一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法，包含以下步驟：1：用戶輸入人體形態(tài)參數(shù)；2：通過解析模塊對OBJ文件格式進行解析，獲得三維人體模型各部位的頂點參數(shù)；3：建立選取點的索引，并分類歸入對應的索引數(shù)組；4：將待調(diào)整部位的頂點參數(shù)調(diào)整到最大值，獲得最大體型，解析得到最大化調(diào)整后的頂點參數(shù)；5：將待調(diào)整部位的頂點參數(shù)調(diào)整到最小值，獲得最小體型，解析得到最小化調(diào)整后的頂點參數(shù)；6：進行插值運算，獲得變形函數(shù)；7：根據(jù)輸入最終生成用戶需要的體型。本發(fā)明通過利用OBJ文件格式的文本優(yōu)勢，提取人體模型的頂點參數(shù)速度快；利用插值計算法獲得了變形函數(shù)公式，在通過輸入人體參數(shù)實現(xiàn)高還原度的自由變換效果。
【專利說明】一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本發(fā)明涉及三維建模【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法。
[【背景技術(shù)】]
[0002]隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，虛擬人在工程領(lǐng)域的應用越來越廣泛，但是虛擬人模型的實時性和逼真性之間的矛盾一直是虛擬人應用中亟待解決的問題。
[0003]總結(jié)現(xiàn)有三維人體變形技術(shù)，主要方法如下:
[0004](I)幾何體基本變形
[0005](2)自由變形(NFFD)
[0006]幾何變形模型是使用廣泛的一種人體建模技術(shù)，其自由形態(tài)變形算法(FFD)的基本思想是通過操縱包含物體的一個空間平行點陣來完成變形。被操縱的空間點陣決定了該物體的變形函數(shù)，該函數(shù)指定了物體每個點的新位置。但是該算法的難以準確按照設計者的意圖來完成變形，比如，利用FFD難以實現(xiàn)某個具體點從原來位置至它的設計位置的準確移動。且計算過程比較復雜，需要的數(shù)據(jù)較多，不能滿足實時運動仿真的需求。
[0007]方法(I)實現(xiàn)效果不理想，方法(2)雖變形各方面都很好但要求模型高面數(shù)對用戶硬件設備要求高。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0008]本發(fā)明的目的在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進行改進，提供一種根據(jù)輸入人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整人體體型的變形方法。
[0009]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法由輸入人體參數(shù)，獲取人體頂點參數(shù)，人體頂點位置調(diào)整組成，包含以下步驟:
[0010]步驟1:用戶輸入人體形態(tài)參數(shù)，所述人體形態(tài)參數(shù)包括肩寬、胸圍、腰圍、臀圍數(shù)據(jù)；
[0011]步驟2:用三維建模軟件打開標準三維人體模型文件，所述標準三維人體模型文件采用OBJ文件格式，通過解析模塊對OBJ文件格式進行解析，獲得三維人體模型各部位的頂點參數(shù)；
[0012]步驟3:在三維建模軟件中手動選取身體各部位的頂點參數(shù)進行命名，建立選取點的索引，并分類歸入對應的索引數(shù)組，所述索引數(shù)組按照身體各部位進行分類，從而區(qū)分出包括胸部、腰部、胳膊、手臂、手部、大腿身體部位的頂點索引；
[0013]步驟4:利用步驟3獲得的索引數(shù)組索引至待調(diào)整部位的頂點，利用三維建模軟件將待調(diào)整部位的頂點參數(shù)調(diào)整到最大值，從而獲得最大體型，解析模塊解析當前體型的OBJ文件格式，得到身體各部位的最大化調(diào)整后的頂點參數(shù)，并獲取局部點的坐標；所述局部點坐標即人體各部位的頂點坐標如胸部、腰部、胳膊、手臂、手部、大腿身體部位的頂點坐標。
[0014]OBJ文件有的有上萬行信息，所述OBJ文件格式以純文本形式存儲標準三維人體模型的頂點、法線和紋理坐標和材質(zhì)使用信息，解析步驟如下:所述解析模塊將OBJ文件格式用寫字板打開，所述人體參數(shù)以若干行顯示，用正則表達式進行批量讀取，逐行提取OBJ文件格式中的人體參數(shù)，所述人體參數(shù)包括頂點參數(shù)V，面參數(shù)f，uv參數(shù)Vt,法線參數(shù)vn。
[0015]步驟5:利用步驟3獲得的索引數(shù)組索引至待調(diào)整部位的頂點，利用三維建模軟件將待調(diào)整部位的頂點參數(shù)調(diào)整到最小值，從而獲得最小體型，解析模塊解析當前體型的OBJ文件格式，得到身體各部位的最小化調(diào)整后的頂點參數(shù)，并獲取局部點的坐標；
[0016]步驟6:利用索引數(shù)組索引至待調(diào)整部位的頂點，運算模塊對最小體型各部位頂點參數(shù)至最大體型各部位頂點參數(shù)之間進行插值運算，計算身體各部位的變形函數(shù)；所述插值運算采用線性插值或非線性插值計算。
[0017]獲得的變形函數(shù)公式:ax2 + by2 + cz2。
[0018]步驟7:根據(jù)用戶輸入的人體形態(tài)參數(shù)以及變形函數(shù)依次運算調(diào)整人體局部體型，最終生成用戶需要的體型。
[0019]本發(fā)明提供的方法，通過利用OBJ文件格式的文本優(yōu)勢，提取人體模型的頂點參數(shù)速度快；利用插值計算法獲得了變形函數(shù)公式，在通過輸入人體參數(shù)實現(xiàn)高還原度的自由變換效果。
[【專利附圖】

【附圖說明】]
[0020]圖1為本發(fā)明涉及的標準人體模型參考圖；
[0021]圖2為本發(fā)明模塊流程圖。
[【具體實施方式】]
[0022]現(xiàn)結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步闡述，相信本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是清楚的。
[0023]利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法由輸入人體參數(shù)，獲取人體頂點參數(shù)，人體頂點位置調(diào)整組成，如圖2所示，包含以下步驟:
[0024]步驟1:用戶輸入人體形態(tài)參數(shù)，所述人體形態(tài)參數(shù)包括肩寬、胸圍、腰圍、臀圍數(shù)據(jù)；
[0025]步驟2:用三維建模軟件打開標準三維人體模型文件，所述標準三維人體模型文件采用OBJ文件格式，通過解析模塊對OBJ文件格式進行解析，獲得三維人體模型各部位的頂點參數(shù)；
[0026]所述OBJ文件格式以純文本形式存儲標準三維人體模型的頂點、法線和紋理坐標和材質(zhì)使用信息，解析步驟如下:所述解析模塊將OBJ文件格式用寫字板打開所述人體參數(shù)以若干行顯示，用正則表達式進行批量讀取，逐行提取OBJ文件格式中的人體參數(shù)，所述人體參數(shù)包括頂點參數(shù)V，面參數(shù)f，UV參數(shù)Vt,法線參數(shù)vn。
[0027]所述正則表達式為:
[0028]Var
[0029]vertex_pattern*/v(+[\d| \_| \ +| \ -| e] +) (+ [\d \_| \+| \- e] +)(+[\dI\_I\+I\_Ie]+)/;//vn float float float
[0030]Var
【權(quán)利要求】
1.一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法，其特征在于所述方法由輸入人體參數(shù)，獲取人體頂點參數(shù)，人體頂點位置調(diào)整組成，包含以下步驟: (1)步驟1:用戶輸入人體形態(tài)參數(shù)，所述人體形態(tài)參數(shù)包括肩寬、胸圍、腰圍、臀圍數(shù)據(jù)； (2)步驟2:用三維建模軟件打開標準三維人體模型文件，所述標準三維人體模型文件采用OBJ文件格式，通過解析模塊對OBJ文件格式進行解析，獲得三維人體模型各部位的頂點參數(shù)； (3)步驟3:在三維建模軟件中手動選取身體各部位的頂點參數(shù)進行命名，建立選取點的索引，并分類歸入對應的索引數(shù)組,所述索引數(shù)組按照身體各部位進行分類,從而區(qū)分出包括胸部、腰部、胳膊、手臂、手部、大腿身體部位的頂點索引； (4)步驟4:利用步驟3獲得的索引數(shù)組索引至待調(diào)整部位的頂點，利用三維建模軟件將待調(diào)整部位的頂點參數(shù)調(diào)整到最大值，從而獲得最大體型，解析模塊解析當前體型的OBJ文件格式，得到身體各部位的最大化調(diào)整后的頂點參數(shù)，并獲取局部點的坐標，所述局部點坐標即人體各部位的頂點坐標如胸部、腰部、胳膊、手臂、手部、大腿身體部位的頂點坐標。 (5)步驟5:利用步驟3獲得的索引數(shù)組索引至待調(diào)整部位的頂點，利用三維建模軟件將待調(diào)整部位的頂點參數(shù)調(diào)整到最小值，從而獲得最小體型，解析模塊解析當前體型的OBJ文件格式，得到身體各部位的最小化調(diào)整后的頂點參數(shù)，并獲取局部點的坐標； (6)步驟6:利用索引數(shù)組索引至待調(diào)整部位的頂點，運算模塊對最小體型各部位頂點參數(shù)至最大體型各部位頂 點參數(shù)之間進行插值運算，計算身體各部位的變形函數(shù)； (7)步驟7:根據(jù)用戶輸入的人體形態(tài)參數(shù)以及變形函數(shù)依次運算調(diào)整人體局部體型，最終生成用戶需要的體型。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法，其特征在于所述OBJ文件格式以純文本形式存儲標準三維人體模型的頂點、法線和紋理坐標和材質(zhì)使用信息，解析步驟如下:所述解析模塊將OBJ文件格式用寫字板打開，所述人體參數(shù)以若干行顯示，用正則表達式進行批量讀取，逐行提取OBJ文件格式中的人體參數(shù)，所述人體參數(shù)包括頂點參數(shù)V，面參數(shù)f，UV參數(shù)Vt,法線參數(shù)vn。
3.如權(quán)利要求2所述的一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法，其特征在于所述正則表達式為:
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法，其特征在于以最小體型胸部頂點參數(shù)至最大體型胸部頂點參數(shù)之間進行插值運算。
5.如權(quán)利要求1或4所述的一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法，其特征在于所述插值運算采用線性插值或非線性插值計算。
6.如權(quán)利要求1所述的一種利用人體形態(tài)參數(shù)調(diào)整三維人體的變形方法，其特征在于

變形函數(shù)公式:
【文檔編號】G06F17/50GK103714221SQ201410007731
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】徐小明, 徐宇, 夏敏 申請人:上海明穆電子科技有限公司