CN104766345A - 基于衣服特征点的身体扫描及运动捕捉方法 - Google Patents

Abstract

一种基于衣服特征点的身体扫描及捕捉方法，其步骤如下：衣服带有图像特征点集合的纹理，对纹理进行单元格剖分及ID编号，根据衣服的接缝生成数字化的模型，将纹理印刷到模板上后，制成真实可穿的衣服；当使用者穿着衣服在单目摄像头前，电脑或者手机上的程序识别出衣服上对应的特征点，并通过特征点的ID号索引到他所在的网格i；通过特征点反求出所在网格i的空间位置和朝向，直到所有的网格都遍历完毕；通过所有的网格三维信息计算出人体的三维信息，并可以利用三维信息将虚拟数字衣服与在摄像头影像进行合成，实现虚拟试衣。本发明把标记点衣服和身体扫描技术、运动捕捉技术相结合，开创了一种全新的人体三维扫描方式，能够推广应用到广泛的领域行业，具有重大的现实意义。

Description

基于衣服特征点的身体扫描及运动捕捉方法

技术领域

本发明涉及一种身体扫描及运动捕捉方法，具体涉及一种基于衣服特征点的身体扫描及运动捕捉方法。

背景技术

三维人体扫描是通过数字转换器、照相机或扫描仪获得与区域图像类似的等高线图，再由模型软件处理转换为空间点，以点数据云显示虚拟模型、关键标志，也可以称之为非接触式三维扫描，是现代化人体测量技术的主要特征之一。目前主要有五种典型的三维人体扫描测量方法，包括二维摄影技术扫描、白光技术扫描、激光技术扫描、红外线技术扫描和立体视觉技术扫描。常见的三维扫描系统有VitronicVitus、Telmat、[TC]2 以及Cyberware-WB等，扫描时间长、精度较低是其主要问题，提取图像信息的方法仍不完善, 影响其潜在运用，同时也是三维人体扫描技术研究和改进的方向。

运动捕捉技术，也称动作捕捉，是一个通过在时域上跟踪一些关键点的运动来记录生物运动，然后将其转换成可用的数学表达并合成一个单独的3D运动的过程，涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据，当数据被计算机识别后，可以应用在游戏设计、步态分析、虚拟现实、人机工程等领域。目前主要使用的动作捕捉技术有光学式、机械式、电磁式、声学式及基于视频序列的捕捉式5种，对环境和运动的限制较大，实时性不够好。

运动捕捉多采用标记点对关键部位进行标记，光学运动捕获系统在人体各关节点上粘贴标记球，利用多个摄像机从不同角度拍摄，然后运用跟踪分析出图像上标记点的坐标，最后得出标记点的三维运动数据。标记点摆放方案的设计是关键环节，在捕捉人物时，标记点必须覆盖所有需要捕捉的骨骼，并需要考虑人体骨骼的自由度。光学运动捕捉系统会出现数据的欠缺, 如标记点被物体遮挡而未能正确地被摄像机记录下来等，同时不适当的摆放会降低运动捕捉精度，扫描结果也会严重失真。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于衣服特征点的身体扫描及运动捕捉方法，把标记点衣服和身体扫描技术、运动捕捉技术相结合，开创了一种全新的人体三维扫描方式，能够推广应用到广泛的领域行业，具有重大的现实意义。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于衣服特征点的身体扫描及运动捕捉方法，主要思想是利用特定标记点的衣服，通过人体扫描技术和运动捕捉技术，实时记录捕捉人体三维特征及运动信息，并建立数字化三维人体数据及运动模型，包括以下两部分内容：

一、构建一套具有编码特征点信息的紧身衣服版型：

（1）衣服带有图像特征点集合的纹理，采用平面网格划分方法或三角剖分的方法对纹理进行单元格剖分及ID编号，利用计算机程序根据衣服的接缝生成数字化的模型，将纹理印刷到模板上后，制成真实可穿的衣服；

或：将印有标记图案的版型衣服块通过数字化的方式扫描进系统中，对扫描的衣服进行分离，并采用平面网格划分方法或三角剖分的方法进行单元格剖分及ID编号，对扫描的衣服分块进行数字化缝合，生成数字化的衣服；

带有图像特征点集合的纹理和标记图案可以根据需要自行设计，保证有足够的特征点用于3D形状的捕捉。

二、基于特征点衣服的运动捕捉

（2）当使用者穿着衣服在单目摄像头前，电脑或者手机上的程序就可以识别出衣服上对应的特征点，并通过特征点的ID号索引到他所在的网格i；

（3）通过特征点反求出所在网格i的空间位置和朝向；

（4）对每一个网格都重复采用（2）-（3）步骤，直到所有的网格都遍历完毕；

（5）通过所有的网格三维信息计算出人体的三维信息，并可以利用三维信息将虚拟数字衣服与在摄像头影像进行合成，实现虚拟试衣。

本发明具有如下优点：

1、编码特征点的衣服是本发明的关键内容，根据衣服特征点进行的扫描和运动捕捉，能精确记录下人体数据，并生成数字化人体模型。基于编码特征点的衣服，能够解决光学运动捕捉中运动受限、人体遮挡的问题，贴合人体的紧身设计，能使采集到的人体数据更加真实、精准，同时，衣服造价成本较低，真正实现了人性化、大众化的设计构想。

2、光学式动作捕捉为目前应用较为广泛的方案，其实现主要原理为：利用分布在空间中固定位置的多台摄像机通过对捕捉对象上特定光点（Marker）的监视和跟踪完成动作捕捉，但是标记点佩戴不是十分方便，标记点易混淆和遮挡。基于特征点衣服的运动捕捉，对动作无限制，捕捉精度较高，成本低廉，算法的时间复杂度也相比较低，为运动捕捉技术的探索提供了一个新的范式。

附图说明

图1为紧身衣服版型；

图2为数字化衣服模型；

图3为可以穿在人身上的真实衣服；

图4为通过特征点的ID号索引到所在的网格。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式提供了一种基于衣服特征点的身体扫描及运动捕捉方法，具体实施步骤如下：

1、构建一套具有编码特征点信息的紧身衣服版型。衣服是带有一定特征点的纹理，我们按照一定的规律对其进行划分，如上面平面网格划分方法（或者采取三角剖分的方法），每一个剖分单元内都保证拥有足够（至少在24个以上）的图像特征点集合P。图像特征点集合P除了具有图像特征点以外，还具有所在的网格的ID号（如图1）。

2、利用计算机程序根据数字化版型生成数字化的衣服。计算机程序根据衣服的接缝生成了数字化的模型（如图2）。

3、将纹理印刷到衣服模板上，并且制作出可以穿着在人身上的真实的衣服（如图3）。

4、当使用者穿着衣服在单目摄像头前，电脑或者手机上的程序就可以识别出衣服上对应的特征点，并通过特征点的ID号索引到他所在的网格i（如图4）。

5、通过LU方法或者网格i中的特征点反求出所在网格i的空间位置和朝向。

6、对每一个网格都重复采用4-5步骤，直到所有的网格都遍历完毕。

7、这样衣服的每一个网格的空间信息都被解算出来了，由于衣服是紧贴着人体，因此人体的三维信息就可以通过所有的网格三维信息被计算出来。

具体实施方式二：本实施方式提供了另外一种实现基于衣服特征点的身体扫描及运动捕捉方法，具体实施步骤如下：

1、将印有标记图案的版型衣服块通过数字化的方式扫描进系统中；

2、对扫描的衣服进行分离，也同样进行单元格剖分及编号；

3、对扫描的衣服分块进行数字化缝合，生成数字化的衣服；

4、当使用者穿着衣服在单目摄像头前，电脑或者手机上的程序就可以识别出衣服上对应的特征点，并通过特征点的ID号索引到他所在的网格i；

5、通过LU方法或者网格i中的特征点反求出所在网格i的空间位置和朝向；

6、对每一个网格都重复采用4-5步骤，直到所有的网格都遍历完毕；

7、这样衣服的每一个网格的空间信息都被解算出来了，由于衣服是紧贴着人体，因此人体的三维信息就可以通过所有的网格三维信息被计算出来。

Claims (2)

1.一种基于衣服特征点的身体扫描及捕捉方法，其特征在于所述方法步骤如下：

（1）衣服带有图像特征点集合的纹理，采用平面网格划分方法或三角剖分的方法对纹理进行单元格剖分及ID编号，利用计算机程序根据衣服的接缝生成数字化的模型，将纹理印刷到模板上后，制成真实可穿的衣服；

（2）当使用者穿着衣服在单目摄像头前，电脑或者手机上的程序就可以识别出衣服上对应的特征点，并通过特征点的ID号索引到他所在的网格i；

（3）通过特征点反求出所在网格i的空间位置和朝向；

（4）对每一个网格都重复采用（2）-（3）步骤，直到所有的网格都遍历完毕；

（5）通过所有的网格三维信息计算出人体的三维信息。

2.一种基于衣服特征点的身体扫描及运动捕捉方法，其特征在于所述方法步骤如下：

（1）将印有标记图案的版型衣服块通过数字化的方式扫描进系统中，对扫描的衣服进行分离，并采用平面网格划分方法或三角剖分的方法进行单元格剖分及ID编号，对扫描的衣服分块进行数字化缝合，生成数字化的衣服；

（2）当使用者穿着衣服在单目摄像头前，电脑或者手机上的程序就可以识别出衣服上对应的特征点，并通过特征点的ID号索引到他所在的网格i；

（3）通过特征点反求出所在网格i的空间位置和朝向；

（4）对每一个网格都重复采用（2）-（3）步骤，直到所有的网格都遍历完毕；

（5）通过所有的网格三维信息计算出人体的三维信息。