一種服裝與人體模型的三維匹配方法組成比例

本發明專利技術公開了一種服裝與人體模型的三維匹配方法，該方法包括：接收人體和服裝模型；為服裝模型上的每一個頂點確定要綁定的人體模型中的三角形面片；基于服裝模型的初始位置，對于服裝模型中的每一個頂點，計算并存儲其相對于要綁定的三角形面片之間的相對位置信息；根據頂點到平面的距離，確定每一個綁定的三角形面片的權重；在服裝和人體模型發生位移后，根據相對位置信息和三角形面片權重，更新服裝模型中各頂點的坐標，完成服裝與人體模型的三維匹配。本發明專利技術能夠隨著模型的移動，基于相對位置變化最小的思想計算頂點應在的位置，從而達到服裝隨著模型運動的效果。

【技術實現步驟摘要】
一種服裝與人體模型的三維匹配方法
本專利技術涉及計算機圖形學領域，特別涉及一種服裝與人體模型的三維匹配方法，常用虛擬試穿等領域。
技術介紹
基于虛擬現實的計算機動畫是計算機圖形學與藝術相結合的產物，三維計算機動畫中的虛擬人動畫是其中一個重要的部分，在各種各樣的3D仿真中扮演著重要的角色。虛擬人骨骼動畫是通過將骨架嵌入人體模型中，并將人體模型的頂點綁定到一塊或數塊骨骼上，通過依次改變骨骼的位置和姿態，從而由骨骼帶動人體模型生成動畫。動畫人物的虛擬服裝模擬是研究中的一個難點問題,服裝的外形并不像剛體一樣固定不變，其某些特性帶來模擬上的難度，如服裝的復雜多變性和高度變形性。服裝本身是由多片布料縫合而成，面片之間需要滿足縫合的約束，服裝特有的結構約束，如褶皺等也需要加以表現，此外，人體運動可以徹底改變服裝的視覺效果，穿著搭配和穿著層次等的影響也給虛擬服裝的真實度帶來了很大的挑戰。虛擬服裝的建模方法主要分為三種：幾何法、物理法和混合法。目前基于物理的建模方法占據主導地位。虛擬服裝建模中有兩個亟待解決的問題，即提高虛擬的真實程度和運算速度。早期的研究主要是利用圖像處理技術構建虛擬穿衣系統。Hilsmann和Eisert描述了一種動態紋理疊加的方法，在虛擬鏡像環境中，從可視化服裝的單目圖像構建服裝模型(請參考A.HilsmannandP.Eisert,“Trackingandretexturingclothforreal-timevirtualclothingapplications”,inProc.Mirage2009Comput.Vis./Comput.Graph.Collab.Technol.andApp.,Rocquencourt,France,May2009,pp.94-105)；接下來，他們又提出了一種通過提取陰影和形狀的變形信息來對服裝進行分割和再處理的方法(請參考P.EisertandA.Hilsmann,“Realisticvirtualtry-onofclothesusingreal-timeaugmentedrealitymethods”,IEEECOMSOCMMTCE-Lett.,2011,pp.37–40)；Zhang等人用基準線標記法來改變服裝的紋理(請參考W.Zhang,T.Matsumoto,andJ.Liu,“Anintelligentfittingroomusingmulti-cameraperception”,inProc.Int.Conf.Intell.UserInterfaces,2008,pp.60–69)；Spanlang等人的工作則將一個預生成的三維人體模型疊加到一個二維的服裝圖像上(請參考B.Spanlang,T.Vassilev,andB.F.Buxton,“Compositingphotographswithvirtualclothesfordesign”,inProc.Int.Conf.Comput.Syst.AndTechnol.,2004,pp.1–6)；他們在后續工作中構建出一個虛擬穿衣系統，用戶可以掃描或輸入自己的信息，系統將構建一個對應的人體模型，將服裝穿著到人體模型上(請參考B.Spanlang,T.Vassilev,J.Walters,andB.F.Buxton,“Avirtualclothingsystemforretailanddesign”,Res.J.TextileandApparel,2005,pp.74–87)；Shilkrot等人建立了一個虛擬體驗的穿衣系統，將用戶的照片輸入到系統中，就可以穿上指定的衣服，并且會考慮用戶的膚色和體型(參考R.Shilkrot,D.Cohen-Or,A.Shamir,L.Liu,“GarmentPersonalizationviaIdentityTransfer”,IEEEComputerGraphicsandApplications,2012,pp.62-72)。不同于基于圖像的系統，三維圖形系統從幾何層面來講更加精準。Thanh和Gagalowicz建立的系統接收用戶輸入的3D模型，并允許用戶從系統庫中選擇一件衣服，然后用交互定位的方式將衣服穿到模型上面(請參考T.L.ThanhandA.Gagalowicz,“Frominteractivepositioningtoautomatictry-onofgarments”,inProc.Int.Conf.Comput.Vis./Comput.Graph.Collab.Technol.,2009,pp.182–194)；Frederic等人提出了一種基于網絡的解決方案，從一個通用的數據庫里為用戶體型大小的阿凡達選擇合適的衣服并進行仿真(請參考F.Cordier,W.Lee,H.Seo,andN.Magnenat-Thalmann,“Virtualtry-onontheweb”,inProc.VirtualRealityInt.Conf.,LavalVirtual,2001)；Meng等人和Wacker等人提出一種在3D模型上進行服裝縫合的方法，然后觀測服裝仿真的效果(請參考Y.Meng,P.Y.Mok,andX.Jin,“Interactivevirtualtry-onclothingdesignsystems”,Comput.Aid.Des.,2010,pp.310–321；M.Wacker,M.Keckeisen,andS.Kimmerle,“Simulationandvisualizationofvirtualtextilesforvirtualtry-on”,Res.J.TextileandApparel,2005,pp.37–41)；Zou等人提出一種基于網絡的交互式的服裝仿真的方法，并允許用戶為模特自主選擇發型配飾等(請參考K.Zou,X.Xu,Y.Li,andZ.Li,“Researchofinteractive3Dvirtualfittingroomonwebenvironment”,inProc.Int.Symp.Comput.Intell.andDes.,2011,pp.32–35)。近年來，一些基于增強現實技術的交互式虛擬試衣系統開始嶄露頭角。這類系統的一大優勢是可以保證穿衣之后模特保持用戶輸入圖像之中的姿勢。當下，遙感技術的應用使得顏色和深度的質量得到大幅的提升，也大大改善了虛擬穿衣系統的真實感。Hauswiesner提出了一種虛擬穿衣系統，用多視角相機采集用戶的體型信息和服裝信息，重構出三維模型(請參考N.Hasler,C.Stoll,M.Sunkel,B.RosenhahnandH.-P.SeidelA,“StatisticalModelofHumanPoseandBodyShape”,ComputerGraphicsForum,2009,pp.337–346；D.Anguelov,P.Srinivasan,D.Koller,S.Thrun,J.Rodgers,andJ.Davis,“SCAPE:Shapecompletionandanimationofpeople”,ACMTrans.Graph.,2005,本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種服裝與人體模型的三維匹配方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟1，接收人體和服裝模型；步驟2，為服裝模型上的每一個頂點確定要綁定的人體模型中的三角形面片；步驟3，基于服裝模型的初始位置，對于服裝模型中的每一個頂點，計算并存儲其相對于要綁定的三角形面片之間的相對位置信息；步驟4，根據頂點到平面的距離，確定每一個綁定的三角形面片的權重；步驟5，在所述服裝和人體模型發生位移后，根據所述步驟3獲得的相對位置信息和所述步驟4計算得到的三角形面片權重，更新所述服裝模型中各頂點的坐標，完成服裝與人體模型的三維匹配。

【技術特征摘要】
1.一種服裝與人體模型的三維匹配方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟1，接收人體和服裝模型；步驟2，為服裝模型上的每一個頂點確定要綁定的人體模型中的三角形面片；步驟3，基于服裝模型的初始位置，對于服裝模型中的每一個頂點，計算并存儲其相對于要綁定的三角形面片之間的相對位置信息；步驟4，根據頂點到平面的距離，確定每一個綁定的三角形面片的權重；步驟5，在所述服裝和人體模型發生位移后，根據所述步驟3獲得的相對位置信息和所述步驟4計算得到的三角形面片權重，更新所述服裝模型中各頂點的坐標，完成服裝與人體模型的三維匹配；更新后的頂點p的坐標為根據n個綁定三角形計算得出的頂點p的坐標乘以權重之后的加和，其中，根據第i個綁定三角形計算得出的頂點p的坐標為：p＝λ1*r1+λ2*r2+λ3*r3+(A/A0)*d*n，其中，r1，r2，r3為三角形的三個頂點，λ1，λ2，λ3為p點在三角形平面內的投影點p’的重心坐標，d為點p到三角形平面的距離，n為三角形平面的正法向，A為形變后的三角形的面積，A0為三角形的初始面積。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，與所述服裝模型上的每一個頂點綁定的三角形面片的數量為多個。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2進一步包括以下步驟：輸入最大綁定三角形面片數目n；選擇步長，將人體模型和服裝模型所在的三維空間劃分為大小相等的立方體，其中，某一頂點p落在其中一個小立方體里；從與頂點p位于同一個立方體的三角形開始，計算三角形到頂點p之間的距離，然后向其相鄰立方體一層一層...

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉軍濤，閆一帆，張曉鵬，
申請(專利權)人：中國科學院自動化研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11