可變形特體的三維統(tǒng)計(jì)可變形模型構(gòu)建及其在物體重建和運(yùn)動(dòng)識(shí)別中的應(yīng)用.pdf

1、隨著三維掃描和捕捉設(shè)備以及計(jì)算機(jī)建模工具的發(fā)展，可變形三維物體數(shù)據(jù)變得容易獲取，并在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。怎樣對(duì)這些可變形三維物體進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模以輔助應(yīng)用已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　 本文提供有效的方法對(duì)兩種不同形態(tài)(包括三維表面形態(tài)和三維骨骼形態(tài))的可變形三維物體進(jìn)行三維統(tǒng)計(jì)可變形模型(Statistical Deformable Model，SDM)的構(gòu)建，并分別用于三維物體重建和三維運(yùn)動(dòng)(或動(dòng)作)識(shí)別。
　　 對(duì)于表面形

2、態(tài)的三維物體，由于其數(shù)據(jù)維度高，在建立SDM時(shí)往往會(huì)碰到小樣本問題。為了解決該問題，本文基于分治的思想構(gòu)建分塊的SDM(PSDM)，以替代全局單一的SDM。為了構(gòu)建一個(gè)PSDM，其中有兩個(gè)關(guān)鍵的步驟：(1)將物體表面劃分為多個(gè)局部小片塊；(2)將各個(gè)變形后的局部SDM裝配成最終的SDM，以形成完整的物體表面。對(duì)于兩種不同類型的三維表面數(shù)據(jù)，本文采用兩種不同的技術(shù)分別為它們建立PSDM。一方面，來源于CT圖像的三維醫(yī)學(xué)表面數(shù)據(jù)有其特殊的分

3、層結(jié)構(gòu)，本文為其構(gòu)建一個(gè)層次化的PSDM，該模型由一個(gè)建立在物體表面特征點(diǎn)上的粗略的全局SDM和一組建立在局部片塊上的局部SDM組成，其中，全局SDM捕捉物體的全局變形特征，并提供一個(gè)框架以輔助物體表面的劃分及局部SDM的裝配，各局部SDM捕捉物體的局部變形細(xì)節(jié)。另一方面，一般三維物體表面數(shù)據(jù)沒有特殊的結(jié)構(gòu)，相對(duì)較難處理，對(duì)于其表面劃分問題，本文基于物體表面可變性特征的相似度來進(jìn)行劃分，并提出兩種新的度量標(biāo)準(zhǔn)來量化可變性相似度；對(duì)于其裝

4、配問題，本文采用一種基于約束變形的技術(shù)來對(duì)變形后的各局部SDM進(jìn)行無縫粘接。為以上兩種類型的三維物體表面數(shù)據(jù)構(gòu)建的PSDM均應(yīng)用于三維物體重建。另外，為了確保整個(gè)PSDM的全局形狀一致性，本文進(jìn)一步采用基于多級(jí)SDM的技術(shù)用于約束這些局部SDM的變形。
　　 對(duì)于骨骼形態(tài)的三維物體，如三維動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)，本文為每種類型的運(yùn)動(dòng)構(gòu)建一個(gè)行為(或類型)特異SDM來提取其共同特征，該行為特異SDM能夠捕捉并描述每種類型運(yùn)動(dòng)的所有容許變形信