人体三维模型
基于雅可比算法的着装人体三维模型重建
Ａｂ ｔａ ｔ Ｊ ｅ ｂ ｌ ｏ ｉｈ ｉ ｐ ｔｆ ｒ ｒ ｏ ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔｗｅ ｒｈ ｍａ ｏ ｙ Ｓ３ ｍｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ｗｏ ｆｏ ｔ ｓｒ ｃ ： ａ ｏ ｉ ｇ ｒｔ ｍ ｓ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ａ－ ｕ ｎ ｂ ｄ ’ Ｄ ｄ ｌ ｒ ｕ ｈ ｔ ｒ ｎ ａ ｔ
ｗｅ ｒｈ ｍａ ｏ ｙ ｉ ｇ ｓａ ｄ ｏ ｅｓｄ ｍａ ｅ ｔｋ ｎ ｗｉｈ ｄｇｔ １ｃ ｍｅａ ａ－ｕ ｎｂ ｄ ｍａ ｅ ｎ ｎ ｉｅ ｉ ｇ ａ ｅ ｔ ｉｉ ａ ｒ ．Ａｆｅ ｅ ｐ ｎ ｉｕａ ｉｙ ｓｍｉ ｒｔ ａ ｔｒｐ ｒ ｅ ｄｃ ｌｒｔ ｉ ｌ ｉ ａ ｙ
文章 编号 ： ６１ ０４ ２０ ） ５ ００ ～ ６ １７ — ４４（０７ ０ — ６７ ０
基 于雅 可 比算 法 的着装 人 体 三维 模 型 重建
黄 敏 ， 杨 念 ， 张 剑
（ 广东纺织技术学院 服装艺术系 ， 广东 佛山 ５８ ４ ２０ １）
摘 要 ： 根据数字像机拍摄的两幅正面着装人体图像和侧面图 重建着装人体三雏模型的雅７￣（ａ ｂ） 像， ＂ ｈ Ｊｃ ｉ ｏ 算法， 在
维普资讯
第３ ３卷 第 ５期 ２ ０ 年 １ ０７ Ｏ
ห้องสมุดไป่ตู้
东 华 大 学学 报 ｛ 自然科 学版 ）
Ｖ ｏ． ３．Ｎｏ １３ ．５ Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０７
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＯＮＧＨＵＡ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ（ Ｉ ＮＡ ＵＲＡＬ Ｓ ＥＮＣＥ） Ｆ ＣＩ
．
ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｍａ ｅｇ ａｎ ｄｇ ｔ ａ ｉｎ ｄ ｃ ｍｅ ｔｔｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃ ｏ ｄｎ ｏｔ ｅｉ ｇ ｒ ｉ ｉｉｉ ｔｏ ｏ ｕ ｎ ａ ｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ． ｚ
基于三维人体模型的临床信息导航系统开发
文章编号：1671-7104(2020)06-0471-05马思然1, 2，杨媛媛1，高杰诚1, 2，谢哲1, 21 中国科学院上海技术物理研究所，上海市，2000832 中国科学院大学，北京市，100049设计了一套基于三维人体模型的临床信息导航系统。
该系统通过查找历史医疗记录，提取出病人诊疗关键信息，并将其中的病灶信息存储到一个预定义的结构化病人实例上。
此外，在病人实例和三维人体模型之间建立规则映射，将病灶信息在三维人体模型上进行可视化表达，并能根据病灶的变化情况绘制趋势曲线，同时提供诊疗关键信息和原始报告查阅功能。
该系统可以支持多种类型报告的分析、存储和可视化，提高了医生检索病人信息的效率，节约了就诊时间。
可视化；临床信息；人体模型；医疗信息系统；信息结构化TP311.5；R197.3Adoi: 10.3969/j.issn.1671-7104.2020.06.001MA Siran 1, 2, YANG Yuanyuan 1, GAO Jiecheng 1, 2, XIE Zhe 1,21 Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, 2000832 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049A clinical information navigation system based on 3D human body model is designed. The systemextracts the key information of diagnosis and treatment of patients by searching the historical medical records, and stores the focus information in a predefined structured patient instance. In addition, the rule mapping is established between the patient instance and the three-dimensional human body model, the focus information is visualized on the three-dimensional human body model, and the trend curve can be drawn according to the change of the focus, meanwhile, the key diagnosis and treatment information and the original report reference function are provided. The system can support the analysis, storage and visualization of various types of reports, improve the efficiency of doctors' retrieval of patient information, and reduce the treatment time.visualization, clinical information, model of human body, medical information system, structuredinformation基于三维人体模型的临床信息导航系统开发【作 者】【摘 要】【关 键 词】【中图分类号】【文献标志码】【 Writers 】【 Abstract 】【Key words 】Development of Clinical Information NavigationSystem Based on 3D Human Model基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFC0112900）通信作者：杨媛媛，E-mail:**********************0 引言病人先前住院的医疗信息能够为临床医生提供更详细、精确的病史，帮助其快速、准确地诊断疾病，并根据医疗信息中的治疗方法及效果制定最佳治疗方案[1]。
人体解剖和人体3D模型PPT
3、下肢解构。
4、头部（含颈部）解构。
人体和3D模型的对比
： • 人全身骨骼
对比
骨骼节点
• 人头部肌肉：
对比
肌肉走向
人物头部
• 人体头部结构、肌肉分布。
• 人物模型制作中最重要的就是 头 部 。 maya 人 头 由 于 对 称 性 ， 做一半然后复制另一半。其布 线规律方向都要大致与人面部 肌肉走向相同。其中眼轮匝肌， 口轮匝肌。
• 3Ds max是国内常用的三维动画渲染和制作软件。具有性价比 高、上手容易、使用者多，便于交流的软件优势。广泛应用 于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制 作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。
•
Maya
3Dmax
总结
• 综上所述，人物模型都是建立在人体结构之上的，古 人云：皮之不存 毛将焉附。在我们这里也可以说没有 里面的骨骼与肌肉，我们的模型也就立不起来的。也 可以说是人体解剖的附加，由于人物也要有动作，所 以在关键的骨骼点上都会重点布线、布点。
人体解剖和人体3D模型
人体特有的节奏就是艺术家寻找和表 现的人体美。
3D模型：点线面的网格和纹理组成。
人体-模型
• 人体解剖学(Human Anatomy)是一门研究正常人体形态和构造的 科学，隶属于生物科学的形态学范畴，也是美术、音乐、体育、 心理学、殡葬学、法医学等学科的必修科目。其起源很早，诞 生与文艺复兴时期。盖伦、达芬奇、米开朗基罗等。
人物五官
五官（三庭五眼）：人的脸长与脸宽的一般标准比例。 三庭：从前额发际线至眉骨，从眉骨至鼻底，从鼻底至下颏，各占脸长 的1/3。 五眼：以眼形长度为单位，把脸的宽度分成五个等分，从左侧发际至右 侧发际，为五只眼形。一般五官布线都是和肌肉走向相关。 骨骼重要的 有颧骨、上下颌骨、鼻骨、额 股等。 凹面：面部的凹面包括眼窝即眼球与眉骨之间 的凹面、眼球与鼻梁之间的凹面、鼻梁两侧、 颧弓下陷、颏沟和 人中沟。 凸面：面部的凸面包括额、眉骨、鼻梁、颧骨、 下颏和下颌骨。
三维人体建模及其应用研究
三维人体建模及其应用研究近年来，随着计算机技术、图形图像处理技术的快速发展，三维人体建模技术也日益成熟，广泛应用于医学、航天、游戏、影视等领域。
三维人体建模通过对人体模型进行数字化处理，实现对人体形态、姿态、运动等方面的精准表达，为相关领域的发展提供了强有力的支撑。
本文将系统介绍三维人体建模技术、其应用研究现状以及前景展望。
一、三维人体建模技术三维人体建模技术是指将人体模型从实际形态中数字化、虚拟化，并以此为基础实现对人体各种形态、姿态、动作等方面的精准表达。
三维人体建模技术的主要步骤包括数据采集、数据处理、模型构建和渲染展示等环节。
具体来说，数据采集可以采用数字化扫描技术或摄像技术，将人体外表形态表现为点云数据或纹理图像；数据处理可以通过网格重建、位姿估计等算法对数据进行预处理，清晰表达人体各种要素；模型构建则是在上述数据基础上，综合考虑骨骼结构、肌肉纤维、器官组成等人体内部结构特征，构造出可以完成各种形态、姿态、动作的三维人体模型；渲染展示则是将三维人体模型经过贴图、光照、材质等处理，展现在计算机屏幕或其他载体上，实现视觉上的虚拟体验。
二、三维人体建模在医学应用中的研究现状三维人体建模技术在医学领域中的应用得到了广泛研究。
基于三维人体建模技术，医学界可以通过对人体形态、解剖结构等方面的精准表达，实现对各种疾病的计算机辅助诊断、手术模拟等方面的应用。
例如，在齿科、眼科等领域中，三维人体建模技术可以用于模拟虚拟手术，提高手术成功率。
在骨科、脊椎科等领域中，三维人体建模技术可以用于制作个性化的手术模型，优化手术方案。
在神经科学、心脏病学等领域中，三维人体建模技术可以用于精细解剖、电生理、磁共振等方面的研究，为相关疾病的治疗提供科学依据。
三、三维人体建模在游戏、影视等领域中的研究现状三维人体建模技术在游戏、影视等领域的应用也得到了广泛研究。
三维人体建模技术可以为游戏、影视等娱乐产业提供基础素材，优化游戏、影视体验，拓宽业务版图。
三维人体建模
三维人体建模在数字化时代的今天，三维人体建模技术的发展日益成熟，为各行各业提供了更加精确和高效的工具。
三维人体建模是通过计算机技术将人体的形状、结构和动作等信息转化为数字化的三维模型，广泛应用于影视动画、虚拟现实、医学仿真、服装设计等领域。
本文将深入探讨三维人体建模技术的原理、应用和发展趋势。
一、三维人体建模的原理三维人体建模的原理是通过采集人体的形状、纹理和动作等数据，利用计算机图形学和计算机视觉技术进行处理和重构，最终生成完整的三维人体模型。
主要包括数据采集、数据处理和模型生成三个步骤。
1.数据采集：三维人体建模的数据来源主要包括传感器、摄像头、扫描仪等设备，用于获取人体的外形、姿势、肌肤等信息。
常用的数据采集技术包括结构光扫描、激光扫描、摄影测量、运动捕捉等。
2.数据处理：通过对采集到的数据进行处理，去除噪声、对齐数据、拟合曲面等，以准确地表达人体的形状和结构。
3.模型生成：将处理后的数据转化为三维模型，包括网格建模、曲面重建、关节绑定、骨骼绑定等过程。
最终得到逼真的、可交互的三维人体模型。
二、三维人体建模的应用三维人体建模技术在各个领域都有着广泛的应用，为相关行业带来了许多便利和创新。
1.影视动画：在电影、动画片等影视作品中，通过三维人体建模可以制作出逼真的人物角色，让观众身临其境地感受故事情节。
2.虚拟现实：在虚拟现实技术中，三维人体建模可以用于创建真实感十足的虚拟环境和人物形象，为用户提供沉浸式的体验。
3.医学仿真：医学领域利用三维人体建模技术进行解剖学研究、手术模拟、病理分析等，有助于提高诊断和治疗的准确性。
4.服装设计：在服装行业中，设计师可以利用三维人体建模技术为不同身材的人群设计服装，并进行虚拟试穿，提高设计效率和客户满意度。
三、三维人体建模的发展趋势随着计算机技术和图形学技术的不断进步，三维人体建模技术也在不断发展和完善，未来有着更广阔的应用前景。
1.精细化：未来三维人体建模技术将更加注重模型的细节和真实感，包括皮肤纹理、肌肉结构、头发模拟等方面的提升。
人体骨骼三维模型重建技术的研究
Science &Technology Vision 科技视界0前言在20世纪80年代以来,以计算机技术为核心的数字化技术飞速发展,相应的促进了医学影像工程技术和逆向工程技术的发展,也为逆向工程技术应用于医学领域奠定了技术基础。
90年代以后,逆向工程技术的医学应用逐步发展,得到了人们的普遍关注并获得了越来越广泛的应用。
逆向工程技术(Reverse Engineering,简称RE)是指将实物转换为CAD 模型的相关数字化技术、几何模型重建技术以及产品制造技术的总称[1]。
在本文中狭义的将其定义为从相关模型的数字信息的获取、数字信息的处理到CAD 模型形成这一过程中涉及的技术过程。
1软件介绍Mimics 是Materialise 公司开发的交互式医学图像控制系统的简称,是对医学CT 和MRI 图像进行三维重建的专业软件。
该软件能输入各种扫描的数据(CT、MRI),建立3D 模型进行编辑,然后输出通用的CAD(计算机辅助设计)、FEA(有限元分析),RP(快速成型)格式,是介于医学与机械领域之间的一套逆向软件[2];Geomagic 是美国Raindrop 公司的推出的逆向工程软件,是成熟的逆向工程软件之一。
利用Geomagic 可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格,并可自动转换为NURBS 曲面。
Imageware 是著名的逆向工程软件,广泛应用于汽车、航空、航天、家具、模具及通用的机械行业。
UG 是功能强大的三维设计软件,是当前世界上最先进的、紧密集成的、面向制造行业的CAD/CAE/CAM 高端软件。
2人体骨骼模型重建方案在逆向工程中,实体的三维模型重建是整个过程中最关键、最复杂的环节。
在实际应用中,通常根据不同的数据来源和应用目的,选用不同的方法,本文尝试提出以下两种方案来重构人体骨骼或标本的三维模型。
2.1基于CT/MRI 图像的三维模型重构2.1.1重构方案该方案是以感兴趣的人体骨骼的CT/MRI 图像为数据源的模型重建方案。
人体解剖学三维模型
三维模型能够直观地展示人体结构，帮助学生更 好地理解人体解剖学知识。
记忆强化
通过观察和操作三维模型，学生可以加深对知识 的记忆，提高学习效果。
实践操作
学生可以在三维模型上进行模拟操作，提高实践 操作能力。
促进实验教学的实施
实验前预习
学生可以在实验前通过三维模型进行预习，了解实验 内容，提高实验效果。
培训医学学生
三维模型可以为医学学生提供直观的学习材料，帮助他们更好地 理解人体结构和手术过程。
评估手术技能
通过模拟手术场景，可以对医生的手术技能进行评估和考核，确 保医生具备足够的手术能力。
06
三维模型在人体解剖学中 的未来发展
技术进步与模型优化
01
精细度提升
随着三维打印技术的不断进步，未来的人体解剖学三维模型将更加精细
三维模型在人体解剖学中的应用
教学辅助
三维模型可以作为教具， 帮助学生更好地理解人体 解剖学知识，提高学习效 果。
医学研究
科研人员可以利用三维模 型进行模拟实验，探究人 体生理机制和疾病发生发 展过程。
医学影像分析
医生可以利用三维模型辅 助分析医学影像数据，提 高诊断的准确性和效率。
三维模型的优势与局限性
促进医学教育
三维模型能够提供更直 观、真实的学习体验， 帮助学生更好地理解人 体结构，提高医学教育 质量。
推动科研进展
通过三维模型进行实验 和研究，可以更深入地 探索人体结构与功能的 关系，推动医学科学的 进步。
提高诊疗水平
通过三维模型辅助诊断 和治疗，可以提高诊疗 的准确性和效率，为患 者提供更好的医疗服务 。
THANKS
感谢观看
04
三维模型在解剖学教育中 的应用
CATIA三维人体模型的建立
CATIA三维人体模型的建立作者：李上来源：《中国科技博览》2013年第16期摘要：运用CATIA软件建立三维人体模型，并进行线性回归分析，旨在使服装设计符合人体体型的表达。
关键词：CATIA、人体模型、回归分析中图分类号：U461.991.人体模型立体化设计的基础是对于人体的研究，而人体模型的使用是立体化设计中不可或缺的一环，人体模型是立体化设计时用布料包覆起来体现人体形态的模架，又名人台、胸架。
人体模型制作的基础是人体的基本造型和尺寸，但由于地域的不同，人的体型也存在差异，譬如中国人与欧洲人，因体型差别，促使我国的成衣企业运用立体化设计进行成衣设计时，首先需要选择与中国人基本体型一致的人体模型。
立体化设计专用的人体模型有两大类型：工业生产用模型和裸体型模型。
工业生产用模型在胸、腰、臀部位都增加了一定的放松量，其它一些部位也相应增加了丰满感。
这种模型本身含有一定的放松量，这样的服装更符合人体的实际穿着状态。
裸体型模型各部位的形态和尺寸都接近于真实人体的形态和尺寸，这种模型比较适用于贴身型服装的立体化设计。
在成衣设计中运用立体化设计，常使用的是工业生产用模型，但根据性别、年龄的不同又可分为多种类型，例如全身、半身（用于上衣）、下肢（用于裙裤）、男、女、童体模型等。
模型按按材料分类：木质模型、水晶模型、ABS树脂模型、金属模型等，主要品牌有寿屋（KOTOBUKIYA）、小号手（TRUMPETER）、正德福（Kitech）等。
另外，还有凸体型、特胖型等部分特殊体型的人体模型。
用立体化设计设计成衣时，要根据不同的款式来选择相应的人体模型，尤其是设计一些特殊体型的成衣如设计孕妇装，要选择符合孕妇体型的人体模型，或者对常规的女体模型进行修正（用棉花或其它材料在人体模型的腹部增加加垫，修正其造型）。
正确地选择人体模型十分重要，它对成衣的最终造型效果及穿着的舒适度有最直接的影响。
2. CATIA人体模型设计模块CATIA是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM 一体化软件。
利用单目图像重建人体三维模型
算倣语咅信is与电ifiChina Computer&Communication2021年第5期利用单目图像重建人体三维模型钱融王勇王瑛(广东工业大学计算机学院，广东广州510006)摘要：人体三维模型在科幻电影、网上购物的模拟试衣等方面有广泛的应用场景，但是在单目图像重建中存在三维信息缺失、重建模型不具有贴合的三维表面等问题-为了解决上述的问题，笔者提出基于SMPL模型的人体三维模型重建算法。
该算法先预估人物的二维关节点，使用SMPL模型关节与预估的二维关节相匹配，最后利用人体三维模型数据库的姿势信息对重建的人体模型进行姿势先验，使得重建模型具有合理的姿态与形状.实验结果表明，该算法能有效预估人体关节的三维位置，且能重建与图像人物姿势、形态相似的人体三维模型.关键词：人体姿势估计；三维人体重建；单目图像重建；人体形状姿势；SMPL模型中图分类号：TP391.41文献标识码：A文章编号：1003-9767(2021)05-060-05Reconstruction of a Three-dimensional Human Body Model Using Monocular ImagesQIAN Rong,WANG Yong,WANG Ying(School of Computer,Guangdong University of Technology,Guangzhou Guangdong510006,China) Abstract：The human body3D model are widely used in science fiction movies,online shopping simulation fittings,etc,but there is a lack of3D information in monocular image reconstruction,and the reconstructed model does not have problems such as a fit 3D surface.In order to solve the above mentioned problems,a human body3D model reconstruction algorithm based on SMPL model is proposed.The algorithm first estimates the two-dimensional joint points of the character,and uses the SMPL model joints to match the estimated two-dimensional joints;finally,the posture information of the three-dimensional human body model database is used to perform posture prior to the reconstructed human body model,making the reconstructed model reasonable Posture and shape.The algorithm was tested on the PI-INF-3DHP data set.The experimental results show that the algorithm can effectively predict the3D position of human joints,and can reconstruct a3D model of the human body similar to the pose and shape of the image.Keywords：human pose estimation;3D human reconstruction;monocular image reconstruction;human shape and pose;SMPL0引言人体三维模型所承载的信息量远远大于人体二维图像，能满足高层的视觉任务需求，例如在网购中提供线上试衣体验，为科幻电影提供大量的人体三维数据。
一种人体三维Reeb图计算方法
（ｄｔａ ｅ，其 中，顶点存储流形 网格 的顶点 ，主 要保存空 间 Ｅ ｉ ｃ） Ｆ 坐标 ；边存储输 入网格 的边 ，主要保存边 的 ２个 顶点索 引； 面是存储输 入网格的三角面 ，通过 保存三角面的 ３个顶点 存
，
储 。Ｒ ｅＧｒｐ 主要包 含 ２个 结构体 节点（ ｅｂ ｏ ｅ和 弧 ｅｂ ａ ｈ Ｒ ｅＮ ｄ ）
』
０． 。
月１
手肘等） 存在节点 ，其他部位主要 由线条组成 。基于 Ｒ ｅ ｅｂ图
（） 个 三角 面及 Ｒ ｅ ａ１ ｅ ｂ图
表 述人体 的拓扑结构 ，也应符合这一特性 。这种结构的人体 骨架在行为识别 、３ Ｄ动 画中有较好应 用。
头部
～
，
右肘
右手
左 肘 左 手
文献标识码： Ａ
中 圈分类号： Ｐ９ Ｔ ３３
种 人 体 三 维 Ｒｅｂ图计 算 方 法 ｅ
关 华 ，郭 立 ，李 文 ，魏一方
（ 中国科学技术大学信 息科 学技术 学院 ，合肥 ２０ ２ ） ３０７
摘
要 ： 出一种 人体三维 Ｒ ｅ 提 ｅｂ计算方法 。利用人体三 维网格数据 的顶点坐标 ，求取 顶点的测地 距离 ，构造 Ｍｏｓ ｒ ｅ函数 ，依据顶点的三
论 此节 点 需 要 取 消 掉 ，最 终 结 果 如 图 ２ｂ右边 所示 。 （）
３２ Ｒ ｅ ． ｅｂ图的计算 本文首 先定义 ２ 个结 构体 Ｅ ｉ ｓ 和 Ｒ ｅ Ｇ ａ ｈ ｄｔ ｈ Ｍｅ ｅｂ ｒｐ 。
Ｅ ｉ ｓ 包 含 ３个 结 构 体 顶 点 （ｄｔｅｔ ｄｔ ｈ Ｍｅ Ｅ ｉ ｒ 、边 （ｄｔｄ ｅ和 面 Ｖ ） Ｅ ｉ ｇ） Ｅ
２ Ｍｏｓ 函数构建 ｒｅ
章3-角色(二、三维角色人体模型,场景建模)
图 2-3 人体骨骼组织结构图 对所有的骨骼要有一个统一的编号。在载入过程中，只需记录每 块骨骼的父骨骼信息和子骨骼信息， 这实际上是一个双向链式树形结 构。这样，当在应用程序实时运行的时候，一旦需要获得父骨骼的平 移旋转信息， 凭借父骨骼编号， 就可以迅速的找到对应的父骨骼节点。 可以定义下面的数据结构予以保存 骨骼数据结构 {
3.2.2 骨骼动画简介
骨骼动画(SkeletalAnimation，又叫 BoneAnimation)可以看作 是关节动画和关键帧动画的结合。 骨骼动画兼具了两类动画的优点又 克服了它们的缺点。 骨骼动画的实现思路是从人身体的运动方式而来 的， 它基于面模型的方法把角色建模为两层： 骨架层 （Skeleton layer） 和皮肤层（Skin layer） ，与基于层次式模型方法不同，骨骼动画建
第三章角色 3.1 前言
“角色”一词的源于戏剧，自 1934 年米德（G.H.Mead）首先运用 角色的概念来说明个体在社会舞台上的身份及其行以后， 角色的概念 被广泛应用于社会学与心理学的研究中。 社会学对角色的定义是“与 社会地位相一致的社会限度的特征和期望的集合体”。 角色是一个抽 象的概念，不是具体的个人，它本质上反映一种社会关系，具体的个 人是一定角色的扮演者。 而在我们动漫产业中，角色更是一个非常重要的元素，没有一个 吸引人的角色， 就出不了一个好的作品。 我们本章来介绍角色的建模。
3.2 骨骼动画原理
骨骼动画(Skeletal Animation)[9]又叫Bone Animation，它与 关键帧动画(Key-frame Animation)相比，占用空间小，因为它不需 要像关键帧动画那样在每一帧中存储各个顶点的数据， 而只需要存储 骨骼变换数据，骨骼与顶点相比，当然要少得多。所以骨骼动画有很 多优势，当然其技术难度也很高。骨骼动画在计算机图形学中是一个 十分重要的内容，不管是在游戏、电影动画还是虚拟现实中，生动逼 真的角色动画（人、动物等）会使其增色不少。 骨骼动画的实现思路是从人的身体的运动方式而来的。 动画模型 的身体是一个网格(Mesh)模型，网格的内部是一个骨架结构。当人物
基于CINEMA 4D的服装三维人体模型的建立方法
・157・艺术研究基于CINEMA 4D 的服装三维人体模型的建立方法严 密（湖北理工学院 艺术学院，湖北 黄石 435000）摘 要：结合大规模服装定制浪潮下的服装展示需要，通过使用CINEMA 4D 软件和其他CAD 软件的综合运用，结合虚拟现实技术，探索CINEMA 4D 在服装行业中的运用，使其塑造的三维人体模型适用于服装行业，且服务于现阶段流行的网络服装虚拟展示中。
关键词：CINEMA 4D；服装三维人体；模型；虚拟1 CINEMA 4D 简介CINEMA 4D 是德国MAXON Computer 公司开发的三维动画软件，其广泛应用于影视广告、电影、动画、工业设计等方面，其最显著的特点是极其稳定、非常易于使用、强大的渲染功能和出色的三维绘画功能。
［1］该软件内置的BodyPaint3D 模块具有非常强大的三维纹理绘制功能，可以直接在三维模型上进行绘画，同时其可以读取Photoshop 的PSD 分层文件。
在服装行业几乎没有CINEMA 4D 的运用，而凭借其强大、快速的渲染能力，可以在短时间内即呈现出逼真的渲染效果。
配合BodyPaint 3D 绘图模块的使用，可以创建任意复杂的材质贴图，且与主流的绘图软件达到了无缝的连接。
CINEMA 4D 内部的MOCCA 模块可用于制作虚拟角色的三维动画，可运用于服装模特走秀的动画展示。
2 在CINEMA 4D 中建立虚拟人体模型在日本文化女子大学建立的人体测量数据的基础上，结合人体骨骼及肌肉形态，在CINEMA 4D 中通过尺寸约束的多边形建模方式建立人体躯干模型。
之后对模型添加HypNURBS，在此基础上深入细致调节模型表面，最终得到表面比较光滑且符合尺寸需要的人体模型。
2.1 三维人体尺寸标准为了使虚拟模特展示的效果具有普遍的适用性，本研究在日本文化女子大学1992～1994年对35000个日本人计测的人体数据基础上，依据我国国家服装号型标准，以女子A 体型M 号的规格标准为例来建立女子人体模型。
人体骨骼模型
人体骨骼模型
头颅骨由22块头骨组成整颅，颅盖横切，取去后示颅内诸结构，下颌骨可以活动。
脊柱由七个颈椎，十二个胸椎，五个腰椎，一个胝椎，一块尾骨及二十三个椎间软骨组成。
并示颈、胸、腰、骶四个生理弯曲。
胸廓由24块肋骨、1块胸骨、肋软骨与脊柱胸椎连接，构成胸廓。
骨盆由骶骨、尾骨和两块髋骨所组成。
上肢骨由六十四块骨组成，肩带部分的肩胛骨和销骨固定构成胸廓上，上肢的游离都可拆卸，肩、肘、腕等关节均可自由活动。
下肢骨由62块骨组成，下肢带固定构成骨盆下肢游离都可以拆卸，髋、膝等关节均可活动。
人体解剖和人体3D模型PPT
解决方案
借助物理引擎和图形渲染技术，提升模型的视觉真实感和 操作交互性，同时优化算法以提高运行效率。
跨平台兼容性
不同的设备和操作系统对3D模型的展示和交互提出了不 同的要求。
解决方案
开发跨平台的3D模型查看和编辑工具，确保模型在各种 环境下都能得到良好展示和交互。
伦理道德问题探讨
隐私保护
探讨方向
在使用人体解剖数据时，如何确保个人隐 私不被侵犯是一大难题。
肌肉功能
肌肉通过收缩和舒张产生 力量，驱动身体各部位的 运动。
肌肉分布
肌肉在人体各部位广泛分 布，与骨骼系统紧密配合， 共同完成各种动作。
人体循环系统
循环系统组成
人体循环系统由心脏、血管和血 液三部分组成。
循环系统功能
循环系统负责将氧气和营养物质输 送到全身各组织器官，同时将代谢 废物排出体外。
循环系统调节
医学教育和培训
3D模型为医学学生、医生和护士等医疗专 业人员提供了一个互动、立体的学习资源 ，有助于提高学习效果和培训质量。
汇报范围
人体解剖基础知识
简要介绍人体解剖的基本概念和术语，为 后续内容打下基础。
挑战和展望
探讨当前人体3D模型面临的挑战，如数 据精度、模型真实性等问题，以及未来可 能的发展趋势和应用前景。
06 结论与建议
对当前工作总结
人体解剖和3D模型在医学教育 和研究中发挥着越来越重要的作
用。
目前，人体3D模型已经能够非 常逼真地模拟人体结构和器官， 为医学学生和研究人员提供了更
好的学习和研究工具。
然而，当前的人体3D模型还存 在一些局限性，如模型精度、交 互性和数据共享等方面的问题。
对未来发展提出建议
面向人机工程的三维人体尺度模型
建立三维人体模型以及分析人体肢体可及空间,对于人机工程设计、人体关节运动控制和人体模型的碰撞检测研究都具有重要的意义.然而多关节的真实人体可及空间难以描述,目前没有很好地解决.该文在研究人机工程仿真的基础上,建立了逼真三维人体模型,探讨了多关节且关节转角受限制的三维人体尺度空间模型,并应用虚拟现实建模语言(VRML)对上述模型和方法进行了验证.结果表明:该方法计算量小,生成的空间模型直观准确.
论文研究范围涉及人机工程学、计算机图形学、人体运动学、生理学等。论文开发的人体建模系统实现了人体模型的构造、编辑和运动控制功能,方便了设计过程,提高了设计效率。论文的研究方法和成果也可广泛应用于船舶、车辆驾驶舱等的优化布局。
5.学位论文严俊伟面向家居产品定制设计的人机设计方法研究2004
论文的课题来源于863项目"面向行业典型产品的三维数字化设计专用系统及工具集"、"面向信息家电的三维数字化定制设计关键技术研究"以及国家自然科学基金项目"产品的多感知因素设计过程研究".论文面向家居产品定制设计领域,对产品设计中的人机工程设计方法及其应用技术进行了研究.重点研究了符合中国成年人的各部位结构尺寸算法;人体尺寸与家居产品参数之间的映射关系;提出了家居产品设计的多目标优化问题;分析了定制设计对数据库建模的要求,建立了三维人体模型库和手模型库.同时采用组件的方法,在SolidWorks平台上开发出了人机设计软件原型系统.人机设计软件系统已集成到工业设计软件系统"CAIDS V1.0"中进行了初步验证,结果表明该人机工程设计方法及其软件系统都是可用的,能有效辅助产品的人机设计.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三维人体建模摘要：对当今广为应用的线框模型、体模型和曲面模型等传统的三维人体建模方法进行了研究和分析,本文通过对三维人体建模的介绍，它的发展现况以及它对服装行业的影响，来阐述三维人体建模。
关键词:人体建模,发展，影响目录一：人体（三维）建模定义和内涵1.1.三维模型（定义）1.2.三维模型的构成1.3.构建三维模型的方法1.4.人体三维建模（定义）二：人体建模发展现状2.1.“3D人体扫描仪介绍”2.2.主要人体三维扫描仪3D CaMega DCS系列（人体数字化系统）三：对服装产业的影响意义3.1.三维服装仿真中的参数化人体建模技术3.2.3D试衣系统中个性化人体建模方法3.3.服装CAD中三维人体建模方法综述四．文献来源一：人体（三维）建模定义和内涵1.1.三维模型（定义）是物体的多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。
显示的物体是可以是现实世界的实体，也可以是虚构的物体。
任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。
1.2.三维模型的构成（1）网格网格是由物体的众多点云组成的，通过点云形成三维模型网格。
点云包括三维坐标、激光反射强度和颜色信息，最终绘制成网格。
这些网格通常由三角形、四边形或者其它的简单凸多边形组成，这样可以简化渲染过程。
但是，网格也可以包括带有空洞的普通多边形组成的物体。
（2）纹理纹理既包括通常意义上物体表面的纹理即使物体表面呈现凹凸不平的沟纹,同时也包括在物体的光滑表面上的彩色图案，也称纹理贴图，当把纹理按照特定的方式映射到物体表面上的时候能使物体看上去更真实。
纹理映射网格赋予图象数据的技术；通过对物体的拍摄所得到的图像加工后，再各个网格上的纹理映射，最终形成三维模型。
1.3.构建三维模型的方法目前物体的建模方法，大体上有三种：第一种方式利用三维软件建模；第二种方式通过仪器设备测量建模；第三种方式利用图像或者视频来建模。
三维软件建模目前，在市场上可以看到许多优秀建模软件，比较知名的有3DMAX,SoftImage, Maya,UG以及AutoCAD等等。
它们的共同特点是利用一些基本的几何元素，如立方体、球体等，通过一系列几何操作，如平移、旋转、拉伸以及布尔运算等来构建复杂的几何场景。
利用建模构建三维模型主要包括几何建模(Geometric Modeling)、行为建模(KinematicModeling)、物理建模(Physical Modeling)、对象特性建模(Object Behavior)以及模型切分(Model Segmentation)等。
其中，几何建模的创建与描述，是虚拟场景造型的重点。
仪器设备建模三维扫描仪(3 Dimensional Scanner)又称为三维数字化仪(3Dimensional Digitizer)。
它是当前使用的对实际物体三维建模的重要工具之一。
它能快速方便的将真实世界的立体彩色信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了有效的手段。
它与传统的平面扫描仪、摄像机、图形采集卡相比有很大不同：首先，其扫描对象不是平面图案，而是立体的实物。
其次，通过扫描，可以获得物体表面每个采样点的三维空间坐标，彩色扫描还可以获得每个采样点的色彩。
某些扫描设备甚至可以获得物体内部的结构数据。
而摄像机只能拍摄物体的某一个侧面，且会丢失大量的深度信息。
最后，它输出的不是二维图像，而是包含物体表面每个采样点的三维空间坐标和色彩的数字模型文件。
这可以直接用于CAD或三维动画。
彩色扫描仪还可以输出物体表面色彩纹理贴图。
早期用于三维测量的是坐标测量机(CMM)。
它将一个探针装在三自由度(或更多自由度)的伺服装置上，驱动探针沿三个方向移动。
当探针接触物体表面时，测量其在三个方向的移动，就可知道物体表面这一点的三维坐标。
控制探针在物体表面移动和触碰，可以完成整个表面的三维测量。
其优点是测量精度高；其缺点是价格昂贵，物体形状复杂时的控制复杂，速度慢，无色彩信息。
人们借助雷达原理，发展了用激光或超声波等媒介代替探针进行深度测量。
测距器向被测物体表面发出信号，依据信号的反射时间或相位变化，可以推算物体表面的空间位置，称为“飞点法”或“图像雷达”。
根据图像或视频建模基于图像的建模和绘制(Image-Based ModelingandRendering,IBMR)是当前计算机图形学界一个极其活跃的研究领域。
同传统的基于几何的建模和绘制相比，IBMR技术具有许多独特的优点。
基于图像的建模和绘制技术给我们提供了获得照片真实感的一种最自然的方式，采用IBMR技术，建模变得更快、更方便，可以获得很高的绘制速度和高度的真实感。
IBMR的最新研究进展已经取得了许多丰硕的成果，并有可能从根本上改变我们对计算机图形学的认识和理念。
由于图像本身包含着丰富的场景信息，自然容易从图像获得照片般逼真的场景模型。
基于图像的建模的主要目的是由二维图像恢复景物的三维几何结构。
由二维图像恢复景物的三维形体原先属于计算机图形学和计算机视觉方面的内容。
由于它的广阔应用前景，如今计算机图形学和计算机视觉方面的研究人员都对这一领域充满兴趣。
与传统的利用建模软件或者三维扫描仪得到立体模型的方法相比，基于图像建模的方法成本低廉，真实感强，自动化程度高，因而具有广泛的应用前景。
4.人体三维建模（定义）涉及一种基于图像的人体三维建模方法。
它针对现有人体三维模型代表皮肤变形的参数过多的不足和缺点，提出了一种新的旋转圆锥曲面建立人肢体三维模型的方法，在技术方案中首先使用双目立体视觉系统拍摄人体摆姿势的图像序列，并从双目图像序列中提取、匹配标记点或图像轮廓，根据标记点和图像轮廓以及体积不变的约束条件，估计人体三维变形和运动参数,最后使用圆球体和旋转圆锥曲面绘制人体模型。
本项发明在医学图像、生物医学、手势识别、视频会议、视频游戏、自动新闻播放、电影制作、材料变形、图像压缩等方面都有实际应用价值。
二：人体建模发展现状2.1.“3D人体扫描仪介绍”（一种新型科学仪器，用来侦测和分析人类个体的形状与外观数据。
）（1）主要特点扫描速度快3秒极速扫描，三维数据自动匹配融合，一分钟后可看到拍摄成果。
系统精度高多传感标定精度能够达万分之一，3D彩色打印600万色、精度0.1mm。
真实感纹理融合获取高分辨率彩色纹理，纹理融合，获得真实感模型，与真人相似真实度达95%以上。
智能化操作人体三维数字化实现一键操作，多套传感设备实现数据交互（2）原理人只要站在3D人体扫描仪的电动旋转盘上缓缓旋转几分钟后，就可以在电脑上建立出三维的数据模型，再使用连接好的3D打印机便可以打印出来，人工上色后连脸上的痘痘等细节都能反映出来。
应用领域包含服装设计、虚拟试衣、个性化量身定做。
2.2.主要人体三维扫描仪3D CaMega DCS系列（人体数字化系统）3D CaMega DCS系列人体全身(半身)扫描系统是国内首套具有自主知识产权的人体三维数字化测量系统。
3D CaMega DCS系列人体全身(半身)扫描系统充分利用光学三维扫描的快速以及白光对人体无害的优点，在3—5 秒内对人体全身或半身进行多角度多方位的瞬间扫描。
人体全身(半身)扫描系统通过计算机对多台光学三维扫描仪进行联动控制快速扫描，再通过计算机软件实现自动拼接，获得精确完整的人体点云数据。
人体全身(半身)扫描系统获取的人体点云数据包含了完整人体各个部位的准确的三维信息（整体精确达到0.5mm）。
基于人体点云数据即点云数据模型可生成完整的人体网格模型即面片模型；基于人体点云数据，通过人体参数化数字处理软件可获得不同部位的准确人体参数尺寸。
人体三维扫描系统也称三维人体测量系统，人体数字化系统，广泛应用于服装，动画，人机工程以及医学等领域。
是发展人体（人脸）模式识别，特种服装设计（如航空航天服，潜水服），人体特殊装备（人体假肢，个性化武器装备），以及开展人机工程研究的理想工具。
2.2.1主要特点1、安全可靠采用普通白光光源（非激光），对人体和人眼没有任何伤害，可睁眼测量；2、瞬间测量单次测量时间0.4—0.1秒，多机测量时间3.0—5.0秒，快速扫描能有效避免人体晃动造成的误差；3、自动拼接多机系统从前后不同方向依次自动快速完成人体三维数据的采集，自动拼接完成不同方位的点云数据，形成统一的点云模型；4、真实色彩系统不仅可以获得人体表面精确的空间信息（X、Y、Z），而且同时获得每一个像素点对应的色彩信息(R、G、B)，避免了利用贴图的方式而产生的色彩和位置发生错位的现象；5、多种格式输出 ASC,OBJ,WRL,STL,TXT,IGS等，可以和UG,PRO/E,CATIA,Geomagic,Imageware,MAYA等软件接口；2.2.2应用范围1、建立人体尺寸标准库、军队制服型号分析；2、服装设计、虚拟试衣、个性化量身定做；3、美体塑身行业体型分析评价；4、三维影视动画真人建模；5、医学工程、生理解剖；6、人机工效学、工业设计；7、专业人群选材(运动员、特种部队、艺术专业)；2.2.3应用案例案例1——宁波某纺织有限公司该公司看准人们对服装大批量定制的市场，推出服装量身定制车，通过我公司的数字化三维人体测量技术实现了缝前段自动化和缝制段自动化的高科技信息转换及自动排版剪裁，让科技支撑时尚，促成传统行业嫁接现代科技之上。
2011年3月27在北京国展的服装展，就是采用我们的设备来进行展示。
案例2——2008年中国载人航天中心——神七宇航员的体型数据采集三：对服装产业的影响意义3.1.三维服装仿真中的参数化人体建模技术三维服装仿真中,通常需要以不同体态特征的人体来展示穿着效果,例如服装的立体感以及合体性等。
考虑到这一实际应用,提出了一种参数化人体建模的新方法。
特征参数的确定依据人体测量学理论,模板和结果模型都表示为空间多边形网格,底层几何处理基于计算机图形学轴变形技术,同时引入了径向变形权重曲线来增加调整的灵活性。
该方法具有操作简单,输入直观以及建模速度快的优点,能够有效满足三维服装仿真环境对个性化人体模型的需求。
传统人体建模方法主要是利用三维造型软件进行手工交互式编辑,虽然可以得到较为细致的曲面或网格模型,但费时费力,而且一般都由专业技术人员来完成。
非接触式三维测量技术的出现使这一情况有所改善,直接对人体进行扫描能够采集到精确的表面信息,但该方法产生的数据量庞大。
快速参数化人体建模方法更侧重于特定形态人体的生成而非重建。
在特征参数选取方面,该方法结合了人体测量学相关理论,对人体模板的修改则基于图形学轴变形技术,所实现的建模系统操作简单直观,非常适合三维服装仿真应用(例如虚拟服装展示系统)对个性化人体模型的需求。
3.2.3D试衣系统中个性化人体建模方法从点云数据中用三角片重建人体曲面的方法.首先对人体的各部位采用基于曲率变化的方法采样,提取和保存了人体的特征点、特征轮廓线,克服了三角片无语义的缺点,并且生成人体骨架,为后期的动态展示服装打下了基础.然后采用轮廓同步前进法绘制三角片,重建3D人体模型.该建模方法数据量小,能快速生成逼真的人体模型,满足3D虚拟试衣的要求.无论是基于网络的虚拟试衣、3D服装CAD还是电子化量身定制,首要的问题都是如何解决在目前计算机软、硬件条件下,快速、方便地生成与客户人体体形相似的虚拟三维人体模型人体的建模方法直接影响后期三维虚拟试衣实现的难易程度和表现效果.重建人体表面常用的有多面体片、有理B样条曲面和NURBS曲面.目前NURBS曲面比较常见.但NURBS曲面不能很好地解决复杂曲面的拼接问题[3,4];而且在后期虚拟试衣过程中采用NURBS曲面很难进行碰撞检测。