率高、交互性强和易于计算机实现等优点。     

通用三维服装模型的强约束动态仿真方法

随着三维游戏和虚拟试衣要求的不断提高,服装仿真已经从布料模拟向服装动态模拟的方向发展,具有真实性、实时性、通用性与交互性的服装仿真技术有很强的研究和实用价值。针对目前算法研究中普遍存在的实时性与通用性不足,提出了一种针对任意三维服装模型的实时仿真方法,将模型顶点和三角面映射为质点的弹簧模型,以克服传统的布料解算器对三维模型的网格限制。利用简便易行的Verlet积分器提高运算效率,并对质点间的形变进行强约束补偿,防止过拉伸(超弹)现象的发生,提高了系统的稳定性。通过实验验证了算法的高效性和可靠性,并可方便地以插件或模块形式与其它软件整合。     

基于款式设计的虚拟三维服装真实感效果模拟

介绍了由服装的二维款式设计研究三维款式真实感效果显示的步骤,并对人台参数化建模、服装的变空隙量模型等技术进行实践,提出了一种实现三维着装效果显示方法,为款式设计提供直观帮助.通过二维款式平面图到三维图形的映射得到可控的三维服装,通过精确可靠的三维数据模拟三维款式效果.在三维服装上添加全局纹理映射和多重纹理映射以及褶皱效果,增强服装设计可视化效果.     

适于网络试穿的快速三维服装仿真方法

三维服装仿真技术是虚拟试衣的核心,目前三维服装仿真常用有限元技术来实现,该方法仿真花费的时间较长不能满足网络试衣的要求。提出了一种基于服装裁剪分片技术的三维服装仿真方法,该方法参考服装设计知识将待仿真服装划分为若干衣片,然后用贝塞尔曲面分别模拟这些衣片,最后利用纹理映射技术把服装布料的图案映射到相应的衣片,得到服装三维仿真模型。实验表明利用该方法得到的三维服装模型能够把服装的基本试穿效果展示出来,而且所需的时间很短,可以满足在线试穿的要求。     

纤维可控的质感布料三维建模与服装仿真

传统布料和服装动态仿真主要通过网格模型进行模拟,并通过光照、材质和颜色设置进行渲染,布料与服装质感效果通常不能体现.本文提出一种新的基于纤维的质感布料建模与服装仿真算法.首先使用集合球约束粒子扰动的方法模拟纤维轮廓,然后根据纱线加捻的动力学和运动学原理模拟基于纤维的纱线构造方法,接着将纱线经纬编织组织结构与弹簧-质点模型结合起来,构造基于纤维块的织物布料模型,最后通过建立人体混合层次包围盒进行快速碰撞检测,实现由质感布料生成的服装动态仿真.实验结果验证了该方法可靠,有效,生成的布料能体现织物外观纤维级别的细节,对应的服装几何纹理和质感效果得到增强.     

面向不同体型特征的服装款式迁移方法

大部分成衣的设计以标准比例的人模作为参照,而对于非标准体型的顾客,标码 服装的大小尺寸则很难与之进行有效匹配。基于此,提出了一种面向不同体型特征的服装款 式迁移方法。首先,对于一批不同款式的服装,通过物理模拟的方式穿着到标模及非标模人 体之上,形成标模试穿的服装实例及非标模试穿的服装实例;其次,使用仿射变换表示同款 服装在标模及非标模下服装实例间的变形映射,并借助主成分分析法求解服装变形,在保留 因体型特征导致的服装形变的基础上,剔除由服装款式信息引起的服装形变;最后,将服装 变形用于标模到非标模的服装款式迁移,并使用平均离散曲率衡量迁移前后服装款式的改变 程度。实验结果表明,迁移后的服装携带了标模服装的款式信息,并保留了非标模服装的体 型特征。     

Physical simulation of wet clothing for virtual humans

We present a technique that simulates wet garments for virtual humans with realistic folds and wrinkles. Our approach combines three new models to allow realistic simulation of wet garments: (1) a simplified saturation model that modifies the masses, (2) a nonlinear friction model derived from previously reported, real-world measurements, and (3) a wrinkle model based on imperfection sensitivity theory. In contrast to previous approaches to wet cloth, the proposed models are supported by the experimental results reported in the textile literature with parameters varying over the course of the simulation. As a result, the wet garment motions simulated by our method are comparable to that of real wet garments. Our approach recognizes the special, practical importance of contact models with human skin and provides a specific skin-cloth friction solution. We evaluate our approach by draping a rotating sphere and simulating a typical garment on a virtual human in the rain. Both of these examples are typical scenarios within computer graphics research.