摘要
虚拟试衣是一种用户不需要实际更换衣物，依托电子设备实现变换衣装，并通过显示器等视觉输出装置进行试衣效果查看和对比的技术。伴随着人机交互以及体感技术的成熟，虚拟试衣技术也备受关注，三维人体模型重建技术是虚拟试衣技术的核心内容。三维人体模型重建是对人体建立一种数学模型，并且该模型适合计算机表示和处理，是一种通过计算机表达客观世界的虚拟现实技术。本课题通过Kinect设备实现实时三维人体模型重建，可以为虚拟试衣技术提供低成本高精度的三维人体模型，在实时三维人体模型重建的研究具有重要意义，同时为虚拟试衣间系统的研究提供基础。 本文通过使用第二代Kinect深度摄像机实时获取人体彩色图像数据和深度数据，通过使用DynamicFusion算法，实现动态的人体三维模型重建，对重建模型进行优化并输出。在满足虚拟试衣间环境的实时性和准确性需求下，通过边界提取等方法，对人体图像区域进行三维重建，使输出模型更适用虚拟试衣间环境。本文采用的DynamicFusion算法的优点是在Kinect相机固定的情况下，可以实时获取动态的人体三维数据。其原理是通过设定关键帧模型，将后续获得的三维数据与关键帧模型进行动态匹配，实现人体三维模型的重建。这一技术不仅简化了人体三维数据获取流程，并允许被测者在模型重建过程进行随意动作，更适合虚拟试衣环境。 本文主要完成的工作如下： (1)基于虚拟试衣间环境对人体三维模型重建的实时性和准确性需求，搭建第二代Kinect设备采集环境及数据处理平台，通过第二代Kinect深度摄像机获取人体彩色图像和深度图像数据，对获取的数据进行双边滤波、坐标对齐等预处理。 (2)对预处理后的标准数据进行虚拟试衣间环境下特有的进一步预处理，通过轮廓提取，将待重建区域限定为人体图像区域，减少后期处理的数据量，使输出的模型适合虚拟试衣间环境。 (3)实现DynamicFusion三维重建算法，对预处理后的数据进行实时动态三维融合，通过建立关键帧模型、求解体翘曲场和根据体翘曲场实时三维数据融合三个步骤实现人体三维模型重建。 (4)通过实验平台进行三维模型重建实验，对八位被测对象分别进行三维模型重建。选取对虚拟试衣影响较大的四个人体参数进行测量，使用标准人体静态测量方法，对每位被测对象进行多次模型重建，对结果进行加权平均后与实际手工测量数据进行对比。通过该实验可以准确的得到模型参数误差和系统误差。 (5)通过对比八组实验数据与实际手工测量数据，每组数据的平均误差在2%-6%，八组数据的平均误差波动较小，整体系统误差稳定。该实验证明通过使用DynamicFusion算法可以为虚拟试衣间环境提供合适的三维人体模型。
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