楊霜紅，桑海偉，陳 海，何俊伶，何儒洋，王乾花

（1.貴州師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550018；2.貴州師范學(xué)院 大數(shù)據(jù)科學(xué)與智能工程研究院，貴州 貴陽(yáng) 550018）

0 引 言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，21世紀(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一門科學(xué)技術(shù)發(fā)展會(huì)慢慢走向穩(wěn)定，人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了許多不可能實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR技術(shù)）時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，目前虛擬技術(shù)在生活中隨處可見(jiàn)，比如3D電影、游戲、潛水、密室逃離等。這種VR仿真技術(shù)能夠幫助人們實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)虛擬世界的夢(mèng)想，VR技術(shù)已在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

目前市面上有很多發(fā)型設(shè)計(jì)軟件，但都是2D靜態(tài)圖片形式，無(wú)法真實(shí)反映出發(fā)型的動(dòng)態(tài)效果，不能從根本上打消消費(fèi)者的顧慮。同時(shí)，可選的款式和顏色等都已經(jīng)作了限制無(wú)法更改，展示不出消費(fèi)者自己最想要的設(shè)計(jì)效果。顯然，現(xiàn)有技術(shù)中這種發(fā)型推薦的“死板”和溝通時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)已經(jīng)不能滿足廣大美發(fā)師和消費(fèi)者的需要。基于VR的發(fā)型設(shè)計(jì)可以根據(jù)用戶臉型自動(dòng)匹配合適的發(fā)型，并實(shí)時(shí)“戴”在頭上，緊密貼合，打消了消費(fèi)者的顧慮，最大程度反映出真實(shí)的發(fā)型動(dòng)態(tài)效果。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由控制單元、網(wǎng)絡(luò)單元、播放單元以及人體3D信息采集單元構(gòu)成。其中控制單元是系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的運(yùn)算、處理；網(wǎng)絡(luò)單元是控制單元和播放單元之間的橋梁；播放單元采用人機(jī)界面，可以展現(xiàn)用戶選擇相應(yīng)發(fā)型后的直觀效果；3D信息采集單元進(jìn)行人體信息采集，所采集的信息經(jīng)處理后在播放單元顯示。系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)流程圖

2 發(fā)型設(shè)計(jì)的基本單元

2.1 人體3D信息采集單元

人體3D信息采集單元主要通過(guò)3D掃描儀采集人體信息。采用Sense 3D掃描儀對(duì)人體信息進(jìn)行抓取，通過(guò)拍攝高清晰度的彩色照片，融合幾何和光度立體恢復(fù)技術(shù)，微調(diào)捕捉的高分辨率三維彩色圖像。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)3D掃描儀對(duì)人進(jìn)行不同角度的掃描，提取出人的五官特征以及其他特征信息，產(chǎn)生一組序列圖像。為了保留人的真實(shí)特征，每次3D掃描儀旋轉(zhuǎn)較小角度，拍攝好照片后，應(yīng)用軟件將原始圖像數(shù)據(jù)處理成3D模型文件，并可以修改和潤(rùn)色。

2.2 網(wǎng)絡(luò)單元

網(wǎng)絡(luò)單元是整個(gè)系統(tǒng)的信息樞紐，進(jìn)行系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的傳輸。客戶端通過(guò)TCP/IP協(xié)議與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互服務(wù)器通過(guò)UART通信控制M0（顯示設(shè)備，輸入設(shè)備，檢測(cè)設(shè)備）進(jìn)行指定的動(dòng)作等。網(wǎng)絡(luò)單元示意圖如圖2所示。

2.3 控制單元

通過(guò)采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成虛擬環(huán)境，采用交錯(cuò)顯示模式、畫面交換、畫面同步倍頻的原理將3D模型立體顯示在此虛擬環(huán)境中。借助特殊的輸入/輸出設(shè)備，與虛擬世界中的物體進(jìn)行自然交互，通過(guò)視覺(jué)、聽覺(jué)和觸覺(jué)等獲得與真實(shí)世界相同的感受。

圖2 網(wǎng)絡(luò)單元示意圖

控制單元是系統(tǒng)的核心部分，它的作用是完成高運(yùn)算量圖形處理以及協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各種設(shè)備的工作。為保證系統(tǒng)的運(yùn)行速度和提高用戶體驗(yàn)，采用64位操作系統(tǒng)，12 GB內(nèi)存。在基于unity 3D的系統(tǒng)平臺(tái)，使用C#語(yǔ)言完成場(chǎng)景交互設(shè)計(jì)及控制功能實(shí)現(xiàn)?？刂茊卧疽鈭D如圖3所示。

圖3 控制單元示意圖

2.4 播放單元

播放單元包括高級(jí)可視化交互式播放平臺(tái)、視頻和控制系統(tǒng)。主要將產(chǎn)生的畫面投影到一個(gè)弧形甚至球形屏幕上，利用凸透鏡放大人眼看到的即時(shí)圖像范圍，與一個(gè)良好的三通道環(huán)幕投影系統(tǒng)產(chǎn)生的效果類似，大大降低了人眼被干擾的可能性，從而產(chǎn)生立體以及沉浸的效果。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)介紹基于VR技術(shù)的發(fā)型設(shè)計(jì)及其基本組成單元，對(duì)VR發(fā)型設(shè)計(jì)工作各部件的功能和作用進(jìn)行了介紹，使客戶能夠方便、快捷、全面了解產(chǎn)品部件問(wèn)題，使消費(fèi)者在改變發(fā)型之前看到發(fā)型設(shè)計(jì)之后的效果，打消消費(fèi)者的消費(fèi)顧慮，在為消費(fèi)者提供更好的服務(wù)的同時(shí)提高了消費(fèi)者的滿意度。

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