人体局部曲面建模与自由变形方法

人体曲面建模与自由变形方法是实现人体数字化的关键技术。给出了提取平面点云数据的方法及平面点云排序算法，介绍了基于平面数据的B样条曲面重构算法，重点叙述了用FFD（Free Form Deformation）技术实现曲面变形的算法及自由变形方法的特点，最后给出了人体胸部曲面建模与自由变形的实例，实例表明使用FFD进行曲面变形的效果比较自然。     

基于轮廓图像空频域特征的人体姿态分层识别算法

人体姿态识别是当前自动视频理解技术的研究热点,其难点在于在实际应用中很难同时保障准确度、鲁棒性和实时性.当前基于二维图像的主流算法中,一类为基于高层人体结构的信息,其准确度高,但实时性较差;另一类为基于低层图像信息,算法简单,但其准确度较低.针对该问题,文中提出一种人体姿态建模和识别算法.该算法首先采用高斯混合模型快速提取运动目标和归一化轮廓图像,然后利用人体轮廓参数构建一组12维特征向量,建立人体姿态模型,最后通过分层识别方法实现对人体姿态的认知.该算法可以有效地识别人体姿态,计算复杂度较低,对存在干扰的图像具有较好的识别效果.基于标准视频库的实验结果验证了方法的有效性,与链码标记算法的对比实验验证了方法的优越性.     

复杂系统仿真与人体仿真探讨

系统仿真是为复杂系统的组成建立模型,对系统功能的实现进行可视化的研究,是基于系统认识的模型化表示。通过对仿真演示结果评估与分析得到的结论,再与系统模型表达的系统知识进行重合性、再现性比较研究。在生理系统中人体系统仿真研究分为医学人体仿真研究和应用人体仿真研究。由人体切片数据重建的人体构造三维图像,是在计算机虚拟空间中对人体解剖数据的可视化;下一阶段的医学人体仿真研究工作是建立各种器官系统的附加相应的物理性、生理性等参数的仿真模型模块,在仿真集成环境中进行仿真,并对仿真研究结果加以评估和分析。     

一种基于模型的人体建模系统

提出了一种基于Pbser人体模型库模型的人体曲面建模和模型局部尺寸调节的方法，并以此为基础开发出了一套基于模型的人体建模系统。实验证明，该系统在得到令人满意的重建视觉效果的前提下，较已有的同类系统更加经济和高效。     

基于Kinect的人体实时三维重建及其应用

目前,人体三维重建技术在建模前一般需要采集从多个视角观察人体的数据,并限定人体的姿势,不能很好地用于需要人体模型的交互式应用中.针对这个问题,提出一种基于单个Kinect的渐进式人体重建方法.首先结合特征点检测算法和校错处理,对深度视频帧中人体上的特征点进行定位;其次对身体尺寸进行测算或估算,并在对视频流的处理中渐进式地补充与完善;最后根据以上信息对人体进行分块参数化建模和合成,得到人体模型.实验结果表明,在尺寸不完整的情况下,该方法即可重建包含肢体结构语义的完整人体,易于实现局部模型或姿势的修改,并在虚拟试衣应用中体现出良好的实时性和交互性.     

基于连续视差图差分算法的运动人体检测方法研究

运动人体的分析技术是计算机视觉技术的重要研究领域之一,主要研究内容包括运动人体的检测、跟踪、理解和描述。运动人体检测就是在视频序列中将运动人体区域从复杂的背景中提取出来。本论文采取了一种基于连续视差图差分算法的检测方法,即先估计相邻两帧的全局运动模型参数来对参考图像帧视差图做全局运动补偿,对相邻两帧视差图进行差分,再将差分图像进行二值化处理、形态学滤波和连通分量提取并去掉一些较小的连通区域,从而得到准确的运动人体区域。通过实验验证,该方法可以获得准确的运动人体检测结果,并在检测精度和检测速度之间取得了平衡。     

计算机动画中人体建模与皮肤变形技术的研究现状与展望

人体动画制作技术是计算机动画领域内的研究热点和难点。在制作真实感人体动画时,除了有真实的人体运动和灵活的运动控制方法外,还需要有逼真的人体造型和皮肤变形效果。为了使计算机动画研究领域的研究人员对当前各种人体建模与皮肤变形技术有较全面的了解,对计算机动画中的真实感人体建模与皮肤变形技术进行了较为全面的阐述,将现有的方法分为三大类:基于面模型的方法、基于体模型的方法和基于层次式模型的方法,并分析和比较了这些方法的优缺点。在回顾了现有的人体建模与变形技术的基础上指出,3维扫描技术的发展使人体建模和皮肤变形的研究面临新的契机。如何充分利用基于扫描技术建模的优点,并结合层次式建模与变形方法的灵活性的特点,创作出高度真实感的人体皮肤模型及其变形效果,是未来研究的重要方向。     

一种改进的人体头部精确定位方法

自动、准确和快速检测人体头部是当今计算机视觉研究中的一项关键任务。本文提出一种基于背景差分和改进组合模板的人体头部精确定位方法。利用背景差分法得到人体的大概轮廓,然后利用人体头部与躯干相对关系初步确定人体的头部位置,再运用模糊组合模板法得到头部的精确定位。实验结果表明:该方法能有效地提高人体头部定位算法的速度与精确度。     

双目视觉下三维人体运动跟踪算法*

由于人体运动的复杂性,人体运动轨迹的快速改变和人体自遮挡现象经常发生,这给人体运动跟踪带来了很大的困难。针对此问题提出了一种基于三维Kalman滤波器和人体约束的人体运动跟踪算法。该算法首先利用外极线约束和灰度互相关法对二维标记点进行立体匹配,计算各个标记点的三维位置,从而构建得到三维标记点;然后利用三维Kalman滤波器对三维标记点进行跟踪;最后利用人体约束检验和修正跟踪结果。实验结果表明,该算法能有效地对复杂人体动作进行跟踪并能从跟踪错误中正确恢复。     

基于骨架关键关节构建时空金字塔模型的人体行为识别

针对当前骨骼数据信噪比低及特征信息不足的问题,提出人体关键关节构建时空金字塔模型的动作识别方法。该算法利用人体骨架关键关节构建空间域金字塔特征,保留骨架铰链系统的空间结构;利用多层级叠加协方差,构建时序金字塔特征,解决需要预处理视频序列长度的问题。在MSR-Action3D和UTKinect数据集上的实验结果表明,该方法准确率高、实时性好,可广泛应用于行为识别的各个领域。     

支持人体模型驱动的三维服装参数化设计*

通过驱动人体模型来改变服装模型的方法实现服装三维设计。首先利用基于特征线造型的方法构造人体模型和服装模型,再将服装模型特征框架（garment model feature frame, GMFF）相对人体模型特征框架(body model feature frame, BMFF)进行曲线编码,然后再利用参数化方法驱动BMFF变形后,再对GMFF相对BMFF进行曲线解码,从而得到驱动以后的GMFF。通过曲面插值,利用BMFF和GMFF得到更新以后的人体模型和服装模型。给出的实例表明,利用该方法可以非常快速有     

Model based inertial sensing of human body motion kinematics in sit-to-stand movement

The paper presents the design and validation of a three-segment human body model. The model is aimed at the reconstruction of motion trajectories of the shank, thigh and HAT (Head-Arms-Trunk) segments in sit-to-stand-motion using low cost inertial sensors. For this purpose the Extended Kalman filter is applied for fusion of model data and data acquired through measurements. The simplifications, like motion constraint to sagittal plane, symmetry of movement and assumption of ideal joints are introduced in the model. Model validation was performed on simulated data and on measurements data acquired with the Optotrak optical motion analysis system. Obtained results are presented and discussed.     

基于改进分段铰链变换的人体重建技术

目前,基于单帧图像的人体建模还不能有效地处理手臂、衣服等对身体部位的遮 挡,以及因视角带来的自我身体遮挡等复杂的遮挡问题。为此,利用SMPL 模型骨骼关节分布 特点,提出改进传统分段铰链变换模型的人体重建方法。该方法运用骨骼关节的精确标注确定 模型变换的节点,结合图像轮廓边界约束图,提出前向分段回归概率期望最小化(FPR-PEM)的 柔性配准方法。通过迭代模型对变形关节处结合薄板样条进行线性插值,保证模型表面点云形 状的独立性,有效地注册各种姿势下的非刚性变形模型,较好地解决了复杂遮挡带来的重建挑 战,并进行模型姿态回归调整,实现准确的人体建模。实验结果表明,方法可以有效实现精细 和平滑模型的人体表面重建。     

基于Kinect的人体三维重建方法

通过Kinect体感仪,实现人体三维重建.使用Kinect体感仪,扫描获取人体三维数据,利用深度数据转换算法实现二维顶点的三维化,再通过红外相机姿态跟踪算法进行顶点集配准,求解出相机每次的相对位移与转动角度,实现相机姿态跟踪,并将每次拍摄到的点集转换到同一全局坐标系下,使用晶格化显示集成算法将点云集成到提前划分好精度及尺寸的体素晶格中,最后利用投影映射算法获得可视化的人体三维立体模型.使用Kinect体感仪及三脚架等辅助设备方便快捷地获取人体三维重建结果,并通过3D打印技术对模型进行输出.该研究实现了人体三维重建中人体扫描、处理、重建、输出全流程.     

基于单幅图像的真实感人体动画合成

由于单幅图像缺失三维信息以及完整的纹理信息,基于单幅图像的真实感三维人体动画合成极具挑战性。针对单幅图像三维信息缺失问题,提出了一种基于SMPL参数模型的三维人体几何重建方法。该方法以单幅图像为输入,先根据输入图像人体轮廓信息变形标准的SMPL参数模型分别生成与目标轮廓一致的正反面的三维几何模型,然后利用基于B样条插值的网格拼接融合算法拼接正反面三维几何,最后为了恢复正确的手部几何,利用基于B样条插值的网格拼接融合算法,将重建后的模型上错误的手部几何用标准SMPL参数模型上正确的手部几何替换。同时,针对单幅图像中纹理缺失的问题,提出了一个称为FBN（front to back network）的对抗生成网络,用于恢复被遮挡的人体背面纹理。实验结果表明,该方法生成的具有完整纹理的人体几何能够由3D运动数据驱动运动,生成具有高度真实感的三维人体动画。     

基于深度扫描仪的高辨识度三维人体模型重建方法

3D 照相打印馆人像的打印质量取决于3D 扫描获得的三维人体模型的辨识度。然 而,由于现有3D 人体扫描仪价格昂贵、操作复杂等原因,使得3D 人像打印成本高、耗时长和 打印精度较低。针对这些缺点提出一种基于深度扫描仪重建高辨识度三维人体模型方法。利用 多组深度扫描仪分工协作、优势互补,分别获取高辨识度的人体面部五官点云数据,上半身与 全身表面轮廓点云数据。然后,通过引入特征点和改进的最近点迭代法将采集到的三组点云数 据进行对齐、替换、拼接,将拼接后的无拓扑关系的点云数据进行曲面重构即可获得高辨识度 的三维人体模型。该方法的扫描时间较短,以较低的成本构建了具有高辨识度的三维人像模型。     

Reconstruction of Articulated Objects from Point Correspondences in a Single Uncalibrated Image

This paper investigates the problem of recovering information about the configuration of an articulated object, such as a human figure, from point correspondences in a single image. Unlike previous approaches, the proposed reconstruction method does not assume that the imagery was acquired with a calibrated camera. An analysis is presented which demonstrates that there is a family of solutions to this reconstruction problem parameterized by a single variable. A simple and effective algorithm is proposed for recovering the entire set of solutions by considering the foreshortening of the segments of the model in the image. Results obtained by applying this algorithm to real images are presented.     

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.     

一个基于结构化特征匹配的月面三维重建方法

基于图像建立三维月面地图对于月球车任务规划、导航控制具有重要意义。本文提出一种基于参数化轮廓结构特征匹配的月面三维重建方法，该方法从月面立体图像中提取特 征物的轮廓特征，通过参数化轮廓特征匹配恢复特征物的三维信息，从而建立三维月面地图。本文以Apollo 15登月计划的着陆区域为例，建立了一个三维月面地图。     

人体运动捕捉及运动控制的研究

在论述了几种方式的人体运动捕捉的基础上,介绍了光学运动捕捉的关键技术,包括摄像机标定、标记点跟踪和三维重建技术。无标记点的运动捕捉是新兴的技术,它将捕获的图像进行分割并分析,然后用多种约束算法进行三维重建。基于运动捕捉的人体运动控制相关文献很少,文中列举了现有各种应用运动捕捉数据的方式,包括基于关键帧、运动学和物理模型等的应用。论文对运动捕捉及运动控制技术进行了总结,可为此领域的研究提供有用的信息。