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本文应用课题组开发的便携式三维人体扫描系统获取人体点云数据,以该点云数据为研究对象,针对人体表面的复杂性提出了适用于人体模型重构的技术路线和实施方案,解决了人体模型重构中的特殊性问题,主要的研究内容如下:
(1)针对初始点云前、后面分离且为密集无序的状况,本文首先采用标记点法对人体前、后面点云进行配准,接着提出了在测量场景中的加入铅垂标记点和点云的质量矩对人体点云进行定位,并通过对点云分层、对人体划分以及对各部分点云的排序等处理构建有序的扫描线点云,优化点云除噪、简化、孔洞修补的过程。对于点云中噪声点,本文根据其特点对其进行归类,并采用不同的处理方法。点云的简化采用了等角度扇形栅格简化方法,该方法简化率易于调整且具有较高的简化精度、简度和速度。点云中的孔洞形成原因为:一种是由于摄像机的视角与人体表面的夹角过小,而使扫描线间距较大而形成的孔洞,对该孔洞的修补是在建立人体三角网格模型之后,采用Loop细分的方法;另一种是由于身体的遮挡使扫描线缺失部分数据而产生的孔洞,本文采用了三次参数样条插值的方法,对扫描线上的数据点进行全局的插值拟合,快速地构造出人体曲线模型,再利用距离采样法来获得点分布均匀的人体点云数据,以便于构建人体模型。
(2)根据人体点云数据处理的结果,将人体三角网格模型的构建分为两个步骤:一是采用平行切面轮廓点云的三角网格化方法构建人体各部分三角网格模型;二是人体各部分之间的三角网格化,涉及到单轮廓对多轮廓的网格化,本文根据多轮廓特征,将其相邻单轮廓分割为多个轮廓,将单对多转化为多个单对单轮廓的三角化方法,最终获得完整的人体三角网格模型。
(3)本文对人体尺寸线的提取主要是依据尺寸线的位置特征、形态特征特征和量化特征。位置特征的判断主要采用人体比例原则和尺寸线之间的“链”关系;形态特征主要采用平面投影法、曲率判别法和建模法来进行识别;量化特征主要是通过比较尺寸线的大小来确定。人体截面线是通过截切面与人体模型相交来求交点,本文提出了遍历最近点的方法来计算交点坐标,该方法具有较高效率。求得交点坐标后,通过Graham法来求取交点凸包点集,凸包点集的周长即位人体尺寸线的大小。
根据人体尺寸测量结果,人体尺寸数据可以满足服装领域的要求,因此,本文中采用的人体数据处理、建模、提取尺寸的方法是可行的。