快速参数化人体建模

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随着现代竞技运动水平逐渐向人类自身能力的极限逼近,在这种情况下,一般的、普通的青少年是很难有希望成为未来竞技场上的优胜者的。只有用科学的手段和方法,挑选出那些真正有天赋的孩子,才有希望攀登世界竞技运动的高峰。运动选材的质量对运动训练的效果有着重要的作用。 在艺术体操领域,为了帮助教练员更客观、更有效率地选材,我们设计了一套艺术体操选材系统。在这套系统中,不仅可以对选材数据进行处理,通过统计分析等数学手段找出选材中的规律性,为科学选材提供数据支持;还可以将抽象的数据用直观的三维模型展示出来,并且与标准的模型进行对照,帮助教练员得到感性的认识。本文就其中的人体建模环节进行深入地讨论。 人体建模的方法有很多,可以将其划分为三种类型:基元构造方法、模型重建方法和样本插值合成方法。具体应用中,主要是根据系统的需要,对各种因素进行取舍,从而在有限的计算机资源下得到满意的效果。根据艺术体操选材系统的需要,决定以表面模型的形式来建立不同年龄阶段的人体模版,再根据每个被选人员不同的身体尺寸对人体模版进行变形,采用参数化建模的方法来快速得到个性化的人体模型。 参数化建模的具体步骤包括了建立模版、参数化和变形。 首先要依据艺术体操选手的特点来进行建模,得到基本的各年龄段代表性的人体模板模型。 接下来要根据艺术体操选材的标准,对人体模版进行参数化处理。处理包括了对各形态指标进行筛选,得到起决定性作用的主要指标;还有对人体模板模型各部位的划分和提取模板尺寸信息。 然后比较特定对象的尺寸信息与标准模型的尺寸信息,得到变形的幅度;再对各部分进行变形。考虑到人体的大多数部位都具有类似轴的特性,所以在对人体模版进行变形的时候,轴变形方法是较为合适的选择。主要的形态指标分为长度、围度和宽度指标。不同类型的指标对应着不同的变形方法。 在本文的最后,介绍了艺术体操选材系统的主要结构,各模块的功能和原理,以及人体参数化变形在系统中的具体应用和实现的结果。
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