[发明专利]一种基于单幅图像的服装三维模型构建方法

摘要

本发明提供一种基于单幅图像的服装三维模型构建方法，它主要包括以下步骤：估计输入图像的人体三维模型，并根据输入图像的服装轮廓线，构建出服装三维平面；利用服装三维平面，结合人体三维模型，通过变形算法，生成平滑服装三维模型；利用本征图像分解算法，以及阴影恢复形状算法，从输入图像中获取服装的细节信息，并通过带权重的拉普拉斯编辑算法，将获取的服装细节信息，迁移到平滑服装三维模型，得到最终服装三维模型。本发明仅需单幅图像，即可生成具有褶皱、皱纹等表面几何细节的服装三维模型，克服了现有方法在多视角建模环境设置、逼真表面几何细节获取方面的不足。

主权项

一种基于单幅图像的服装三维模型构建方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1：估计输入图像的人体三维模型，并根据输入图像的服装轮廓线，构建出服装三维平面；首先，根据用户在输入图像上指定的人体二维关节点，利用半自动的三维姿势估计方法，估计出输入图像人体的三维姿势；根据用户在输入图像上指定的人体轮廓线，结合所估计出的图像人体三维姿势，利用可变形模板方法，估计出输入图像中人体的三维模型；用户在输入图像上指定服装轮廓线；利用所估计出的人体三维模型，将用户指定的服装轮廓线划分为侧影轮廓线和边界轮廓线；然后，计算人体三维模型在图像上的投影区域，计算与服装区域相关的骨骼；针对服装区域的每个相关骨骼，结合骨骼的关节点三维坐标与相对旋转矩阵，计算该骨骼的有向面；计算相邻有向面之间的交线，并利用该交线，计算输入图像服装区域的内部分割线；利用内部分割线将输入图像的服装区域划分为不同的组成部分，每一个组成部分均对应一个有向面；其次，对于输入图像服装区域的每一个组成部分，将该组成部分的轮廓线及内部分割线，投影到对应的有向面上，形成该组成部分的服装三维区域；三角化每个组成部分的服装三维区域，并利用服装三维区域之间的公共内部分割线顶点，形成服装初始三维平面；最后，复制服装初始三维平面；并将服装初始三维平面上的侧影轮廓线顶点作为公共顶点，组合复制前和复制后的服装初始三维平面，形成最终的服装三维平面；步骤2：利用服装三维平面，结合人体三维模型，通过变形算法，生成平滑服装三维模型；首先，利用拉普拉斯变形算法，在轮廓线顶点以及人体三维模型的约束下，变形服装三维平面，初始服装三维模型；然后，利用计算侧影轮廓线顶点与人体三维模型表面之间的最短距离，计算初始服装三维模型上的每个顶点的松紧度；最后，在顶点松紧度标识为松的区域，利用旋转曲面作为形变约束，在初始服装三维模型，得到平滑服装三维模型；步骤3：利用本征图像分解算法，以及阴影恢复形状算法，从输入图像中获取服装的细节信息；并通过带权重的拉普拉斯编辑算法，将获取的服装细节信息，迁移到平滑服装三维模型，得到最终服装三维模型；首先，利用本征图分解算法，将输入图像分解为明暗图和反射率图；利用明暗图及阴影 恢复形状算法，计算出每个像素点所对应的相对深度值；建立输入图像服装区域与服装三维平面之间的对应关系，并根据服装区域像素点所对应的深度值，计算服装三维平面上每个顶点的相对深度变化；根据计算出的相对深度变化，更新服装三维平面，得到服装三维细节平面；然后，分别计算顶点，在服装三维平面和服装三维细节平面的拉普拉斯坐标；利用该顶点的两个拉普拉斯坐标，计算出该顶点在三维服装上的表面几何细节信息；其次，利用顶点在平滑服装三维模型上的拉普拉斯坐标，以及计算出的表面几何细节信息，计算顶点与侧影轮廓线顶点之间的最短距离，构建带权重的拉普拉斯形变能量函数；最后，通过线性最优化求解算法，最小化上述形变能量函数，将服装表面几何细节信息迁移到平滑服装三维模型上，得到最终服装三维模型。