CN110473248A - 一种利用图像构建人体三维模型的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用图像构建人体三维模型的测量方法，属于人体测量学技术领域，该利用图像构建人体三维模型的测量方法具体包括以下步骤：人体图像采集设备的准备；待构建人体图像的获取；相关特征点的预定义；三维人体模型的脸部结构重构；三维人体模型的肢体结构重构；标准三维人体模型的构建；输出人体三维模型。本发明利用重构出的三维模型上的点是有序排列的特性，即点在模型上的位置是相对固定的，实现了与测量学尺寸相关的特征点的预定义；与一般的基于图像实现人体测量学尺寸的方法相比，提出了一个卷积神经网络用以回归多个角度下的图像进行建模，从而得到更加准确的人体模特的测量学尺寸，保证测量结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于人体测量学技术领域，尤其涉及一种利用图像构建人体三维模型的测量方法。
背景技术
三维人体建模作为计算机人体仿真的一个组成部分，一直是人们研究的热点之一。自交互式计算机图形学诞生之日起，就有学者不断探索计算机人体建模技术。从线框建模、实体建模、曲面建模发展到基于物理的建模，已取得重大进展。三维模型通常是用三维建模工具这种专门的软件生成，但是也可以用其它方法生成。作为点和其它信息集合的数据，三维模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。
现在，三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始构建三维地质模型。
现有技术中，针对人体的三维人体模型推出了换装功能，其主要针对于标准人体模型或者预制的有限几套标准人体的模型的换装功能随着三维软件的日益成熟以及相关三维数据采集渠道的增多，很多传统行业，比如制衣行业，美容行业，健康行业等都开始找寻与三维模型的介入点。这些行业都对三维人体数据有需求，结合现有的三维数据采集技术，这些行业期望可以更加方便，更加快速地获得三维人体数据。
目前，中国专利公开号为CN107680167A，发明创造的名称为一种基于用户形象的三维人体模型创建方法及系统，其中，方法中通过从包含用户形象的照片或者视频中获取用户的形象信息，获得该用户的脸部结构参数、脸部贴图以及体型结构参数，并通过该获得的脸部结构参数及体型结构参数调整预先设置好的标准三维人体模型得到该用户的三维人体模型，并将该获得的脸部贴图与预置的标准三维人体模型的原始脸部贴图融合，使得所得到的用户的三维人体模型可以识别为该用户的三维人体模型。
但是，现有的人体三维模型的测量只是在单纯地利用三维软件在三维人体模型上进行测量，需要特征点提取导致在测量的精准度上存在差异并且效率较低，与常规的利用尺子进行测量相比，并无明显的优势；而通过各种渠道得到的三维人体数据具有不确定性，因此如何快速有效且准确地实现对人体三维模型的构建成为一个需要解决的问题。
有鉴于此，发明一种利用图像构建人体三维模型的测量方法显得非常必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用图像构建人体三维模型的测量方法，以解决现有的人体三维模型的测量需要特征点提取导致在测量的精准度上存在差异并且效率较低，三维模型图形的采集不方便的问题。
一种利用图像构建人体三维模型的测量方法具体包括以下步骤：
步骤一：人体图像采集设备的准备；
步骤二：待构建人体图像的获取；
步骤三：相关特征点的预定义；
步骤四：三维人体模型的脸部结构重构；
步骤五：三维人体模型的肢体结构重构；
步骤六：标准三维人体模型的构建；
步骤七：输出人体三维模型。
优选地，在步骤一中，所述的图像采集设备，包括可以每隔一定角度自动旋转的转台、可以调节场景明暗的灯光设备、以及用以拍摄的手机或者数码相机，可以实现多角度拍摄场景下的人体模特。
优选地，在步骤二中，所述的人体图像包含用户形象的彩色照片24张及以上，并且为偶数，从不同的角度进行提取，利用24张及以上，并且为偶数，从不同的角度进行提取，利用彩色图像重构出不同角度的三维模型，以为后续多角度人体测量学尺寸测量提供模型基础；所述的图像信息包括人体模特的脸部结构参数以及脸部贴图，以及人体模特的体型结构参数及图像。
优选地，在步骤二中，所述的人体图像采集利用双目立体视觉系统拍摄人体摆姿势的图像序列。
优选地，在步骤三中，根据三维人体模型的需要，在建模系统内输入相关的特征点。
优选地，在步骤四中，将所述的脸部结构参数转化为三维坐标参数，并将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面。
优选地，在步骤五中，将所述的肢体结构参数转化为三维坐标参数，并将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面。
优选地，在步骤六中，根据所述的标准参数将脸部结构和肢体结构调整到所述的预置标准三维人体模型中，再次将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面，从而得到点云数据模型。
优选地，在步骤六中，采用方向距离函数优化所述的待构建人体的点云数据模型。
优选地，在步骤七中，根据需要通过图像三维建模系统，组合所有的三角面片，得到三维模型并进行输出。
优选地，在步骤七中，采用泊松表面重建方法根据所述点云数据模型重建所述的待构建人体的三维模型。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：由于本发明的一种利用图像构建人体三维模型的测量方法广泛应用于人体测量学技术领域。本发明将利用重构出的三维模型上的点是有序排列的特性，即点在模型上的位置是相对固定的，实现了与测量学尺寸相关的特征点的预定义；与一般的基于图像实现人体测量学尺寸的方法相比，本项目不需要解决特征点提取的问题，只需要预先定义好相关特征点即可；利用人体测量学尺寸与相机和人体模特之间的相对角度存在相关性，提出了一个卷积神经网络用以回归多个角度下的图像进行建模，从而得到更加准确的人体模特的测量学尺寸，保证测量结果的准确性，构建的真实性。
附图说明
图1是利用图像构建人体三维模型的测量方法流程图。
图2是本发明图像获取示意图。
图3是本发明的建模示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
如附图1所示
一种利用图像构建人体三维模型的测量方法具体包括以下步骤：
步骤一：人体图像采集设备的准备；
步骤二：待构建人体图像的获取；
步骤三：相关特征点的预定义；
步骤四：三维人体模型的脸部结构重构；
步骤五：三维人体模型的肢体结构重构；
步骤六：标准三维人体模型的构建；
步骤七：输出人体三维模型。
上述实施例中，具体的，在步骤一中，所述的图像采集设备，包括可以每隔一定角度自动旋转的转台、可以调节场景明暗的灯光设备、以及用以拍摄的手机或者数码相机，可以实现多角度拍摄场景下的人体模特。
上述实施例中，具体的，在步骤二中，所述的人体图像包含用户形象的彩色照片24张，从不同的角度进行提取，利用24张彩色图像重构出24个不同角度的三维模型，以为后续多角度人体测量学尺寸测量提供模型基础；所述的图像信息包括人体模特的脸部结构参数以及脸部贴图，以及人体模特的体型结构参数及图像。
上述实施例中，具体的，在步骤二中，所述的人体图像采集利用双目立体视觉系统拍摄人体摆姿势的图像序列。
上述实施例中，具体的，在步骤三中，根据三维人体模型的需要，在建模系统内输入相关的特征点。
上述实施例中，具体的，在步骤四中，将所述的脸部结构参数转化为三维坐标参数，并将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面。
上述实施例中，具体的，在步骤五中，将所述的肢体结构参数转化为三维坐标参数，并将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面。
上述实施例中，具体的，在步骤六中，根据所述的标准参数将脸部结构和肢体结构调整到所述的预置标准三维人体模型中，再次将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面，从而得到点云数据模型。
上述实施例中，具体的，在步骤六中，采用方向距离函数优化所述的待构建人体的点云数据模型。
上述实施例中，具体的，在步骤七中，根据需要通过图像三维建模系统，组合所有的三角面片，得到三维模型并进行输出。
上述实施例中，具体的，在步骤七中，采用泊松表面重建方法根据所述点云数据模型重建所述的待构建人体的三维模型。
实施例1
本发明公开了一种利用图像构建人体三维模型的测量方法，具体步骤如下：
步骤一：人体图像采集设备的准备：图像采集设备，包括可以每隔一定角度自动旋转的转台、可以调节场景明暗的灯光设备、以及用以拍摄的手机或者数码相机，可以实现多角度拍摄场景下的人体模特。
步骤二：待构建人体图像的获取：人体图像包含用户形象的彩色照片24张，从不同的角度进行提取，利用24张彩色图像重构出24个不同角度的三维模型，以为后续多角度人体测量学尺寸测量提供模型基础；所述的图像信息包括人体模特的脸部结构参数以及脸部贴图，以及人体模特的体型结构参数及图像；所述的人体图像采集利用双目立体视觉系统拍摄人体摆姿势的图像序列。
步骤三：相关特征点的预定义：根据三维人体模型的需要，在建模系统内输入相关的特征点。
步骤四：三维人体模型的脸部结构重构：将所述的脸部结构参数转化为三维坐标参数，并将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面。
步骤五：三维人体模型的肢体结构重构：将所述的肢体结构参数转化为三维坐标参数，并将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面。
步骤六：标准三维人体模型的构建：根据所述的标准参数将脸部结构和肢体结构调整到所述的预置标准三维人体模型中，再次将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面，并采用方向距离函数优化所述的待构建人体的点云数据模型。
步骤七：输出人体三维模型：根据需要通过图像三维建模系统，组合所有的三角面片，采用泊松表面重建方法根据所述点云数据模型重建所述的待构建人体的三维模型，得到三维模型并进行输出。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：由于本发明的一种利用图像构建人体三维模型的测量方法广泛应用于人体测量学技术领域。本发明将利用重构出的三维模型上的点是有序排列的特性，即点在模型上的位置是相对固定的，实现了与测量学尺寸相关的特征点的预定义；与一般的基于图像实现人体测量学尺寸的方法相比，本项目不需要解决特征点提取的问题，只需要预先定义好相关特征点即可；利用人体测量学尺寸与相机和人体模特之间的相对角度存在相关性，提出了一个卷积神经网络用以回归多个角度下的图像进行建模，从而得到更加准确的人体模特的测量学尺寸，保证测量结果的准确性，构建的真实性。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用图像构建人体三维模型的测量方法，其特征在于，该利用图像构建人体三维模型的测量方法具体包括以下步骤：
步骤一：人体图像采集设备的准备；
步骤二：待构建人体图像的获取；
步骤三：相关特征点的预定义；
步骤四：三维人体模型的脸部结构重构；
步骤五：三维人体模型的肢体结构重构；
步骤六：标准三维人体模型的构建；
步骤七：输出人体三维模型。
2.如权利要求1所述的利用图像构建人体三维模型的测量方法，其特征在于，在步骤一中，所述的图像采集设备，包括可以每隔一定角度自动旋转的转台、可以调节场景明暗的灯光设备、以及用以拍摄的手机或者数码相机，可以实现多角度拍摄场景下的人体模特。
3.如权利要求1所述的利用图像构建人体三维模型的测量方法，其特征在于，在步骤二中，所述的人体图像包含用户形象的彩色照片24张及以上，并且为偶数，从不同的角度进行提取，利用彩色图像重构出不同角度的三维模型，以为后续多角度人体测量学尺寸测量提供模型基础；所述的图像信息包括人体模特的脸部结构参数以及脸部贴图，以及人体模特的体型结构参数及图像。
4.如权利要求1所述的利用图像构建人体三维模型的测量方法，其特征在于，在步骤三中，根据三维人体模型的需要，在建模系统内输入相关的特征点。
5.如权利要求1所述的利用图像构建人体三维模型的测量方法及的制备方法，其特征在于，在步骤四中，将所述的脸部结构参数转化为三维坐标参数，并将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面。
6.如权利要求1所述的利用图像构建人体三维模型的测量方法，其特征在于，在步骤五中，将所述的肢体结构参数转化为三维坐标参数，并将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面。
7.如权利要求1所述的利用图像构建人体三维模型的测量方法，其特征在于，在步骤六中，根据所述的标准参数将脸部结构和肢体结构调整到所述的预置标准三维人体模型中，再次将每相邻的三个点生成一个三角面片，并得到其法向量，确定三角面片的内外面，从而得到点云数据模型。
8.如权利要求7所述的利用图像构建人体三维模型的测量方法，其特征在于，在步骤六中，采用方向距离函数优化所述的待构建人体的点云数据模型。
9.如权利要求1所述的利用图像构建人体三维模型的测量方法，其特征在于，在步骤七中，根据需要通过图像三维建模系统，组合所有的三角面片，得到三维模型并进行输出。
10.如权利要求9所述的利用图像构建人体三维模型的测量方法，其特征在于，在步骤七中，采用泊松表面重建方法根据所述点云数据模型重建所述的待构建人体的三维模型。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191119 |