[發(fā)明專利]一種基于單幅圖像的服裝三維模型構(gòu)建方法

有效

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• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103473806A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小武;符強(qiáng);趙沁平;周彬;郭侃
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于單幅圖像的服裝三維模型構(gòu)建方法，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟1：估計(jì)輸入圖像的人體三維模型，并根據(jù)輸入圖像的服裝輪廓線，構(gòu)建出服裝三維平面；

首先，根據(jù)用戶在輸入圖像上指定的人體二維關(guān)節(jié)點(diǎn)，利用半自動(dòng)的三維姿勢估計(jì)方法，估計(jì)出輸入圖像人體的三維姿勢；根據(jù)用戶在輸入圖像上指定的人體輪廓線，結(jié)合所估計(jì)出的圖像人體三維姿勢，利用可變形模板方法，估計(jì)出輸入圖像中人體的三維模型；用戶在輸入圖像上指定服裝輪廓線；利用所估計(jì)出的人體三維模型，將用戶指定的服裝輪廓線劃分為側(cè)影輪廓線和邊界輪廓線；

然后，計(jì)算人體三維模型在圖像上的投影區(qū)域，計(jì)算與服裝區(qū)域相關(guān)的骨骼；針對服裝區(qū)域的每個(gè)相關(guān)骨骼，結(jié)合骨骼的關(guān)節(jié)點(diǎn)三維坐標(biāo)與相對旋轉(zhuǎn)矩陣，計(jì)算該骨骼的有向面；計(jì)算相鄰有向面之間的交線，并利用該交線，計(jì)算輸入圖像服裝區(qū)域的內(nèi)部分割線；利用內(nèi)部分割線將輸入圖像的服裝區(qū)域劃分為不同的組成部分，每一個(gè)組成部分均對應(yīng)一個(gè)有向面；

其次，對于輸入圖像服裝區(qū)域的每一個(gè)組成部分，將該組成部分的輪廓線及內(nèi)部分割線，投影到對應(yīng)的有向面上，形成該組成部分的服裝三維區(qū)域；三角化每個(gè)組成部分的服裝三維區(qū)域，并利用服裝三維區(qū)域之間的公共內(nèi)部分割線頂點(diǎn)，形成服裝初始三維平面；

最后，復(fù)制服裝初始三維平面；并將服裝初始三維平面上的側(cè)影輪廓線頂點(diǎn)作為公共頂點(diǎn)，組合復(fù)制前和復(fù)制后的服裝初始三維平面，形成最終的服裝三維平面；

步驟2：利用服裝三維平面，結(jié)合人體三維模型，通過變形算法，生成平滑服裝三維模型；

首先，利用拉普拉斯變形算法，在輪廓線頂點(diǎn)以及人體三維模型的約束下，變形服裝三維平面，初始服裝三維模型；然后，利用計(jì)算側(cè)影輪廓線頂點(diǎn)與人體三維模型表面之間的最短距離，計(jì)算初始服裝三維模型上的每個(gè)頂點(diǎn)的松緊度；最后，在頂點(diǎn)松緊度標(biāo)識為松的區(qū)域，利用旋轉(zhuǎn)曲面作為形變約束，在初始服裝三維模型，得到平滑服裝三維模型；

步驟3：利用本征圖像分解算法，以及陰影恢復(fù)形狀算法，從輸入圖像中獲取服裝的細(xì)節(jié)信息；并通過帶權(quán)重的拉普拉斯編輯算法，將獲取的服裝細(xì)節(jié)信息，遷移到平滑服裝三維模型，得到最終服裝三維模型；

首先，利用本征圖分解算法，將輸入圖像分解為明暗圖和反射率圖；利用明暗圖及陰影恢復(fù)形狀算法，計(jì)算出每個(gè)像素點(diǎn)所對應(yīng)的相對深度值；建立輸入圖像服裝區(qū)域與服裝三維平面之間的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)服裝區(qū)域像素點(diǎn)所對應(yīng)的深度值，計(jì)算服裝三維平面上每個(gè)頂點(diǎn)的相對深度變化；根據(jù)計(jì)算出的相對深度變化，更新服裝三維平面，得到服裝三維細(xì)節(jié)平面；

然后，分別計(jì)算頂點(diǎn)，在服裝三維平面和服裝三維細(xì)節(jié)平面的拉普拉斯坐標(biāo)；利用該頂點(diǎn)的兩個(gè)拉普拉斯坐標(biāo)，計(jì)算出該頂點(diǎn)在三維服裝上的表面幾何細(xì)節(jié)信息；

其次，利用頂點(diǎn)在平滑服裝三維模型上的拉普拉斯坐標(biāo)，以及計(jì)算出的表面幾何細(xì)節(jié)信息，計(jì)算頂點(diǎn)與側(cè)影輪廓線頂點(diǎn)之間的最短距離，構(gòu)建帶權(quán)重的拉普拉斯形變能量函數(shù)；

最后，通過線性最優(yōu)化求解算法，最小化上述形變能量函數(shù)，將服裝表面幾何細(xì)節(jié)信息遷移到平滑服裝三維模型上，得到最終服裝三維模型。