基于三维扫描人体的对称化建模研究

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1、学校代码：10255学号：2150114东华大学硕士学位论文MASTERDISSERTATIONOFDONGHUAUNIVERSITY基于三维扫描人体的对称化建模研究RESEARCHOFHUMANBODYSYMMETRIZATIONBASEDONTHREE-DIMENSIONALSCANNEDHUMAN学科专业：数字化纺织工程作者名称：张辉耀学校导师：钟跃崎答辩日期：2018年01月04日东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注龙海如教授答辩委员会主席东华大学辛斌杰教授答辩委员会委员上海工程技术大学王荣武教授答辩委员会委员东华大学李立轻副教授答辩

2、委员会委员东华大学陈霞副教授答辩委员会委员东华大学傅婷助理研究员答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文摘要基于三维扫描人体的对称化建模研究摘要对称人体是在三维扫描人体点云数据的基础上，对人体点云数据进行对称化处理得到的人体。本课题首先使用三维扫描设备获取人体点云数据，使用逆向工程软件对得到的点云数据进行预处理。使用横断面作为切割平面对人体进行切割，提取人体横断面曲线。使用椭圆傅立叶对横断面曲线进行拟合。对于黏连的横断面曲线，首先使用凸包算法进行预处理，再使用椭圆傅立叶进行拟合。对拟合后的人体腿部，手臂和躯干横断面曲线进行对称处理，并对对称后的人体进行泊松重建。本课

3、题的研究工作主要包含以下几个方面：（1）基于椭圆傅立叶的人体横断面曲线拟合以及误差分析，使用三维扫描设备得到的人体点云数据包含有噪声点，从而影响提取到的人体横断面曲线的平滑，因此需要使用椭圆傅立叶拟合的方法去除横断面轮廓线上的噪声点。本文分析了影响椭圆傅立叶拟合人体横断面曲线的相关变量，提出了衡量椭圆傅立叶拟合效果的指标，确定相关变量如谐波次数，采样方法，采样间距的大小。（2）人体黏连横断面曲线的分离。受试验设备和人体扫描姿势的客观限制，使用横断面作为切割平面对人体进行切割时，在人体腋窝点处和裆底点处存在黏连的横断面曲线。直接使用椭圆傅立叶拟合该处的横断面曲线存在失真

4、。本文使用凸包算法找到黏连曲线的凸包，根据原轮廓线上的点到凸包线段的距离确定分离点。使用三次样条插值的方法对分离后的横断面曲线进行插值，实现黏连横断I东华大学硕士学位论文摘要面曲线的分离与补全。（3）人体横断面曲线的对称处理，使用横断面作为切割平面对人体进行切割，提取人体不同部位的横断面曲线。根据人体横断面曲线的几何特征对人体部位进行识别，分别为腿部，躯干和手臂横断面曲线。分别对这三个部位的横断面曲线进行重采样，平移，旋转插值等操作，实现人体不同部位的对称，建立人体分层结构。使用牛顿科茨积分公式对对称后的人体横断面曲线进行误差分析。（4）对称人体特征部位围度识别与测量

5、以及对称人体的泊松重建。对扫描点云数据进行对称化处理后，对建立的人体分层结构每一层的围度进行计算，根据人体横断面曲线围度的变化特征识别人体上臂围，胸部，腹部，大腿围和小腿围特征部位的围度。对称后的人体是孤立的点云数据，使用泊松算法对对称后的人体进行泊松重建。关键词：横断面曲线；椭圆傅立叶；凸包算法；泊松重建II东华大学硕士学位论文ABSTRACTRESEARACHOFHUMANBODYSYMMETRIZATIONBASEDONTHREE-DIMENSIONALSCANNEDHUMANABSTRACTSymmetricalhumanbodyistheresultofhu

6、manbodypointclouddatasetsymmetrizationwhichobtainedbythree-dimensionalhumanscanner.Firstofall,astereoscannerwasusedtoobtainthepointdataofthetargethumanbody.Second,areverseengineeringsoftware,Geomagicstudio,wasusedforthepretreatmentofhumanbodysymmetrization.Transverseplaneistreatedasthec

7、utplanetoobtainhumanbodytransverseplanecurve.EllipseFourierFitting(EFT)isusedtodecreasethenoiseontheextractedtransverseplanecurve.BecauseEFTcannotbeappliedtofitjointedcontours,convexhullisbuilttoseparatethejointedcontours.Finally,eachtransverseplanecontourextractedfromhumanbody