三维人体的草绘建模方法

ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@http://

Journal of Software, Vol.21, Supplement, December 2010, pp.149−157 http:// © by Institute of Software, the Chinese Academy of Sciences. All rights reserved. Tel/Fax: +86-10-62562563

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三维人体的草绘建模方法

张尧烨, 孙正兴+, 李毅, 刘凯, 宋沫飞

(南京大学计算机软件新技术国家重点实验室,江苏南京 210093)

A Method of Sketch-Based Human Body Modeling

ZHANG Yao-Ye, SUN Zheng-Xing+, LI Yi, LIU Kai, SONG Mo-Fei

(State Key Laboratory for Novel Software Technology, Nanjing University, Nanjing 210093, China)

+ Corresponding author: szx@http://, http:///szx

ZhanG YY, Sun ZX, Li Y, Liu K, Song MF. A method of sketch-based human body modeling.Journal of

Software, 2010,21(Suppl.):149−157. http:///1000-9825/10016.htm

Abstract: This paper presents a method of sketch-based human body modeling, which allows users to rapidly

construct human model by sketching human skeleton and contours separately. The are two main features of our

method: firstly, a multi-layered cross-section based human template is used to construct the result model, and a

distance-based descriptor is computed in the model retrieval process to find the template most consistent with user’s

sketch; secondly, a parameter-driven method of 3D human body modeling is used, it matches the sketch contour

features and template contour features to compute 3D deformation parameters, by which the result model is

constructed. The experiment result proves that the proposed method can rapidly construct 3D human body model

which consistent with user’s intent.

Key words: sketch-based; human body modeling; parameter driven; model retrieval

摘 要: 提出了一种三维人体的草绘建模方法,允许用户分层次绘制人体骨架线和轮廓线草图,并快速生成三

维人体模型.该方法的特征主要表现在两个方面:首先,采用层次化的人体截面模板进行形变,并使用基于距离的

描述子在人体模板库中检索最符合用户绘制的模板,使结果模型更能体现人体草图特性;其次,采用参数驱动的

三维人体模型生成方法,将草图轮廓特征与模板轮廓进行对应并计算三维形变参数,最后对人体模板进行形变

生成三维人体模型.实验结果表明,该方法能够快速构建符合用户绘制意图的三维人体模型.

关键词: 草绘;人体建模;参数驱动;模型检索

随着三维虚拟人物在工业、军事、生物制药以及教育领域的广泛应用,三维人物建模技术在诸多领域起着

越来越重要的作用.现有的虚拟人物构建方法大多为真实感人体建模方法,主要从所构造人体模型的真实性入

手,以人体的骨架、肌肉、脂肪和皮肤等结构为基础,创建符合人体生理结构的多层次物理模型,并通过模拟其

物理性质驱动人体模型运动,达到模拟仿真人体运动的目的.真实感人体建模方法主要分为创建[1]、重构[2]和插

∗ Supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos.69903006, 60721002, 60373065 (国家自然科学基

金); the National High-Tech Research and Development Plan of China under Grant No.2007AA01Z334 (国家高科技研究发展计划

(863)); the Program for New Century Excellent Talents in University of China under Grant No.NCET-04-0460 (新世纪优秀人才资助计

划); the Jiangsu Provincial Natural Science Foundation of China under Grant Nos.BK2009230, BK2010375 (江苏省自然科学基金); the

Technology Support Program of Jiangsu Province of China under Grant No.BE2010072 (江苏省科技支撑计划).

Received 2010-07-20; Accepted 2010-11-03

150 Journal of Software 软件学报 V ol.21, Supplement, December 2010 值[3]3类,这些方法能够创建具有高度真实感的人体模型,但是存在着以下问题:交互方式复杂,用户必须具备较高的专业技能,使用特殊的设备和专业软件;对数据来源有较高的要求,数据获取困难;建模过程复杂冗长,设计师难以参与到建模过程中.然而,在概念设计阶段,用户往往对结果模型的真实感并没有很高的要求,而主要关注其形状特征是否符合创作意图.因此,如何捕捉用户的创作意图才是概念设计的关键问题,而自然交互方及快速反馈是用户进行创意设计的必要保证.因此,真实感人体建模方法并不适合用户在概念设计阶段表现其创造性思维,寻求自然而快速的三维人体建模方法成为一大趋势.

为了满足概念设计中自然而快速的交互性要求,提出了三维人体的草绘建模方法.在人体建模过程中引入手绘草图交互方式,允许设计师使用类似于传统的设计方法绘制人体草图,能够令用户快速而直观地构造三维人体模型,自然地表现其创作意图.现有的采用手绘草图创建三维人体模型的方法主要有以下两类:第1类是采用通用的自由形体建模方法,通过分块绘制策略首先生成人体各部分的网格模型,然后进行混合得到完整的人体模型.如Igarashi 提出的一种通过绘制轮廓物体轮廓创建膨胀体模型的通用方法[4]以及Araujo 等人提出的使用变分隐式曲面构建自由形体的方法[5],上述方法可以被用来快速创建人体模型:分别绘制人体模型的各个部分的轮廓线并生成相应部分的人体模型,然后将各部分模型进行混合得到完整的人体模型,用户可以通过切割、凸起以及网格合并等通用网格编辑方法对人体模型进行编辑.但是该类方法的膨胀参数以及曲面生成参数为固定值,所生成的人体模型并不能准确表现用户的绘制特性.更好的方 …… 此处隐藏：14005字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……