基于3DS与OpenGL的三维人体模型构建方法
用OpenGL做三维人体造型
用OpenGL做三维人体造型
朱承延;姜昱明
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2001(000)021
【摘要】@@ 随着计算机技术的飞速发展,计算机图形学已进入三维真实感图形时代,在电视广播、网络、多媒体等社会各领域中发挥了重要的作用.计算机三维人体造型涉及到计算机图形学、计算机几何学、色度学、人体解剖学、运动生物力学等学科.其中如何更真实、更快捷地显示三维人体成为非常重要的部分,它直接体现了人体造型在人机交互中的效果,本文将OpenGL技术应用于三维人体造型. 在很多CAD系统中曲面是用小三角片逼近的方法绘制的,用OpenGL开发这样的显示曲面非常方便,因此本文通过三角形拼接组合来产生几何模型.
【总页数】2页(P16-17)
【作者】朱承延;姜昱明
【作者单位】西安电子科技大学;西安电子科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP39
【相关文献】
1.OpenGL在三维人脸造型中的应用 [J], 李勤;鲁宏伟
2.基于3DS与OpenGL的三维人体模型构建方法 [J], 李素芳;谷林
3.利用OpenGL三维图形库进行三维实体造型 [J], 郭燕利;胡建军
4.OpenGL在齿轮三维造型中的应用 [J], 吴梦强;李福秋;张树森
5.用VC++60结合OpenGL进行盘状凸轮的三维几何造型 [J], 贺红梅
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基于OpenGL的实时三维人体动画展示方法
图1 T-Pose姿态图
人体关节点信息的实时采集
本文通过Kinect深度相机，进行人体关节点信息的实时采集。
为了获得我们需要的骨骼数据，就需要通过Windows SDK 中的Nui Skeleton Get Next Frame函数，该函数能NUI_SKELETON_FRAME 类中获得骨骼点的全部信息，这个结构体中包含了时间标记的字段，骨架上的数据字段等，其中骨骼数据字段中储存了当前骨骼的状态，当前骨骼的编号，所有骨骼中间点的坐标，所有骨骼的空间坐标等信息。
当前骨骼的状态指的是该骨架有没有被检测到，检测到的骨架有没有被激活。
最后我们可以利用函数 Nuitransformsmooth(&skeletonfra 对我们获得的人体骨骼点的坐标数据进行平滑化的处理。
在对一副骨架的骨骼进行运动跟踪的工作过程中，有些特殊的情况一旦发生，很有可能甚至会直接导致一个骨骼的内部
图3 效果展示
4 结束语
虽然动画引擎系统不断更新换代，但是OpenGL在一些特殊场景的应用中依然具有无法替代的地位，相信随着数学、计算机图形学以及相关动作捕捉设备的发展，结合了OpenGl和Unity。
基于OpenGL的三维人脸标准模型
基于OpenGL的三维人脸标准模型
曾照华;张永梅
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2007(000)004
【摘要】采用3DMAX三维建模工具建立人脸模型,在VC++条件下使用OpenGL 编程完成了3DMAX模型的读取与重现,再用OpenGL对其进行控制.对于三维建模工具数据量较大的情况,采用细节层次(Level Of Details)算法进行简化,删除不必要的边、线、面.
【总页数】3页(P34-36)
【作者】曾照华;张永梅
【作者单位】中北大学,电子与计算机科学技术学院,山西,太原,030051;中北大学,电子与计算机科学技术学院,山西,太原,030051
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.基于OpenGL的服装三维CAD中三维坐标变换原理研究 [J], 朱洪峰;晁英娜
2.OpenGL在三维人脸造型中的应用 [J], 李勤;鲁宏伟
3.基于标准模型的三维人脸建模与控制 [J], 李健;师永刚
4.基于改进三维形变模型的三维人脸重建和密集人脸对齐方法 [J], 周健;黄章进
5.基于三维人脸变形算法的三维人脸采集系统 [J], 李嘉豪;程宾洋;孙家炜
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3Dmax中的人体建模教程与技巧
3Dmax中的人体建模教程与技巧引言：- 3Dmax是一款功能强大的三维建模软件，广泛应用于影视、游戏、广告等各个领域。
- 人体建模是其中一个重要的应用领域，本文将介绍一些人体建模的基本步骤和技巧。
一、准备工作：- 熟悉3Dmax软件的基本操作和工具，包括选择、移动、缩放、旋转等。
- 收集参考资料，如人体解剖学教材、人体照片等，以便于参考姿势和解剖结构。
- 安装并了解一些常用的人体建模插件，如Makehuman、ZBrush等。
二、基础建模：1. 创建一个新的3Dmax项目。
2. 在视图界面中选择正视图，使其在前景显示。
3. 使用基本几何体，如盒子或球体，创建一个大致符合人体比例的形状，作为身体的基础。
4. 使用变形工具，逐渐调整基础形状的比例和形状，使其更接近人体轮廓。
5. 使用分割工具，将基础形状分割为头、躯干、四肢等不同部位。
三、细节调整：1. 切换到侧视图，使用顶点编辑工具，进一步微调每个部位的形状和比例。
注意保持对称性。
2. 参考人体解剖资料，调整各个部位的结构，如肌肉、骨骼等。
3. 使用边界工具，创建并调整各个部位的边缘，使其更加流畅和真实。
四、添加细节：1. 使用绘制工具，添加更多的细节，如眼睛、鼻子、口腔等特征。
2. 使用纹理工具，为人体各个部位上色，添加肌肤、衣物等细节。
3. 使用雕刻工具，添加更多的细节，如指甲、皮肤纹理等。
五、动态效果：1. 使用骨骼绑定工具，为人体模型添加骨骼系统，以便于进行动画。
2. 使用权重工具，进行骨骼权重的调整，使得模型在动画过程中能够更加自然。
3. 制作人体动画，如行走、奔跑等，以展示模型的形态和动态效果。
六、渲染和输出：1. 使用渲染工具，设置场景光照、材质、相机等参数。
2. 选择合适的渲染器，如Arnold、V-Ray等，进行渲染。
3. 输出渲染结果为图片或视频格式，以便于分享和展示。
结论：通过本文所介绍的基本步骤和技巧，你可以开始在3Dmax中进行人体建模。
3DMAX建模通过unity3D实现互动 opengl op
3DMAX建模通过unity3D实现互动opengl op
Unity3D 作为当前虚拟现实开发者极为津津乐道的图形引擎，除了跨平台、非常友好的开发接口，还拥有一个功能强大的内容创作系统，可以从3D建模到互动实现。
3DMAX 是常用的3D建模软件，它可以用来模拟三维物体，包括角色、场景、动画等，也可以建立各种材质，让物体的外观更加逼真。
而通过OpenGLOp 的性能优化，可以让开发者真正体会到Unity3D的强大，这样，
3DMAX创作的模型和内容，就可以被Unity3D进行互动快速实现，节约开发周期，有效提升开发效率。
Unity3D和3DMAX结合，开发者可以利用3DMAX创作物体，整合大量素材，再通过Unity3D快速实现互动，搭建完整的课程体系，这样，比较复杂的场景、交互也可以尽情呈现，让虚拟版的完美呈现互动、趣味的教学体验。
总的来说，Unity3D的Op性能优化，和3DMAX的一体化建模软件，可以充分利用，实现快速、高效的互动实现，让设计、开发、交互体验变得十分流畅，真正实现广大教育资源的让学习者真实实现虚拟环境的可体验性。
基于OpenCV、OpenGL与3d Max的个性穿搭人体模型构建
1 背景
如今的线上购物平台在展示衣物时采用的依旧是平面模 特试穿的二维图片，但平面模特的试穿效果有时并不十分有代 入感，导致大家依然难以想象衣物穿在自己身上是什么感觉， 难以完成购买决策。因此随着时代的发展和互联网技术的更 新，一款可以构建个性穿搭人体模型，帮助大家完成虚拟试衣 需求的应用程序十分有现实意义，可以有效提升人们关于衣物 是否合适自己的线上购物体验[1]。
收稿日期：2021-03-16 基金项目：大学生省级创新创业项目：基于手机拍摄图片建立年轻女性三维模型的服饰穿搭 APP 设计（项目编号：2019050） 作者简介：张颖（1999—），女，安徽芜湖人，本科在读，主要研究方向为电子信息工程；段萌萌（1999—），女，河南新乡人，本科在读，
主要研究方向为电子信息工程；叶金中（1998—），女，湖南常德人，本科在读，主要研究方向为应用电子技术教育；康磊 （1999—），男，湖南常德人，本科在读，主要研究方向为应用电子技术教育；熊露洁（1999—），女，江西抚州人，本科在读， 主要研究方向为服装与服饰设计。
OpenCV (Open Source Computer Vision Library)是一个开源 的计算机视觉和机器学习软件库，可实现图像处理和计算机视 觉方面的许多通用算法[2]。OpenGL(Open Graphics Library)是美 国高级图形和高性能计算机系统公司 SGI 所开发的三维图形 标 准 库 ，可 以 较 好 地 渲 染 2D、3D 矢 量 图 形[3]。 OpenCV 和 OpenGL 都是可以跨平台编程接口，因此可以在 Android Studio 上流畅使用。3d Max 是一款常用的三维动画制作软件，具有十 分强大的三维建模功能[4]，本项目通过导出 OBJ 和 MTL 文件，可 以实现 3d Max 建模与 Android Studio 平台的完美结合。
利用OpenGL与3DS集成技术构建服装CAD的三维人体模型
3 3DS 的文件结构
3DS 文件是基于“块”存储的 ,这些块描述了诸如场景 、每个编辑窗口 (Viewport) 的状态 、材质 、网格等[5] 。 每个块都包含一个 ID 和块长度的块头 ,如果对该块的信息不感兴趣的话 ,可以直接跳过该块读取下一个块 。 跟许多文件格式类似 ,为了读取的方便 ,3DS 文件中数据的存储方式是 Intel 式的 ,也就是说是高位放在后面 , 低位放在前面 。比如 :网格块的块头 ID ,0x4000 在文件里是以 00 40 存放的 ,占用两个 Byte 。
2 人体模型的获取方法
根据本文所提出的思路 ,需首先获得 3DS 结构的人体模型文件 。可以通过如下两种方式来获取人体模 型:
①在 3D Studio MAX 环境下 ,直接搭建人体模型 。 ②使用来自于 MetaCreation 公司 Curious labs 工作室在 Pose 软件中提供的人体库 。Pose 为描述一个人体 的形象提供了各种快速而准确的参考模型 。Pose 可以读取 DXF、3DS、OBJ 、TIF 等文件 ,因此能与任何输出为 以上文件的应用程序进行信息交互 ,如 3D Studio MAX、Photoshop 等 。通过将 Pose 人体库中的人体模型转存 为 3DS 文件 ,然后根据 3DS 文件的文件结构 ,进行文件的读取 ,根据读取的三坐标信息进行三维人体的重建 而最终形成人体 。
利用 OpenGL 与 3DS 集成技术构建服装 CAD 的三维人体模型 Ξ
王 鹏 ,吴志明
(江南大学纺织服装学院 ,江苏 无锡 214122)
摘 要 :本文提出了通过读取 3DS 文件结合 OpenGL 图形库来构建三维人体模型的新方法 。该方 法首先是利用 3DS Studio MAX 获得三维人体模型 ,在深入分析了 3DS 文件的文件结构基础之上 ,借 助 C 6 语言的文件读取技术 ,对 3DS 文件进行读取 。然后根据读取的顶点相关数据 ,进行标准人体 的拟合 。最后 ,得到所需的人体模型 。利用 OpenGL 的模型视图变换函数 ,可以对人体模型进行任 意的平移和旋转 。并可以在此基础上 ,进行三维衣片结构线的交互设计 。使得服装设计者可以从 多方位 、多角度来观察人体的着装效果 。这一点也正是三维服装 CAD 的优势所在 。 关键词 :OpenGL ;3DS ;三维人体模型 ;文件读取 ;服装 CAD 中图分类号 :TS 941. 2 文献标识码 :A
基于OPENGL的三维人体运动仿真
基于OPENGL的三维人体运动仿真李清玲;李爽【期刊名称】《计算机仿真》【年(卷),期】2011(28)4【摘要】研究虚拟人体运动仿真动画技术是计算机动画设计中极重要的课题,构建简化虚拟的人体几何模型,利用计算机图形学知识,针对人体几何建模复杂,逼真度、控制性差的问题,先优化设计人体仿真运动相应的数学模型,建立人体运动系统坐标系后,采用Denavic-Hartenberg法,建立虚拟人体分层结构运动链的空间关节坐标系统.在3DS MAX下进行逼真几何建模,把模型转化为OpenGL程序,运用Visual C++6.0和OpenGL为编程工具,实现虚拟人体关节运动控制.结果表明,建模逼真,优化的几何模型在软件下容易控制,整体效果好,增强了虚拟人体运动的真实感和动作效果,很好地实现了虚拟人体行走.%Human animation is one of the challenging tasks in the field of computer animation. To solve those sophisticated problems such as complex geometry model, simulation degree and hard to control, we must build a model to select best human motion simulation at first, then simplify the human model of geometry. We can present a space index of human motion with knowledge of computer graphics and methods of Denavic - Hartenberg, offer an articulation space index of simulation of human being. We take waist articulation as basic index, take every joint of articulation to present particular index, and construct a hierarchy joint chain of human motions. Finally, we construct a geometry model with 3DS MAX, then transform the model into OpenGLprogram by making use of tools such as Visual C + + 6. 0 and OpenGL to simulation of human walking. By practice, we achieved better visual model simulation,the human motion can be controlled easily, and the simulation walking of human is strengthened.【总页数】5页(P270-273,278)【作者】李清玲;李爽【作者单位】信阳农业高等专科学校,河南,信阳,464000;郑州旅游职业学院,河南,郑州,450009【正文语种】中文【中图分类】G434【相关文献】1.基于OpenGL的M_6iB型FANUC 机器人三维运动仿真 [J], 原大宁;崔冬2.基于OpenGL的三自由度并联机器人三维运动仿真系统 [J], 周正;吴昌林;陶卫军;余江3.基于3DS与OpenGL的三维人体模型构建方法 [J], 李素芳;谷林4.基于OpenGL的纤维缠绕的三维运动仿真 [J], 吕锋;吴皓莹;谢兴同5.基于VB与OpenGL的机器人三维运动仿真系统的设计 [J], 马壮;周建利;柳延领因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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基于3DS与OpenGL的三维人体模型构建方法摘要：在应用程序中构建三维人体模型是实现三维虚拟试衣系统的一项基础工作。
在Visual C++6.0开发环境下，利用OpenGL和3DS优势互补实现人体模型的构建和交互。
克服了因OpenGL没有提供三维模型的高级命令，仅通过点、线及多边形等基本几何图元构建模型所造成的工作量和难度大的问题，实现了快速构建高质量三维人体模型的目的。
关键词：三维人体模型；OpenGL；3DS0引言三维人体建模是实现虚拟试衣的基础，也是计算机图形学和服装CAD 领域研究的热点和难点。
目前，在服装人体建模中主要使用的方法有4种：多面体建模、基于特征的服装人体曲面建模、参数化的曲面建模、以网格边界线为连续条件的三维人体建模[1]。
人体表面复杂、不规则，人体模型建立难度较大，不少学者在人体建模方面进行了相关研究。
宋庆文等[2]对人体模型数据进行分析，用NURBS曲面构建了人体的四肢和躯干，但手部和脚的原始三角型网孔依然残留着。
吴龙、张欣等[3]在单文档视图模式下调用OpenGL，通过多边形曲面造型方法来实现参数化人台设计。
盛光有、姜寿山等[4]以一种基于单目视觉测量原理的三维人体扫描装置获得的人体数据为来源，运用三角面片法构建人体表面，并把人体模型保存为标准的OBJ文件模型格式。
李基拓等[5]提出了使用正、侧、背面 4 幅正交人体图像，通过参数化变形截面环变形人体模型模板后得到带服饰纹理的个性化虚拟人，但基于照片构建的人体模型往往真实程度很差，不能真正反映人体的特征。
本文的三维人体模型构建采用多面体建模技术，在获取人体曲面数据阶段，通过Poser中的人体模型导出为3DS 文件来获得相关数据，并结合3DS和OpenGL的方法来实现模型构建和交互。
13DS文件格式3DS是非常普遍的数据格式，以3DS格式保存的三维图形文件非常丰富。
3DS文件由块组成，每个块由信息类别和下一个块的相对位置两部分组成，其中块的信息类别由ID来识别。
3DS文件中的数据按低位在前、高位在后的方式组织。
例如，两个十六进制字节0x4A5C组成的整型数，表明5C是高位字节，4A是低位字节。
每个块是一个层次结构，不同类型的块具有不同的层次结构。
3DS文件中有一个ID是0x4D4D的根块，它是文件的开始，其大小就是文件的大小。
根块内的块称为主块，有3D编辑程序块和关键帧块两种类型。
3D编辑程序块是物体的形体数据定义的开始，主块后面是该主块所包括的子块。
3D编辑程序块的子块包括材质列表块、物体块等，而物体块又包括了网格块、亮度信息块、相机参数块等，其中，网格块包括顶点列表块、面信息块、位置信息块等；关键帧块定义关键帧的信息。
3DS文件这种块的结构的优势在于应用时可以跳过不需要的块信息，仅读取所需块。
2OpenGL三维图形工具包SGI公司的OpenGL（即开放性图形库Open Graphics Library）是一种图形与硬件的接口，独立于硬件系统、操作系统和窗口系统，具有广泛的可移植性。
OpenGL提供了清晰明了的图形函数，不要求开发者把三维物体模型的数据写成固定的数据格式，开发者不但可以直接使用自己的数据，而且可以利用其它不同格式的数据源，这种灵活性极大地节省了开发时间，提高了开发效率[6]。
OpenGL还提供了建模、变换、着色、光照处理、纹理映射、双缓存动画、反走样等基本操作，但没有提供三维模型的高级命令，只提供绘制简单图元的函数，仅通过点、线及多边形等基本几何图元构建复杂模型的工作量和难度较大。
OpenGL的工作流程如图1所示，OpenGL中的几何顶点数据和像素数据可以被存储在显示列表中或者能够立即得到处理。
几何顶点数据包括模型的顶点集、线集、多边形集，这些数据经过运算器、逐个顶点操作等；图像数据包括像素、影像集、位图集等，图像像素数据的处理方式与几何顶点数据的处理方式是不同的，但它们都经过光栅化、逐个片元（Fragment）处理直至把最后的光栅数据写入帧缓冲区，最后通过硬件显示在输出设备上。
3三维人体数据获取三维人体数据的获取不仅是建立人体模型的前提，而且是服装工业化生产中制定型号规格标准的基础。
人体数据的获取可以通过测量仪测得，可分为传统接触式测量和非接触式测量两种。
传统接触式测量是以软尺、测距计、滑动计等为测量工具测出人体有关部位的长度、宽度、围度等二维数据如身高、胸围、腰围、臀围、肩宽、大腿围、小腿围等。
非接触式测量通过三维人体扫描仪获得人体的点云数据，具体有立体摄影测量方法、激光测量法、莫尔条纹测量法、TC2分层轮廓测量法、投影条纹相位测量法等。
考虑到用传统测量工具对真实人体进行测量的诸多不便以及三维人体扫描仪比较昂贵，本文采用三维人体造型软件Poser自带的人体模型。
Poser是美国Curious Labs开发的三维人体造型软件，它提供了很多标准的人体模型，并具有很强的信息交互能力，可以读取3DS、OBJ、DXF等文件，所以Poser可以与输出以上文件的应用程序进行交互，如3DS max等。
首先将Poser中的人体模型导出为3DS文件的格式，然后根据3DS文件块结构的特点，利用计算机编程将有用的人体曲面的顶点信息提取出来作为人体建模研究的数据。
对于其它多块信息则可以忽略，这不会妨碍对所需信息的提取，反而正是3DS文件块结构的优势所在。
4基于VC的人体模型绘制4.1VC中配置OpenGL绘图环境实现VC和OpenGL之间图形接口的机制是像素格式设置以及关联DC（Device Context，又称设备描述表）与RC（Render Context，又称渲染描述表）。
此后OpenGL即可调用绘图原语，在窗口中绘出图形[7]。
VC开发环境下，创建基于单文档的OpenGL应用程序：（1）工程中添加用来链接OpenGL函数的lib。
单击菜单project 选择settings，在Link选项卡的Object/library modules里添加代码“opengl32.lib glu32.lib glaux.lib”，每个lib之间用一个空格隔开，然后在需要调用OpenGL库函数的文件顶部包含OpenGL函数的头文件，分别是gl.h，glu.h，glaux.h。
（2）在利用OpenGL绘图的视类中创建OpenGL绘制描述表，用来把OpenGL函数的调用连接到设备描述表。
声明变量：HGLRC m_hGLContext。
（3）设置OpenGL像素格式。
OpenGL 窗口要求有自己的像素格式，只有那些从OpenGL 窗口客户区域获得DC 才容许在窗口中绘图。
OpenGL用一个PIXELFORMATDESCRIPTOR 的数据结构保存和转换像素格式。
（4）初始化声明的OpenGL设备环境句柄，使之与当前的DC 相连。
如此便完成了OpenGL的绘图环境配置，可以调用OpenGL提供的函数来进行建模操作。
4.2人体数据读取通过前面对3DS文件结构的分析，结合面向对象编程思想，设计结构体t3DObject和t3DModel 来组织3DS文件读取程序的数据结构以及辅助类CLoad3DS来实现对3DS文件的读取及相关操作。
其中，t3DObject 存放实体对象的相关信息，属性主要记录了对象中的顶点数目（numOfVerts）、面片数目（numOfFaces）、对象的名称、材质ID（materialID）、顶点坐标（pVerts）、法向量（pNormals）、面索引信息（pFaces）等主要数据结构。
一个3DS文件包括一系列的t3DObject，结构体t3DModel是对t3DObject的对象集合的描述。
其属性主要记录了对象的数目（numOfObjects）、材质的数目（numOfMaterials）、材质链表信息（pMaterials）、对象链表信息（pObject）。
类CLoad3DS的主要操作有：ReadChunk（）读一个块；ProcessNextChunk（）读下一个块；ProcessNextObjectChunk（）读下一个对象块；ReadV ertices（）读对象的顶点；ReadVertexIndices（）读取面信息；ComputeNormals（）计算顶点的法向量。
类CLoad3DS读取3DS文件的操作简单描述如下：打开一个文件，在文件指针合法的情况下，调用ReadChunk（）读取第一个块，然后判断该块的ID是否是0x4D4D，若是则说明该文件是3DS文件；接着调用递归函数ProcessNextChunk（）将对象读出并保存到t3DModel实例中，在读完整个3DS文件后，调用ComputeNormals（）计算顶点的法线。
4.3VC环境下三维人体模型绘制根据读入的人体数据，利用三角面元来构造人体模型，以下是绘制人体模型的关键程序段：glBegin（GL_TRIANGLES）；//三角形图元for（int j = 0；j < pObject->numOfFaces；j++）// 遍历所有的面{for（int i = 0；i < 3；i++）// 遍历三角形的所有点{int index = pObject->pFaces[j].vertIndex[i]；// 获得面对每个点的索引glNormal3f（pObject->pNormals[index].x，pObject->pNormals[index].y，pObject->pNormals[index].z）；// 给出法向量glVertex3f（pObject->pVerts[index].x，pObject->pVerts[index].y，pObject->pVerts[ index ].z）；//给出顶点}}glEnd（）；// 绘制结束4.4人体模型交互利用OpenGL 提供的坐标变换、颜色处理、光照处理、选择等功能可实现三维物体更加真实的显示，同时还可以实现三维物体的旋转、放缩等交互操作。
在OpenGL中，利用glTranslate（）函数完成物体的平移变换，利用glRotate（）函数实现物体的旋转变换，利用glScale（）函数实现物体的缩放变换，利用glPolygonMode（）函数来设置模型的点、线段、面显示方式。
在工程中主窗口分为左右两部分，单击菜单栏上的数据输入菜单项选择好人体模型的3DS文件后，主窗口的右侧显示人体模型，左侧有面元模式和线框模式两个单选按钮，用户可以选择模型显示的模式；还有光照复选框，选择光照复选框后还可以通过Slider滑动条控件来改变光照颜色。
窗口布置如图2所示。
单击人体模型后拖动鼠标来实现人体模型的旋转，鼠标滚动滑轮来实现模型的放大缩小。