三维点云驱动的人体模型参数化与重构方法

本文主要探讨了参数化人体模型在三维信息重构中的应用，着重于基于三维扫描点云的人体重建方法。研究以国家自然科学基金项目的《三维服装动力模型研究》为背景，关注的是该课题中的一个重要子模块，即对人体模型的精确测量和重建。 首先，文章概述了三维信息重构技术在计算机辅助设计（CAD）领域的广泛应用，如地形重构、服装设计和医学CT图像的三维重建，这些都展示了人体模型重建的潜在价值。研究者采用了西北纺织学院的真实人体扫描数据，以一个30岁左右的中年女子作为扫描对象，确保数据的实用性和科研意义。 在人体模型的重建方面，文章提出了基于三维扫描点云的方案，包括整体流程设计的框架、文件存储格式的选择（如Wavefront OBJ格式），以及每个步骤的具体实施方法。作者对当前三维造型方法进行了比较分析，突出了其优点和局限性，以便优化人体建模过程。 在模型简化方面，文中提出了一种平面迭代简化规则，通过这种方式可以有效地减少模型的复杂度，提高效率。在参数化设计环节，通过对比多种样条插值算法，如Cardinal样条插值，作者选择了最适合人体模型的处理方式，使得模型能够实现动态变化，适用于服装CAD中的尺寸调整，从而模拟不同身材穿着的效果。 此外，文章还利用Graham凸包算法对模型的部分特征数据进行了动态测量，这种灵活性对于服装设计来说至关重要，因为它能够根据需要调整人体模型，模拟试穿效果，提升设计的准确性。 整个程序是在Windows平台下，使用Visual C++和OpenGL开发的，数据以OBJ格式存储。程序不仅实现了人体模型的重建和参数化，还支持对模型特征数据的测量，并采用Phong光照模型对渲染结果进行美化。 本文的关键词包括人体模型、点云分割、点云简化、参数化设计、三维信息重构以及计算机辅助设计。最后，作者对未来的研究方向提出了展望，强调了该领域仍有待深入探索和改进的空间。 总结来说，本文深入探讨了如何通过先进的技术手段，如三维扫描、点云处理和参数化设计，构建一个灵活、可定制的人体模型，为服装CAD设计提供了强大的工具支持，同时也为三维信息重构技术的发展提供了新的思路和实践案例。