基于人机尺寸驱动的座椅设计系统

针对各类座椅产品,分析了其设计参数与人体坐姿与尺寸之间的关联关系,根据人机工程学知识和人体测量标准建立了标准化人体尺寸数据库和参数化人体模型。在Unigraphics平台上利用OpenGrip工具开发了人机尺寸驱动的座椅设计系统,实现了通过操作人体模型来自动生成符合人机性能要求的座椅产品,提高了设计师的工作效率并保证了所设计产品的合理人机性能。     

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．     

服装CAD中三维人体模型的参数化研究

针对三角网格曲面表示的3D人体模型缺少语义信息，提出一种3D人体模型的参数化方法：首先通过三角面片求交的采样策略得到采样点，然后使用B样条曲线构造人体轮廓线，最后由用户交互得到3D人体模型的参数化信息，建立3D人体模型的参数化模板．这样，在参数化人体模型模板的基础上，可以根据用户所输入的特定人体参数信息，动态地调整轮廓线和重建人体模型体表曲面，快速生成逼真的3D人体模型，从而满足服装CAD中根据用户身材尺寸大小定制服装的应用需求．     

服装CAD中个性化三维人体建模

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,建立具有一致拓扑的人体模型;然后根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。该方法已在所开发的三维虚拟试衣系统实现,并取得了较为理想的试验效果。     

面向工业设计的人体模型参数化研究

以人体测量学理论、人体尺寸国家标准、中国人解剖学数值为依据，建立了人体尺寸数据库，开发了以C Builder为编程环境的、面向工业设计用的参数化人体模型生成系统．分析了STL文件格式，编制了该系统与UG，3DSMAX等三维造型软件的接口程序．最后，利用该系统生成的人体模型来检测由UG制作的赛车驾驶室与人体尺寸是否协调．     

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。     

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．     

融入变分自编码网络的文本生成三维运动人体

目的 针对现有动态三维数字人体模型生成时不能改变体型、运动固定单一等问题,提出一种融合变分自编码器（variational auto-encoder,VAE）网络、对比语言—图像预训练（contrastive language-image pretraining,CLIP）网络与门控循环单元（gate recurrent unit,GRU）网络生成运动三维人体模型的方法。该方法可根据文本描述生成相应体型和动作的三维人体模型。方法 首先,使用VAE编码网络生成潜在编码,结合CLIP网络零样本生成体型与文本表述相符的人体模型,以解决蒙皮多人线性（skinned multi-person linear,SMPL）模型参数不合理而生成不符合正常体型特征的人体模型问题;其次,采用VAE网络与GRU网络生成与文本表述相符的变长时间三维人体姿势序列,以解决现有运动生成方法仅生成事先指定的姿势序列、无法生成运动时间不同的姿势序列问题;最后,将体型特征与运动特征结合,得到三维运动人体模型。结果 在HumanML3D数据集上进行人体生成实验,并与其他3种方法进行比较,相比于现有最好方法,R精度的Top1、Top2和Top3分别提高了0.031、0.034和0.028,弗雷歇初始距离（Fréchet inception distance,FID）提高了0.094,多样性提高了0.065。消融实验验证了模型的有效性,结果表明本文方法对人体模型生成效果有提升。结论 本文方法可通过文本描述生成运动三维人体模型,模型的体型和动作更符合输入文本的描述。     

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.     

基于二维点云图的三维人体建模方法

近年来基于二维图像的三维建模方法取得了快速发展,但就人体建模而言,由于摄像头采集到的二维人体图像包含衣物、发丝等大量的纹理信息,而像虚拟试衣等相关应用需要将人体表面的衣物褶皱等纹理信息去除,同时考虑到裸体数据采集侵犯了用户的隐私,因此提出一种基于二维点云图像到三维人体模型的新型建模方法。与摄像机等辅助设备进行二维图片数据集的采集不同,该算法的输入是由三维人体点云模型以顶点模式绘制的二维点云渲染图。主要工作是建立一个由二维点云图和相应的人体黑白二值图构成的数据集,并训练一个由前者生成后者的生成对抗网络模型。该模型将二维点云图转化为相应的黑白二值图。将该二值图输入一个训练好的卷积神经网络,用于评估二维图像到三维人体模型构建的效果。考虑到由不完整三维点云数据重建完整的三维人体网格模型是一个具有挑战性的问题,因此通过模拟二维点云的破损和残缺状态,使得算法能够处理不完整的二维点云图。大量的实验结果表明,该方法重建出的三维人体模型能够有效实现视觉上的真实感,为了对重建后的精度进行定量的分析,选取了人体特征中具有代表性的腰围特征作为误差评估;为了增加三维人体模型库中人体形态的多样性,还引入一种便捷的三维人体模型数据增强技术。实验结果表明,该算法只需要输入一张二维点云图像,就能快速创建出相应的数字化人体模型。     

Exemplar-based statistical model for semantic parametric design of human body

This paper presents an exemplar-based method to provide intuitive way for users to generate 3D human body shape from semantic parameters. In our approach, human models and their semantic parameters are correlated as a single linear system of equations. When users input a new set of semantic parameters, a new 3D human body will be synthesized from the exemplar human bodies in the database. This approach involves simpler computation compared to non-linear methods while maintaining quality outputs. A semantic parametric design in interactive speed can be implemented easily. Furthermore, a new method is developed to quickly predict whether the parameter values is reasonable or not, with the training models in the human body database. The reconstructed human bodies in this way will all have the same topology (i.e., mesh connectivity), which facilitates the freeform design automation of human-centric products.     

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.     

Parametric human body shape modeling framework for human-centered product design

The objective of this study is the development of a novel parametric human body shape modeling framework for integration into various product design applications. Our modeling framework is comprised of three phases of database construction, statistical analysis, and model generation. During the database construction phase, a 3D whole body scan data of 250 subjects are obtained, and their data structures are processed so as to be suitable for statistical analysis. Using those preprocessed scan data, the characteristics of the human body shape variation and their correlations with several items of body sizes are investigated in the statistical analysis phase. The correlations obtained from such analysis allow us to develop an interactive modeling interface, which takes the body sizes as inputs and returns a corresponding body shape model as an output. Using this interface, we develop a parametric human body shape modeling system and generate body shape models based on the input body sizes. In our experiment, our modeler produced reasonable results having not only a high level of accuracy but also fine visual fidelity. Compared to other parametric human modeling approaches, our method contributes to the related field by introducing a novel method for correlating body shape and body sizes and by establishing an improved parameter optimization technique for the model generation process.     

Estimating 3D human shapes from measurements

Recent advances in 3D imaging technologies give rise to databases of human shapes, from which statistical shape models can be built. These statistical models represent prior knowledge of the human shape and enable us to solve shape reconstruction problems from partial information. Generating human shape from traditional anthropometric measurements is such a problem, since these 1D measurements encode 3D shape information. Combined with a statistical shape model, these easy-to-obtain measurements can be leveraged to create 3D human shapes. However, existing methods limit the creation of the shapes to the space spanned by the database and thus require a large amount of training data. In this paper, we introduce a technique that extrapolates the statistically inferred shape to fit the measurement data using non-linear optimization. This method ensures that the generated shape is both human-like and satisfies the measurement conditions. We demonstrate the effectiveness of the method and compare it to existing approaches through extensive experiments, using both synthetic data and real human measurements.     

面向服装合体性评价的虚拟人体建模及体型预测

提出了面向服装合体性评价的三维人体建模及预测建模方法。按照人体控制部位的比例对模型主体部分进行平面截取,通过比例缩放的方式实现个性化三维人体建模,最后通过NURBS进行曲面重建。同时,针对服装合体性评价服务的特点,引入体型随年龄变化知识库,根据用户的个性化要求提供顾客未来体型预测。实验结果表明该方法既实现简单,又可得到较满意的视觉效果,可为服装合体性评价等个性化定制服务奠定基础,具有广泛的应用前景。     

Garment Modeling from a Single Image

Modeling of realistic garments is essential for online shopping and many other applications including virtual characters. Most of existing methods either require a multi‐camera capture setup or a restricted mannequin pose. We address the garment modeling problem according to a single input image. We design an all‐pose garment outline interpretation, and a shading‐based detail modeling algorithm. Our method first estimates the mannequin pose and body shape from the input image. It further interprets the garment outline with an oriented facet decided according to the mannequin pose to generate the initial 3D garment model. Shape details such as folds and wrinkles are modeled by shape‐from‐shading techniques, to improve the realism of the garment model. Our method achieves similar result quality as prior methods from just a single image, significantly improving the flexibility of garment modeling.     

基于Netgen的层状地质体四面体网格划分方法

为解决三维地质建模中难以表达层状地质体内部属性的问题,将有限元网格划分方法应用于层状地质体建模中,研究基于Netgen进行层状地质体四面体网格划分的方法.以地质钻探数据为数据源,按照钻孔数据分层构建三维表面模型,用三角面片的集合构成封闭的包围壳来描述层状地质体的外部形状;结合Netgen强大的几何自适应和细部划分控制功能,用四面体网格划分方法对形成的三维表面模型进行空间区域划分,从而实现对复杂形状的层状地质体三维模型构建,并分析Netgen的输入、输出数据结构和地质钻探数据到STL格式的三维模型数据、STL格式数据到Netgen网格划分结果数据的生成过程.某矿区多个岩层的模型构建证明该方法稳定、可靠且有效.