CN108846892B - 人体模型的确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体模型的确定方法及装置。其中，该方法包括：根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据；根据多个切片人体部位的部位范围数据，建立初始人体模型；采集目标对象在不同高度下对应的多组部位数据，其中，每组部位数据对应目标对象的不同部位，其中每组部位数据中至少包括目标对象的长度数据和宽度数据；根据多组部位数据，调整初始人体模型中的每个切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果；根据调整结果，确定目标人体模型。本发明解决了相关技术中对建模对象进行复杂处理导致建模速度较低，用户体验感下降的技术问题。

Description

人体模型的确定方法及装置

技术领域

本发明涉及人体建模技术领域，具体而言，涉及一种人体模型的确定方法及装置。

背景技术

目前物体的建模方法，大体上有三种:第一种方式利用三维软件建模；第二种方式通过仪器设备测量建模；第三种方式利用图像或者视频来建模。

首先，对于三维软件建模，目前在市场上可以看到许多优秀建模软件，比较知名的有3DMAX，SoftImage，Maya，UG以及AutoCAD等等。它们的共同特点是利用一些基本的几何元素，如立方体、球体等，通过一系列几何操作，如平移、旋转、拉伸以及布尔运算等来构建复杂的几何场景。利用建模构建三维模型主要包括几何建模(Geometric Modeling)、行为建模(KinematicModeling)、物理建模(Physical Modeling)、对象特性建模(ObjectBehavior)以及模型切分(Model Segmentation)等。其中，几何建模的创建与描述，是虚拟场景造型的重点。

而对于仪器设备测量建模，一般是利用三维扫描仪进行建模操作，三维扫描仪(3Dimensional Scanner)又称为三维数字化仪(3 Dimensional Digitizer)。它是当前使用的对实际物体三维建模的重要工具之一。它能快速方便的将真实世界的立体彩色信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了有效的手段。它与传统的平面扫描仪、摄像机、图形采集卡相比有很大不同：首先，其扫描对象不是平面图案，而是立体的实物，其次，通过扫描，可以获得物体表面每个采样点的三维空间坐标，彩色扫描还可以获得每个采样点的色彩，某些扫描设备甚至可以获得物体内部的结构数据。而摄像机只能拍摄物体的某一个侧面，且会丢失大量的深度信息。最后，它输出的不是二维图像，而是包含物体表面每个采样点的三维空间坐标和色彩的数字模型文件。这可以直接用于CAD或三维动画。彩色扫描仪还可以输出物体表面色彩纹理贴图。早期用于三维测量的是坐标测量机(CMM)。它将一个探针装在三自由度(或更多自由度)的伺服装置上，驱动探针沿三个方向移动。当探针接触物体表面时，测量其在三个方向的移动，就可知道物体表面这一点的三维坐标。控制探针在物体表面移动和触碰，可以完成整个表面的三维测量。其优点是测量精度高；其缺点是价格昂贵，物体形状复杂时的控制复杂，速度慢，无色彩信息。人们借助雷达原理，发展了用激光或超声波等媒介代替探针进行深度测量。测距器向被测物体表面发出信号，依据信号的反射时间或相位变化，可以推算物体表面的空间位置，称为"飞点法"或"图像雷达"。

最后，对于根据图像或视频建模，基于图像的建模和绘制(Image-Based ModelingandRendering，IBMR)，提供了获得照片真实感的一种最自然的方式，采用IBMR技术，建模可以变得更快、更方便，可以获得很高的绘制速度和高度的真实感。

上述三种建模方式是当前较为常见的建模方式，这三种建模方式都可以通过一系列复杂的计算方式和计算方法来得到想要的物体模型，但是上述三种建模方式都有一个很明显的缺陷，即在建模速度和建模效率上都比较低，上述三种建模方式都需要花费大量的时间来对原建模对象进行复杂的处理，才能得到想要的模型部位细节，但是对于一些模型来说，不需要复原建模对象的全部外表，仅仅表现建模对象的大体形状和外部骨骼即可，对于颜色绘制等详细的内容细节不需要，这样用上述的建模方式，会花费大量的时间，用户的体验感也会下降。

针对上述的相关技术中对建模对象进行复杂处理导致建模速度较低，用户体验感下降的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种人体模型的确定方法及装置，以至少解决相关技术中对建模对象进行复杂处理导致建模速度较低，用户体验感下降的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种人体模型的确定方法，包括：根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据；根据所述多个切片人体部位的部位范围数据，建立初始人体模型；采集所述目标对象在不同高度下对应的多组部位数据，其中，每组部位数据对应所述目标对象的不同部位，其中所述每组部位数据中至少包括所述目标对象的长度数据和宽度数据；根据所述多组部位数据，调整所述初始人体模型中的每个所述切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果；根据所述调整结果，确定目标人体模型。

进一步地，在根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据之前，还包括：对目标对象进行投影，获取所述目标对象在不同高度下对应的多组部位数据。

进一步地，根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据包括：利用预设的切片引擎算法，对所述目标对象的身高进行切片，得到切片结果，其中，所述切片结果中至少包括：身高数据、胸部高度数据、肩部高度数据、臀部高度数据；根据所述切片结果和所述身高数据信息，预估每个切片人体部位的部位范围数据。

进一步地，所述部位范围数据包括下述至少之一：头部范围数据、肩部范围数据、胸围范围数据、腰部范围数据、臀部范围数据、腿部范围数据。

进一步地，根据所述多组部位数据，调整所述初始人体模型中的每个所述切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果包括：根据所述多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的长度数据；根据所述每组数据中的目标身高所对应的长度数据，调整所述初始人体模型中在所述目标身高部位的长度，以得到第一调整子结果；根据所述多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的宽度数据；根据所述每组数据中的目标身高所对应的宽度数据，调整所述初始人体模型中在所述目标身高部位的宽度，以得到第二调整子结果；根据所述第一调整子结果和所述第二调整子结果，确定所述调整结果。

进一步地，根据所述多组部位数据，调整所述初始人体模型中的每个所述切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果包括：根据所述多组部位数据，计算所述初始人体模型每个人体部位的多个骨骼的位置坐标，其中，所述位置坐标至少包括：高度坐标、位置点的平面坐标；根据每个所述人体部位的骨骼的高度，确定人体切片对应下的长度数据和宽度数据；调节每个所述骨骼的位置或角度，得到所述调整结果。

进一步地，根据所述调整结果，确定目标人体模型包括：根据所述调整结果，确定每个人体模型部位数据；根据所述多组部位数据，计算每相邻两个身高数据所对应的人体长度差值和人体宽度差值，得到多组长度差值和宽度差值；根据所述多组长度差值和宽度差值，确定所述目标人体模型的凸点和凹点；根据确定出的所述目标人体模型的凸点和凹点，更新初始人体模型，以确定所述目标人体模型。

进一步地，在确定所述目标人体模型之后，包括：获取所述目标人体模型中多个部位数据的位置数据；根据所述位置数据，确定每个所述人体部位的标识信息，其中，所述标识信息至少包括：部位名称。

进一步地，在确定所述目标人体模型之后，还包括：输出每个所述人体部位的维度数据，其中，所述维度数据至少包括：所述人体部位的高度数据、宽度数据、长度数据和所述人体部位的周长数据。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种人体模型的确定装置，包括：预估单元，用于根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据；建立单元，用于根据所述多个切片人体部位的部位范围数据，建立初始人体模型；采集单元，用于采集所述目标对象在不同高度下对应的多组部位数据，其中，每组部位数据对应所述目标对象的不同部位，其中所述每组部位数据中至少包括所述目标对象的长度数据和宽度数据；调整单元，用于根据所述多组部位数据，调整所述初始人体模型中的每个所述切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果；确定单元，用于根据所述调整结果，确定目标人体模型。

进一步地，上述确定装置还包括：投影单元，用于在根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据之前，对目标对象进行投影，获取所述目标对象在不同高度下对应的多组部位数据。

进一步地，所述预估单元包括：切片模块，用于利用预设的切片引擎算法，对所述目标对象的身高进行切片，得到切片结果，其中，所述切片结果中至少包括：身高数据、胸部高度数据、肩部高度数据、臀部高度数据；预估模块，用于根据所述切片结果和所述身高数据信息，预估每个切片人体部位的部位范围数据。

进一步地，所述部位范围数据包括下述至少之一：头部范围数据、肩部范围数据、胸围范围数据、腰部范围数据、臀部范围数据、腿部范围数据。

进一步地，所述调整单元包括：第一确定模块，用于根据所述多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的长度数据；第一调整模块，用于根据所述每组数据中的目标身高所对应的长度数据，调整所述初始人体模型中在所述目标身高部位的长度，以得到第一调整子结果；第二确定模块，用于根据所述多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的宽度数据；第二调整模块，用于根据所述每组数据中的目标身高所对应的宽度数据，调整所述初始人体模型中在所述目标身高部位的宽度，以得到第二调整子结果；第三确定模块，用于根据所述第一调整子结果和所述第二调整子结果，确定所述调整结果。

进一步地，所述调整单元还包括：第一计算模块，用于根据所述多组部位数据，计算所述初始人体模型每个人体部位的多个骨骼的位置坐标，其中，所述位置坐标至少包括：高度坐标、位置点的平面坐标；第四确定模块，用于根据每个所述人体部位的骨骼的高度，确定人体切片对应下的长度数据和宽度数据；调节模块，用于调节每个所述骨骼的位置或角度，得到所述调整结果。

进一步地，所述确定单元包括：第五确定模块，用于根据所述调整结果，确定每个人体模型部位数据；第二计算模块，用于根据所述多组部位数据，计算每相邻两个身高数据所对应的人体长度差值和人体宽度差值，得到多组长度差值和宽度差值；第六确定模块，用于根据所述多组长度差值和宽度差值，确定所述目标人体模型的凸点和凹点；更新模块，用于根据确定出的所述目标人体模型的凸点和凹点，更新初始人体模型，以确定所述目标人体模型。

进一步地，所述确定装置还包括：获取模块，用于在确定所述目标人体模型之后，获取所述目标人体模型中多个部位数据的位置数据；第七确定模块，用于根据所述位置数据，确定每个所述人体部位的标识信息，其中，所述标识信息至少包括：部位名称。

进一步地，所述确定装置还包括：输出单元在确定所述目标人体模型之后，输出每个所述人体部位的维度数据，其中，所述维度数据至少包括：所述人体部位的高度数据、宽度数据、长度数据和所述人体部位的周长数据。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质用于存储程序，其中，所述程序在被处理器执行时控制所述存储介质所在设备执行上述任意一项所述的人体模型的确定方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一项所述的人体模型的确定方法。

在本发明实施例中，可以利用目标对象在不同高度下的多组部位数据，对初始人体模型进行调整，以调整模型在不同部位的长度和宽度，调整到与目标对象所对应的长度和宽度，从而准确确定出目标人体模型。即在本发明实施例中，可以通过对人体各部位进行预估，通过多组部位数据自动调整模型，即实现自动采集分析出模型的各部位名称及数据信息，从而对目标对象的快速建模，提高了建模速度，低成本、高效率、高精度实现算三维人体模型建设，进而解决相关技术中对建模对象进行复杂处理导致建模速度较低，用户体验感下降的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种人体模型的确定方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的另一种可选的人体模型的部位维度的确定方法的示意图；

图3是根据本发明实施例的另一种可选的人体模型的确定方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的人体模型的确定装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明下述实施例可以应用于物体或人体的建模领域中，对于建模的对象不做限定，下述实施例中以人体为对象进行建模处理。但是本发明并不限定具体的目标对象，可以为人体或其它物体，其中，在对人体进行建模时，本发明下述实施例可以通过投影技术实现对人体多组数据采集，每组数据可以对应人体在不同高度的长度和宽度数据，如人体在10cm、20cm、30cm、40cm、180cm等高度所对应的人体长度和宽度，如人体在10cm高度大致为脚踝附近，通过投影得到人体长度和宽度分别为6cm和4cm。即本发明可以通过投影技术对某一个人体对象进行投影，得到多组部位数据，如人体在脚踝、膝盖、臀部、腰部、肩部、头部等不同部位高度时所对应的长度和宽度。在后续建模时，可以根据这些数据调整模型的各个部位，从而确定出模型的实际部位和维度。

可选的，本发明下述实施例中，可以通过投影技术实现人体多点数据采集，根据长度和宽度进行数据匹配，通过平面数据动态生成模型，基于二维转三维的方式，对人体各部位进行预估，自动采集分析出各部位名称及数据信息。通过深度图像采集，正面、侧面投影完成人体多点数据的组件，低成本、高效率、高精度的自动分析运算三维人体重建方法、从而实现快速、高效的完成物体的建模的目的。

其中，本发明下述实施例中，可以通过拍照成像抓取人体的多组部位数据，也可以通过投影技术得到多组部位数据，本发明下述实施例中以投影技术进行说明，但是并不限定具体的实施方式。

另外，本发明下述实施例中，提取的多组部位数据中，对于数据的具体组数不做限定，优选的，可以为25组，以为后续三维建模提供数据支持。

即本发明下述实施例中，是通过投影或拍摄图像等方式得到多组部位数据，并通过身高数据，先对模型进行切片处理，得到不同部位的范围区间，此时可以得到初始的二维模型，再以多组部位数据调整模型，调整模型长度、宽度、凸点、凹点、骨骼等，最后得到三维模型，从而实现二维转三维模型的建设。下面通过各个实施例对本发明进行详细说明。

实施例一

根据本发明实施例，提供了一种人体模型的确定方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的一种人体模型的确定方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据。

可选的，本发明实施例中并不限定目标对象的具体类型，可以为人体。而上述预估人体多个切片人体部位，是以当前采集到的实际人体在各个部位的数据，预估一下人体模型的大致部位，如一个身高为170cm，则可以预估其头部在150cm至170cm处，而膝盖在40cm至60cm处，通过这种方式，可以快速预估得到人体的各个部位。

一种可选的实施方式，在根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据之前，还包括：对目标对象进行投影，获取目标对象在不同高度下对应的多组部位数据。

对于本发明上述步骤S102，可以包括：利用预设的切片引擎算法，对目标对象的身高进行切片，得到切片结果，其中，切片结果中至少包括：身高数据、胸部高度数据、肩部高度数据、臀部高度数据；根据切片结果和身高数据信息，预估每个切片人体部位的部位范围数据。

进一步地，部位范围数据包括下述至少之一：头部范围数据、肩部范围数据、胸围范围数据、腰部范围数据、臀部范围数据、腿部范围数据。

步骤S104，根据多个切片人体部位的部位范围数据，建立初始人体模型。

其中，上述的初始人体模型，可以指示建立大致的人体模型，可能与目标对象的实际人体部位数据不相符合，后续可以对该初始人体模型进行调整。

步骤S106，采集目标对象在不同高度下对应的多组部位数据，其中，每组部位数据对应目标对象的不同部位，其中每组部位数据中至少包括目标对象的长度数据和宽度数据。

其中，上述的不同高度，可以指示目标对象的各个高度数据，如目标对象高度在5cm、10cm、20cm、30cm、50cm、、180cm等不同高度处的部位数据，如目标对象在高度为100cm处为臀部，其对应的长度和宽度分别为50cm和30cm。当然，本发明实施例中对于采集的具体数据不做限定，可以根据不同目标对象的高度来设定，如采集20组数据。

步骤S108，根据多组部位数据，调整初始人体模型中的每个切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果。

可选的，根据多组部位数据，调整初始人体模型中的每个切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果包括：根据多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的长度数据；根据每组数据中的目标身高所对应的长度数据，调整初始人体模型中在目标身高部位的长度，以得到第一调整子结果；根据多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的宽度数据；根据每组数据中的目标身高所对应的宽度数据，调整初始人体模型中在目标身高部位的宽度，以得到第二调整子结果；根据第一调整子结果和第二调整子结果，确定调整结果。

另一种可选的实施方式，根据多组部位数据，调整初始人体模型中的每个切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果包括：根据多组部位数据，计算初始人体模型每个人体部位的多个骨骼的位置坐标，其中，位置坐标至少包括：高度坐标、位置点的平面坐标；根据每个人体部位的骨骼的高度，确定人体切片对应下的长度数据和宽度数据；调节每个骨骼的位置或角度，得到调整结果。

步骤S110，根据调整结果，确定目标人体模型。

对于上述步骤S110，可以包括：根据调整结果，确定每个人体模型部位数据；根据多组部位数据，计算每相邻两个身高数据所对应的人体长度差值和人体宽度差值，得到多组长度差值和宽度差值；根据多组长度差值和宽度差值，确定目标人体模型的凸点和凹点；根据确定出的目标人体模型的凸点和凹点，更新初始人体模型，以确定目标人体模型。

通过上述实施例，可以利用目标对象在不同高度下的多组部位数据，对初始人体模型进行调整，以调整模型在不同部位的长度和宽度，调整到与目标对象所对应的长度和宽度，从而准确确定出目标人体模型。即在本发明实施例中，可以通过对人体各部位进行预估，通过多组部位数据自动调整模型，即实现自动采集分析出模型的各部位名称及数据信息，从而对目标对象的快速建模，提高了建模速度，低成本、高效率、高精度实现算三维人体模型建设，进而解决相关技术中对建模对象进行复杂处理导致建模速度较低，用户体验感下降的技术问题。

另外，在确定目标人体模型之后，包括：获取目标人体模型中多个部位数据的位置数据；根据位置数据，确定每个人体部位的标识信息，其中，标识信息至少包括：部位名称。

即可以确定出每个模型的各个部位，并确定出部位的名称，如确定出肩部、头部、胸部等，从而实现模型的部位输出。

对于本发明实施例来说，在确定目标人体模型之后，还包括：输出每个人体部位的维度数据，其中，维度数据至少包括：人体部位的高度数据、宽度数据、长度数据和人体部位的周长数据。

这里可以输出模型的各个部位的维度，如输出胸围、腰围、臀围、脚踝的维度。

通过上述实施例，可以实现对物体模型的构建，通过投影技术或者摄像技术实现对人体或其它物体的数据采集，并调整模型的各个部位，从而建立模型，并自动分析模型部位，给出部位名称，最后可以计算部位维度，实现对模型的快速建立和部位维度的确定。

实施例二

下面结合另一种实施例对本发明进行说明。

图2是根据本发明实施例的另一种可选的人体模型的部位维度的确定方法的示意图，如图2所示，该确定方法包括：

步骤S201，输入人体部位数据。其中，可以输入或者导入25个数据或更多数据。

步骤S202，测量定制系统利用cura15的切片引擎算法，进行各个切片的位置预估。

在上述步骤S202中，可以对人体的各个部位位置进行预估。

步骤S203，动态人体建模，进行正面投影。

步骤S204，投影后根据数据的长度进行匹配。

步骤S205，动态人体建模，进行侧面投影。

步骤S206，投影后，根据数据的宽度匹配。

步骤S207，双向匹配后，进行部位预估，计算出人体各部位的凸点和凹点。

步骤S208，自动分析部位，确定部位名称。

步骤S209，计算每个部位的维度。

通过本发明，可以利用投影技术实现人体多点数据采集，根据长度和宽度进行数据匹配，通过平面数据动态生成模型，基于二维转三维的方式，对人体各部位进行预估，自动采集分析出各部位名称及数据信息。通过深度图像采集，正面、侧面投影完成人体多点数据的组件，低成本、高效率、高精度的自动分析运算三维人体重建方法。

基于二维转变三维的技术处理方式，通过拍照成像抓取人体多组数据，自动解析人体25组数据或更多数据，从而提供三维人体重建的数据支持。

图3是根据本发明实施例的另一种可选的人体模型的确定方法的流程图，如图3所示，该方法包括：

步骤S301，获取切换人体数据；

步骤S302，关键数据提取。其中，该关键数据提取包括：身高数据、荡高数据、胸高数据、肩高数据。

步骤S303，根据身高数据调整模型的身高到同一高度。

步骤S304，根据裆高数据调整模型的身高到同一高度。

步骤S305，根据肩高数据调整模型的身高到同一高度。

步骤S306，重新计算模型各骨骼的位置坐标。

步骤S307，根据各骨骼的高度，选择人体切片对应高度下的长宽数据。

步骤S308，调节各骨骼的位置或角度，得到目标人体模型。

通过上述步骤，可以实现对模型各个关键数据的提取，并通过各个关键数据来调节模型的各个身高部位的高度、然后调整模型的骨骼的位置，之后可以对切片下各部位的长宽数据进行调整，以确定出人体模型，在该实施例中，可以实现对各个模型的快速重建，实现模型各个部位的调整，进而解决了模型建设速度较慢的技术问题。

下面说明采用SkinnedMesh的骨骼的缩放和位置的改变，达到修改模型，匹配出于真人数据近似的3D人物模型。

其中，对于SkinnedMesh，中文一般称作骨骼蒙皮动画，正如其名，这种动画中包含骨骼(Bone)和蒙皮(Skinned Mesh)两个部分，实际上如果没有骨骼让Mesh运动变形，Mesh就和静态模型一样了。Skinned Mesh技术的精华在于蒙皮，所谓的皮并不是模型的贴图，而是Mesh本身，蒙皮是指将Mesh中的顶点附着(绑定)在骨骼之上，而且每个顶点可以被多个骨骼所控制，这样在关节处的顶点由于同时受到父子骨骼的拉扯而改变位置就消除了裂缝。Skin数据决定顶点如何绑定到骨骼上。顶点的Skin数据包括顶点受哪些骨骼影响以及这些骨骼影响该顶点时的权重(weight)，另外对于每块骨骼还需要骨骼偏移矩阵(BoneOffsetMatrix)用来将顶点从Mesh空间变换到骨骼空间。每个关键帧中包含时间和骨骼运动信息，运动信息可以用一个矩阵直接表示骨骼新的变换，也可用四元数表示骨骼的旋转，也可以随便自己定义什么只要能让骨骼动就行。

然后可以了解骨骼和骨骼层次结构(Bone Hierarchy)。在这里先要明确一个观念：骨骼决定了模型整体在世界坐标系中的位置和朝向。

首先，对于静态模型，静态模型没有骨骼，我们在世界坐标系中放置静态模型时，只要指定模型自身坐标系在世界坐标系中的位置和朝向。在骨骼动画中，不是把Mesh直接放到世界坐标系中，Mesh只是作为Skin使用的，是依附于骨骼的，真正决定模型在世界坐标系中的位置和朝向的是骨骼。对于骨骼动画，我们设置模型的位置和朝向，实际是在设置根骨骼的位置和朝向，然后根据骨骼层次结构中父子骨骼之间的变换关系计算出各个骨骼的位置和朝向，然后根据骨骼对Mesh中顶点的绑定计算出顶点在世界坐标系中的坐标，从而对顶点进行渲染。用一个4X4矩阵就可以表达一个骨骼，因为4X4矩阵中含有的平移分量决定了关节的位置，旋转和缩放分量决定了骨骼空间的旋转和缩放。骨骼就是坐标空间，骨骼层次就是嵌套的坐标空间。关节只是描述骨骼的位置即骨骼自己的坐标空间原点在其父空间中的位置，绕关节旋转是指骨骼坐标空间(包括所有子空间)自身的旋转。骨骼控制子骨骼的运动，牵一发而动全身，改变某骨骼时并不需要设置其下子骨骼的位置，子骨骼的位置会通过计算自动得到。

对于蒙皮信息和蒙皮过程，其中，SkinnedMesh中Mesh是作为皮肤使用，蒙在骨骼之上的。为了让普通的Mesh具有蒙皮的功能，必须添加蒙皮信息，即Skininfo。Mesh是由顶点构成的，建模时顶点是定义在模型自身坐标系的，即相对于Mesh原点的，而骨骼动画中决定模型顶点最终世界坐标的是骨骼，所以要让骨骼决定顶点的世界坐标，这就要将顶点和骨骼联系起来，Skininfo正是起了这个作用。

顶点的Skininfo包含影响该顶点的骨骼数目，指向这些骨骼的指针，这些骨骼作用于该顶点的权重(Skinweight)。Skin info的作用是使用各个骨骼的变换矩阵对顶点进行变换并乘以权重，这样某块骨骼只能对该顶点产生部分影响。各骨骼权重之和应该为1。Skin info是针对顶点的，然而在使用Skininfo前我们必须要使用BoneOffsetMatrix对顶点进行变换，

而对于BoneOffset Matrix的含义和计算方法，首先可以将模型顶点从模型空间变换到某块骨骼自身的骨骼空间，然后才能利用骨骼的世界变换计算顶点的世界坐标。BoneOffset Matrix的作用正是将模型从顶点空间变换到骨骼空间。那么Bone OffsetMatrix如何得到呢？下面具体分析：

Mesh space是建模时使用的空间，mesh中顶点的位置相对于这个空间的原点定义。比如在3d max中建模时(视xy平面为地面，+z朝上)，可将模型两脚之间的中点作为Mesh空间的原点，并将其放置在世界原点，这样左脚上某一顶点坐标是(10，10，2)，右脚上对称的一点坐标是(-10，10，2)，头顶上某一顶点的坐标是(0，0，170)。由于此时Mesh空间和世界空间重合，上述坐标既在Mesh空间也在世界空间，换句话说，此时实际是以世界空间作为Mesh空间了。在骨骼动画中，在世界中放置的是骨骼而不是Mesh，所以这个区别并不重要。在3d max中添加骨骼的时候，也是将骨骼放入世界空间中，并调整骨骼的相对位置使得和mesh相吻合(即设置骨骼的TransformMatrix)，得到骨架的初始姿势以及相应的TransformMatrix(按惯例模型做成两臂侧平举直立，骨骼也要适合这个姿态)。由于骨骼的TransformMatrix(作用是将顶点从骨骼空间变换到上层空间)是基于其父骨骼空间的，只有根骨骼的Transform是基于世界空间的，所以要通过自下而上一层层Transform变换,得到该骨骼在世界空间上的变换矩阵Combined TransformMatrix，即通过这个矩阵可将顶点从骨骼空间变换到世界空间。那么这个矩阵的逆矩阵就可以将世界空间中的顶点变换到某块骨骼的骨骼空间。由于Mesh实际上就是定义在世界空间了，所以这个逆矩阵就是OffsetMatrix。Offset即骨骼相对于世界原点的偏移，世界原点加上这个偏移就变成骨骼空间的原点，同样定义在世界空间中的点经过这个偏移矩阵的作用也被变换到骨骼空间了。从另一角度理解，在动画中模型中顶点的位置是根据骨骼位置动态计算的，也就是说顶点跟着骨骼动，但首先必须确定顶点和骨骼之间的相对位置(即顶点在该骨骼坐标系中的位置)，一个骨骼可能对应很多顶点，如果要保存这个相对位置每个顶点对于每块受控制的骨骼都要保存，这样就要保存太多的矩阵了。所以只保存mesh空间到骨骼空间的变换(即OffsetMatrix)，然后通过这个变换计算每个顶点在该骨骼空间中的坐标，所以OffsetMatrix也反应了mesh和每块骨骼的相对位置，只是这个位置是间接的通过和世界坐标空间的关系表达的，在初始位置将骨骼按照模型的形状摆好是关键之处。

从结构上看，SkinnedMesh包括：动画数据，骨骼数据，包含Skininfo的Mesh数据，以及Bone OffsetMatrix。

从过程上看，载入阶段：载入并建立骨骼层次结构，计算或载入Bone OffsetMatrix，载入Mesh数据和Skininfo运行阶段：根据时间从动画数据中获取骨骼当前时刻的TransformMatrix，调用UpdateBoneMatrix计算出各骨骼的CombinedMatrix，对于每个顶点根据Skin info进行VertexBlending计算出顶点的世界坐标，最终进行模型的渲染。

通过上述方式，可以实现对模型进行骨骼建立和蒙皮，即可以对模型进行详细的处理，并且处理方式可以更加的快速，提高了建模速度和效率。

实施例三

下面结合另一种实施例对本发明进行说明，在该实施例中，说明了实施上述人体模型的确定方法的装置实施例，其可以上述的人体模型的确定方法相对应。

图4是根据本发明实施例的一种可选的人体模型的确定装置的示意图，如图4所示，该确定装置包括预估单元41、建立单元42、采集单元43、调整单元44、确定单元45，其中，

预估单元41，用于根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据。

建立单元42，用于根据多个切片人体部位的部位范围数据，建立初始人体模型。

采集单元43，用于采集目标对象在不同高度下对应的多组部位数据，其中，每组部位数据对应目标对象的不同部位，其中每组部位数据中至少包括目标对象的长度数据和宽度数据。

调整单元44，用于根据多组部位数据，调整初始人体模型中的每个切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果。

确定单元45，用于根据调整结果，确定目标人体模型。

通过上述的确定装置，可以利用目标对象在不同高度下的多组部位数据，对初始人体模型进行调整，以调整模型在不同部位的长度和宽度，调整到与目标对象所对应的长度和宽度，从而准确确定出目标人体模型。即在本发明实施例中，可以通过对人体各部位进行预估，通过多组部位数据自动调整模型，即实现自动采集分析出模型的各部位名称及数据信息，从而对目标对象的快速建模，提高了建模速度，低成本、高效率、高精度实现算三维人体模型建设，进而解决相关技术中对建模对象进行复杂处理导致建模速度较低，用户体验感下降的技术问题。

可选的，上述确定装置还包括：投影单元，用于在根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据之前，对目标对象进行投影，获取目标对象在不同高度下对应的多组部位数据。

另外，预估单元包括：切片模块，用于利用预设的切片引擎算法，对目标对象的身高进行切片，得到切片结果，其中，切片结果中至少包括：身高数据、胸部高度数据、肩部高度数据、臀部高度数据；预估模块，用于根据切片结果和身高数据信息，预估每个切片人体部位的部位范围数据。

优选的，部位范围数据包括下述至少之一：头部范围数据、肩部范围数据、胸围范围数据、腰部范围数据、臀部范围数据、腿部范围数据。

另一种可选的实施方式，调整单元包括：第一确定模块，用于根据多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的长度数据；第一调整模块，用于根据每组数据中的目标身高所对应的长度数据，调整初始人体模型中在目标身高部位的长度，以得到第一调整子结果；第二确定模块，用于根据多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的宽度数据；第二调整模块，用于根据每组数据中的目标身高所对应的宽度数据，调整初始人体模型中在目标身高部位的宽度，以得到第二调整子结果；第三确定模块，用于根据第一调整子结果和第二调整子结果，确定调整结果。

其中，上述的调整单元还包括：第一计算模块，用于根据多组部位数据，计算初始人体模型每个人体部位的多个骨骼的位置坐标，其中，位置坐标至少包括：高度坐标、位置点的平面坐标；第四确定模块，用于根据每个人体部位的骨骼的高度，确定人体切片对应下的长度数据和宽度数据；调节模块，用于调节每个骨骼的位置或角度，得到调整结果。

可选的，确定单元包括：第五确定模块，用于根据调整结果，确定每个人体模型部位数据；第二计算模块，用于根据多组部位数据，计算每相邻两个身高数据所对应的人体长度差值和人体宽度差值，得到多组长度差值和宽度差值；第六确定模块，用于根据多组长度差值和宽度差值，确定目标人体模型的凸点和凹点；更新模块，用于根据确定出的目标人体模型的凸点和凹点，更新初始人体模型，以确定目标人体模型。

对于本发明实施例，确定装置还包括：获取模块，用于在确定目标人体模型之后，获取目标人体模型中多个部位数据的位置数据；第七确定模块，用于根据位置数据，确定每个人体部位的标识信息，其中，标识信息至少包括：部位名称。

可选的，确定装置还包括：输出单元在确定目标人体模型之后，输出每个人体部位的维度数据，其中，维度数据至少包括：人体部位的高度数据、宽度数据、长度数据和人体部位的周长数据。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质用于存储程序，其中，所述程序在被处理器执行时控制所述存储介质所在设备执行上述任意一项所述的人体模型的确定方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一项所述的人体模型的确定方法。

上述的人体模型的确定装置还可以包括处理器和存储器，上述预估单元41、建立单元42、采集单元43、调整单元44、确定单元45等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来快速构建目标对象的人体模型。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据；根据多个切片人体部位的部位范围数据，建立初始人体模型；采集目标对象在不同高度下对应的多组部位数据，其中，每组部位数据对应目标对象的不同部位，其中每组部位数据中至少包括目标对象的长度数据和宽度数据；根据多组部位数据，调整初始人体模型中的每个切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果；根据调整结果，确定目标人体模型。

可选的，上述处理器在执行程序时，还可以在根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据之前，对目标对象进行投影，获取目标对象在不同高度下对应的多组部位数据。

可选的，上述处理器在执行程序时，还可以利用预设的切片引擎算法，对目标对象的身高进行切片，得到切片结果，其中，切片结果中至少包括：身高数据、胸部高度数据、肩部高度数据、臀部高度数据；根据切片结果和身高数据信息，预估每个切片人体部位的部位范围数据。

可选的，部位范围数据包括下述至少之一：头部范围数据、肩部范围数据、胸围范围数据、腰部范围数据、臀部范围数据、腿部范围数据。

可选的，上述处理器在执行程序时，还可以根据多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的长度数据；根据每组数据中的目标身高所对应的长度数据，调整初始人体模型中在目标身高部位的长度，以得到第一调整子结果；根据多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的宽度数据；根据每组数据中的目标身高所对应的宽度数据，调整初始人体模型中在目标身高部位的宽度，以得到第二调整子结果；根据第一调整子结果和第二调整子结果，确定调整结果。

可选的，上述处理器在执行程序时，还可以根据多组部位数据，计算初始人体模型每个人体部位的多个骨骼的位置坐标，其中，位置坐标至少包括：高度坐标、位置点的平面坐标；根据每个人体部位的骨骼的高度，确定人体切片对应下的长度数据和宽度数据；调节每个骨骼的位置或角度，得到调整结果。

可选的，上述处理器在执行程序时，还可以根据调整结果，确定每个人体模型部位数据；根据多组部位数据，计算每相邻两个身高数据所对应的人体长度差值和人体宽度差值，得到多组长度差值和宽度差值；根据多组长度差值和宽度差值，确定目标人体模型的凸点和凹点；根据确定出的目标人体模型的凸点和凹点，更新初始人体模型，以确定目标人体模型。

可选的，上述处理器在执行程序时，还可以获取目标人体模型中多个部位数据的位置数据；根据位置数据，确定每个人体部位的标识信息，其中，标识信息至少包括：部位名称。

可选的，上述处理器在执行程序时，还可以在确定目标人体模型之后，输出每个人体部位的维度数据，其中，维度数据至少包括：人体部位的高度数据、宽度数据、长度数据和人体部位的周长数据。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据；根据多个切片人体部位的部位范围数据，建立初始人体模型；采集目标对象在不同高度下对应的多组部位数据，其中，每组部位数据对应目标对象的不同部位，其中每组部位数据中至少包括目标对象的长度数据和宽度数据；根据多组部位数据，调整初始人体模型中的每个切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果；根据调整结果，确定目标人体模型。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种人体模型的确定方法，其特征在于，包括：

根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据；

根据所述多个切片人体部位的部位范围数据，建立初始人体模型；

采集所述目标对象在不同高度下对应的多组部位数据，其中，每组部位数据对应所述目标对象的不同部位，其中所述每组部位数据中至少包括所述目标对象的长度数据和宽度数据；

根据所述多组部位数据，调整所述初始人体模型中的每个所述切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果；

根据所述调整结果，确定目标人体模型，

根据所述调整结果，确定目标人体模型包括：根据所述调整结果，确定每个人体模型部位数据；根据所述多组部位数据，计算每相邻两个身高数据所对应的人体长度差值和人体宽度差值，得到多组长度差值和宽度差值；根据所述多组长度差值和宽度差值，确定所述目标人体模型的凸点和凹点；根据确定出的所述目标人体模型的凸点和凹点，更新初始人体模型，以确定所述目标人体模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据之前，还包括：

对目标对象进行投影，获取所述目标对象在不同高度下对应的多组部位数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据包括：

利用预设的切片引擎算法，对所述目标对象的身高进行切片，得到切片结果，其中，所述切片结果中至少包括：身高数据、胸部高度数据、肩部高度数据、臀部高度数据；

根据所述切片结果和所述身高数据信息，预估每个切片人体部位的部位范围数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述部位范围数据包括下述至少之一：

头部范围数据、肩部范围数据、胸围范围数据、腰部范围数据、臀部范围数据、腿部范围数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多组部位数据，调整所述初始人体模型中的每个所述切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果包括：

根据所述多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的长度数据；

根据所述每组数据中的目标身高所对应的长度数据，调整所述初始人体模型中在所述目标身高部位的长度，以得到第一调整子结果；

根据所述多组部位数据，确定每组数据中的目标身高所对应的宽度数据；

根据所述每组数据中的目标身高所对应的宽度数据，调整所述初始人体模型中在所述目标身高部位的宽度，以得到第二调整子结果；

根据所述第一调整子结果和所述第二调整子结果，确定所述调整结果。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多组部位数据，调整所述初始人体模型中的每个所述切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果包括：

根据所述多组部位数据，计算所述初始人体模型每个人体部位的多个骨骼的位置坐标，其中，所述位置坐标至少包括：高度坐标、位置点的平面坐标；

根据每个所述人体部位的骨骼的高度，确定人体切片对应下的长度数据和宽度数据；

调节每个所述骨骼的位置或角度，得到所述调整结果。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述目标人体模型之后，包括：

获取所述目标人体模型中多个部位数据的位置数据；

根据所述位置数据，确定每个所述人体部位的标识信息，其中，所述标识信息至少包括：部位名称。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述目标人体模型之后，还包括：

输出每个所述人体部位的维度数据，其中，所述维度数据至少包括：所述人体部位的高度数据、宽度数据、长度数据和所述人体部位的周长数据。

9.一种人体模型的确定装置，其特征在于，包括：

预估单元，用于根据目标对象的身高数据信息，预估人体模型的多个切片人体部位的部位范围数据；

建立单元，用于根据所述多个切片人体部位的部位范围数据，建立初始人体模型；

采集单元，用于采集所述目标对象在不同高度下对应的多组部位数据，其中，每组部位数据对应所述目标对象的不同部位，其中所述每组部位数据中至少包括所述目标对象的长度数据和宽度数据；

调整单元，用于根据所述多组部位数据，调整所述初始人体模型中的每个所述切片人体部位的长度数据和宽度数据，得到调整结果；

确定单元，用于根据所述调整结果，确定目标人体模型，

所述确定单元包括：第五确定模块，用于根据所述调整结果，确定每个人体模型部位数据；第二计算模块，用于根据所述多组部位数据，计算每相邻两个身高数据所对应的人体长度差值和人体宽度差值，得到多组长度差值和宽度差值；第六确定模块，用于根据所述多组长度差值和宽度差值，确定所述目标人体模型的凸点和凹点；更新模块，用于根据确定出的所述目标人体模型的凸点和凹点，更新初始人体模型，以确定所述目标人体模型。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质用于存储程序，其中，所述程序在被处理器执行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至8中任意一项所述的人体模型的确定方法。

11.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至8中任意一项所述的人体模型的确定方法。

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