1、基于立体视觉的多气囊柔性人台腹部体型重建研究 汇报人： 专 业：模式识别与智能系统 导 师： 东华大学博士学位论文预答辩 智能系统与网络智能实验室 1. 研究背景及意义 2. 研究内容和创新点 3. 立体视觉的三维重建技术综述 4. 光照鲁棒且抗模糊的组合不变量及其在腹部三维重建中的应用 5. 基于数字图像的腹部变形体型三维重建 6. 基于免疫神经网络的立体匹配及其在腹部三维重建中的应用 7. 总结与展望 8. 攻读博士学位期间的成果 主要内容 基于立体视觉的多气囊柔性人台腹部体型重建研究 智能系统与网络智能实验室 1. 研究背景及意义 研究背景 物质生活 条件改善 工作压力大 饮食结构 改变
2、 缺乏锻炼 凸腹 体型 医学 研究 脑栓死、冠心病、乳腺癌、肝肾衰竭、心肌梗死等多达 15种导致死亡的疾病与腹部肥胖有直接关系，此外，腹部脂肪堆积会增加骨质流失、骨折和骨质疏松症的危险 服装 设计 凸腹体型者的服装修裁绝非仅仅将尺码做大一点。同是凸腹体人群，各自的体型和腹部型体细节特征存在着较大的差异，在服装结构设计修正增减量值应有所区别。 汽车 设计 目前，汽车安全措施设计针对人体腹部区域的保护还比较薄弱，甚少关注。交通事故中腹部受损伤的风险较大，腹部损伤致死占总死亡案例的 34.8 ，位居第二。 智能系统与网络智能实验室 1. 研究背景及意义 有助于改变传统的服装设计、批量生成缺乏个性化特
3、点的不足，有利 于掩盖凸腹体型者着装时体型上的缺陷，穿出这类人的个性和风度； 腹部体型建模为制定个性化的针对腹部的局部运动健身计划提供更全 面的数据资料，也有助于腹部疾病的康复治疗，医学仿真实验以及医 学辅助的教学等； 可为汽车结构设计优化及腹部安全防护措施的改进等方面提供更全面， 可靠的数据参考，具有非常积极的理论和实践意义。 研究意义 基于立体视觉的人体腹部体型三维重建具有 快捷方便 ， 操作简单 ，成本低 等优势 智能系统与网络智能实验室 2. 研究内容和创新点 设计了一种光照鲁棒且抗模糊的组合不变量进行特征点立体匹配；引入严格的几何约束机制剔除误匹配对实现精确匹配；运用全局种子点生成算
4、法获得稠密的三维点云数据，实现人体腹部体型重建。 研究内容 实现静态、腹部体型固定的人体腹部体型三维重建 实现动态、腹部体型变化的人体腹部体型三维重建 整像素粗搜索阶段 ，提出了一种基于面积的分形维数，设计了大小可自适应调节的椭圆形子区域，完成特征点整像素相关搜索匹配； 亚像素精定位阶段 ，设计了互相学习的自适应粒子群优化算法，实现特征点变形后的精确定位 。 设计基于生物智能的立体匹配算法，实现更快速、高自动化的人体腹部三维重建 在生物智能机制的启发下，借鉴 B-T免疫网络双向调节机制以及神经网络良好的组织结构，抽象出立体匹配的左右一致性原理与 B-T细胞相互辅助与抑制作用的 相似性，建立立体
5、匹配特征点之间的匹配对应关系模型 ，实现快速的人体腹部体型重建。 智能系统与网络智能实验室 2. 研究内容和创新点 创新点 构造了六个抗光照变化和模糊噪声的组合不变量，引入特征匹配对之间连线的距离与斜率两几何特性用于剔除误匹配对，借助全局的种子点生长算法，得到人体腹部的稠密三维点云数据 ； 整像素粗搜索阶段，设计了一种依据变形程度不同，大小可自适应调节的椭圆形子区域，提出面积分形维数；亚像素精定位阶段，提出粒子间的互相学习协作机制以及依每一特征点变形程度大小自适应调节粒子的飞行速度的改进策略； 借鉴 B-T免疫网络的相互作用机理以及神经网络良好的组织结构和处理离散数据的能力，对立体匹配过程左右
6、一致性原理进行智能抽象，在 T细胞层加入几何约束机制确保匹配的唯一性。 智能系统与网络智能实验室 3. 立体视觉的三维重建技术综述 三维人体建模研究综述 人机工程 计算机人体动画 虚拟试衣 大规模服装定制 人体体型测量数据调查 人体脂肪评估研究 应用领域 数据获取方式 人体数据采集方法 接触式 非接触式 软尺 角度计 人体测高计 测距计 三坐标测量仪 三维数字化仪 激光扫描法 红外线法 立体视觉（立体摄像） 多相机拍摄 结构光 莫尔条纹法 白光相位法（投影栅相位法） 图 1. 三维人体数据采集方法分类 智能系统与网络智能实验室 3. 立体视觉的三维重建技术综述 三维人体重建方法 人体三维重建方
7、法 于 像 重 方 基 图 的 建 法 基 于 单 幅 图 片 的 样 本 变 形 基 于 多 幅 图 片 的 轮 廓 信 息 器 备 建 基 于 仪 设 重 方 法 于 数 几 重 方 基 参 化 何 建 法 立 视 方 基 于 体 觉 法 图 2. 三维人体重建方法分类 智能系统与网络智能实验室 基于立体视觉的三维人体建模 待重建的目标物 种类繁多 ，表面结构 差异较大 ，不存在一 种普遍适用的解决方法 ； 不同视角平面图像上的 投影点亮度 存在差异， 外界噪声干 扰 ，物体间存在的 遮挡现象 等给匹配带来了很大的困难； 3. 立体视觉的三维重建技术综述 面临挑战 智能系统与网络智能实验室 基于立体视觉的三维人体建模 立体视觉系统 3. 立体视觉的三维重建技术综述 特 征 检 测特 征 描 述特 征 配 准三 维 重 建特 征 描 述特 征 描 述特 征 配 准校正摄 像 采 集图 像 获 取（ 右 ）图 像 获 取（ 左 ）摄 像 机 标 定摄 像 机 标 定摄 像 机标 定立 体 视 觉 系 统三 维 重 建预处理图 3. 三维重建步骤
