基于三维扫描术的超写实人物模型设计研究

发布时间：2021-12-02 09:00

　　随着CG技术的迅速发展,三维数字人物广泛地被运用在电影、动画、军事、医学等诸多领域,以代替传统的真人表演,大大降低了数字产品的生产成本,规避了一些高危动作和环境对特效演员造成的潜在风险。当然,行业对数字人物模型的质量和生产效率要求也越来越高。目前,人物模型制作多采用手动布线、数字雕刻的传统建模流程进行制作,这种传统的模型制作方法对模型师的制作技术要求和能力要求极高,且模型制作的周期长、效率低,设计师无法在短时间内快速制作高精度、高质量的写实三维人物模型。三维扫描技术通过对真人身体的扫描,快速得到扫描对象的高精度数字模型,提高人物模型生产效率的同时,保障了人物模型的精度和质量,是目前正在探索的人物模型设计与制作的一种新技术方法。然而,三维扫描技术生成的人物模型存在点云数据过多,布线方法杂乱等问题,需要经过雕刻、拓扑等技术对其进行整理,重新制作模型UV,以满足角色的绑定、贴图绘制需求。现阶段国内的三维扫描技术主要运用于工业、考古等领域,对人物模型制作缺乏系统的思路和方法。如何通过三维扫描技术快速地生成高精度、高质量模型,使模型的布线、贴图等数据满足电影、动画的要求,成为现今整个CG圈的重要... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

扫描模型

13通过三维扫描技术所得到模型是基于客观现实中的基础上得到的，是对物理性的描摹，它实现了某种程度上的真实。三维扫描可以在短时间内获取与被扫描人物比例完全一致的三维模型，可以从扫描中产生完全贴合现实人物同样的细节与形态，包括皮肤、皱纹、衣服的褶皱，甚至是衣物的纹理，这些都构成了人物模型的真实表面，因此通过扫描所得的模型精准度极高，真实性强，如图2.1所示，但如图2.2所示，模型面数大约有363万多个面。图2.1扫描模型图2.2扫描模型2.2高效率的制作速度一般的艺术作品需要耗费的时间主要分为设计者在前期的创作与后期对作品进行加工这两个部分，一件优秀的艺术作品中包含了设计者对其所付出的汗水与精力，设计中为了达到更好的效果展示，经常要对作品进行调整与修改，因此，为了更好地完成艺术作品，通常需要很长的一段时间，从三维人物模型的建立流程来看，作品从前期的构思到后期基本完成所要历经的过程大多相同，在艺术创作中对作品进行反复的调整与修改是必然的，作品的细节通常都要进行非常仔细的推敲才能最终确定。因此，在制作过程中会花费大部分的精力和时间在反复的推敲上。然而，借助三维扫描技术可以快速、准确地得到物体正确的形体结构，甚至可以在短时间内获取到模型的细节，有效地缩短制作周期，如图2.3、图2.4所示。因此，应用三维扫描技术的艺术作品在前期模型的搭建上要比传统流程制作出的作品所用时间要少很多，并从中有效缩短了制作周期。2.1高精度的网格模型

14图2.3扫描数据图2.4扫描数据2.3低消耗的计算成本三维扫描技术的广泛应用可以帮助三维模型创作者大大提高了在三维模型创作过程中的创作效率，对比人工来说，机器扫描是相对准确的，而对于人工建模则是因为会使创作者受到情绪与工作环境的双层因素制约，不可能使创作者完完全全在短的时间内准确制作和构建出比例、造型、细节一模一样的模型。三维扫描技术则不然，可以在短时间内准确得到物体的点云数据，通过对点云数据的编辑和分析整合，可以准确得到与被扫描物体造型比例一样的三维模型，模型制作和构建过程快速、准确，在一定的程度上大大地节约了创作者的时间和成本。同样重要地，三维扫描质量直接在一定的程度上决定了三维模型制作细节的精细和完整程度，成功的三维扫描可以使创作者得到很好的创作和模型，完整的模型制作细节方便了后面的模型创作工作，不需要再让创作者占用很多的时间精力对模型进行一些细节的刻画，在快速成型的技术基础上大大提高了工作效率。2.4多繁杂的点云数据首先，通过三维扫描物体所得到的最初是一个点云数据，且在扫描过程中产生的点云噪点需要会造成大量的无用数据，为了进行顺利重新拓扑布线工作，需要把其先行删除。其次，如图2.5、图2.6所示，通过点云数据融合得到的模型细节充分，但是面数过多，即使通过网格简化也是属于高面数模型，不能直接使用，因为高面数的模型在三维软件中会损耗太多计算机资源，容易造成计算机出现死机、暂停运行等问题。因此，还需借助外部其他软件进行重新布线拓扑工作，目的是实现网格转换和顶点分布均匀、布线合理的模型，这样既保留了扫描物体

【参考文献】：
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3528125