论文总字数：27605字

摘 要

三维虚拟人是计算机图形图像学、虚拟现实技术以及人机工程学的交叉研究课题，利用图像建立针对特定对象的三维虚拟人模型，在虚拟试衣、动漫游戏、刑侦探案以及可穿戴计算机等领域都具有重要意义。在本课题当中，我们研究的是利用二维正交图片构建三维人体模型的方法。

我们通过使用真人的不同视图照片，用二维的图片中提取出的特征信息用来重建人体的详细几何特征，从而可以得到二维尺寸特征和三维形体特征之间的关系模型，使三维人体模型具有足够的真实感。利用这种方法，我们可以在短时间里利用拍摄而得的人体图片构建出三维人体模型，构建的人体模型和拍摄对象有着接近的三维特征，并得到和真实人体相类似的纹理特征。本课题的研究内容主要包括：

1）根据人体测量学以及现行相关标准，提出对模型特征点提取和尺寸测量的方法；

2）对拍摄得到的二维正交的图片进行处理，获得人体二维轮廓，然后再利用边缘检测的算法提取其特征点，并从二维图片中获得的真人的纹理。

3）研究了对导入的标准三维模型进行纹理贴图的方法，即利用提取的正交图片（选正背面）的纹理，通过三角面法线来实现模型不同两面的纹理映射，最后还要对边界处进行像素融合处理，使颜色能平滑的过渡。

关键词：虚拟三维建模，纹理映射，特征提取，三维重建，虚拟人，虚拟现实

Abstract

In the field of virtual reality technology, it is very important to build a realistic 3D human body model. In this topic, we study the research into the construction of a 3D human model based on 2D images.

We use the live view of different views of the photo, and then scan the picture data. The feature information extracted from the picture is used to reconstruct the detailed geometric features of the human body, so that the relationship model between the two-dimensional dimension feature and the three-dimensional feature can be obtained, which makes the 3D human body model more realistic. Using this method we can use the human body to reconstruct the 3D human body model in a short time. The reconstructed human model and the real person have similar three-dimensional features and get the texture features similar to those of the real person.

The main contents of this research include:

1) According to anthropometry and related standards, the method of feature extraction and size measurement of human body model is put forward.

2) The two-dimensional orthogonal image processing, access to the human body two-dimensional contour, and then use the edge detection algorithm to extract its feature points, and from the two-dimensional images obtained from the real texture.

3) We study the texture mapping of the imported standard three-dimensional model, that is, using the extracted texture of the orthogonal image, through the triangular normal to achieve the model on both sides of the texture mapping, and finally to the boundaries of pixel fusion, So that the color can be smooth transition.

Keywords：Human body modeling, Virtual Human, Virtual Reality, Image-based model reconstruction, 3D Reconstruction

东南大学毕业（设计）论文独创性声明

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论文作者签名： 日期： 年 月 日

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论文作者签名： 导师签名：

日期： 年 月 日 日期： 年 月 日

目 录

摘 要 1

Abstract 2

第一章 绪论 1

1.1 选题的研究背景 1

1.2 选题的研究意义 2

1.3 当前国内外研究现状 7

1.4 主要研究内容及目标 8

1.5 论文结构安排 9

1.6 本章小结 10

第二章 三维虚拟人建模技术研究 11

2.1 虚拟人建模方法的分类 11

2.2 基于图像的虚拟人建模方法 12

2.3 三维模型的建立 12

2.3.1 人体的主要特征点 14

2.3.2 提取标准模型的边界 16

2.3.3 特征点的提取 16

2.4 本章小结 17

第三章 正交人体图像的处理 18

3.1 提取图像的人体轮廓 18

3.2 提取人体的特征点 22

3.3 本章小结 25

第四章 基于正交图像的三维虚拟人建模 26

4.1 纹理映射 26

4.2 三维虚拟人模型的纹理映射 27

4.3 系统设计与实现 29

4.3.1 开发与运行环境 30

4.3.2 系统功能 30

4.3.3 实验结果 33

4.4 本章小结 40

第五章 总结与展望 41

5.1 全文总结 41

5.2 研究展望 41

参考文献 43

致 谢 46

第一章 绪论

三维虚拟人体建模技术对于人机工程学和计算机图形学的研究是十分重要的，因为在这些领域当中，通常需要在比如游戏和电影动画等娱乐方面应用时准确地捕获和描述人体的各种运动。而三维建模技术的发展相当的迅猛，早已经遍及各个不同的技术领域当中了，是一个相当具有挑战性的课题。

服装学科领域当中，基于照片渲染的虚拟试穿技术当前在不断发展中，从2D到3D方法我们是将准备好的数字2D服装图片贴图在3D虚拟人模型周围然后进行评估，而另一种方法是从3D到2D图案的平坦化，首先在虚拟环境中的数字人体模型的基础上创建3D服装，然后再使衣服表面变平摊以获得2D的图案，无论是在2D到3D还是3D到2D服装的应用中，都必须有一个准确的人体模型，所以说3D人体模型是计算机辅助服装设计的重要组成部分。另外在游戏领域，各种游戏当中数不清的虚拟角色铺天盖地让人应接不暇，把游戏爱好者带入了另一个精彩的世界。本文要研究的就是利用正交图片进行三维建模的问题。

1.1 选题的研究背景

虚拟现实技术是一门与诸多学科内容相互交叉的学科，它将各个领域的新成果融入自身的发展，这些年来发展十分地迅猛^[1]，在军事、航天、医学以及影视娱乐等方面有着十分广泛的应用，也为我们创建和提供虚拟世界提供了有力的支持，建立好人体模型对于实际应用当中是相当重要的。

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