55、3D重建技术：从人体建模到纹理映射与应用

3D重建技术：从人体建模到纹理映射与应用

在计算机视觉领域，3D重建是一个极具挑战性和广泛应用前景的研究方向。它涵盖了从人体建模、活动识别到纹理映射等多个方面，为我们创造出逼真的3D模型提供了可能。下面将详细介绍这些关键技术及其应用。

自适应形状建模

人体建模和跟踪的一个重要组成部分是将参数化形状模型与视觉数据进行拟合。例如，通过大量注册的3D范围扫描数据，可以创建形状和外观的可变形模型。在此基础上，SCAPE（Shape Completion and Animation for PEople）系统应运而生。

SCAPE系统的工作流程如下：
1. 数据采集 ：获取不同人的大量范围扫描数据，以及一个人在不同姿势下的扫描数据。
2. 数据注册 ：使用半自动标记放置方法对这些扫描数据进行注册。
3. 模型构建 ：将注册后的数据集用于建模，将形状变化表示为个人特征和骨骼姿势的函数。
4. 形状完成 ：通过在形状和姿势空间中找到最适合测量数据的模型参数，从少量捕获的标记中恢复完整的3D网格模型。

然而，SCAPE系统存在一定的局限性，它是基于紧身服装的扫描数据构建的，无法处理穿着宽松服装的人。为了克服这一问题，B˘alan和Black（2008）通过估计在多个姿势下观察到的同一个人的视觉外壳内的身体形状来解决；Vlasic等人（2008）则调整了用参数化形状模型拟合的初始表面网格，以更好地匹配视觉外壳。

更值得一提的是，Guan等人（2009）的工作可以将人体形