基于单-多视图优化的足球球员三维姿态和体型估计

足球比赛场景的三维重建有助于观众自由切换视角,增加了互动性和沉浸感。针对足球比赛场景中的足球球员,提出一种三维姿态和体型估计方法。对球员的多视图图像使用训练好的部分注意力回归的三维人体估计(PARE)模型生成初始的三维姿态和体型估计,并使用人工标注的二维关节点作为优化目标。单-多视图优化操作利用蒙皮多人线性模型(SMPL)和正交投影的可微性,将球员的三维姿态和体型参数映射到二维关节点,计算其与人工标注之间的差异,再使用神经网络的反向传播算法更新三维姿态和体型参数,持续这些过程直到差异最小化。在自建的足球球员多视图数据集上的实验结果表明,该方法能够有效估计足球球员的三维姿态和体型,与人体网格恢复、在循环中优化SMPL、PARE等方法相比,二维关节点精度在单视图上提高了9.2%~37.5%,在多视图交叉验证中提高了34.9%~54.1%。

基于高分辨率网络和图卷积网络的三维人体重建模型

针对单目图像重建人体时出现的头部姿态翻转和图像特征间隐式空间线索缺失的问题,提出了一种基于高分辨率网络(HRNet)和图卷积网络(GCN)的三维人体重建模型。首先利用HRNet和残差块作为主干网络从原始图像中提取丰富的人体特征信息,然后使用GCN来捕获特征之间隐式的空间线索以获得空间精确的特征表示,最后使用此特征来预测多人线性蒙皮模型(SMPL)的参数以得到更加准确的重建结果;同时为了有效解决人体头部姿态翻转的问题,对SMPL的关节点重新进行了定义,在原有关节的基础上增加对头部关节点的定义。实验结果表明,所提模型能够准确地重建出三维人体,在2D数据集LSP上的重建准确率达到了92.41%,在3D数据集MPI-INF-3DHP上的关节误差和重建误差也大幅降低,平均误差仅分别为97.73 mm和64.63 mm,验证了所提模型在人体重建领域的有效性。

基于单视图的带纹理三维人体网格参数化重建

针对计算机视觉中的三维人体重建问题,文章提出一种端到端的的网络框架,在三维和二维混合监督下,从单幅彩色图像重建带纹理信息的精准三维人体网格。使用4个编码器分别提取形状姿态特征、纹理特征、光照参数和像机参数,得到的图像特征被送入三维回归模块,迭代推断出三维人体参数;纹理参数送入纹理解码器网络得到纹理图;学习到的人体参数可转化为三维人体网格;对于损失函数的设置,预测的人体网格顶点与真实顶点的差值用来进行三维监督;通过预测的像机参数、光照参数和纹理计算二维渲染损失;通过三维关节投射得到的二维关节与图像上的二维关节真值计算二维关节重投影损失;生成对抗网络的鉴别器使得渲染图像更加真实。该文方法与现有的三维人体重建方法相比具有竞争力,而且重建的三维人体网格带有纹理信息。

融入变分自编码网络的文本生成三维运动人体

目的针对现有动态三维数字人体模型生成时不能改变体型、运动固定单一等问题,提出一种融合变分自编码器(variational auto-encoder,VAE)网络、对比语言—图像预训练(contrastive language-image pretraining,CLIP)网络与门控循环单元(gate recurrent unit,GRU)网络生成运动三维人体模型的方法。该方法可根据文本描述生成相应体型和动作的三维人体模型。方法首先,使用VAE编码网络生成潜在编码,结合CLIP网络零样本生成体型与文本表述相符的人体模型,以解决蒙皮多人线性(skinned multi-person linear,SMPL)模型参数不合理而生成不符合正常体型特征的人体模型问题;其次,采用VAE网络与GRU网络生成与文本表述相符的变长时间三维人体姿势序列,以解决现有运动生成方法仅生成事先指定的姿势序列、无法生成运动时间不同的姿势序列问题;最后,将体型特征与运动特征结合,得到三维运动人体模型。结果在HumanML3D数据集上进行人体生成实验,并与其他3种方法进行比较,相比于现有最好方法,R精度的Top1、Top2和Top3分别提高了0.031、0.034和0.028,弗雷歇初始距离(Fréchet inception distance,FID)提高了0.094,多样性提高了0.065。消融实验验证了模型的有效性,结果表明本文方法对人体模型生成效果有提升。结论本文方法可通过文本描述生成运动三维人体模型,模型的体型和动作更符合输入文本的描述。