發(fā)布時(shí)間：2017-10-19 12:17

  本文關(guān)鍵詞：基于深度數(shù)據(jù)的虛擬人重建與蒙皮動(dòng)畫算法

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【摘要】：伴隨著網(wǎng)絡(luò)信息科技時(shí)代的來臨,三維虛擬人建模技術(shù)在計(jì)算機(jī)視覺、影視制作、游戲設(shè)計(jì)等很多領(lǐng)域都有著越來越廣泛和深入的應(yīng)用。因此如何獲得更加真實(shí)的三維虛擬人模型,并有效的模擬出現(xiàn)實(shí)中人體的運(yùn)動(dòng)效果,是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中當(dāng)前的研究目標(biāo)和熱點(diǎn)問題。當(dāng)前已經(jīng)存在的三維人體建模技術(shù)主要包括靜態(tài)模型的掃描重建以及模型的動(dòng)畫制作兩個(gè)方面。其中,對(duì)于模型的掃描往往需要昂貴的掃描設(shè)備,并且操作復(fù)雜,需要專業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn),而對(duì)于模型的動(dòng)畫制作,可以通過3D軟件進(jìn)行蒙皮綁定,會(huì)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力；也可以根據(jù)骨架與皮膚的相對(duì)位置直接計(jì)算,誤差較大。這些問題的存在大大限制了三維人體建模技術(shù)的發(fā)展。本文克服了當(dāng)下三維人體建模技術(shù)中的一些缺陷,研究了基于深度數(shù)據(jù)的虛擬人模型重建及其蒙皮動(dòng)畫的問題。首先通過Kinect設(shè)備采集人體的深度數(shù)據(jù)序列,包括兩部分,一部分是人體在標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)下不同角度的深度數(shù)據(jù)序列,另一部分是人體在若干不同姿態(tài)下某一角度的深度數(shù)據(jù)序列,并轉(zhuǎn)化成點(diǎn)云,對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)做相關(guān)的預(yù)處理操作,包括點(diǎn)云的去噪、三角化、簡(jiǎn)化、孔洞修補(bǔ)等操作。然后,相應(yīng)地將點(diǎn)云數(shù)據(jù)也分為兩部分,第一部分用于標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)下完整模型的重建,另外一部分用于蒙皮參數(shù)的優(yōu)化。對(duì)于完整模型的重建,先通過改進(jìn)的迭代最近點(diǎn)算法,實(shí)現(xiàn)對(duì)這部分點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列的對(duì)齊操作,再利用改進(jìn)的截?cái)喾?hào)距離算法對(duì)重疊區(qū)域的點(diǎn)云進(jìn)行融合處理,再對(duì)融合后的點(diǎn)云進(jìn)行表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重建,得到三維人體的完整模型。最后,利用第二部分的點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列進(jìn)行蒙皮參數(shù)的優(yōu)化,根據(jù)LBS算法建立三維人體可驅(qū)動(dòng)模型,根據(jù)CPD算法計(jì)算完整模型與這部分點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列之間的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系,并設(shè)計(jì)二者之間的目標(biāo)函數(shù),交替優(yōu)化完整模型的權(quán)重參數(shù)和點(diǎn)云序列的姿態(tài)參數(shù),迭代執(zhí)行,直到目標(biāo)函數(shù)收斂,最終輸出優(yōu)化后的權(quán)重參數(shù)和姿態(tài)參數(shù),從而建立更加真實(shí)的三維人體可驅(qū)動(dòng)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過模型的重建和權(quán)重參數(shù)的優(yōu)化計(jì)算,我們可以得到較為真實(shí)的虛擬人模型,同時(shí)虛擬人的蒙皮動(dòng)畫效果也較為真實(shí)的表現(xiàn)了人體真實(shí)的運(yùn)動(dòng)情況。
【關(guān)鍵詞】：虛擬人 深度數(shù)據(jù) 模型重建 目標(biāo)函數(shù) 蒙皮動(dòng)畫
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 概論12-13
• 1.2 研究目的與內(nèi)容13-14
• 1.3 研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)14-16
• 1.4 章節(jié)安排16-17
• 第二章 深度數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理17-29
• 2.1 Kinect簡(jiǎn)介17-20
• 2.1.1 硬件介紹17-18
• 2.1.2 Kinect SDK18-19
• 2.1.3 深度數(shù)據(jù)19
• 2.1.4 人體骨骼數(shù)據(jù)19-20
• 2.2 深度數(shù)據(jù)的采集20-21
• 2.3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的預(yù)處理21-28
• 2.3.1 背景的去除21-23
• 2.3.2 點(diǎn)云的簡(jiǎn)化23-24
• 2.3.3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)建24-25
• 2.3.4 點(diǎn)云濾波25-27
• 2.3.5 孔洞的修補(bǔ)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于Kinect的虛擬人重建29-40
• 3.1 問題概述29
• 3.2 點(diǎn)云對(duì)齊29-33
• 3.2.1 初始對(duì)應(yīng)點(diǎn)的獲取29-31
• 3.2.2 改進(jìn)的ICP算法31-33
• 3.3 點(diǎn)云的融合33-35
• 3.3.1 截?cái)喾?hào)距離函數(shù)33-35
• 3.3.2 表面的重建35
• 3.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)35-36
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析36-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 三維虛擬人的蒙皮動(dòng)畫40-61
• 4.1 問題概述40-42
• 4.2 蒙皮技術(shù)42-46
• 4.2.1 骨架的提取43
• 4.2.2 三維人體可驅(qū)動(dòng)模型43-45
• 4.2.3 權(quán)重的計(jì)算45-46
• 4.3 權(quán)重參數(shù)的更新46-52
• 4.3.1 點(diǎn)云的非剛性配準(zhǔn)46-49
• 4.3.2 權(quán)重參數(shù)的優(yōu)化49-51
• 4.3.3 優(yōu)化函數(shù)的計(jì)算51-52
• 4.4 姿態(tài)參數(shù)的更新52-56
• 4.4.1 姿態(tài)參數(shù)的優(yōu)化52-54
• 4.4.2 優(yōu)化函數(shù)的計(jì)算54-56
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析56-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 本文工作總結(jié)61-62
• 5.2 未來工作展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果69-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目70

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1 ;交叉學(xué)科專家著手制造“虛擬人”[J];甘肅科技縱橫;2002年05期

2 ;科學(xué)家用虛擬人進(jìn)行糖尿病研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2003年03期

3 趙新培;;中國(guó)首位虛擬人終于面世[J];石油工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2003年02期

4 羅冠,郝重陽,張?chǎng)?樊養(yǎng)余;虛擬人技術(shù)研究綜述[J];計(jì)算機(jī)工程;2005年18期

5 劉箴;潘志庚;;虛擬人動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的自主情緒模型研究[J];中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào);2009年05期

6 卞玉龍;劉箴;;一種虛擬人追逐過程中的情緒博弈模型[J];智能系統(tǒng)學(xué)報(bào);2012年04期

7 耿欽濤;劉箴;;基于情緒驅(qū)動(dòng)的虛擬人行走模型研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2013年10期

8 曉軍;虛擬人的誕生[J];百科知識(shí);2005年19期

9 莫文;張川;;美麗“虛擬人”[J];現(xiàn)代健康人;2005年09期

10 成舸;;虛擬人的第一步[J];新知客;2009年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉箴;;虛擬人社會(huì)性非言語情緒交互研究[A];計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展·2007——全國(guó)第18屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

2 張番;陳穎;馮秀娟;溫文彪;常士楠;孫紅三;;智能化虛擬人操作行為仿真分析及實(shí)現(xiàn)[A];二○○一年中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

3 趙江;馮秀娟;孫紅三;溫文彪;鄭國(guó)磊;;虛擬人對(duì)目標(biāo)物手捕獲的實(shí)現(xiàn)[A];2003年全國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

4 何雪微;龔光紅;;虛擬人運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)實(shí)現(xiàn)方法研究[A];2003年全國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

5 盧曉軍;李焱;賀漢根;;虛擬人行走規(guī)劃仿真的研究與實(shí)現(xiàn)[A];全國(guó)第13屆計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)（CAD/CG）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

6 劉箴;;虛擬人的行為規(guī)劃模型研究[A];全國(guó)第16屆計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

7 周小建;向楠;朱思語;潘志庚;;基于視覺的虛擬人情感交互系統(tǒng)[A];第七屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議（HHME2011)論文集【poster】[C];2011年

8 鄒沐昌;代玉仁;韓春穎;;虛擬人的體育運(yùn)動(dòng)實(shí)體仿真的研究與實(shí)現(xiàn)[A];中國(guó)圖象圖形學(xué)會(huì)第十屆全國(guó)圖像圖形學(xué)術(shù)會(huì)議（CIG’2001）和第一屆全國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研討會(huì)（CVR’2001）論文集[C];2001年

9 胡維華;錢克寵;;娛樂型跑步機(jī)上三維場(chǎng)景與多角色虛擬人的融合設(shè)計(jì)[A];中國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)進(jìn)展2008--第七屆中國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)大會(huì)論文集[C];2008年

10 楊長(zhǎng)水;高文;王兆其;陳益強(qiáng);;個(gè)性化虛擬人體模型驅(qū)動(dòng)方法[A];第一屆中國(guó)情感計(jì)算及智能交互學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 程樂華 （作者為中山大學(xué)心理系教授）;長(zhǎng)尾虛擬人：聚合人類時(shí)間和精力的長(zhǎng)尾[N];第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào);2007年

2 ;走近虛擬人[N];大眾科技報(bào);2003年

3 記者 翁淑賢;“中國(guó)虛擬人男1號(hào)”問世[N];人民日?qǐng)?bào);2005年

4 趙何娟;程樂華：SNS將帶來新一輪社會(huì)變革[N];第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào);2007年

5 騰 月;虛擬人何時(shí)為人類做替身[N];大眾科技報(bào);2004年

6 奇 云;中國(guó)虛擬人男Ⅰ號(hào)“有血有肉”[N];大眾科技報(bào);2005年

7 明江;虛擬人離我們有多遠(yuǎn)[N];中國(guó)商報(bào);2003年

8 本報(bào)記者 項(xiàng)錚;從切片到虛擬人[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

9 孔德芳;揭開虛擬人的真實(shí)身份[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

10 ;“中國(guó)虛擬人女1號(hào)”面世[N];人民日?qǐng)?bào);2003年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 邱世廣;維修動(dòng)作混合仿真及人機(jī)工效自動(dòng)評(píng)估方法研究[D];上海交通大學(xué);2014年

2 倪慧;自主虛擬人關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];天津大學(xué);2007年

3 李石磊;數(shù)據(jù)和模型混合驅(qū)動(dòng)的虛擬人運(yùn)動(dòng)生成與控制技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

4 葉綠;虛擬教育環(huán)境中虛擬人（角色）技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2005年

5 羅冠;虛擬人的運(yùn)動(dòng)生成及控制技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

6 李小寧;虛擬人微觀仿真與宏觀交互關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2013年

7 盧曉軍;維修仿真中虛擬人動(dòng)作建模與行為控制技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

8 任利鋒;虛擬環(huán)境中的虛擬人技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2008年

9 索寧;基于運(yùn)動(dòng)捕捉的虛擬人關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2011年

10 向南;智能虛擬環(huán)境中虛擬人情感仿真研究[D];浙江大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 文占朝;基于流演算的智能虛擬人的研究與實(shí)現(xiàn)[D];江蘇大學(xué);2009年

2 甘凌云;基于模型分解的虛擬人骨架提取及其動(dòng)畫研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 郝會(huì)龍;船舶操縱模擬器中虛擬人的應(yīng)用研究[D];大連海事大學(xué);2015年

4 任帥;3D虛擬人手的構(gòu)建與實(shí)時(shí)交互[D];蘭州大學(xué);2015年

5 喬思航;基于多Kinect的個(gè)性化虛擬人三維建模[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

6 張海博;單視角多姿態(tài)的人臉識(shí)別研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 周乘龍;虛擬人衣飾著裝仿真方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

8 江濤;基于虛擬人技術(shù)的協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2015年

9 費(fèi)婷婷;基于深度數(shù)據(jù)的虛擬人重建與蒙皮動(dòng)畫算法[D];安徽大學(xué);2016年

10 林本敬;情感虛擬人技術(shù)在人機(jī)交互中的應(yīng)用研究[D];北京化工大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：1061051