采用可变形模型的人肢体建模方法及虚拟人模型控制平台.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103679797103679797A(43)申请公布日2014.03.26(21)申请号201210319386.3(22)申请日2012.09.03(71)申请人潘海朗地址210094江苏省南京市孝陵卫200号107栋614室(72)发明人潘海朗(51)Int.Cl.G06T17/00(2006.01)G06T19/00(2011.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称采用可变形模型的人肢体建模方法及虚拟人模型控制平台(57)摘要一种采用可变形模型的人肢体三维建模方法及虚拟人三维模型控制平台软件，采用一种新的可变形曲面建立人肢体三维模型，模型分骨架层和皮肤层，骨架层由关节点和连接这些关节点的线段组成；皮肤层采用一种可变形曲面表示，每个肢体只需调整三个参数就能反映出皮肤变形。首先用摄像头拍摄人肢体图像，用图像分割技术检测人肢体轮廓信息，采用曲线拟合技术用可变形二维曲线拟合各个肢体边缘轮廓，求出代表各个肢体轮廓的可变形二维曲线方程参数；然后将各个可变形二维曲线绕骨架直线旋转求出可变形三维曲面；最后采用三个圆球体和两个可变形三维曲面绘制各个人肢体模型。本发明方法简单、实现容易，解决了人体三维模型代表皮肤变形参数过多的问题。CN103679797ACN103679ACN103679797A权利要求书1/1页1.一种采用可变形模型的人肢体三维建模方法及虚拟人三维模型控制平台软件，其特征在于包括如下具体步骤：1)采用摄像头对人肢体所摆姿势进行拍摄，得到一个图像序列，然后采用图像分割技术检测并得到各个肢体在各个图像上的边缘轮廓信息；2)根据边缘轮廓信息采用中轴变换方法求出各个图像上各个肢体的中轴线，把此中轴线作为各个图像上各个肢体的二维骨架位置信息；3)采用曲线拟合技术用一种新的可变形二维曲线拟合各个图像上各个肢体的边缘轮廓，提取各个图像上所要拟合肢体轮廓线的两个端点A、B的坐标，计算肌肉轮廓最高点C的坐标，确定点C在骨架上的垂直投影点C’的坐标，计算点C’与j1关节点之间的距离为参数a的值。计算点A与点B之间肌肉部分的最大宽度，参数b值为对应最大宽度值的一半。依据模型投影边缘与肌肉轮廓边缘的边界匹配误差最小原则确定参数k的值；4)将可变形二维曲线绕骨架直线旋转，得到各个图像上代表各个肢体皮肤的可变形三维曲面方程。每个可变形三维曲面代表一个肢体皮肤；5)使用OpenGL程序采用平行投影方法绘制得到三维人肢体模型，采用三个圆球体代表三个关节点，采用求得的两个可变形三维曲面方程绘制出的曲面来代表肢体皮肤，连接这三个圆球体和两个曲面构成人肢体模型；6)虚拟人三维模型控制平台软件采用3DStudioMAX构建虚拟人模型，利用OpenGL的图形库将虚拟人模型绘制出来。在软件“姿态参数设置”对话框上修改各个参数确定虚拟人模型姿势。2CN103679797A说明书1/4页采用可变形模型的人肢体建模方法及虚拟人模型控制平台技术领域[0001]本发明涉及一种采用可变形模型的人肢体三维建模方法及虚拟人三维模型控制平台软件，用于感知接口，运动分析和虚拟现实等应用领域，在医学图像、生物医学、手势识别、视频会议、视频游戏、自动新闻播放、电影制作、材料变形、图象压缩等方面都有实际应用价值。属于计算机视觉和计算机图形学领域。背景技术[0002]运动分析领域的研究对象主要分为刚性物体、连接刚体和非刚性物体等。计算机视觉中的运动分析研究均主要集中在对刚体运动的研究，且学者们已取得了一系列的成果，并建立了较为完善的理论框架，但是，在现实世界中大多是非刚体运动。人体属于非刚体。[0003]在过去的十几年中，可变形的人体建模已经取得了一些成绩。Nahas等使用了B样条曲面表示人身体和脸部的柔软的运动。Petland等介绍了一种基于有限元的方法模型。Terzopoulos等介绍了表达成一个超椭球形式的全局形状参数和样条形式的局部自由度相结合的可变形的超二次曲面的模型。Min等使用三种基本软体来对各种形状的人体上肢和肩部肌肉建模，一个点基元产生一个椭圆体，一组连接的线段产生一个圆柱体，一个三角网格产生一个复杂的形状。Sminchisescu等提出了一种人体模型，它由运动骨架和肌肉构成，连接的节点构成的骨架由节点的角度参数控制，并覆盖了包含辅助锥化和弯曲参数的超二次椭圆面构成的肌肉。模型包含30个节点参数和8个内部比例参数，并且每个肢体又包含9个变形参数。Plankers等把一种称为元球或软体的隐式曲面附在人体的连接骨架上并按照解剖学的近似程度来排列这些元球。这个人体模型共使用了230个元球，并使用B样条曲面片进行蒙皮。还可以用blob