基于实例驱动的真实感个性化虚拟试衣机制研究

摘要

解决三维虚拟试衣的真实感、个性化、实时性等问题是当今服装CAD相关研究领域的一个核心问题，也是突破服装电子商务发展瓶颈的一个关键问题。本文首次提出基于实例驱动的虚拟试衣模型，并在此模型指导下解决虚拟试衣上述关键问题。通过向实例驱动模型引入实例推理机制，推导出最相似实例，并通过规则推理机制将实例个性化，得到符合顾客人体特征的试衣效果模型。在研究虚拟试衣机制基础上，本文重点提出并深入讨论了两种人体建模方法：基于3D测量及OPENGL编程实现的建模方法；基于H-Anim标准及顾客正侧面照片的建模方法，以建立虚拟试衣用的个性化人体模型，并针对网络环境下虚拟试衣机制的需要，详细论述了基于H-Anim标准人体模型的个性化调节方法。 基于实例驱动的虚拟试衣机制。通过采集大量不同形体特征的试衣模特试穿某特定款式服装的试衣效果正侧面照片，提取关键点的几何特征，基于关联规则挖掘(着装时)服装关键点几何特征随人体几何特征的变化规律，形成试衣规则库。基于实例推理机制从实例库中检索出与顾客体形最吻合的试衣实例，基于规则推理机制和实例驱动引擎对试衣实例进行变换(修正)，得到更符合顾客外形特征的个性化虚拟试衣效果。通过该方法建立的虚拟试衣模型，不但考虑了(着装时)服装的几何特征，而且其采用实例驱动的建模方法，直接反映了服装物理变化特性，试衣效果具有较好的真实感。另外，基于实例驱动的方式与几何、物理方法相比，其不需要求解复杂的微分方程(组)，不需要进行复杂的碰撞检测计算(只需要考虑服装-人体的“刚性”碰撞)，因而大大提高了计算实时性。 基于3D测量及OPENGL编程实现三维人体重建。先利用非接触激光测量系统采集人体的外形数据，然后基于OPENGL及三角网格法实现人体建模。该方法重建出来的模型精确、逼真，具有个性化等特点，但数据量较大，适合应用于单机环境下的虚拟试衣系统实现。 基于H-Anim标准的三维人体建模。标准人体模型具有三维结构信息，通过采集人体正侧面照片，进行边缘检测，提取轮廓特征，建立人体轮廓与标准模型的映射关系，用比例缩放法调节标准模型的关键点参数，对突变区域进行滤波处理，获得与试衣者外形近似的个性化三维人体模型。由于人体模型是参照H-Anim标准建立的，因此，可通过H-Anim标准的动画机制实现服装(着装下)动画。另外，该方法实现简单，重建出来的模型具有个性化、数据量小、较符合顾客体形特征等优点，适合应用于网络环境下的虚拟试衣系统实现。 本文在进行上述机制研究的基础上，初步实现了一个网上虚拟试衣原型系统，该试衣系统以顾客人体轮廓特征为输入参数；依据试衣规则修改实例实例数据，进行碰撞检测，通过(着装下)服装三维重建，并赋予相应服装款式纹理，最终实现真实感、个性化的网上虚拟试衣。从而在一定程度上验证了上述人体建模方法及虚拟试衣机制的有效性。本文研究成果为解决服装电子商务瓶颈问题提供了一个有效途径，对计算机辅助服装设计(下称服装CAD)一’技术及虚拟现实其它研究领域有重要参考意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1虚拟试衣系统概述

1.2服装仿真技术现状

1.3虚拟试衣技术研究意义

1.4研究内容

1.5本文贡献

1.6论文结构

1.7本章小结

2虚拟试衣机制研究

2.1基于实例驱动的虚拟试衣机制方案设计

2.2实例推理机制研究

2.2.1实例库建立

2.2.2实例检索算法设计

2.3规则推理机制研究

2.3.1服装关键点位置随人体特征变化规律的挖掘

2.3.2规则推理机

2.4实例驱动引擎设计

2.4.1试衣实例个性化参数调节

2.4.2基于划分的碰撞检测技术

2.4.3基于三角网格法实现个性化虚拟展示

2.5本章小结

3三维人体建模方法研究

3.1三维人体模型概述

3.2基于3D测量及OPENGL的三维人体建模

3.2.1测量原理

3.2.2滤波处理与三维重建

3.3虚拟现实相关标准介绍

3.3.1 VRML虚拟建模语言

3.3.2 H-Anim人体建模标准

3.4基于H-Anim的人体模型的建立

3.4.1人体模型建立

3.4.2人体模型的行为建模

3.5两种三维人体建模方法比较分析

3.6本章小结

4基于H-Anim标准模型的个性化人体建模

4.1个性化人体建模方案设计

4.2边缘检测

4.2.1 Canny边缘检测的基本原理

4.2.2改进的Canny边缘检测算法

4.3人体特征尺寸提取

4.3.1特征参数定义

4.3.2人体特征参数提取方法

4.4标准人体模型的个性化调节

4.4.1个性化调节算法

4.4.2局部异常变形问题及解决方法

4.4.3调节结果展示

4.5本章小结

5网上虚拟试衣原型系统设计与实现

5.1网上虚拟试衣原型系统工作流程

5.2网上试衣原型系统模块划分

5.3客户端设计

5.3.1轮廓特征提取模块设计

5.3.2服装选择模块设计

5.3.3试衣效果展示模块

5.4服务器端设计

5.4.1标准模型个性化调节模块设计

5.4.2实例推理模块设计

5.4.3规则推理模块设计

5.4.4实例驱动引擎模块设计

5.5本章小节

6结论和展望

6.1研究内容总结

6.2未来工作展望

6.3未来应用前景展望

致谢

参考文献

攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文目录