服用人體控制部位截面模型研究綜述

高佩佩，樂逸朦，尚笑梅

(1.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215006；2.利誠(chéng)服裝集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215006)

服用人體控制部位截面模型研究綜述

高佩佩1，樂逸朦2，尚笑梅1

(1.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215006；2.利誠(chéng)服裝集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215006)

在服裝設(shè)計(jì)和制造中，人體控制部位尺寸是制衣的重要依據(jù)，人體測(cè)量由手工測(cè)量向自動(dòng)測(cè)量發(fā)展。測(cè)量數(shù)據(jù)不僅可提取獲得數(shù)值數(shù)據(jù)，還有掃描獲得的圖形數(shù)據(jù)。三維人體自動(dòng)測(cè)量獲取的數(shù)據(jù)與手工測(cè)量數(shù)據(jù)比較，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性由數(shù)據(jù)值和圖形值決定。在實(shí)際測(cè)量中出現(xiàn)截面變形，對(duì)數(shù)據(jù)值的影響有多大，如何建立人體控制部位截面矢量模型并找到圖形值到數(shù)據(jù)值的驗(yàn)證路徑進(jìn)而直接在系統(tǒng)里對(duì)給定圖形值確認(rèn)均需要研究。這為非三維人體掃描獲取的圖像數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性驗(yàn)證以及人體細(xì)部尺寸數(shù)據(jù)的獲取及參數(shù)化設(shè)計(jì)等都提供了一定參考路徑。

人體控制部位；截面；建模；驗(yàn)證路徑

隨著社會(huì)發(fā)展及時(shí)代進(jìn)步，人們對(duì)服裝的各方面的要求也呈現(xiàn)多樣化。自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)通過采集反映人體真實(shí)特征的信息，建立三維人體模型，掃描獲取被測(cè)者的部位尺寸信息，得到系統(tǒng)構(gòu)建的被測(cè)者三維人體模型[1-3]。三維人體測(cè)量相較于手工測(cè)量具有快速、測(cè)量部位多等特點(diǎn)，但是精確度較低，這也是現(xiàn)階段的成衣生產(chǎn)中還是普遍采用手工測(cè)量獲取人體控制部位尺寸數(shù)據(jù)的原因。數(shù)字化技術(shù)逐漸成熟，利用數(shù)字化技術(shù)改造傳統(tǒng)服裝行業(yè)將成為一種趨勢(shì)，這一趨勢(shì)的基礎(chǔ)前提是自動(dòng)測(cè)量人體數(shù)據(jù)的精確度得到提升。通過研究對(duì)三維人體測(cè)量獲取數(shù)據(jù)的圖形值和數(shù)據(jù)值并進(jìn)行分析，經(jīng)對(duì)控制部位截面矢量建模，找到二者的驗(yàn)證路徑，能夠?qū)崿F(xiàn)直接在系統(tǒng)里對(duì)給定圖形值的確認(rèn)，進(jìn)而找出影響三維人體測(cè)量?jī)x獲取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的原因。

1 三維人體測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀

在美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家非接觸式三維人體測(cè)量技術(shù)的研究開始得較早，而我國(guó)的相關(guān)研究較晚，非接觸式三維測(cè)量技術(shù)相較于二維照相測(cè)量和傳統(tǒng)手工測(cè)量具有明顯的效率快、精確度高等特點(diǎn)[4]。傳統(tǒng)手工測(cè)量受客觀因素影響較大，操作雖然簡(jiǎn)單，但是耗時(shí)較長(zhǎng)；二維照相測(cè)量雖然速度快，但是還是會(huì)有明顯的誤差，這兩種測(cè)量方式對(duì)于快速建立號(hào)型標(biāo)準(zhǔn)及人體數(shù)據(jù)庫(kù)均不方便。非接觸式三維人體測(cè)量技術(shù)結(jié)合了光學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像學(xué)等多類學(xué)科技術(shù)，通過攝像機(jī)標(biāo)定、圖像采集、圖像處理等三個(gè)過程完成人體數(shù)據(jù)得采集。圖像識(shí)別技術(shù)、圖像處理速度和精確度是影響三維自動(dòng)測(cè)量技術(shù)的三大影響因素[5]，這也說明圖形從一定程度上影響了三維測(cè)量人體獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)使用的三維人體自動(dòng)掃描儀一般都是國(guó)外引進(jìn)的，系統(tǒng)里的三維人體模型是依據(jù)國(guó)外人體特征構(gòu)建的，這就可能造成國(guó)內(nèi)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，國(guó)內(nèi)對(duì)它的使用研究一般在數(shù)據(jù)處理和模塊建立，對(duì)其構(gòu)建原理及測(cè)量方法的研究較少[6]。需要研究通過對(duì)控制部位截面進(jìn)行空間矢量圖形建模，探討服用人體控制部位模型結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證三維人體測(cè)量?jī)x獲取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值和圖形值，從測(cè)量方法及原理上分析三維人體測(cè)量性獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2 人體體型細(xì)分識(shí)別研究

人體體型變化分為長(zhǎng)度和圍度兩個(gè)方向。長(zhǎng)度方向確定人體各特征部位(特征圍度)與身高的關(guān)系，以及各特征部位所在高度間的關(guān)系。圍度方向確定各特征圍度截面曲線的形狀變化[7-8]。首先通過三維人體測(cè)量，獲取實(shí)驗(yàn)人群的身高、胸圍、腰圍、臀圍等數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行體型細(xì)分識(shí)別研究。

白莉紅等人[9]通過對(duì)中國(guó)、美國(guó)、日本、德國(guó)、ISO等關(guān)于女裝號(hào)型標(biāo)準(zhǔn)中的體型分類方法進(jìn)行對(duì)比研究，按照各種體型分類方法對(duì)測(cè)體數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分類，利用方差分析、主成分分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法比較分類后的結(jié)果，研究各種體型分類方法的合理性。錢曉農(nóng)等人[10]使用非接觸式三維人體測(cè)量系統(tǒng)對(duì)中國(guó)北方青年女性人體進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)包括肩寬、胸圍、臀圍等部位尺寸，并將這些尺寸作為特征值構(gòu)成人體體型特征向量進(jìn)一步細(xì)化對(duì)人體體型的分類，研究某些特征尺寸的概率分布，利用聚類分析將人體體型分為偏瘦、正常、偏胖等三類。邵春燕等人[11]采用Matlab編程建立了體型自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)三維人體模型的預(yù)處理、提取尺寸等操作，依據(jù)正面形態(tài)的識(shí)別模型和肩部、側(cè)面形態(tài)的判別區(qū)間進(jìn)行體型的判別，自動(dòng)存儲(chǔ)人體特征尺寸和體型判斷結(jié)果。

3 模型構(gòu)建研究

基于人體表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜、無規(guī)則等特點(diǎn)，三維人體建模技術(shù)已從幾十年前的線框建模發(fā)展到現(xiàn)在的分層建模，這為三維服裝設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)[12-13]。其研究的關(guān)鍵點(diǎn)在于如何建立三維測(cè)量獲取的控制部位截面矢量模型以及如何建設(shè)對(duì)應(yīng)人群圖形值到數(shù)據(jù)值的驗(yàn)證路徑。

3.1 矢量模型構(gòu)建

徐文鵬等人[14]在人體模型特征提取的基礎(chǔ)上,采用水平切片的方法得到人體截面環(huán),在將服裝放松量轉(zhuǎn)化為空隙度后,以空隙度為參數(shù)將人體截面環(huán)變形為服裝截面環(huán),根據(jù)角度同步前進(jìn)法實(shí)現(xiàn)基于服裝截面環(huán)的曲面構(gòu)建。夏平等人[15]提出以標(biāo)準(zhǔn)服裝人臺(tái)仿真模型為基礎(chǔ),采用新的人體尺寸測(cè)量體系,按照傳統(tǒng)手工測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，通過尺寸比判定個(gè)性化人體特征截面特征，獲取截面控制點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行曲線擬合，最后利用計(jì)算機(jī)程序語言，可實(shí)現(xiàn)建立服裝用人臺(tái)仿真模型。倪世明等人[16]通過三維測(cè)量獲取青年女性部位的矢狀面及縱截面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，提取截面邊緣曲線，建立擬合曲線的多項(xiàng)式方程數(shù)學(xué)模型。

3.2 驗(yàn)證路徑分析

人體體型不同以及計(jì)算機(jī)內(nèi)部一些不可控因素，這都影響了三維測(cè)量獲取的準(zhǔn)確度，所以，為提高三維測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算精度，對(duì)人體進(jìn)行體型分類，通過建立數(shù)學(xué)計(jì)算模型得到一些根據(jù)二維圖像數(shù)學(xué)計(jì)算間接獲取的尺寸數(shù)據(jù)[17]。本研究在矢量建模的基礎(chǔ)上，建立模型糾正系數(shù)，找到圖形值到數(shù)據(jù)值的驗(yàn)證路徑，完成在系統(tǒng)里對(duì)給定圖形值的確認(rèn)，現(xiàn)階段這方面的研究較少，本文閱讀了相關(guān)文獻(xiàn)資料。

李曉久等人[18]提到攝像技術(shù)進(jìn)行人體測(cè)量時(shí)，在獲取人體圍度數(shù)據(jù)時(shí)，在人體體型聚類的基礎(chǔ)上，采用核Fisher 判別分析方法，對(duì)已知樣本分類，分類樣本數(shù)據(jù)分別用于判別系數(shù)確定和泛化能力檢測(cè)，這一方法提高了圍度尺寸的計(jì)算精確度。李燕[19]提出了一種提取人體特征尺寸的新方法，該方法通過逆向工程軟件優(yōu)化處理三維掃描獲取的人體點(diǎn)云數(shù)據(jù)，重構(gòu)人體曲面模型，在Pro/E中設(shè)定一個(gè)水平基準(zhǔn)面及特征截面輪廓曲線搜索條件進(jìn)而確定曲線位置，得到人體關(guān)鍵特征尺寸。

4 結(jié)語

基于三維人體測(cè)量的數(shù)字化服裝技術(shù)已經(jīng)成為服裝工業(yè)快速發(fā)展的重要高新技術(shù)和科技前沿[20]。為提高自動(dòng)測(cè)量獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，通過研究自動(dòng)掃描獲取人體三維模型，在完成對(duì)三維人體點(diǎn)云數(shù)據(jù)的提取及控制部位截面獲取之后，對(duì)控制部位截面進(jìn)行矢量建模，找到測(cè)量數(shù)據(jù)圖形值到數(shù)據(jù)值的驗(yàn)證路徑。在三維測(cè)量方法及原理上，除了對(duì)人體尺寸數(shù)據(jù)的提取具有重要意義外，利用人體的截面形狀信息獲得控制部位特征尺寸數(shù)據(jù)及其比例關(guān)系，這在一定程度上為構(gòu)建人體三維模型以及智能數(shù)據(jù)庫(kù)都提供重要參考[21-22]。

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基于專家知識(shí)的智能制衣系統(tǒng)研究及產(chǎn)業(yè)化(SG201468)

2014-07-16