一种基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法及系统技术方案

本发明专利技术基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法，通过拍摄人体的正面和侧面照片(也可增加背面照片用于正面照片的修正)，提取人体照片轮廓，通过分析照片轮廓，获取人体特征点位置，并以此为基准，匹配系统的标准三维模型，进行真实人体的三维建模。本发明专利技术可以简单、准确地进行非接触、远程人体尺寸测量；基于二维图像构建三维人体模型的算法稳定性高，收敛性好，利用的是光学测量技术，即通过收集人体正、侧面照片，获取人体正、侧面外轮廓线以及关键点，进而生成三维人体模型并进行人体尺寸数据的测量；误差可控：本发明专利技术计算结果是三维的，但是误差是两维产生的，结果仅跟正面和侧面轮廓的长度和宽度相关，空间点的位移不影响计算尺寸。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法及系统
本专利技术属于人体测量
，涉及一种三维人体测量模型的创建方法。
技术介绍
服装行业是与市场息息相关的行业。随着信息技术的快速发展及其领域的不断更新，在服装行业的运行模式发生变化时，为了要满足消费者日益增长的需求时，利用互联网、物联网，能使服装的个人定制、批量定制服务将成为服装领域的发展新趋势。基于目前服装个性化定制需求增长迅速，大批量、统一规格生产，将被订单式的定制生产所取代。个体定制以及特殊体型定制生产模式，将成为服装领域、企业新的经济增长点。在这种新的需求模式下，对于人体精准数据的采集，则需要一种基于高效且精准的获取人体数据的测量方法。有关人体测量技术已经在众多领域开始应用，但这些应用仅使用人体的一些信息匹配，不能准确反映人体真实数据的匹配，那不是真正意义上的智能。目前采集人体数据购买设备居多，但其昂贵(几百万)操作限制多，在应用中推广会受一定的制约。
技术实现思路
本专利技术为人体精准测量，提供了一种简便、稳定、高效的三维测量建模方法，通过拍摄人体的正面和侧面照片，(可以增加背面照片辅助修正正面照片)提取人体正面、侧面轮廓，并标识人体特征点，基于系统的标准三维人体模型，生成被测人体的三维模型，从而精准地反映了被测量人体的状态与基础人体外形数据。本专利技术采用的技术方案：通过人体正面、侧面和背面照片(背面照片可省略)，提取人体外轮廓线，识别、定位人体特征点，并运用数学模型建立人体三维模型。本专利技术提供了一种简便、稳定、高效的三维测量建模方法，主要包括以下步骤：采集人体正、侧面照片，然后对照片进行抠像获得人体正、侧面轮廓线，通过系统识别人体特征点，并匹配标准三维模型，通过一系列离散化变换，获取最终的被测人体三维模型。本专利技术采用如下过程实现的三维测量建模：1)采集人体的正面和侧面照片，可以辅助增加背面照片以辅助修正正面照片。2)对照片进行抠像以获取人体的正面和侧面轮廓线。3)分析正面和侧面轮廓线，进行比例变换，统一坐标系，获取人体特征点并识别测量点的位置。4)匹配系统中的标准三维模型，按照特征点位置，区分人体头部、颈部、躯干、四肢等部分，并对各个部分，进行正面和侧面的离散化比例计算。5)对照标准三维模型的特征点位置，进行相应的离散化相似变换，并进行边缘拟合处理，最终获取三维人体测量模型。所述步骤(1)中：通过手机APP采集人体正面、侧面照片，被测试者需穿着较为贴体的服装，并通过控制手机拍摄角度、被测试者与手机之间的距离以及站姿来保证获取理想的正面、侧面照片。基于正面、侧面照片生成正、侧面人体轮廓线以及人体特征点和测量点，从而进行人体测量获取人体各部位尺寸，如若从正面和侧面照片中获取的人体尺寸有较大的差异，则补充背面照片进行修正，将从背面照片获取的尺寸数据同正、侧面照片获取的尺寸数据进行对比分析，从而获得更加精确的人体尺寸数据。所述步骤(2)中：利用图像处理装置纠正步骤(1)中获取的人体正面、侧面照片在拍摄过程中存在的缺陷，如由于拍摄现场条件限制引起的对比度和或背景光线不足，将照片中人物区域和背景区域分开，选取背景颜色和人体区域的颜色，利用计算机图像抠像的方法，得出人体的正面、侧面外轮廓线。进一步地，通过以下方式获取正、侧面轮廓：首先对正面、侧面照片进行灰度化和二值化处理，再对照片进行边缘检测，利用正面、侧面照片中各像素点所包含的边缘信息，结合人体形态学知识，生成若干个边缘关键点，边缘关键点的组合即可生成人体正面、侧面轮廓线。所述步骤(3)中：系统将对步骤(2)中得出的人体正面、侧面外轮廓线进行自动识别，基于人体正、侧面外轮廓线的斜率变化以及人体特征，结合人体样本库的特征点分布逻辑，标记出19个特征点，其中正面13个特征点、侧面6个特征点，用以区分人体的部位，如：头部、颈部、四肢和躯干等。其中，所述正面13个特征点依次为：头顶点、左上颈点、左下颈点、右上颈点、右下颈点、左肩点、右肩点、左腋下点、右腋下点、左指尖点、右指尖点、会阴点以及脚高点。所述侧面6个特征点依次为：头顶点、上颈点、下颈点、后腰高点、臀凸点以及脚高点。基于识别出的特征点获取测量点，进而获取人体尺寸数据，如连接上、下颈点，作其中垂线截面，截面与人体轮廓线交点即为测量点，基于测量点的截面围度即为人体颈围尺寸数据。所述步骤(4)中：根据步骤(3)得出的人体特征点，匹配系统中的标准三维模型。所述标准三维模型是以空间坐标网格点定义的三维数据模型，用于做数据映射变换用的基准三维人体模型，例如：男性标准三维人体模型、女性标准三维人体模型等。人体特征点，是人体各个部位的分割点或者测量点，被测者的轮廓外形尺寸数据和标准模型的轮廓外形尺寸进行映射对应，其中，正面轮廓对应XY平面，侧面轮廓对应YZ平面。所述步骤(5)中：参照标准三维模型上的特征点，对人体正、侧面轮廓上的特征点进行离散化相似变换，即对连续系统进行了离散化处理，把原来的连续系统模型近似等价为一个离散系统模型，并使得连续系统在进行离散化处理后仍保持与原系统“相似”，从而获得被测人体最终的三维模型，可用于人体特征匹配以及尺寸测量。进一步地，本专利技术通过测量点之间的距离可直接计算出相应的人体长度尺寸数据，包括颈宽、臂长、腰高等。由测量点坐标计算的长度数值，是图像中的尺寸，要获取真实尺寸，则需要一个比例尺，将图像中的数值转换为真实数值。头顶点与脚高点之间的垂直距离表示被测者在图像中的像素高度，用h表示，被测者实际身高用H表示，则实际身高与像素身高的比值ρ为比例尺，公式如下：ρ＝H/h；通过比例尺便可以计算出人体特征部位的真实测量值。假设人体某部位在图像中的像素尺寸为t,用T表示真实测量值，则：T＝t*ρ；人体躯干和四肢的各个截面多为扁圆形，近似呈椭圆形，可以采用求椭圆周长的方法来计算围度尺寸。椭圆周长公式如下：式中：a表示椭圆长轴，b表示椭圆短轴，L为椭圆周长。以人体正、侧面图像上测量得到的宽度值和厚度值为变量建立拟合方程，宽度数据作为椭圆长轴值，厚度数据作为椭圆短轴值，则人体围度拟合方程如下式：式中：a表示1/2长轴值，即1/2人体相关部位宽度值，b1、b2分别表示相关部位的前半厚度和后半厚度，W为相应部位的围度。本专利技术提出了一种基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模系统，整个系统进行了模块化功能划分，整体可划分为移动采集端和PC管理端，移动采集用于收集人体正面、侧面照片，PC管理端主要负责将测量数据导入系统网站，并对基础数据进行轮廓处理，特征点处理、基本计算、智能修正计算，并将数据收入人体数据库，用于完善系统，同时细化了任务内容，明确了模块边界，增加了系统监控功能，即可在系统中实施监控到对被测人体建模的进度，如系统正在抠像处理、系统正在识别人体外轮廓线、系统正在进行三维人体建模等，有助于实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：拍摄正面和侧面照片；/n步骤2：对照片进行抠像以获取正面和侧面轮廓；/n步骤3：分析人体正面和侧面轮廓，获取人体特征点，基于识别出的特征点获取测量点位置；/n步骤4：根据所述特征点与标准三维模型，建模被测人员的三维人体模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：拍摄正面和侧面照片；
步骤2：对照片进行抠像以获取正面和侧面轮廓；
步骤3：分析人体正面和侧面轮廓，获取人体特征点，基于识别出的特征点获取测量点位置；
步骤4：根据所述特征点与标准三维模型，建模被测人员的三维人体模型。


2.根据权利要求1所述的基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法，其特征在于，步骤1中增加背面照片以辅助修正正面照片；从背面照片获取的尺寸数据同正、侧面照片获取的尺寸数据进行对比分析，从而获得更加精确的人体尺寸数据。


3.根据权利要求1所述的基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法，其特征在于，利用图像处理装置纠正步骤1中获取的正面、侧面照片在拍摄过程中存在的缺陷。


4.根据权利要求1所述的基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法，其特征在于，将照片中人物区域和背景区域分开，选取背景颜色和人体区域的颜色，利用计算机图像抠像的方法，得出人体的正面、侧面外轮廓线。


5.根据权利要求4所述的基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法，其特征在于，首先对所述正面、侧面照片进行灰度化和二值化处理，再对所述照片进行边缘检测，利用所述正面、侧面照片中各像素点所包含的边缘信息，结合人体形态学知识，生成边缘关键点，所述边缘关键点的组合即可生成人体正面、侧面轮廓线。


6.根据权利要求1所述的基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法，其特征在于，步骤3中，所述人体特征点和测量点获取方法为：通过基于人体正、侧面外轮廓线的斜率变化以及人体的特征，结合人体样本库的特征点分布逻辑，获取正面13个、侧面6个特征点及测量点位置。


7.根据权利要求6所述的基于正面和侧面轮廓的人体测量三维建模方法，其特征在于，所述正面13个特征点依次为：头顶点、左上颈点、左下颈点、右上颈点、右下颈点、左肩点、右肩点、左腋下点、右腋下点、左指尖点、右指尖点、会阴点以及脚高点；所述侧面6个特征点依次为：头顶点、上颈点、下颈点、后腰高点、臀凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞建勇，谈新，沈自洪，
申请(专利权)人：上海云杉服装科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31