从单张图重建三维人体模型综述(二)

本文介绍两种3D人体重建方法:一种是通过体积回归从单张图像重建人体三维几何;另一种是结合隐式函数学习与参数化模型,即使在穿戴衣物情况下也能重建精确可控的人体模型。

《3D Human Body Reconstruction from a Single Image via Volumetric Regression》
本文提出使用端到端卷积神经网络通过体积回归直接重建人体的三维几何结构。所提出的方法不需要拟合形状模型,并且可以从各种输入类型(无论是标记点、图像还是分割模板)进行训练。此外,不可见的部分,无论是自遮挡的还是其他的,仍然被重建,这与深度图回归不同。我们提出的结果表明,我们的方法可以处理姿态变化和详细的重建给定适当的数据集的训练。
《Combining Implicit Function Learning and Parametric Models for 3D Human Reconstruction》

深度学习近似表示隐函数对于重建三维曲面非常有效。但是,它们只能生成不可控的静态曲面,这使得通过编辑其姿势或形状参数修改生成模型的能力有限。然而,这些特性对于为计算机图形学和计算机视觉构建灵活的模型是必不可少的。在这项工作中,我们提出了一种结合丰富细节的隐式函数和参数化表示的方法,以便重建即使在有衣服的情况下也能保持可控和精确的三维人体模型。给定在穿着者表面上采样的稀疏3D点云,我们使用隐式网络(IP网络)联合预测穿着者的外部3D表面内部身体表面以及与参数化身体模型的语义对应关系。随后,我们使用对应关系将身体模型拟合到内表面,然后将其非刚性变形(在参数化身体+置换模型下)到外表面,以捕捉服装、面部和头发细节。在全身数据和手部扫描的定量和定性实验中,我们证明了所提出的方法是通用的,即使是从单视点深度图像收集的不完整点云,该方法也是有效的。我们的模型和代码将公开发布:(http://
virtualhumans.mpi-

### 三维重建技术综述 #### 1. 深度学习背景下的三维重建进展 近年来,在深度学习的支持下,三维重建技术取得了显著进步。传统的基于几何的方法存在诸多局限性,例如计算复杂度高以及对外界环境依赖性强等问题[^1]。相比之下,利用深度学习进行三维重建能够通过神经网络实现更高效的特征提取、深度估计和模型重建过程。 具体而言,这一领域涵盖了多种数据源条件下的三维重建方法,包括但不限于单张像、多张像以及视频序列的处理方式。每种方法都有其独特的优点与挑战,例如单张重建通常面临较大的不确定性,而多视输入则能提供更多的约束从而提升精度。 #### 2. 单目相机为基础的三维重建 针对单一视角的数据采集设备——即单目摄像头所拍摄的内容来进行三维建模的技术也得到了广泛的研究关注。此类方法大致可分为两类:一类依托结构光理论(Structure from Motion, SfM),另一类则是借助深度学习算法完成任务[^2]。前者通过对一系列维投影之间的关系推导来恢复场景的空间布局;后者则依靠训练好的卷积神经网络直接预测像素级对应的深度值或者生成完整的网格表面表示形式。 值得注意的是,“多视觉几何”作为连接上述两种途径的重要桥梁之一,包含了丰富的数学工具集如矩阵运算、线性变换乃至李群等相关知识体系,但由于其高度抽象化特性并未在此处深入讨论。 #### 3. 主动 vs 被动 测量手段对比 对于目标物体内在属性—特别是距离参数方面的探测机制还可以划分为两大类别:“被动式测量” 和 “主动式测量”。其中前者的典型代表就是光学三角法原理驱动的各种立体匹配策略; 后者则更多涉及到发射特定信号并接收回波反馈的工作模式比如ToF (Time-of-flight)传感器阵列等装置[^3]。 #### 4. 开放源码项目推荐 - OpenMVS 如果希望快速上手实践整个工作流的话,则可以考虑采用开源软件包OpenMVS。它不仅具备良好的复原质量表现,同时还提供了易于操作的自动化脚本来简化配置流程,非常适合初学者入门探索或是科研人员验证想法之用[^4]。 #### 5. 数据稀疏程度的影响 最后值得一提的是关于最终成果密集性的考量因素。“半稠密”类型的解决方案往往倾向于优先保留那些具有较强边缘变化特性的局部细节部位,因此特别适合应用于某些实时定位导航系统当中去构建地用途[^5]。 ```python import numpy as np from openmvs import reconstruct_scene def main(): input_images = ["image_01.jpg", "image_02.jpg"] scene_model = reconstruct_scene(input_images) if __name__ == "__main__": main() ```
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