论文部分内容阅读
随着虚拟现实技术和机器视觉技术的迅速发展,三维人体建模技术在人们的生产、生活之中得到了越来越广泛的运用。作为服装CAD技术的关键组成部分,三维人体建模技术在服装设计、服装生产以及服装销售等各个方面都有着举足轻重的作用。本文概述了三维人体建模技术的不同方法与实现原理,重点研究了通过多个Kinect设备获取多视角下人体的RGB-D图像序列,以用于个性化三维人体重建,最后介绍了三维人体模型在服装行业的一些具体应用。本文利用Kinect体感设备、Point Cloud Library(PCL)以及Open Computer Vision(Open CV)库等软硬件的连接与集成来搭建面向真人的三维人体模型重建系统,通过多视角图像采集去噪、点云提取、图像特征点提取、多视角点云配准拼接融合、网格重建与简化、人体骨架提取、人体模型变形拟合等可操作的流程实现了三维人体模型的快速重建。本文首先介绍了Kinect体感设备的结构、深度数据和彩色数据获取的原理以及摄像机坐标转换关系。针对数据采集时深度图像存在噪音的问题,本文采用改进的联合双边滤波器通过相应的彩色图像对深度图像进行去噪处理。针对不同视角下基于深度图像的三维点云拼接问题,本文利用SURF算子进行彩色纹理图像特征点的检测与匹配,在此基础上利用归一化八点法对多视角图像点云进行配准拼接,并利用RANSAC算法进行配准校正,从而得到完整的三维人体点云数据。然后,利用基于邻域平坦度的方法进行网格重建,并通过三角形折叠法进行网格简化操作,再利用Morse理论结合人体解剖学原理对三维人体网格模型进行特征点定位以及骨架提取。之后,根据重建出的三维人体网格模型,采用非线性模板拟合法,以通用标准三维人体模型为模板,对重建后的三维人体网格模型进行基于姿态、形体迭代变形拟合,最终获得个性化的三维人体模型。最后,本文介绍了基于Kinect重建出来的三维人体模型在虚拟试衣系统中的重要意义,并根据本文重建出的人体模型进行人体尺寸测量以及变体研究。为了检验上述方法流程的可行性与效果,本文搭建了面向真人的三维人体模型快速重建系统,然后经过多次实验采集了一些人体数据进行三维人体模型重建。实验数据表明,本文提出的方法流程在保证了人体模型重建精度的前提下具有很高的重建效率,可用于用户的个性化服装定制以及服装工业生产等领域。