基于数字化扫描的虚拟人建模合成技术研究杜锦绣高伟摘要：在数字化扫描技术支持下，虚拟人技术得到了进一步发展，被广泛应用于各行各业。对数字化扫描技术、扫描原理、虚拟人技术及基于数字化扫描技术的建模方式进行分析，通过手部建模实例，利用PolyWorks软件，以数据获取、模型拼接、空洞修补3个步骤为主介绍了虚拟人手部建模的具体流程。相较于传统方法，该方法可以在少量样本的情况下，得到更逼真的人体模型，使虚拟人技术在医学手术、影视动画、游戏设计等领域的应用更接近于真实情境。关键词：数字化扫描;虚拟人建模;PolyWorks软件DOI：10.11907/rjdk.191527：TP319：A：1672-7800（2019）006-0154-04Abstract：Withthedevelopmentofdigitalscanningtechnology，anewmodelingmethodbasedondigitalscanningtechnologyisestablished.Thispaperintroducesdigitalscanningtechnology，scanningprincipleandvirtualhumantechnology，andanalysesthesignificanceoftheresearchonthemodelingmethodbasedondigitalscanningtechnologyandtheresearchstatusathomeandabroad.Inordertomakethemodelingmethodbasedondigitalscanningtechnologywidelyandefficientlyappliedtoallwalksoflife，thispaperstudiesthespecificprocessofvirtualhumanhandmodelingthroughhandmodelingexample，usingPolyWorkssoftware，focusingonthreesteps：dataacquisition，modelsplicingandholerepairing.Comparedwithtraditionalmethods，thismethodcangetmorerealistichumanmodelswithasmallnumberofsamples.Volumemodelmakestheapplicationofvirtualhumantechnologyinmedicalsurgery，filmandtelevisionanimation，gamedesignandotherfieldsclosertotherealhumanbody.KeyWords：digitalscanning;virtualhumanmodeling;PolyWorkssoftware0引言虛拟人技术已成为当前研究热点，在医学、生物学、国防军事、车辆设计、电影动画、游戏开发等领域得到广泛应用。目前，最常用的虚拟人建模方式有参数化建模、二维图像生成法[1]、使用3DMAX等造型软件绘制等。其中，参数化建模方法通过给定的人体身高、三维、肩宽、性别等人体特征参数，结合人体统计学，最终生成能够代表不同样本基本特征的个性化三维虚拟人模型。该方法样本的群体覆盖率较高，并且模型细节更丰富，更接近真实人体情况，适用于构建精确度要求较高的工效虚拟人[2]，但是该技术需要大量人体数据作为基础，还需要提供外部约束条件，所需时间长;二维图像生成法具有易用、低成本的优势，可以实现迅速建模，但无法保证模型质量[3];使用软件绘制可以得到精确的人体模型，但操作复杂，必须有过硬的专业建模能力[4]。随着三维数字化扫描技术的出现，利用三维扫描仪自动获得真实人体表面的几何数据[5]成为可能，构建虚拟人的建模方式开始得到运用。该技术提供了一种高效率、主动式、覆盖式及高精度的三维空间信息获取方式[6]，无需外部约束条件，便可得到物体表面精确的细节特征，快速获得更加逼真的人体模型，具有更高的真实人体相似度。数字化扫描技术起源于国外，最早由美国的CYRA公司和法国的MENSI公司将激光技术拓展到了三维测量领域[7]，一开始只是应用于航空航天，后来逐渐在车辆设计、军事国防、建筑地质等领域发展。在我国，数字化扫描技术更多地应用于古建筑、古董等文化遗产、复杂的建筑与地形的勘探与重现。近几年，我国研究人员将三维激光技术应用于虚拟现实技术，出现了三维扫描数据与已有常用建模技术融合的建模方式。吴秀杰与潘雷[8]利用NextEngine公司生产的便携式3D数字化扫描仪获取数据，通过可视化三维图像处理软件Rapidwork在Dell图像工作站上进行三维重建，应用于人体头颅的建模，但是该方法通用性不强;何柳[9]利用扫描获得的数据，将之分段，再通过“切片法”获得人体模型，更为专业，但是应用范围存在局限性;还有研究者利用数字化扫描搭配B样条曲线、小波变换等完成建模，但是存在操作太过复杂、无法实现快速建模等问题。本文研究基于数字化扫描技术，使用PolyWorks软件对扫描后的真实人体数据进行还原重现，具备适用于大部分人体建...