基于三维扫描技术的人体建模和虚拟缝合与试衣技术研究

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本文利用三维人体扫描设备获取人体点云数据,针对人体建模和虚拟缝合与试衣涉及的关键技术提出了有效的技术路线和实施方案,解决了人体扫描点云数据处理、人体建模、2D裁片虚拟模拟以及三维服装虚拟缝合与试衣等关键技术问题。  (1)针对人体点云中存在的2类噪声点,采用针对性的点云降噪处理方法。采用基于宽度检测的点云精简方法,根据扫描线所处的人体对应宽度设置阈值T,实验证明该方法具有较高的简化精度、简度和速度。采用基于空间灰色理论的方法,构建扫描线点云数据空间灰色模型SGM(1,1),有效实现对人体扫描线点云的孔洞修补。  (2)根据人体部位结构不同分别采用简化的三角剖分方法和基于Delaunay三角剖分方法对人体点云进行三角剖分,并采用sqrt3细分法对剖分结果进行细分。借助OpenGL库函数实现人体模型重建,通过确定人体头顶点、脚底点、胸围线和腰围线位置,获取人体关键尺寸。  (3)采用正则栅格法对2D裁片进行四边形剖分,连接四边形对角线实现对裁片三角网格化。以三角形顶点为质点、边为弹簧构建质点-弹簧模型,通过模型受力分析、模型数值求解实现对2D裁片虚拟模拟。对背心前后片进行网格剖分实验,比较不同剖分密度下,裁片的总剖分数和各缝边剖分数。  (4)通过设置方向参数d有效解决缝合点对对应问题,同时针对缝合边等长(la=lb)和不等长(la≠lb)情况分别提出不同的缝合边调整方案,有效解决虚拟缝合过程中缝合边对应问题。  (5)采用轴向层次包围盒法,根据裁片与人体的对应位置进行局部检测,有效地减少需要碰撞检测的元素。针对裁片自碰撞问题,利用计算三角形表面曲率来简化计算,有效提高碰撞检测效率。  (6)对男背心、女连衣裙、女低腰分割裙进行虚拟缝合与试衣实验,通过实验对裁片位置初始化时高度设置问题进行探讨;同时,对男背心虚拟缝合与试衣过程中因人体模型手臂与躯干靠的太近导致腋下侧缝处不能很好缝合的问题,提出裁片调整方法,将背心做合体处理,有效避免腋下位置裁片与手臂碰撞问题。
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