数字虚拟人一直是当今的研究热点,其中最关键的就是造型问题。人体模型越接近于真实的人体,产生的效果越逼真。手是人体的重要组成部分之一,具有肌肉变形和关节较多的复杂结构。因此,手部建模也是人体建模中具有挑战性的关键技术。 

    到目前,手部建模技术不断发展。T.S.Huang等采用基于样条几何曲面模型,此方法用样条曲面去拟合复杂的任意几何曲面,这些样条曲面能够尽可能构造出所需的曲面,但需要许多参数和控制点。T.Heap等用一些3D数据来描述手模型,然后用一些多边形来拟合。N.Shimada和J.Davis等则用一些需要少数参数的简单的几何元素如一般柱面和二次曲面来构建手部模型,这种方法大大降低了构造曲面时复杂度。但是,这些模型在手部运动的仿真方面就显得有些不太灵活。

    根据人体形态学,肌肉是依附于骨骼之上的,如果孤立地建立肌肉模型,那么,就很不容易达到运动仿真效果。为进一步完善手部建模技术,文中借助人手的解剖学结构来构造手的模型,即先生成带有约束参数的骨骼模型,然后结合特征横截面所确定的控制点来构造依附于骨骼模型之上的手部肌肉模型。

    为了使手的模型更逼真，必须要对人手的解剖结构加 以深入研究。人手由肌肉和骨骼组成，肌肉依附在骨骼之 上，骨骼之间又是有好多关节相连。手是一个多关节的系统，它由27块骨骼组成，分为腕骨、掌骨 和指骨。腕骨共8块，排列成近远两列，构成一掌面凹陷 的腕骨沟，由关节巧妙地连接着，并且在手的运动过程中 只有微小的形状变化，因此在手模型中将其简化成刚体； 掌骨共5块，由桡骨向尺骨依次为 1~5掌骨，近端为底，接腕骨，远端为头，接指骨，中间部分为体，第一掌骨最短 而且粗；指骨属长骨，共14块，除拇指仅有2节指骨外，其 余各指都有3节指骨，分别为近指骨、中指骨和远指骨。 人手由手腕、手掌、一个拇指和4个相邻的手指组成，它们 由关节相互连接着。当关节运动时，各块骨骼也在发生相应的运动，人手的形状也随着不断地发生变化，即肌肉的扩张和收缩。因此手部运动的自由度与这些关节紧密相关。