个性化人手渲染技术研究

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近年来随着虚拟现实技术在科研领域的发展,其在现实生活中的应用也越来越广泛。如医学领域虚拟手术、制造领域的虚拟装配等。在这些应用中,均需要构造一个虚拟场景,使用真实手去控制虚拟场景中的虚拟手动作,因此虚拟手的逼真程度直接影响着用户的体验效果,如何构建具有较强真实感的虚拟手成为当前研究的热点。本文旨在构建一种符合用户要求的个性化虚拟手模型。主要在手模型的构建过程以及手模型的纹理渲染两方面进行研究。主要包括以下内容:本文首先介绍了通用虚拟手模型构建的方法,并对通用虚拟手模型动态姿势获取方法进行研究。为了满足用户体验效果,之后介绍了个性化虚拟手模型的构建方法。在构建个性化虚拟手时,使用用户手点云数据指导通用虚拟手模型变形获得个性化虚拟手模型,变形方法采用能够保持模型原有细节的拉普拉斯变形方法。得到个性化虚拟手模型之后,为了进一步提高真实感,本文对模型进行了纹理渲染。在获取纹理图像时采用基于小波的纹理融合技术,之后使用圆柱面纹理映射方法,得到渲染之后的个性化虚拟手,有效地提高了模型真实性。本文主要在以下两个方面进行创新。第一方面为在构建通用虚拟手动态姿势时,提出了一种基于向量补偿的顶点混合蒙皮算法。在使用顶点混合蒙皮算法进行姿势变换后,对于关节处的皮肤点进行向量补偿,有效地避免了顶点混合蒙皮算法所引起的关节皮肤塌陷缺陷。第二方面在个性化虚拟手模型构建过程中,对于用户手点云数据边界提取时,提出使用“网孔法”与网格划分法相结合的算法来获取点云边界,克服了“网孔法”仅适合密集点云的缺点,得到了完整的点云边界,为得到逼真的个性化虚拟手模型打下基础。
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