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《燕山大学》 2017年
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骨骼追踪驱动的动态虚拟人物试衣实时仿真方法研究

李梦琪  
【摘要】:方便快捷的虚拟试衣系统能极大节省人们的时间和精力,成为虚拟仿真技术研究的热点。与此同时,布料的柔性属性、人体骨骼追踪的不确定性、运动的复杂性也都增加了虚拟试衣的难度。目前虚拟试衣领域大致可分为两个研究方向:其中,2D贴图法普遍具有实时性,但不足以展现布料的弹性、褶皱等物理属性,真实感有待提高;静态三维模型法建模精细,但不能随人体实时运动。为了解决虚拟试衣系统真实感和实时性这一对突出矛盾,本文做了以下工作:首先,为了保证快速建立较为真实的三维模型,采用基于物理的方法构建布料模型,通过三角剖分法构造以三角形网格为载体的质点弹簧,在其基础上添加约束力方程,巧妙地通过约束方程实现布料的拉伸、碰撞等自身属性,有效避免了隐式积分的耗时问题,增强布料真实性的同时大大提高了布料建模的速度;同时,灵活使用点云数据法快速建立人体三维模型,提高了实验的实时性;另外,巧妙应用椭球包围盒解决模型之间穿透问题,保证了试衣的真实感。其次,基于运动捕获技术和骨骼追踪技术,大胆提出用两种方式实现人体运动,分别为Kinect驱动的交互式虚拟人体运动和Avatar设定动画序列的非交互式虚拟人体运动,此举可以大大丰富实验场景,满足不同用户对虚拟试衣系统的要求。再次,为了优化实验效果,采用QLERP插值线性蒙皮法对虚拟人物蒙皮,避免了由于过渡拟合出现的皮肤变形现象,提高了虚拟人物真实感;同时,提出用邻域分割R值化方法提取人体轮廓深度信息,减少了时间复杂度,得到较为纯净的目标人体;另外,对深度图像噪点及轮廓边缘进行双边滤波处理,大大提高了Kinect识别信息的准确率,保证了虚拟试衣的真实感。最后,在Unity3D平台下,实现两种运动方式的虚拟人物试衣实时仿真,设计并完成多组实验,实验结果表明:本文成功地实现了骨骼追踪驱动的动态虚拟人物试衣实时仿真,达到真实感与实时性并存的试衣效果。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS941;TP391.9

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