特征与模板多重融合的三维服装建模方法研究

摘要

三维服装广泛地应用在虚拟人物、虚拟试衣、网络游戏、影视动漫等多个领域，成为计算机图形学和计算机视觉研究的热点。基于图像的三维服装建模因其信息来源方便、建模效果逼真而引起了大家的重视。因此研究基于图像的三维服装建模方法对于推动三维服装应用及相关产业发展具有重要的意义。
　　在分析现有服装建模技术、模板技术和融合技术的基础上，本文提出特征与模板多重融合的三维服装建模方法。采用图像分割技术实现服装区域分割，通过图像形状轮廓特征与款式模板分区融合，实现服装部件信息提取;通过将服装款式特征、松量特征和尺寸特征与人体模板分步融合，在人体模板曲面的基础上实现服装造型模板构建;通过将图像形状轮廓特征、服装尺寸特征和颜色纹理特征与造型模板分层融合，实现具有真实感的三维服装建模。
　　提出特征与款式模板分区融合的服装部件信息提取。快速准确地从服装图像中获取服装部件信息是三维服装建模的关键。采用基于改进图割算法的交互式服装分割技术，实现图像形状轮廓特征的提取。采用基于动态规划的形状匹配算法进行特征与服装款式模板分区融合，实现服装部件信息提取。
　　提出特征与人体模板分步融合的造型模板构建。不同款式结构的造型模板是三维服装建模的基础。在人体模板的基础上，按照不同款式服装的特点，将松量特征与人体模板进行融合，实现服装造型模板的几何结构构建;将款式特征与造型模板进行融合，实现造型模板的拓扑结构构建;将尺寸特征与人体模板进行融合，对造型模板的不同部件采用不同的构建方法，实现不同款式结构的服装造型模板构建。
　　提出特征与造型模板分层融合的三维服装建模。将各种特征信息与造型模板进行有效融合是实现三维服装建模的保障。根据图像中服装部件信息选择相应的造型模板，将图像形状轮廓特征与造型模板融合，利用轮廓匹配技术驱动造型模板曲面网格变形，解决三维服装的几何形状问题;将尺寸特征与造型模板融合，利用多目标优化算法解决三维服装的尺寸控制问题;将图像颜色纹理特征与造型模板融合，采用二步纹理映射技术实现纹理映射，解决三维服装真实感问题，最终实现真实感的三维服装建模。
　　以本文研究工作为技术核心，实现了特征与模板多重融合的三维服装建模原型系统，集成于三维服装设计软件LookStailorX中，并给出了相关的研究实例。最后，总结了整个研究工作的主要内容，分析了存在的不足并提出了对未来工作的展望。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 三维服装建模方法研究现状

1．2．1 基于二维裁片缝合的方式

1．2．2 基于模特直接生成的方式

1．2．3 基于计算机视觉重建的方式

1．3 融合技术研究现状

1．4 模板技术研究现状

1．5 课题的提出及研究内容

2 服装特征和模板的基本概念及融合策略分析

2．1 服装特征

2．1．1 服装款式特征

2．1．2 服装松量特征

2．1．3 服装尺寸特征

2．1．4 图像形状轮廓特征

2．1．5 图像颜色纹理特征

2．2 服装模板

2．2．1 服装款式模板

2．2．2 服装人体模板

2．2．3 服装造型模板

2．3 特征与模板融合策略分析

2．3．1 特征与款式模板分区融合

2．3．2 特征与人体模板分步融合

2．3．3 特征与造型模板分层融合

2．4 本章小结

3 特征与款式模板分区融合的服装部件信息提取

3．1 引言

3．2 基于服装分割的形状轮廓特征提取

3．2．1 服装分割技术现状及分析

3．2．2 基于改进图割算法的交互式服装分割

3．2．3 服装分割后处理及形状轮廓特征提取

3．2．4 服装形状轮廓特征简化处理

3．3 服装款式模板分类构建及部件区域定义

3．3．1 服装款式模板分类构建

3．3．2 服装款式模板部件区域及特征点定义

3．4 基于形状匹配的形状轮廓特征与款式模板分区融合

3．5 服装区域特征点映射及部件信息提取

3．6 本章小结

4 特征与人体模板分步融合的服装造型模板构建

4．1 引言

4．2 服装人体模板构建

4．2．1 服装人体模型数字化

4．2．2 人体模型数据处理

4．2．3 人体模板曲面重建

4．3 款式特征与人体模板融合的造型模板拓扑结构构建

4．3．1 款式特征与人体模板融合的服装拓扑结构分析

4．3．2 不同款式特征的服装造型模板拓扑结构构建

4．4 松量特征与人体模板融合的造型模板几何结构构建

4．4．1 松量特征与人体模板融合的间隙量分析

4．4．2 基于间隙量的造型模板几何结构构建

4．5 尺寸特征与人体模板融合的造型模板部件曲面构建

4．5．1 服装造型模板曲线曲面定义

4．5．2 尺寸特征与造型模板尺寸参数融合

4．5．3 服装造型模板不同部件曲面生成

4．6 本章小结

5 特征与造型模板分层融合的三维服装建模

5．1 引言

5．2 图像形状轮廓特征与造型模板融合的服装几何层变形

5．2．1 图像形状轮廓特征预处理

5．2．2 造型模板曲面变形约束定义

5．2．3 基于匹配融合的造型模板几何形状变形

5．3 尺寸特征与造型模板融合的服装尺寸层优化

5．3．1 造型模板网格变形问题描述

5．3．2 造型模板曲面围度尺寸控制算法

5．3．3 基于粒子群算法的造型模板尺寸优化

5．4 图像颜色纹理特征与造型模板融合的服装纹理层映射

5．4．1 图像颜色纹理特征预处理

5．4．2 基于两步映射法的服装模型纹理映射

5．5 三维服装建模结果及分析

5．6 本章小结

6 特征与模板多重融合的三维服装建模实例

6．1 系统简介

6．2 三维服装建模过程实例

6．2．1 服装造型模板构建实例

6．2．2 服装图像特征提取实例

6．2．3 三维服装建模实例

6．3 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

攻读博士学位期间主要的研究成果

攻读博士学位期间参与的项目