三维人体建模与参数化设计：基于点云的重建方法

"参数化人体模型.pdf" 本文深入探讨了基于三维扫描点云的人体模型重建技术，这是在计算机辅助设计（CAD）领域中的一个重要研究方向，尤其在服装设计、医学图像重建等领域具有广泛的应用。文章以国家自然科学基金支持的《三维服装动力模型研究》项目为背景，详细阐述了一个子模块——人体模型的参数化设计。 首先，文章概述了一种创新的人体重建方案，该方案利用三维扫描技术获取点云数据，然后进行点云处理。在流程设计中，作者提供了总体框架，包括文件存储格式和每个步骤的具体实现细节。这一过程涵盖了点云的分割、简化以及参数化等多个环节。 在点云处理部分，文章对比了现有的三维造型方法，并分析了各自的优点和缺点。接着，提出了平面迭代简化规则，用于优化模型复杂度，降低计算负担，同时保持模型的几何精度。此外，文章还详细讨论了一般三维人体建模的过程。 在参数化设计的关键部分，文章对比了多种样条插值算法，如Bezier曲线、B-Spline曲线等，最终选择了Cardinal样条插值方法，因为它在保持形状连续性和平滑性方面表现优秀。通过Cardinal样条插值，人体模型可以被有效地参数化，从而实现模型的灵活变形，适应不同的身材需求。 为了适应服装CAD设计，文章利用Graham凸包算法实现对人体特征数据的动态测量，这样设计师可以模拟不同身材穿上衣服的效果。这一特性极大地提升了服装设计的灵活性和实用性。 最后，作者指出了未来的研究方向，可能包括提高点云处理的效率、增强参数化设计的智能化以及更精确的动态模拟等方面。实验数据来源于西北纺织学院人体扫描仪，确保了数据的真实性和研究价值。程序开发环境为Windows平台，采用Visual C++和OpenGL，实现了对人体模型的重建、参数化和特征数据测量，同时利用Phong光照模型进行模型渲染，提供逼真的视觉效果。 关键词：人体模型、点云分割、点云简化、参数化设计、三维信息重构、计算机辅助设计。