[发明专利]一种针对人手部的三维建模方法

权利要求书

1.一种针对人手部的三维建模方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，在训练集中寻找一手部模型作为模板T，并为模板绘制节点；

步骤2，通过将模板与样本集中的其他样本进行匹配，确定模板与样本对应的各节点旋转角度θ；

步骤3，通过步骤2训练得到的姿态信息θ，训练出一个与θ相关的姿态变化补偿矩阵P；

步骤4，对样本库中的模型进行姿态统一，并提取出主成分，确定用于刻画不同形态的矩阵S；

步骤5，通过以上训练确定{T,P,S}后，通过人为指定参数{θ,β}，经由线性混合蒙皮算法LBS(T+βB+θP}刻画多种多样的手部模型。

2.根据权利要求1所述的针对人手部的三维建模方法，其特征在于：所述步骤2具体包括如下过程：

每个手势使用参数θ来进行表征；

通过各节点旋转的三维角度参数θ，节点集合J，以及各节点对皮肤表面顶点产生影响的权重矩阵W，将模板T的顶点t_i转变为t′_i，其公式如下：

其中w_k,i表示各节点对顶点i所造成影响的权重，exp(ω_j)是通过节点j的参数ω_j构成的三维旋转矩阵，j_j表示节点j的中心三维坐标，A(k)表示节点j经过一系列父节点最终指向根节点的节点链组成的集合；

进行模板与样本集中样本的匹配。

3.根据权利要求2所述的针对人手部的三维建模方法，其特征在于：所述参数θ通过梯度下降法经迭代求得。

4.根据权利要求2所述的针对人手部的三维建模方法，其特征在于：模板与样本的匹配通过不断降低形态变换后模板与样本顶点三维坐标差值的二范数来实现。

5.根据权利要求1所述的针对人手部的三维建模方法，其特征在于：所述步骤3具体包括如下过程：

对模型顶点进行补偿，而补偿量与姿态参数θ相关；

将T替换为：

T(θ)＝T+B_P(θ) (3)

LBS公式随之更换为：

其中R_n(θ)为由θ变换而成的旋转矩阵各个元素拼接而来的序列，b_P,i(θ)为B_P(θ)中的一个向量。

6.根据权利要求1所述的针对人手部的三维建模方法，其特征在于：矩阵P通过梯度下降法得到。

7.根据权利要求1所述的针对人手部的三维建模方法，其特征在于：所述步骤4具体包括如下过程：

将样本集中的所有样本进行姿态归一化，使每一个样本都呈现为与模板相同的姿态；

利用PCA算法进行主成分分析，提取出样本集中的N个主成分从而确定表征手部形态的矩阵S；

将T替换为：

T(β,θ)＝T+B_S(β)+B_P(θ) (6)

LBS公式随之更换为：

其中，β为形态矩阵各主成分权重。