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

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。

主权项

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3D Studio MAX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。