基于深度與色彩雙重優(yōu)化的人體掃描重建及運動變形研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、三維人體模型的重建和運動變形技術(shù)在游戲人物設計、動畫電影、服裝CAD等領域有廣泛的應用。利用深度相機對人體進行個性化的掃描重建是目前廣受歡迎的人體重建方法,但由于受到深度相機的精度影響,掃描重建的人體模型效果不佳,對人體模型的運動變形也產(chǎn)生影響。因此,研究人體掃描重建方法及運動變形技術(shù)對相關領域發(fā)展具有重大意義。
  作為人體數(shù)據(jù)的掃描設備,深度相機同時提供了人體的深度數(shù)據(jù)和色彩數(shù)據(jù)。以重建一個帶有色彩的高質(zhì)量人體模型并對其進行運

2、動變形為目標,本文提出基于深度與色彩雙重優(yōu)化的人體掃描重建方法和基于數(shù)據(jù)簡化與映射的人體運動變形方法。首先,利用單/多臺深度相機方法獲取人體不同方位的深度數(shù)據(jù),針對深度相機的個數(shù)采取不同的人體幾何重建方法,并通過檢測-定位-切割-拼接進行人體頭部的幾何優(yōu)化;然后,基于圖像本征分解的方法,交叉優(yōu)化人體的深度數(shù)據(jù)和色彩數(shù)據(jù),進而重建一個帶有色彩的高質(zhì)量人體模型;最后通過數(shù)據(jù)簡化與映射的方法,實現(xiàn)復雜人體模型的運動變形。
  提出基于深

3、度相機的人體幾何重建及局部優(yōu)化方法。針對深度相機的不同數(shù)目,基于單臺和多臺深度相機提出兩種人體幾何重建方案。對于單臺深度相機,依次采用“初配準-剛性配準-非剛性配準”來解決多方位采集人體數(shù)據(jù)過程中人體微動造成的深度數(shù)據(jù)配準問題,實現(xiàn)簡單設備條件下的人體幾何重建;對于多臺深度相機,利用球體擬合的數(shù)據(jù)配準預先計算各相機之間的精準相對位置,直接轉(zhuǎn)換各相機同時采集的人體多方位數(shù)據(jù),實現(xiàn)快速的人體幾何重建;在人體幾何重建基礎上,分別獲取整體性掃描

4、重建的人體和局部精掃描重建的頭部,通過精細頭部和原始人體頭部之間的“檢測-定位-切割-拼接”,實現(xiàn)人體幾何的局部優(yōu)化。
  提出基于本征分解的深度和色彩雙重優(yōu)化方法。利用不同的能量泛函最小化方法完成深度數(shù)據(jù)和色彩數(shù)據(jù)各自的畸變校正以及它們之間的配準優(yōu)化;結(jié)合深度圖像中的深度數(shù)據(jù),優(yōu)化色彩圖像的本征分解,獲取反照率本征圖和亮度本征圖;用反照率本征圖替代原始色彩圖像,實現(xiàn)人體的色彩數(shù)據(jù)優(yōu)化;以亮度本征圖作為引導圖像,對深度圖像進行引導

5、濾波,實現(xiàn)人體的深度數(shù)據(jù)優(yōu)化。
  提出基于數(shù)據(jù)簡化與映射的人體運動變形方法。將掃描重建的人體數(shù)據(jù)從三維空間降到二維空間,實現(xiàn)數(shù)據(jù)降維簡化;通過構(gòu)建二維骨架的細節(jié)層級提取人體骨架主干,并結(jié)合標準人體骨架模板實現(xiàn)骨架關節(jié)點定位;將二維關節(jié)點反投影至三維空間,實現(xiàn)三維人體的骨架提取;對目標人體進行幾何模型的簡化,在簡化模型上實現(xiàn)人體表面頂點的蒙皮權(quán)重計算,利用原模型到簡化模型的單映射關系計算出原模型的蒙皮權(quán)重,從而簡化蒙皮權(quán)重計算;最

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