基于激光測量的人體三維發(fā)型特征數(shù)據(jù)庫的研究.pdf

1、基于激光測量的人體三維發(fā)型特征數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是對發(fā)型數(shù)據(jù)庫數(shù)學(xué)建模的一種新方法的探討，即三維發(fā)型數(shù)據(jù)采集與數(shù)學(xué)建模以及數(shù)據(jù)庫的結(jié)合?；诩す鉁y量的人體三維發(fā)型特征數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計的指導(dǎo)原則是采用人機交互式工作方式，用戶可以選擇滿足時尚化、個性化要求的發(fā)型并且可以實時了解整體的三維效果，并將人體三維數(shù)據(jù)、發(fā)型三維數(shù)據(jù)、人體發(fā)型匹配相關(guān)數(shù)據(jù)保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。它不但是開發(fā)發(fā)型CAD系統(tǒng)的新方法，而且具有廣泛的商業(yè)價值。同時作為三維人體雕像的重要

2、組成部分，對促進三維人體雕像的商品化，滿足市場的迫切需要有著重要的研究意義。 三維掃描技術(shù)的關(guān)鍵在于如何快速獲取物體的三維體信息。對此，人們進行了長期的研究，發(fā)展了各種各樣的方法。究竟采用哪種原理來獲取三維信息，在很大程度上取決于裝置的構(gòu)造、性能、成本、適用范圍，各類三維掃描裝置的區(qū)別也在于此。近十年來，出現(xiàn)了各種各樣的表面三維掃描方法，可分為接觸式和非接觸式兩類。接觸式測量主要有三維測量機(CMM)、機械手臂、銑削測量儀。對非

3、接觸式測量，根據(jù)其測量原理的不同，大致分為光學(xué)測量、超聲波測量、電磁波測量等。不同的方法，其測量各有特點，測量速度和精度也相差甚大。基于雙CCD的快速三維激光掃描系統(tǒng)采用面激光掃描原理。掃描儀使用高30cm，寬度1mm，長度200cm左右的面激光(又稱激光刀)取代點激光測距中的點激光。面激光和物體交會可生成一條測線。這條測線相當(dāng)于500～1024個激光點，因而從理論上說可以提高采樣速度500～1024倍。測量一條曲線僅需20ms，測量完

4、一個物體約需15s～18s。 在對實物樣件表面數(shù)據(jù)采集過程中不可避免地引入測量噪聲。為了得到較為精確的曲面模型和好的特征提取效果，有必要對測量數(shù)據(jù)首先進行平滑濾波。因此本文針對激光測量中的干擾點及噪聲點的存在，提出了基于模糊加權(quán)均值濾波算法的三維數(shù)據(jù)處理的方法，該方法充分利用測點間的相關(guān)性和測點的位置信息，較好的分離了干擾點及噪聲和真實點，實現(xiàn)既消除噪聲點又保持真實點不受損過多的目標(biāo)。 三維掃描技術(shù)的最終目的是獲得被掃描

5、對象的三維數(shù)字化模型。本文系統(tǒng)地闡述了三維建模的基本原理和常見的曲面重構(gòu)方法，詳細介紹了利用OpenGL建模的過程，指出了與之相關(guān)的概念、特別注意的方面以及它們對于三維數(shù)據(jù)建模的影響，并給出了人體、發(fā)型、人體發(fā)型匹配的建模結(jié)果。 三維發(fā)型數(shù)據(jù)、三維人體數(shù)據(jù)、人體發(fā)型匹配數(shù)據(jù)都是建立在海量的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫是人體數(shù)據(jù)、發(fā)型數(shù)據(jù)等的存儲載體。在數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，針對數(shù)據(jù)之間的相互獨立性，建立了三維人體數(shù)據(jù)庫、三維

6、發(fā)型數(shù)據(jù)庫、人體發(fā)型匹配數(shù)據(jù)庫、紋理數(shù)據(jù)庫等內(nèi)容。很好的實現(xiàn)了獨立穩(wěn)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、精簡的數(shù)據(jù)內(nèi)容、合理的存儲結(jié)構(gòu)、簡單方便的操作方式。 我所研究的基于激光測量的人體三維發(fā)型特征數(shù)據(jù)庫融合了光電子學(xué)、計算機圖形圖像學(xué)、信息處理、計算機等科學(xué)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的基于雙CCD的快速三維激光掃描系統(tǒng)，提取所需的人體三維數(shù)據(jù)、發(fā)型三維數(shù)據(jù)；通過基于模糊加權(quán)均值濾波算法的三維數(shù)據(jù)處理的方法對數(shù)據(jù)進行濾波處理；采用OpenGL這種三維圖形處理的工