基于橢圓傅里葉描繪子的三維人體變形技術(shù).pdf

1、三維人體測量技術(shù)是不同于傳統(tǒng)手工測量方式的現(xiàn)代化技術(shù)，它為虛擬試衣以及服裝的個性化定制等領(lǐng)域提供了快速高效的尺寸基礎(chǔ)。本文以橢圓傅里葉曲線擬合人體特征曲線為基礎(chǔ)，結(jié)合三維人體測量技術(shù)和三維人體建模，實現(xiàn)不同三維人體間的變形，為虛擬試衣和服裝個性化等領(lǐng)域提供人體模型的基礎(chǔ)。本文主要涉及的研究內(nèi)容有以下幾個方面：
　?。?）三維人體掃描
　　本研究中的三維人體掃描是在室內(nèi)的人體掃描室內(nèi)進行，使用的設(shè)備是項目團隊自主開發(fā)的多機掃描

2、設(shè)備，這套掃描設(shè)備的優(yōu)點是掃描人體信息覆蓋范圍廣，不易出現(xiàn)點云的數(shù)據(jù)缺失的狀況；掃描時間快，一個完整人體的掃描時間約在11-12s就可以完成。本研究的掃描對象是100名18-25歲的年輕女性，掃描對象的身體特征起伏比較大，且身體各部位的結(jié)構(gòu)特征明顯。
　?。?）三維人體數(shù)據(jù)的獲取與處理
　　本研究中由多機掃描設(shè)備獲取的三維人體數(shù)據(jù)是在逆向工程軟件中進行處理的，對人體三維點云的數(shù)據(jù)進行降噪、去除體外孤點和減少數(shù)據(jù)點等操作對點云

3、的數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，然后對處理好的點云數(shù)據(jù)進行封裝，得到人體的三維模型，完成對孔洞的填充和表面優(yōu)化處理的工作之后，就得到了完整的三維人體封裝模型，可以為研究中要進行的其他工作提供了人體模型基礎(chǔ)。
　?。?）三維人體數(shù)據(jù)的測量
　　三維人體測量的工作中用到的三維測量軟件是項目團隊自主開發(fā)的測量軟件，將逆向軟件處理好的人體模型導(dǎo)入測量軟件中，進行自動測量，軟件可以根據(jù)模型的身體特征，自動識別人體中的主要特征點，分析計算得出人體的三維

4、尺寸。
　?。?）人體特征曲線的橢圓傅里葉擬合
　　人體的特征輪廓曲線都是近似橢圓形的平滑曲線，根據(jù)人體特征曲線的這個特點，本研究中提取人體軀干中比較能反映人體軀干特征的特征曲線，并對100名被測對象相應(yīng)部位的特征曲線進行橢圓傅里葉曲線的擬合。在單條特征曲線的橢圓傅里葉擬合基礎(chǔ)上，本研究建立人體軀干的橢圓傅里葉擬合模型，將人體軀干分為47層特征曲線，并進行橢圓傅里葉擬合，為人體的變形提供模型基礎(chǔ)。
　?。?）擬合曲線的

5、主成分分析和誤差分析
　　利用人體特征曲線的橢圓傅里葉描繪子得到人體軀干主要特征部位擬合曲線的各主成分，為軀干擬合模型的主成分分析做基礎(chǔ)，將擬合曲線與人體原始特征輪廓曲線進行誤差分析，確定橢圓傅里葉曲線擬合時的最大諧波次數(shù)為20。將被測對象掃描模型的軀干進行等距離的分層，每個軀干得到47條特征輪廓曲線，同時建立軀干橢圓傅里葉擬合模型，對軀干橢圓傅里葉擬合模型進行主成分分析，也得到各主成分的方差貢獻率。
　?。?）基于橢圓傅里

6、葉擬合曲線的人體變形
　　將人體特征曲線的橢圓傅里葉擬合曲線和軀干橢圓傅里葉擬合模型的主成分分析結(jié)果與人體的三維形態(tài)特征，通過參數(shù)化的表達構(gòu)建多元回歸關(guān)系，通過分析橢圓傅里葉擬合曲線的各主成分，就能得到相應(yīng)人體部位的形態(tài)特征。借助Matlab R2014b平臺，開發(fā)人體變形軟件，在主成分和人體形態(tài)關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫內(nèi)人體形態(tài)的自由變換。
　　本研究最終實現(xiàn)了三維人體測量、橢圓傅里葉曲線擬合人體特征曲線及主成分分析、基于橢