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基于点云数据的人体构建

作　者: 杨倩
导　师: 李雪飞
学　校: 北京服装学院
专　业: 服装设计与工程
关键词: 点云数据人体模型 Crust算法 Delaunay三角剖分 MATLAB平台
分类号: TS941.26
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着服装行业科技能力的提高,三维服装CAD系统成为服装设计的必然趋势,这就决定了做为基础的人体建模的重要性。人体的建模方法直接影响后期服装款式设计的表现效果,也与服装三维模拟仿真等问题密切相关,因此研究三维人体模型的构建方法具有广泛的价值和应用前景。本文在非接触式三维扫描仪获取的人体表面数据的基础上,进行了点云数据存储、点云数据处理、人体模型重构和人体模型查看等四个方面的研究工作。分别提出了:简化二维链表的点云数据存储结构;基于弦差分法的点云数据精简算法;运用逆向工程软件Rapidform对点云数据进行补点与去噪;参照人体测量定义的基准点对人台数据进行关键点提取;基于Voronoi图和Delaunay三角剖分的Crust算法重构人体模型;运用MATLAB平台实现人体建模。最后选取一个人体扫描的数据样本,制作出人体模型和基于该人体的人台模型。实验结果表明本文的方法便捷、有效,能快速准确地得到符合要求的计算机人体模型,为三维服装CAD系统的进一步完善提供了良好的基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-18
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 三维服装CAD 的研究现状  9-12
  1.3 三维人体建模技术的分析及比较  12-17
    1.3.1 线框建模  12-13
    1.3.2 实体建模  13-14
      1.3.2.1 基于体素分解的表达方法  13
      1.3.2.2 构造实体几何  13-14
      1.3.2.3 边界表达方法  14
      1.3.2.4 多面体建模  14
    1.3.3 曲面建模  14-16
      1.3.3.1 基于四边域曲面的重构方法  15-16
      1.3.3.2 基于三边域曲面的重构方法  16
    1.3.4 基于物理的建模  16-17
  1.4 本课题研究目的和内容  17-18
    1.4.1 研究目的  17
    1.4.2 研究内容  17-18
第2章三维人体数据的获取和存储  18-24
  2.1 三维人体数据的测量  18-20
    2.1.1 传统的接触式测量方法  18
    2.1.2 非接触式测量方法  18-20
      2.1.2.1 三维扫描技术概况  19
      2.1.2.2 三维扫描技术原理  19-20
  2.2 三维人体数据的特征  20-21
  2.3 三维人体数据的存储  21-24
    2.3.1 二维链表的存储结构  21-23
    2.3.2 三维点云数据的存储结构  23-24
第3章三维人体数据的处理  24-35
  3.1 人体数据的精简处理  24-31
    3.1.1 常用点云数据的精简方法  24-30
      3.1.1.1 基于扫描线点云数据的精简法  25-27
      3.1.1.2 基于设备的点云数据的精简法  27-30
    3.1.2 本文点云数据的精简方法  30-31
  3.2 人体数据的补点处理  31-33
    3.2.1 逆向工程四大软件  31-33
    3.2.2 本文的补点方法  33
  3.3 去除噪音点  33
  3.4 人体数据的关键点提取  33-35
第4章人体模型的构建方法  35-42
  4.1 相关计算几何基础的介绍  35-38
    4.1.1 Voronoi 图  35-36
    4.1.2 Delaunay 三角剖分  36-38
  4.2 三角网格曲面建模算法介绍  38-41
    4.2.1 零集法  38-39
    4.2.2 α-shape 法  39-40
    4.2.3 Crust 法  40-41
  4.3 人体模型构建算法选择  41-42
第5章人体模型的实现平台  42-48
  5.1 MATLAB 介绍  42-45
    5.1.1 MATLAB 的主要优势  42-43
    5.1.2 几个数学运算函数的介绍  43-45
      5.1.2.1 delaunayn 函数  43-44
      5.1.2.2 linspace 函数  44
      5.1.2.3 meshgrid 函数  44
      5.1.2.4 plot3 函数  44-45
      5.1.2.5 trisurf 函数  45
  5.2 人体模型的程序实现  45-47
  5.3 人体模型的光照处理  47-48
第6章实验结果说明  48-53
  6.1 点云数据精简实验  48-49
    6.1.1 实验环境及演示界面  48
    6.1.2 实验内容  48
    6.1.3 实验结果  48-49
  6.2 人体模型重构实验  49-53
    6.2.1 实验环境及演示界面  49-50
    6.2.2 实验内容  50
    6.2.3 实验结果说明  50-53
结论和展望  53-55
参考文献  55-58
攻读硕士期间发表的学术论文  58-59
致谢  59

基于点云数据的人体构建

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