建造人形圖樣

為了有效的僅以頭部和四肢的末端來呈現人像的活動，我們嘗試利用一些簡單的圖 形來建立人形圖樣，並透過這些人形圖樣來描述這些肢體部位，以達到模擬實際的人像 活動情形。首先，我們利用一些線條來表示頭部與四肢，雖然我們並沒有軀幹的資料，

但是在便於顯示的前提下，我們可以假設一個虛擬的矩形，其高為頭部長度的三倍，寬 則為頭部長度的兩倍。

圖28.以簡易線條和矩形建立人形圖樣：左側為人體影像、右側為人形圖樣。

其次，如圖28 所示，我們以先前的章節裡所獲得的末端位置來決定每個圖形的位 置。頭部的長度是以多次實驗中，所觀察出頭部近似中心軸線的平均值來設定，大約是 20 個像素點最合適；因此，我們將末端往垂直下方至 20 個像素點的位置繪製一條線段(紅 色)，表示頭部的所在位置。手部的線條則是將虛擬軀幹的上方兩頂點(棕色與粉紅色)，

延伸到手部末端的位置。腿部的方法與手部類似，是以虛擬軀幹的正下方為起始點，然 後延伸到腿部末端的位置(藍色和綠色)。由圖 28 中的所顯示的人形圖樣，可以大略看出 頭部與四肢的位置。圖29 (a)-(d)是以上述線條呈現頭部與四肢的一些實例，從圖中大略 的可以看出人像活動的狀況，如站立、舉手和抬腿等。

(a)

(b)

(c)

(d)

圖29.以線條建立的人形圖樣模擬人像活動：左側為人體影像、右側為人形圖樣。

而在圖29(b)中，由於兩條手臂因為屈縮在身體的正面，使得紅外線影像在無法偵測 出手臂的位置，在這篇論文裡面，我們假設手臂的遮蔽都是由身體的軀幹部位所造成 的，在被遮蔽的情況下，由於無法正確的得知手臂的位置，故我們將手臂的位置，假設 為與軀幹平行並緊貼於側方，末端點的位置即為軀幹的側邊下方，如圖29 (b)所示。雖 然利用簡單的線條可以大致標示出頭部與四肢的變化，不過我們對於如此過度簡化的圖 樣並不滿意，對於某些四肢的活動較為複雜，尤其是雙手未伸直時，僅以線條的方式表 現顯然不夠恰當，如圖30(a)-(d)所示。

(a)

(b)

(c)

圖30.以線條模擬頭部與四肢不夠恰當的情況：左側為人體影像、右側為人形圖樣。

(d)

圖30.以線條模擬頭部與四肢不夠恰當的情況：左側為人體影像、右側為人形圖樣(續)。

因此，我們改用其他的圖形來建立人形圖樣，在頭部的部分，因為人像的頭部較接 近於橢圓狀，故以一個橢圓形來呈現；兩個腿部則是利用兩個平行四邊形來呈現，將腿 部的寬度表示出來；而人的手臂部份因為常常需要彎曲，雖然僅以末端點的資料較難以 將手臂的全貌給呈現出來，但是經過數次的實驗和觀察，我們發現由於雙手常常出現彎 曲的狀態，便考慮以較能夠覆蓋雙手的所在位置的橢圓形的方式來呈現。因此，將上述 所修改的圖形套入如圖28 的人像姿勢後，我們可以得到如圖 31 所示的人形圖樣。

圖31.修改後的人形圖樣：左側為人體影像、右側為人形圖樣。

在圖31 的人形圖樣中，頭部橢圓的大小是以實驗過後的經驗值為參考依據(長軸長 度=20、短軸長度=10)，腿部的長度是以軀幹到腿部末端來決定，腿部與軀幹的連結點，

則是在軀幹下方的邊緣，代表腿部的兩平行四邊形將在上述邊緣的中點相接，兩平行四 邊形的寬度也是參考實驗的經驗值(寬度=5 )。另外，手部橢圓的大小則是從虛擬軀幹的 一邊到手部末端的距離來計算，軀幹到手臂末端的垂直距離作為橢圓長軸(Lh)，水平距 離則作為橢圓短軸(Lv)，接著再以

) ( tan ¹

h v

L

− L

θ = ， (4-2) 對於水平與垂直方向的距離比取反正切函數後，決定出手部橢圓的偏移角。至於軀幹的 部分，我們仍採用上述的方法，以頭部長軸的三倍作為軀幹的高，頭部短軸的兩倍作為 軀幹的寬，繪製出一個虛擬的軀幹矩形以方便閱讀。圖32 (a)-(h)是採用上述的人形圖 樣，所獲得的人像活動顯示圖示。

(a)

(b)

(c)

圖32.以橢圓和平行四邊形所建立出的人形圖樣：左側為人體影像、右側為人形圖樣。

(

(d)

(e)

(f)

(g)

圖32.以橢圓和平行四邊形所建立出的人形圖樣：左側為人體影像、右側為人形圖樣(續)。

(h)

圖32.以橢圓和平行四邊形所建立出的人形圖樣：左側為人體影像、右側為人形圖樣(續)。

從圖32 (a)-(g)中我們可以觀察到，以橢圓形來呈現頭部顯然比線條要更具親和感，

使得頭部的顯示要較為明確，頭部橢圓的定位方式是將末端位置的垂直方向減掉長軸的 一半，水平方向則是減掉短軸的一半，如此我們可以確認出頭部橢圓的中心位置。而腿 部的部分，在給定了寬度之後，使得腿部的呈現方式變得較為明顯，在圖32 (c)中，代 表腿部的藍色和綠色平行四邊形在末端的位置發生重疊的現象，這是因為在人像的兩腿 間彼此產生遮蔽的緣故，這會使得我們只獲得一條腿部的末端位置。

我們假設被遮蔽腿部的遮蔽物皆為另一條以獲的末端資訊腿部，亦即兩條腿部是彼 此相互遮蔽，故我們只能取得一條腿部的末端位置。在遮蔽的情況下，我們將兩條腿部 的末端皆設為相同，也就是在人形圖樣中的兩條腿部將會共用同一個末端位置，也就是 如圖32 (c)(d)所呈現的方式。腿部平行四邊形的兩邊是由軀幹矩形的下方中間位置和末 端位置構成，由軀幹中央向外擴展至腿部的寬度，末端點則是向左右擴展各一半的寬度。

手部的遮蔽則與線條所呈現的方式類似，將手部橢圓的位置繪製於軀幹的內側，如圖32 (b)所式，以橢圓方式來呈現手部時，即使在遮蔽的情況下，似乎也較線條更為符合實際 的情況，另外從圖32 (e)-(g)中，雖然與實際情況仍有所不同，但是利用橢圓來呈現手部 的方式仍然有很不錯的表現。