內容簡介:本書首先介紹可變形人體三維建模與運動分析的國內、外研究現(xiàn)狀，然后分別對人肢體三維建模、人臉三維建模、人體三維運動參數(shù)估計、人體運動檢測、人體運動跟蹤、人體運動力學分析、應用等方面進行了研究和探討。本書不僅有助于研究圖像、圖形領域的讀者全面認識可變形人體建模與運動分析，也可為體育科學、醫(yī)學、國防、動漫制作等相關人員提供人體運動分析的具體解決途徑。

作者簡介:潘海朗，博士，南京理工大學副教授，全國信息技術標準化技術委員會生物特征識別分技術委員，江蘇省體育科學學會運動生物力學專業(yè)委員會委員，美國加州大學圣地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所客座副研究員。主要研究方向為計算機視覺、計算機圖形學、圖像處理。

目錄:第1章 緒論 1
1．1 意義 1
1．1．1 研究意義 1
1．1．2 運動生物力學應用 1
1．1．3 步態(tài)分析應用 3
1．1．4 軍事應用 4
1．1．5 娛樂應用 6
1．2 國內、外研究現(xiàn)狀 7
1．2．1 二維建模與運動分析 7
1．2．2 三維曲面建模與運動分析 9
1．2．3 基于幾何的建模與運動分析 14
1．2．4 基于物理的建模與運動分析 16
1．2．5 基于解剖的建模與運動分析 17
1．2．6 人體運動生物力學研究 18
1．2．7 人體步態(tài)動力學研究 19
1．3 研究內容 20
1．4 創(chuàng)新點 22
第2章 人肢體三維建模 25
2．1 引言 25
2．1．1 超二次橢球曲面人體模型 25
2．1．2 元球隱式曲面人體模型 26
2．1．3 建模方法比較 28
2．1．4 本章研究內容 29
2．2 旋轉圓錐曲面人肢體模型 29
2．2．1 旋轉圓錐曲面 29
2．2．2 人體骨架 32
2．2．3 虛擬人模型 32
2．2．4 基于圖像標記點的人肢體建模 34
2．2．5 基于圖像輪廓的人肢體建模 35
2．2．6 基于體積不變性的人肢體建模 38
2．3 蛋形曲面人肢體模型 41
2．3．1 蛋形曲面 42
2．3．2 基于圖像輪廓的人肢體建模 44
2．4 卷積曲面人肢體模型 48
2．4．1 概況 48
2．4．2 卷積曲面 49
2．4．3 卷積曲線 50
2．4．4 卷積曲面和卷積曲線投影對應關系 50
2．4．5 人體模型及其初始化 53
2．5 螺旋線曲面人肢體模型 55
2．5．1 螺旋線模型參數(shù)方程 55
2．5．2 螺旋線形狀分析 57
2．5．3 螺旋線擬合 59
2．5．4 基于圖像的肢體建模 60
2．5．5 虛擬人模型 62
2．6 流形T樣條曲面人肢體模型 63
2．6．1 概述 63
2．6．2 三角網格曲面參數(shù)化 66
2．6．3 流形T樣條 70
2．6．4 曲面重建 70
2．7 張量曲面人肢體模型 71
2．7．1 張量積曲面 71
2．7．2 張量橢球 72
第3章 人臉三維建模 74
3．1 引言 74
3．2 基于網格光的三維人臉建模 79
3．2．1 網格條紋的提取與細化 79
3．2．2 特征點的定位與匹配 88
3．2．3 三維人臉重建 95
3．3 卷積曲面人臉模型 104
3．3．1 通用人臉網格變形 104
3．3．2 卷積曲面人臉建模 106
3．3．3 臉部皺紋的生成 107
3．3．4 實驗 108
第4章 人體三維運動參數(shù)估計 110
4．1 引言 110
4．2 基于骨架的運動估計 111
4．2．1 原理 111
4．2．2 實驗 112
4．3 基于旋轉圓錐曲面模型的運動估計 115
4．3．1 原理 115
4．3．2 實驗 118
4．4 基于卷積曲面模型的關節(jié)點角度參數(shù)估計 119
4．4．1 目標函數(shù)與約束函數(shù) 120
4．4．2 實驗 120
第5章 人體運動檢測 123
5．1 引言 123
5．2 基于蛋形曲面模型的姿態(tài)評價 124
5．3 膚色檢測 127
5．3．1 圖像預處理 128
5．3．2 常用目標檢測算法 128
5．3．3 H-CrCb顏色空間的膚色分割 130
5．4 基于螺旋線模型的相似度度量 133
5．4．1 增量PCA 134
5．4．2 二值距離變換 136
第6章 人體運動跟蹤 137
6．1 引言 137
6．2 基于蛋形曲面模型的粒子濾波跟蹤 138
6．2．1 粒子濾波相關理論 139
6．2．2 基于粒子濾波的視覺跟蹤框架 144
6．2．3 基于蛋形曲面模型的粒子濾波跟蹤 145
6．2．4 實驗 148
6．3 采用判別和生成模型方法的運動跟蹤 155
6．3．1 圖像特征 155
6．3．2 形狀和姿態(tài)的判別式估計 157
6．3．3 形狀和姿態(tài)的生成式隨機優(yōu)化 159
6．3．4 實驗 159
6．4 采用協(xié)方差比例采樣方法的運動跟蹤 163
6．4．1 算法框架 163
6．4．2 優(yōu)化粒子濾波算法 164
6．4．3 實驗 166
6．5 采用平面模板匹配方法的運動跟蹤 170
6．5．1 算法框架 171
6．5．2 相關性 171
6．5．3 創(chuàng)新性 172
6．5．4 最小化 172
6．5．5 實驗 172
6．6 采用稀疏表示方法的運動跟蹤 177
6．6．1 粒子濾波 177
6．6．2 L1最小化運動跟蹤 178
6．6．3 實驗 180
6．7 采用線性回歸生成式方法的運動跟蹤 181
6．7．1 帶有Gaussian-Laplacian噪聲的線性回歸求解 181
6．7．2 運動跟蹤 183
6．7．3 實驗 184
6．7．4 跟蹤算法對比 188
6．8 采用“跟蹤-學習-檢測”方法的運動跟蹤 201
6．8．1 概述 201
6．8．2 TLD內部模塊 201
6．8．3 相關理論 204
6．8．4 實驗 209
6．9 采用稀疏性協(xié)同模型方法的運動跟蹤 209
6．9．1 概況 209
6．9．2 基于稀疏的可區(qū)別分類器（SDC） 210
6．9．3 稀疏生成模型 212
6．9．4 協(xié)同模型 213
6．9．5 更新方案 213
6．9．6 實驗 213
6．10 采用動力學約束的運動跟蹤 214
第7章 人體運動力學分析 216
7．1 運動生物力學分析 216
7．1．1 引言 216
7．1．2 分析原理 217
7．1．3 實驗 220
7．2 步態(tài)動力學分析 223
7．2．1 分析原理 223
7．2．2 實驗 225
7．3 重心比較實驗 228
第8章 應用 230
8．1 虛擬人三維模型運動控制平臺軟件 230
8．1．1 軟件 230
8．1．2 數(shù)據(jù)格式 234
8．2 嬰幼兒顱骨畸形三維檢測儀 237
8．2．1 新生寶寶頭型偏的原因和癥狀 237
8．2．2 產品現(xiàn)狀 239
8．2．3 產品概述 241
8．3 漢維肢體語言差異模型庫及轉換平臺軟件 243
參考文獻 250