數字人體的精確控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種數字人體的精確控制方法，其特征在于，包括：預先建立人體模板模型及測量函數模型；獲取用戶身材參數；根據所述用戶身材參數及所述測量函數模型，建立約束方程組；根據所述約束方程組及所述人體模板模型，建立一個與用戶身材參數一致的數字人體。本發明的優勢是可以一次性精確控制數字人體各個部位的參數，如身高、胸圍、腰圍、臀圍等，提高了使用的便捷性和數字人體的精確性。
【專利說明】數字人體的精確控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種數字人體模型的精確控制方法，特別是涉及一種基于約束迭代的數字人體模型精確控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著計算機數據處理速度和能力的提高，數字人體模型逐漸在醫療、影視、服裝以及汽車人體工程等領域得到了應用。在數字人體模型技術中，參數化數字人體建模技術是基于傳統的幾何建模方法上的一種更為快捷的建模方法，使用者只需要輸入人體測量學中的若干個參數，即可得到一個符合特定要求的數字人體模型。目前參數化建立數字人體的常用方法，是建立一組由三維網格描述的人體模型，三維網格的任意一個網格點i的坐標都是模板參數S1, s2,...Sn的函數，通過改變模板參數的數值，來調整人體的各個部位的長短或胖瘦。比如用一個參數控制胸部附近的網格點坐標，此參數數值越大，胸部就越肥胖。再用另一個參數控制腰部附近的一片區域，此參數數值越大，腰部就越粗。為了保證人體的連續性，任何一個模板參數所控制的局部變形都應該逐漸地消失，所以出現了這樣的情況:改變胸部參數時，腰 圍和頸圍測量值也會有微弱變化，而改變腰部參數時，胸圍和臀圍又會微弱變化。使用這種技術，想一次性設定身高、胸圍、腰圍、臀圍、領圍、大小臂圍、大小腿圍、臂長、腿長、脖長等指標的具體數值，是非常困難的。因此使用者需要反復調整，有時經過很長時間的調整也無法達到滿意的結果，不僅人的工作效率降低工作量大，而且要始終占用計算機資源甚至網絡資源(通過網絡使用時)，降低了計算機和網絡資源的利用率。
【發明內容】
[0003]針對現有技術參數化控制方法無法一次性精確控制數字人體的各個部位的問題。本發明的目的在于提供了一種能一次性精確控制數字人體的各個部位的基于約束迭代的數字人體精確控制方法，實現了對參數化人體進行精確的控制。
[0004]一種數字人體模型的精確控制方法，包括:
[0005]預先建立人體模板模型及測量函數模型；
[0006]獲取用戶身材參數；
[0007]根據所述用戶身材參數及所述測量函數模型，建立約束方程組；
[0008]根據所述約束方程組及所述人體模板模型，建立一個與用戶身材參數一致的數字人體。
[0009]優選地，在上述數字人體的精確控制方法中，建立所述人體模板模型，包括:
[0010]建立一組由三維網格描述的人體模型；
[0011]建立所述三維網格的任意一個網格點i的坐標Xi關于模板參數Sl，S2,...Sn的函
數 Xi (S1, S2,...Sn)
[0012]優選地，在上述數字人體的精確控制方法中，所述建立測量函數模型，具體為:
[0013]建立一組測量函數Ks1, S2,…sn) , f2 (S1, S2,…sn) , fn(s1； S2,…Sn),每個測量函數fk(Sl，S2,...Sn)的函數值為所述人體模板模型中的人體模型的某項測量結果，如身聞、胸圍、腰圍、臀圍等。
[0014]優選地，在上述數字人體的精確控制方法中，所述根據用戶身材參數及測量函數模型，建立約束方程組，具體為:
[0015]設定所述用戶身材參數為IV r2,...rn，約束方程組為:
【權利要求】
1.一種數字人體的精確控制方法，包括如下步驟: (1)預先用計算機建立人體模板模型及測量函數模型； (2)獲取用戶身材參數； (3)根據所述用戶身材參數及所述測量函數模型，建立約束方程組； (4)根據所述約束方程組及所述人體模板模型，建立一個與用戶身材參數一致的數字人體。
2.根據權利要求1所述數字人體的精確控制方法，其特征在于，所述步驟(1)中建立人體模板模型的方法包括: 建立一組由三維網格描述的人體模型； 建立所述三維網格的任意一個網格點i的坐標Xi關于模板參數S1, s2,...Sn的函數Xi (Si，S2，...Sn) ο
3.根據權利要求1所述數字人體的精確控制方法，其特征在于，所述建立測量函數模型具體方法為:
建立一組測量函數 Ks1, S2,...Sn) , f2(s1； S2,...Sn) , fn(s1； S2,...Sn),每個測量函數fk(Sl，S2,...Sn)的函數值為所述人體模板模型中的人體模型的某項測量結果。
4.根據權利要求1所述數字人體的精確控制方法，其特征在于，所述根據用戶身材參數及測量函數模型，建立約束方程組的方法為: 設定所述用戶身材參數為r1; r2,...rn，約束方程組為:
5.根據權利要求1所述數字人體的精確控制方法，其特征在于，所述根據所述約束方程組及所述人體模板模型，建立一個與用戶身材參數一致的數字人體的方法為: 求解所述約束方程組得到一組模板參數S1, S2,...Sn ; 根據所述求解約束方程組得到的模板參數S1, S2,...Sn,以及所述人體模板模型中的函^Xi (S1, s2,...Sn)，得到由用戶身材參數重新確定的人體模板模型中每個網格點的坐標值Xi ； 所述網格點坐標值Xi計算完成之后，根據新的網格點坐標值Xi代替預先建立的人體模板模型中對應點坐標值，根據新坐標值生成由三維網格描述的人體模型，即為與用戶身材參數一致的數字人體。
6.根據權利要求3所述數字人體的精確控制方法，其特征在于，所述建立一個測量函數 fk(s1; s2,...sn),具體為: 設置S1=S2D-sn=0,根據所述人體模板模型,得到Si=S2D“Sn=o時的人體模型； 在所述S1=S2D-Sn=O時的人體模型上繪制一組線段作為測量線,如圍繞人體胸部繪制胸圍測量線； 對于任一個所述測量線段端點，將其投影至所述S1=S2D-Sn=O時的人體模型上，得到一個投影點，進而得到所述投影點至所述端點的向量U，以及所述投影點將其所在的三角形切分為三個三角形的面積=A1, A2, A3 ；根據所述U，A1, A2, A3，得到所述線段端點的坐標V關于模板參數S1, S2,...Sn)的函數:V (Si，S。，...Sn) _ Σ I_i, 3^1-^i (Si，S。，...Sn) /A-^-U j
其中 A-Aj+Ag+Ajj，X1 (S1, S2?...sn)、X2 (S1, s2，...sn)、X3 (S1, s2，...sn)疋所述投點所在三角形的頂點坐標； 根據所述測量線段端點的坐標V(Sl，S2,...sn)，得到所述測量線段的長度L(Sl，S。，...Sn); 通過將所有測量線段的長度L(Sl，s2,...sn)相加，得到測量函數fk(Sl，s2,...sn)。
7.根據權利要求2所述數字人體的精確控制方法，其特征在于，所述網格點i的坐標Xi模板參數S1, S2,...Sn的函數Xi (S1, S2,...Sn),具體為:
8.根據權利要求5所述數字人體的精確控制方法，其特征在于，所述求解約束方程組，具體為: 設定S1=O, S2=O,...sn=0,對于迭代步k=0,1,...進行如下操作: (1)求解線性方程組:
【文檔編號】G06T17/00GK103942833SQ201410146915
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】鄭超 申請人:成都數象科技有限公司