3D人体建模技术探讨

1、3D人体建模技术探讨3D人体建模技术探讨8228202109-34-03Discussion on 3D human body modeling technologyZhang Yong， Wu Tingxuan， He Binke， Dong Ke， Chen Yang， Yang ChunleiHenan University of Science and Technology， School of Information and Engineering， Luoyang， Henan 471000. ChinaAbstract： In view of the 3D human body

2、modeling requirements of the mobile phone virtual fitting mirror APP， this paper refersto the current common used modeling methods， and selects the appropriate 3D modeling technologies to construct the human bodymodel suitable for the virtual fitting mirror APP. Through the table analysis of the mod

3、eling methods. it is concluded that themethod combined with geometric modeling and physical modeling should be selected to construct the human bodv model. so as toachieve the unified effect of human body model and clothing modeling.Key words： 3D human body modeling; geometric modeling; analysis; vir

4、tual fitting mirror APP0引言隨着人们生活水平的提高以及互联网的进展，网购用户不断增多，占据了如今极大一部分消费市场，而在网购的商品中，服装是现代年轻人网购商品中的重要一部分。但是在选购服装时，总会出现各种各样的问题，如大小不合适、颜色有色差，衣服不合身等等。虚拟试衣APP的出现可以很好的解决试衣的问题。虚拟试衣APP开发中最重要的部分就是人体模型的建立，正如一台好电脑需要一个好CPU一样，一个好的试衣APP必需要一个好的建模方式来建立人体模型。由于手机的使用比电脑更加普及、人们的网购绝大部分也是在手机上进行的;因此，手机端的虚拟试衣镜的需求也更加急迫。13D人体建模技术

5、进展状况当今的建模技术进展已经相对成熟，而人体建模技术也已经有了大量的讨论成果。下面我们对建模技术的进展与特征进行总结及对比。伴随着CAD技术从二维建模进展到三维产品建模，产生了线框建模，曲面建模和实体建模几种几何建模方式，而参数化和变量化的设计思想与特征模型的出现，为当前CAD建模技术的进展指明了方向。3D建模技术的产生最开始于线框建模，这是一种基于线框和多边形的建模方式，之后人们在线框建模的基础上进展了曲面建模，即在线框建模的基础上，增加可形成立风光的各种相关数据后构成。这两种建模方式都属于外表建模方式，由于外表建模方式只能表达人体的外表信息，难以表达其他特性，于是人们又进展了实体建模技术

6、。实体建模可以使物体的实体特性在计算机中得到定义。它是一个全封闭实体的三维形体，具有完好性和无二义性。特征参数化技术和变量化技术的出现，更为3D实体建模技术的进展提供了新的方法与思路1。虽然传统的建模方法对静态人体的建模技术十分胜利，但是却不能精确地建立动态人体。针对这个问题，人们尝试着将人体受到的外部环境引入到传统的几何建模方式中，于是出现了基于物理的建模方式，从而弥补了传统的几何建模方式的缺乏之处，得到了广泛的应用。2建模技术的特点及对比2.1线框建模线框建模是接受点、直线、圆弧以及样条曲线等来构造三维物体的图形表示技术。三维物体的样子全部是由顶点与边的集合来描述的，所以称为线框。它只用点

7、和线的信息来表示形体，需要定义的数据量少，定义过程简洁，是图形学领域中最早用来表示形体的模型2，目前仍旧在广泛使用。很多的冗杂的形体设计都是用线框建模的方法勾画出基本的轮廓然后再进行细化，由于线框建模的存储数据少，因此对其进行编辑修改也是特别便捷的3。但是，由于线框建模只用了点与线来表示形体，包含信息有限，所以这种建模方式在对人体建模时有着特别大的缺陷。2.2曲面建模曲面建模又称为NURBS4建模，主要讨论具有肯定光滑程度的曲面外形的数学描述。曲面建模是通过在线框建模的数据基础上，增加立风光的相关数据后形成的。曲面建模通过不同曲线之间的关系构建相应的曲面，将人体外表划分成多块曲面，通过拼接的方

8、法构建三维人体模型。曲面对于人体进行建模时，有以下几种不同的具体方法。 2.2.1特征化的曲面建模特征化的曲面建模5是一种基于特征及其相关尺寸的参数化建模方法。依据人体的整体结构，将人体模型划分为几个基本的结构特征。再依据不同结构特征和不同的几何特征，选择具体不同的建模方法。2.2.2参数化的曲面建模参数化建模6又称为变量建模，它接受几何约束来表达人体模型的样子特征，从而获得一簇在样子上或功能上相像的设计方案。2.3实体建模7实体建模是利用一些基本的体素，例如长方形、圆柱形、球形或者扫描体等通过集合运算布尔运算或基本变形操作生成冗杂形体的一种建模技术。实体建模不仅能够建立框架模型，还能建立物体

9、内部的结构样子模型。2.4基于物理的建模8建模技术进展到实体建模时已经将人体的几何信息描述的基本完备。物理建模重在对人体力学及运动过程中的表达，在建模过程中引入了人体自身的物理信息和人体所处的外部环境因素、时间变量，依据人体动态运动规律，接受微分方程组的形式表达。在基于物理的建模过程中，通常接受微分方程组的数值求解方法来进行动态系统的计算。3经典建模方法对比以上是经典建模方式的具体概况，表2对其具体的特点与优缺点进行了总结、对比。从表1中可以看出，线框建模的方法在对人体骨骼或者大体框架构建方面优势明显，适用于初始绘制人体基本构架，例如只是构建人体的基本骨架系统，或者是对人体大小的框架进行限定时

10、使用。曲面建模方法在绘制人体外表信息方面优势明显，适用于在对人体外表要求比较高的环境使用，例如需要对人体外表皮肤进行讨论时，可以接受这种方式。实体建模方法可以构建人体的内部，不属于外表建模，可以对模型进行剖面操作，因此适用于某种需要剖面的环境，例如医学人体试验时建模。基于物理的建模则是结合了人体自身的物理特性与环境因素，适用于某些运动的人体建模环境。在使用线框建模时一般都要与其他建模技术相结合，在线框建模的基础上运用其他的建模技术进行改良与完善。在对人体建模时，一般都会接受基本的线框建模来进行人体的基本构架，之后依据具体的需求与应用环境，同时结合建模技术的特点来选择合适的建模方式来对基本的骨架或者框架进行扩充。因为不同的建模方式有着不同的特点，所以在选取接受哪种建模技术需要考虑建模环境的特点和要求，并依据建模技术的适应性来改良和调整。4结论基于手机端虚拟试衣APP的需求，对于顾客来说是否真正符合自己的实际，是否能在试衣时显现出最真实的自己是该APP最需要考量的。对于静态人体模型的建立，主要是应用曲面建模技术中的参数化的建模技术，