成平廣 張 坤 強 磊 廖文亮 周 豪

(重慶第二師范學院 數(shù)學與信息工程系，中國 重慶400067)

隨著電腦技術的飛速發(fā)展，高貴、時尚、前衛(wèi)、個性立體的基于增強現(xiàn)實技術的裝飾畫廣泛應用于家庭，賓館，會議室，接待大廳等地方的裝飾。見識過的一般愛不釋手，沒見到過的，一旦見到會感覺非常神奇畫面色彩逼真，光亮，層次感強，畫質(zhì)細膩，豐滿；體現(xiàn)各種元素，極具立體感和縱深感，效果栩栩如生，如同就在眼前，唾手可得；表現(xiàn)各種圖案和意境，更加真實，而且具有強烈的視覺沖擊力，呼之欲出，有身臨其境的感覺。但增強現(xiàn)實技術的人物三維裝扮設計與開發(fā)很不成熟，因為增強現(xiàn)實技術的三維平面人物的裝扮，是一種綜合了圖像識別、動作捕捉、虛擬現(xiàn)實等學科，將數(shù)字信息、三維虛擬模型精確地疊加顯示到真實場景的創(chuàng)新人機交互技術。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)外對于增強現(xiàn)實技術的研究出現(xiàn)了很濃厚的氣氛，國內(nèi)外相關研討會的數(shù)目不斷增加，學術期刊和國際會議為研究者提供了一個充分交流的空間。其研究重點從簡單的系統(tǒng)框架、硬件跟蹤等技術，發(fā)展到目前的交互性能評價，每年有大量的相關增強現(xiàn)實技術研究的學術論文成果，還出現(xiàn)了一些增強現(xiàn)實技術的專題討論，由此可見，目前增強現(xiàn)實技術發(fā)展迅速，它的研究與應用將有著深遠的價值。隨著計算機軟、硬件能力的提高，已經(jīng)開始快速的進入到大眾視野，并在會展、營銷、科教、設計、出版、娛樂等領域發(fā)揮越來越重要的作用，被時代周刊列為當前最具活力和前景的十大技術之一。

目前從事增強現(xiàn)實技術研究的學術機構有美國北卡羅來納大學、麻省理工學院、波音公司、加拿大多倫大學和索尼計算機科學實驗室等；然而國內(nèi)在這一方面的研究以及系統(tǒng)應用的方面還比較有限。

2 理論意義與應用價值

2.1 理論意義

隨著網(wǎng)絡時代的發(fā)展，以及年輕人追求自我個性與酷愛潮流元素的趨勢。目前市場上已有美圖秀秀，QQ秀等一系列人物裝扮軟件。其都取得了巨大的經(jīng)濟效益和市場價值。此軟件是運用增強現(xiàn)實技術的一款新型人物形象修飾軟件，用戶通過系統(tǒng)平臺模擬器模擬出一個與自身相像的3D人物形象，然后使用此軟件的一些操作工具對3D人物進行修飾，裝扮動作的設置等一系列操作。通過與增強現(xiàn)實技術的結(jié)合，傳統(tǒng)的平面物體將進入全新互動的三維時代，想象一下，用戶們面對的不再是枯燥的文字與圖片，一個個逼真、生動的三維立體形象，在光影、音效的襯托下活靈活現(xiàn)的展示在眼前，我們將能夠真正體驗到在3D世界中樂趣，效果如下。

圖1 對比效果圖

2.2 應用價值

設計方面：設計再精確的圖紙，也會限制設計師設計理念的準確表達，影響和客戶的溝通。增強現(xiàn)實技術，恰恰彌補了這個缺陷。無論是工業(yè)設計、服裝設計、美術設計都能通過增強現(xiàn)實技術將設計師的創(chuàng)意快速、逼真的融合于現(xiàn)實場景中，讓用戶在設計階段就能對最終產(chǎn)品有直觀和切身的感受。

科教方面：科教推動虛擬現(xiàn)實進入實景體驗的增強現(xiàn)實技術，將科普教育提升到一個全新的階段，豐富多彩的天文、地理、生物知識不再是課件上的簡單圖片，而是可以實時互動的三維模型。

娛樂方面：娛樂蓬勃發(fā)展的游戲產(chǎn)業(yè)，永遠是孕育創(chuàng)新技術的土壤。增強現(xiàn)實技術，作為今后最具前景和活力的人機交互技術，也必將為用戶帶來全新的游戲體驗，甚至徹底顛覆傳統(tǒng)的基于虛擬世界的游戲模式。

3 軟件的設計思考

3.1 基本內(nèi)容

該軟件是一種基于增強現(xiàn)實技術的人物動畫制作軟件，它是用戶通過高清攝像頭實時捕捉現(xiàn)場人物頭部影像再通過系統(tǒng)地識別和處理，在三維空間平臺上模擬或者匹配出一個具有高清3D效果的人物頭部影像。然后使用系統(tǒng)提供的功能將這個三維立體的人物頭像影像進行一系列操作。

3.2 設計思路

（1）在軟件中存放大量基礎人物面部器官的樣式，如各種不同類型的眼睛，眉毛，臉部，鼻子，嘴巴，下巴，額頭，頭型（臉部各個部分盡量細化，各個類型的器官進行精密有順序的分組）供用戶選取組裝成自己想象的人物頭像。至于脖子以下的軀體部分可簡略。輸入其軀體的數(shù)字數(shù)據(jù)，如高度，粗細，顏色等由系統(tǒng)自行匹配與其相對應的，再由用戶選擇與自身相匹配的。

圖2 模擬五官匹配圖

（2）編輯一個這樣的軟件程序，使其能通過識別二維圖像使其轉(zhuǎn)化為三維的立體圖像。不過這方面對軟件編程等技術專業(yè)性要求較高，可在軟件較為成熟，需要向高精度等方面發(fā)展時再行考慮。

（3）面部構造感受器，通過面罩狀感受器對人物面部發(fā)出感應光，感應光觸碰面部，進行反射，感受器通過計算接受反射光的時間間隔，在系統(tǒng)內(nèi)模擬出面部大致形狀。在由用戶調(diào)整某些參數(shù)，達到理想的效果。

3.3 主要功能

有以下幾個模塊來形成系統(tǒng)的骨干部分，完成一些指令和功能。

（1）美容模塊：用戶可通過此軟件給自己的立體頭像的面部進行美容，讓一些想美容的人通過此軟件先對美容的效果進行了解。另外系統(tǒng)提供其他人使用此方法美容后的效果圖和一些相關知識 （負作用，注意事項等）供使用者參考。軟件系統(tǒng)還會給予這種美容技術的可行性，風險性進行評分，供顧客咨詢。

（2）發(fā)式模塊：用戶可通過此軟件進行發(fā)式的選取，使用戶用最短時間快速瀏覽不同發(fā)式的裝扮效果，實現(xiàn)高效率的發(fā)式挑選，試用。系統(tǒng)會把各種不同的發(fā)式素材自然的與用戶頭部匹配。發(fā)式會由系統(tǒng)進行詳細的款式分類，以方便用戶快速選擇不同款式，不同顏色，不同長度的發(fā)式。另外在，各種小飾品等方面進行選擇。如耳環(huán)，眼鏡，等實用的道具，系統(tǒng)配備各種發(fā)式系法教學視頻，供用戶觀賞學習。

圖3 模擬發(fā)型匹配果圖

（3）化妝模塊：用戶可以通過此軟件來使用不同的化妝品牌，系統(tǒng)會在頁面上顯示出不同化妝品的使用效果。另外系統(tǒng)會給予化妝品相對應的使用方法的教學視屏，使用的注意事項及此化妝品的價格，聲譽等給予評分。

（4）軀干模塊：如果只是頭像在頁面中展示，會給用戶以不真實，不具適用性的感覺，故此軟件在軀體方面給以簡略，輸入其軀體的數(shù)字數(shù)據(jù)，如高度，粗細，顏色等由系統(tǒng)自行匹配與其相對應的，再由用戶選擇與自身相匹配的。此軟件發(fā)展空間巨大，技術成熟后可在設計，科教，娛樂，營銷，會展等各個方面應用。帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會價值。此軟件志在于能使用戶自身更好，更美，更輕松的生活，幫助他們解決一些生活中常遇的問題。方便他們的生活。

總之，基于增強現(xiàn)實技術的人物三維軟件能夠解決立體成像，軟件指令簡潔，成像方式多元化，其應用方便快捷。產(chǎn)品系列由一整套可擴展的、靈活集成的各模塊組成，因而能滿足各行各業(yè)的工程需要。但也存在不足，軟件成像的精準性由于受到技術，外部環(huán)境的形象，容易產(chǎn)生小范圍的誤差，在今后的研究中進一步改進和提高。

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