服用人体控制部位截面模型研究综述

2015-02-23高佩佩乐逸朦尚笑梅

现代丝绸科学与技术 2015年6期

关键词：体型尺寸部位

高佩佩，乐逸朦，尚笑梅

(1.苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州 215006；2.利诚服装集团股份有限公司，江苏苏州 215006)

服用人体控制部位截面模型研究综述

高佩佩1，乐逸朦2，尚笑梅1

(1.苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州 215006；2.利诚服装集团股份有限公司，江苏苏州 215006)

在服装设计和制造中，人体控制部位尺寸是制衣的重要依据，人体测量由手工测量向自动测量发展。测量数据不仅可提取获得数值数据，还有扫描获得的图形数据。三维人体自动测量获取的数据与手工测量数据比较，测量数据的准确性由数据值和图形值决定。在实际测量中出现截面变形，对数据值的影响有多大，如何建立人体控制部位截面矢量模型并找到图形值到数据值的验证路径进而直接在系统里对给定图形值确认均需要研究。这为非三维人体扫描获取的图像数据准确性验证以及人体细部尺寸数据的获取及参数化设计等都提供了一定参考路径。

人体控制部位；截面；建模；验证路径

随着社会发展及时代进步，人们对服装的各方面的要求也呈现多样化。自动测量系统通过采集反映人体真实特征的信息，建立三维人体模型，扫描获取被测者的部位尺寸信息，得到系统构建的被测者三维人体模型[1-3]。三维人体测量相较于手工测量具有快速、测量部位多等特点，但是精确度较低，这也是现阶段的成衣生产中还是普遍采用手工测量获取人体控制部位尺寸数据的原因。数字化技术逐渐成熟，利用数字化技术改造传统服装行业将成为一种趋势，这一趋势的基础前提是自动测量人体数据的精确度得到提升。通过研究对三维人体测量获取数据的图形值和数据值并进行分析，经对控制部位截面矢量建模，找到二者的验证路径，能够实现直接在系统里对给定图形值的确认，进而找出影响三维人体测量仪获取数据准确性的原因。

1 三维人体测量技术现状

在美国、英国、德国等发达国家非接触式三维人体测量技术的研究开始得较早，而我国的相关研究较晚，非接触式三维测量技术相较于二维照相测量和传统手工测量具有明显的效率快、精确度高等特点[4]。传统手工测量受客观因素影响较大，操作虽然简单，但是耗时较长；二维照相测量虽然速度快，但是还是会有明显的误差，这两种测量方式对于快速建立号型标准及人体数据库均不方便。非接触式三维人体测量技术结合了光学、计算机图像学等多类学科技术，通过摄像机标定、图像采集、图像处理等三个过程完成人体数据得采集。图像识别技术、图像处理速度和精确度是影响三维自动测量技术的三大影响因素[5]，这也说明图形从一定程度上影响了三维测量人体获取数据的准确性。

现阶段国内使用的三维人体自动扫描仪一般都是国外引进的，系统里的三维人体模型是依据国外人体特征构建的，这就可能造成国内人体测量数据的不准确，国内对它的使用研究一般在数据处理和模块建立，对其构建原理及测量方法的研究较少[6]。需要研究通过对控制部位截面进行空间矢量图形建模，探讨服用人体控制部位模型结构，验证三维人体测量仪获取数据的数据值和图形值，从测量方法及原理上分析三维人体测量性获取数据的准确性。

2 人体体型细分识别研究

人体体型变化分为长度和围度两个方向。长度方向确定人体各特征部位(特征围度)与身高的关系，以及各特征部位所在高度间的关系。围度方向确定各特征围度截面曲线的形状变化[7-8]。首先通过三维人体测量，获取实验人群的身高、胸围、腰围、臀围等数据，并对其进行数理统计分析，对实验样本进行体型细分识别研究。

白莉红等人[9]通过对中国、美国、日本、德国、ISO等关于女装号型标准中的体型分类方法进行对比研究，按照各种体型分类方法对测体数据进行科学分类，利用方差分析、主成分分析等数理统计方法比较分类后的结果，研究各种体型分类方法的合理性。钱晓农等人[10]使用非接触式三维人体测量系统对中国北方青年女性人体进行测量，测量数据包括肩宽、胸围、臀围等部位尺寸，并将这些尺寸作为特征值构成人体体型特征向量进一步细化对人体体型的分类，研究某些特征尺寸的概率分布，利用聚类分析将人体体型分为偏瘦、正常、偏胖等三类。邵春燕等人[11]采用Matlab编程建立了体型自动识别系统，系统实现自动对三维人体模型的预处理、提取尺寸等操作，依据正面形态的识别模型和肩部、侧面形态的判别区间进行体型的判别，自动存储人体特征尺寸和体型判断结果。

3 模型构建研究

基于人体表面结构复杂、无规则等特点，三维人体建模技术已从几十年前的线框建模发展到现在的分层建模，这为三维服装设计奠定了基础[12-13]。其研究的关键点在于如何建立三维测量获取的控制部位截面矢量模型以及如何建设对应人群图形值到数据值的验证路径。

3.1 矢量模型构建

徐文鹏等人[14]在人体模型特征提取的基础上,采用水平切片的方法得到人体截面环,在将服装放松量转化为空隙度后,以空隙度为参数将人体截面环变形为服装截面环,根据角度同步前进法实现基于服装截面环的曲面构建。夏平等人[15]提出以标准服装人台仿真模型为基础,采用新的人体尺寸测量体系,按照传统手工测量方法进行测量，通过尺寸比判定个性化人体特征截面特征，获取截面控制点坐标，对点坐标进行曲线拟合，最后利用计算机程序语言，可实现建立服装用人台仿真模型。倪世明等人[16]通过三维测量获取青年女性部位的矢状面及纵截面的点云数据，提取截面边缘曲线，建立拟合曲线的多项式方程数学模型。

3.2 验证路径分析

人体体型不同以及计算机内部一些不可控因素，这都影响了三维测量获取的准确度，所以，为提高三维测量计算机系统的计算精度，对人体进行体型分类，通过建立数学计算模型得到一些根据二维图像数学计算间接获取的尺寸数据[17]。本研究在矢量建模的基础上，建立模型纠正系数，找到图形值到数据值的验证路径，完成在系统里对给定图形值的确认，现阶段这方面的研究较少，本文阅读了相关文献资料。

李晓久等人[18]提到摄像技术进行人体测量时，在获取人体围度数据时，在人体体型聚类的基础上，采用核Fisher 判别分析方法，对已知样本分类，分类样本数据分别用于判别系数确定和泛化能力检测，这一方法提高了围度尺寸的计算精确度。李燕[19]提出了一种提取人体特征尺寸的新方法，该方法通过逆向工程软件优化处理三维扫描获取的人体点云数据，重构人体曲面模型，在Pro/E中设定一个水平基准面及特征截面轮廓曲线搜索条件进而确定曲线位置，得到人体关键特征尺寸。

4 结语

基于三维人体测量的数字化服装技术已经成为服装工业快速发展的重要高新技术和科技前沿[20]。为提高自动测量获取数据的准确度，通过研究自动扫描获取人体三维模型，在完成对三维人体点云数据的提取及控制部位截面获取之后，对控制部位截面进行矢量建模，找到测量数据图形值到数据值的验证路径。在三维测量方法及原理上，除了对人体尺寸数据的提取具有重要意义外，利用人体的截面形状信息获得控制部位特征尺寸数据及其比例关系，这在一定程度上为构建人体三维模型以及智能数据库都提供重要参考[21-22]。

[1] 李燕,黄凯. 基于Geomagic的三维人体建模技术[J]. 纺织学报,2008(5):130-134.

[2] Yuwei Meng, P.Y. Mok,Xiaogang Jin. Interactive virtual try-on clothing design systems[J].Computer-Aided Design, 2010,42(4):310-321.

[3] 戴鸿,杨琳. 服装号型标准体型分类应用的研究[J]. 针织工业,2006(11):19-21，71.

[4] 吴新侠. 服装工业非接触三维人体测量技术[J]. 纺织科技进展,2010(2):85-87，98.

[5] 陈伟伟,陈雁. 非接触式三维人体测量技术的进展及应用[J]. 纺织科技进展,2010(6):88-90.

[6] 郭华婷. 基于激光扫描的三维人体自动测量技术研究[D].天津大学,2012.

[7] 吕冰如. 基于服装定制的三维扫描人体尺寸自动测量技术的研究[D].杭州，浙江大学,2011.

[8] 谷林,张欣. 面向三维参数化女性人台构建的胸部特征数据测量方法[J]. 西安工程科技学院学报,2007(5):580-584.

[9] 白莉红,张文斌. 女装号型标准中体型的划分方法[J]. 纺织学报,2006(7):113-116，120.

[10] 钱晓农,尹兵. 基于三维人体测量的人体体型细分识别的研究[J]. 纺织学报,2011(2):107-111，120.

[11] 邵春燕. 男子体型自动识别研究[D].上海：东华大学,2014.

[12] 李素芳,谷林. 基于3DS与OpenGL的三维人体模型构建方法[J]. 软件导刊,2013(12):158-160.