分部位组合式三维参数化数字人台构建方法技术

本发明专利技术公开了一种分部位组合式三维参数化数字人台构建方法，根据人体尺寸数据选出描述人体曲线特征的基本部位；按各基本部位的曲线特征对各基本部位分别分类；将不同类别基本部位自由组合构成整体人台。本发明专利技术中人台的构建是通过各部位的特征围度截面上的多个关键点描述的，各关键点通过参数回归方程求得，因此可以达到通过参数调节人台各部位的体型、尺寸的目的。为现代服装、人台以及人机工程设计减少设计成本，缩短设计周期，同时获得更加满意的效果创造了条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于服装设计学
，涉及一种服装用人台的构建方法，特别涉及一种按照人体各部位的曲线变化特点，组合各部位，构建三维参数化数字化人台的方法。
技术介绍
人台是人体体型的标准模型。由于人种不同，体型分布也不同，如欧美人、日本人和我国的人体体型分布就存在着显著差别。另外，现有的人体体型分类的惯用方法是通过人体的一些关键长度和围度的尺寸将整个人体体型进行整体分类。比如我国国家号型标准GB/T 1335-1997中，将成年女子的胸围与腰围两个尺寸作为服装号型的基本尺寸，用胸腰差的大小来划分人体体型。这种分类方法无法区分女性胸部、腰腹部、臀部等部位的围度曲线形状变化，即使胸腰差完全相同的三个同龄女性，其胸部、腰腹部和臀部的围度曲线形状也存在明显不同的情况。若按照该分类方法划分出的人体体型建立数字化人体模型，将无法真实反映女性围度曲线特征及变化，更不能对产品形态人机参数的计算、选择与确定起到评价与辅助决策的作用。如果不按照人体体型对人台进行区分，或以现有人体体型分类的方法设计人台，就会使服装企业生产的服装型号不能和人体很好的适应，造成服装的型号、数量、尺寸等方面不合理，产生浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分部位组合式三维参数化数字人台的构建方法，先按照人体曲线变化的关键部位分别分类，再按照各部位的不同类别组合构建参数化数字人台，并通过各关键部位的参数来调节人台，解决了现有方法构建的人台与人体不能很好适应的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种，根据人体尺寸数据选出描述人体曲线特征的基本部位；按各基本部位的曲线特征对各基本部位分别分类；将不同类别基本部位自由组合构成整体人台，包括以下步骤，a)采集特定年龄段的人体表面数据，并对获得的数据进行识别、分析、运算，得到人体各部位的长度和围度尺寸数据；b)按照人体曲线变化规律及服装设计的关键部位选择人体基本部位，并确定基本部位数据；c)根据各基本部位的结构和形状特点分别制定曲线特征分类指标，并按照分类指标分别进行分类；d)选择原形体，按部位、分类别求出各分类指标的中间值，按中间值找到样本中的人体原形；e)选取各基本部位特征截面位置，选取各截面曲线关键点位置；按照各基本部位的结构和形状特点选取特征截面，定制决定特征截面曲线形状的关键点，并按部位、分类别截取所有被测样本的特征截面，读取截面曲线上的关键点的三维坐标；f)对测得的数据进行水平调整； 判断通过曲线的背侧中点和面侧中点的X、Y轴坐标是否为零，若不为零，则该数据即为需要回调的量；g)在各关键点与身高、围度、对应部位各分类指标、被测体与对应原形体关键点坐标之差之间建立三维坐标的多元回归方程，求解关键点三维坐标；h)利用回归方程，根据各参数值计算待构建人台的各关键点的三维坐标与原形体对应点坐标差值，然后加上原形体对应关键点坐标得到人台实际点坐标；i)通过分层计算各特征截面曲线关键点的三维坐标，逐层利用关键点构建各特征围度曲线，从而构成人台。本专利技术通过人体曲线变化的关键部位分别分类的体型分类方法明确区分人体的围度曲线形状类别，将各基本部位的不同类别组合，按照各自类别的计算公式计算出关键点坐标，构建参数化人台，从而更加真实地反映现实人体的多种体型变化。通过本专利技术的人台构建方法，可以实现计算机模拟人台三围曲线的合理变化，为实体人台的设计制造，以及服装等产品的计算机辅助设计软件的开发提供技术参考，为服装生产相关的企业提供更加可靠的方法和依据。附图说明图1是女体胸腰臀部围度截面曲线图，其中，a女体1胸围截面图，b女体2胸围截面图，c女体3胸围截面图，d女体1腰围截面图，e女体2腰围截面图，f女体3腰围截面图，g女体1臀围截面图，h女体2臀围截面图，i女体3臀围截面图； 图2是本专利技术方法的流程示意图；图3是本专利技术方法中以女体为例基本部位胸、腰腹和臀部选择的分类指标图；图4是本专利技术方法中胸腰部特征截面选取位置实例图；图5是本专利技术方法中胸部(胸上围水平截面)关键点选取实例图；图6是本专利技术方法中给出的绘制人台算法流程的实例。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。图1是女体胸腰臀部围度截面曲线，通过该图可清楚地看出按照目前惯用的人体分类方法分出的属于同一体型的女体的三维曲线形状明显不同，以此为基础构建人台必然会存在很大误差。本专利技术提出将人体按不同部位分别分类以区分人体围度曲线的形状，如图2所示流程，a.采集人体表面数据并获取人体各部位的长度和围度尺寸数据。可以利用非接触式三维人体扫描仪扫描获得足够数量(大于500人)的特定年龄段的人体表面数据，利用自动测量软件(通常是与扫描仪配套的软件，如ScanWorX)对扫描获得的数据自动进行识别、分析、运算，报告出人体各部位的长度和围度尺寸数据，如表1所示。表1ScanWorX软件自动报告的人体各部位的长度和围度尺寸数据 b.确定反映人体形状的基本部位，选择基本部位数据并分别存储。反映人体形状的基本部位可按照人体曲线变化规律及服装等产品设计的关键部位进行选择，选的基本部位越多，构建的人台越与人体接近，基本上主要确定胸部、腰腹部和臀部作为基本部位。基本部位数据的选择如下胸部数据有胸高、胸前高点水平距、胸后点水平距、前胸宽、乳间距、左肩颈点至乳峰点长、右肩颈点至乳峰点长、胸围、胸腔带围、下胸围、后背宽、背长；腰腹部数据有腰高、腰围水平距、腹高、腹部前突点高、腹前突点水平距、腹后高点水平距离、腰节长、腰臀距、腰围、左腰臀长、右腰臀长、腹围、腹部前突围；臀部数据有臀高、臀后突点高、臀前突点水平距、上臀围、臀围、臀部后突围。c.根据各基本部位的结构和形状特点分别制定分类指标，并按照分类指标分别进行分类。基本部位曲线特征分类指标，是按照人体的特征标志点与反应基本部位形状的尺寸计算公式间的相关程度来进行选择的，制定分类指标的方法如下首先，分别按照各部位形状、形态的特点，利用以上测得的尺寸数据制定衡量其形状、形态特点的比值或差值等形式的运算数据。例如为了反映女性胸部的不同形态，可以制定以下比值胸宽乳间距之比、胸前后背宽之比、胸围与下胸围之比、胸围与乳间距之比、胸围与前胸宽之比、胸前后点水平距之比、胸围与胸腔带围之比。其次，通过各部位的关键点数据(关键点的选取方法，如下e步骤所述)与制定的特征尺寸比值或差值之间进行相关性分析，选择显著性水平较大(如大于50％)的特征尺寸比值或差值作为分类指标。例如胸部选择胸围与下胸围之比、胸围与乳间距之比、胸围与前胸宽之比、胸前后点水平距之比作为胸部形状分类指标。最后，利用快速聚类法(K-Means Cluster)，按照各部位分类指标，分别将各部位分为7或8类。本专利技术中的分类指标是先通过各特征围度的特征点数据来描述胸部形状，经过对胸部特征尺寸与胸部数据之间进行相关性分析，选取相关系数较大的数据制定的，且选用的特征尺寸多采用比值形式，比以往的差值受身高等因素的影响较小，图3所示是根据女性的结构和形状特点制定的分类指标。d.选择原形体，按部位、分类别求出各分类指标的中间值，按中间值找到样本中的人体原形。可使用均值作为中间值。e.按照各部位的结构和形状特点定制特征截面，定制决定特征截面曲线形状的关键点，并按部位、分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分部位组合式三维参数化数字人台构建方法，根据人体尺寸数据选出描述人体曲线特征的基本部位；按各基本部位的曲线特征对各基本部位分别分类；将不同类别基本部位自由组合构成整体人台，其特征在于，包括以下步骤，ａ）采集特定年龄段的人体表面数 据，并对获得的数据进行识别、分析、运算，得到人体各部位的长度和围度尺寸数据；ｂ）按照人体曲线变化规律及服装产品设计的关键部位选择人体基本部位，并确定基本部位数据；ｃ）根据各基本部位的结构和形状特点分别制定曲线特征分类指标，并 按照分类指标分别进行分类；ｄ）选择原形体，按部位、分类别求出各分类指标的中间值，按中间值找到样本中的人体原形；ｅ）选取各基本部位特征截面位置，选取各截面曲线关键点位置；按照各部位的结构和形状特点选取特征截面，定制决定 特征截面曲线形状的关键点，并按部位、分类别截取所有被测样本的特征截面，读取截面曲线上的关键点的三维坐标；ｆ）对测得的数据进行水平调整；判断通过曲线的背侧中点和面侧中点的Ｘ、Ｙ轴坐标是否为零，若不为零，则该数据即为需要回调的量 ；ｇ）在各关键点与身高、围度、对应部位各分类指标、被测体与对应原形体关键点坐标之差之间建立三维坐标的多元回归方程，求解关键点三维坐标；ｈ）利用回归方程，根据各参数值计算待构建人台的各关键点的三维坐标与原形体对应点坐标差值，然 后加上原形体对应关键点坐标得到人台实际点坐标；ｉ）通过分层计算各特征截面曲线关键点的三维坐标，逐层利用关键点构建各特征围度曲线，从而构成人台。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷林，张欣，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]