一種根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法
【專利摘要】本發明公開了一種根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，通過人體掃描儀的各紅外攝像頭對掃描空間進行掃描，通過反射的紅外線計算空間深度，得到測量者的人體模型數據；PC端將紅外攝像頭掃描出的人體模型數據進行點云的轉換，得到點云圖，從點云圖中選擇對應人體各部位的點，根據人體各部位的點的位置，確定對應部位的尺寸數據，建立測量者的人體模型。通過該方式能夠獲取高精度的人體模型參數，進而確保建立精確的人體模型。
【專利說明】一種根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種人體測量技術，尤其涉及一種人體三維人體建模技術。
【背景技術】
[0002]三維人體測量技術是三維服裝CAD系統的技術基礎。三維人體測量技術通過人體掃描儀，對人體全身或局部進行掃描，形成人體的圖像或記錄，用于制作合適的服裝。
[0003]目前已有的三維人體掃描儀一般通過攝像頭進行人體掃描，如公開的一種基于三維深度攝像頭實時人體掃描三維雕塑裝置，包括三維深度攝像頭、支架、計算機和三維立體打印機，其中，三根豎直設置的支架呈正三角形布置，在每根支架上設置有多個三維深度攝像頭，每根支架上的三維深度攝像頭個數相同，同一高度的三根支架上都有一個三維深度攝像頭。三維深度攝像頭都通過數據線與計算機連接，計算機通過數據線與三維立體打印機連接。
[0004]然而實踐證明，現有的人體掃描儀雖然提高了人體參數測量的速度、提升了后續服裝設計、制作的效率，但是由于掃描得到的人體參數的準確度不高，從而影響了后期服裝設計、制作的效果與品質。因此，市場急需高精度人體參數掃描儀以及相配套的高精度的人體模型建立方法的出現。
【發明內容】
[0005]本發明主要解決的技術問題是提供一種人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，能夠充分掃描到試衣空間內的所有位置，獲取高精度的人體參數，得到精確的人體模型。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，包含以下步驟:
[0007]人體掃描儀的各紅外攝像頭對掃描空間進行掃描，通過反射的紅外線計算空間深度，得到測量者的人體模型數據；
[0008]PC端將紅外攝像頭掃描出的人體模型數據進行點云的轉換，得到點云圖，點云圖為全部由點組成的模型，點云圖中每個點都用于定義人體的尺寸位置點；
[0009]從點云圖中選擇對應人體各部位的點，根據人體各部位的點的位置,確定對應部位的尺寸數據，建立測量者的人體模型；
[0010]人體各部位數據至少包含以下之一或其任意組合:領圍、肩寬、胸圍、袖長、衣長、腰圍、臀圍、褲長。
[0011]本發明實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在于:通過人體掃描儀的各紅外攝像頭對掃描空間進行掃描，通過反射的紅外線計算空間深度，得到測量者的人體模型數據；PC端將紅外攝像頭掃描出的人體模型數據進行點云的轉換，得到點云圖，從點云圖中選擇對應人體各部位的點，根據人體各部位的點的位置，確定對應部位的尺寸數據，建立測量者的人體模型。通過該方式能夠獲取高精度的人體模型參數，進而確保建立精確的人體模型。
[0012]作為進一步改進，該人體掃描儀包含一掃描空間，該掃描空間內分四處設置有四組紅外攝像頭，組內每個紅外攝像頭帶一深度傳感器，同一組的各紅外攝像頭在垂直方向上間隔分布，且每個紅外攝像頭分別與其他三組對應位置的紅外攝像頭等高，同一高度的四個紅外攝像頭構成一四邊形的四個頂點，該四邊形的長邊與短邊的比例為1.7:1至1.7:1.4。通過上述攝像頭的布局方位和角度之間的配合，使得人體掃描儀中的攝像頭能夠充分掃描到空間內的所有位置，從而可以獲取高精度的人體參數，進而建立精確的人體模型
[0013]作為進一步改進，該人體掃描儀中，組內每個紅外攝像頭正對四邊形的中心，該四邊形由該紅外攝像頭與其他三組中等高的三個紅外攝像頭構成；紅外攝像頭的視場角范圍為:40度至160度。通過各攝像頭之間攝像角度的配合，進一步確保人體掃描儀中的攝像頭能夠充分掃描到空間內的所有位置。
[0014]作為進一步改進，該人體掃描儀中，同一高度的四個紅外攝像頭構成的四邊形的長寬比例為1.7:1.2。
[0015]作為進一步改進，該人體掃描儀中，同一組的各紅外攝像頭在垂直方向上等間距分布。
[0016]作為進一步改進，該人體掃描儀中，每組紅外攝像頭包含四個紅外攝像頭，各紅外攝像頭之間的間距為40cm至44cm ;和/或，每組紅外攝像頭中，排列于最底層的紅外攝像頭距離地面9cm至13cm。這樣的距離可以使得各攝像頭的掃描范圍最為準確，且使得攝像頭的掃描范圍全面覆蓋整個試衣空間，既不會存在漏掃現象，也不會重復掃描，形成資源浪費。
[0017]作為進一步改進，該人體掃描儀中，同一高度的四個紅外攝像頭構成的四邊形，長邊的間距范圍為:1.5米-2.7米，短邊的間距范圍為:1米-1.9米。
[0018]作為進一步改進，該人體掃描儀的掃描空間內設置有定位支架，固定四組紅外攝像頭。
[0019]作為進一步改進，該人體掃描儀的掃描空間為一長方體試衣間，定位支架由固定在試衣間左右側壁的兩組鑲嵌板構成，每組鑲嵌板包含上下兩塊，分別固定在試衣間側壁的上部和下部位置；
[0020]同一組紅外攝像頭固定在一長型箱體內，長型箱體正面對應紅外攝像頭位置設有開口，長型箱體的上下兩端分別固定于上下兩塊鑲嵌板上。
[0021]作為進一步改進，長方體試衣間的頂部居中位置包含一標定橫梁。從而能夠準確地對攝像頭的瞄準位置進行定位，確保攝像頭正對試衣間中心位置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明第一實施方式中的人體三維掃描儀俯視角度結構示意圖；
[0023]圖2是本發明第一實施方式中的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法流程圖；
[0024]圖3是本發明第二實施方式中的人體三維掃描儀正視角度結構示意圖；
[0025]圖4是本發明第二實施方式中的人體三維掃描儀的透視圖；
[0026]圖5是本發明第二實施方式中的人體三維掃描儀側上方俯視角度結構示意圖；
[0027]圖6是本發明實施方式中紅外攝像頭的視場與視場角的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步地詳細描述。
[0029]本發明第一實施方式涉及一種根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其中的人體三維掃描儀，如圖1所示，包含一掃描空間101，掃描空間內分四處設置有四組紅外攝像頭102(圖1為俯視角度示意圖，圖中每組僅示出一個攝像頭)，組內每個紅外攝像頭帶一深度傳感器，同一組的各紅外攝像頭在垂直方向上等間距分布，且每個紅外攝像頭分別與其他三組對應位置的紅外攝像頭等高，同一高度的四個紅外攝像頭構成一四邊形的四個頂點，該四邊形的長邊A與短邊B的比例為1.7:1至1.7:1.4，優選為1.7:1.2 ;該四邊形長邊的間距范圍為:1.5米-2.7米，優選為1.7米；短邊的間距范圍為:1米-1.9米，優選為1.2米。組內每個紅外攝像頭正對該四邊形的中心，如圖1中箭頭所示，該四邊形即由該紅外攝像頭與其他三組中等高的三個紅外攝像頭構成。各紅外攝像頭的視場角范圍為:40度至160度，優選為60度-80度。紅外攝像頭的視場為:鏡頭在底片上成像清晰的范圍，如圖6中方框所示。紅外攝像頭的視場角為:視場邊緣與鏡頭所形成的夾角，如圖6中角α所示。通過上述攝像位置和各攝像頭角度之間的配合，使得人體三維掃描儀中的攝像頭能夠充分掃描到空間內的所有位置，從而可以獲取高精度的人體參數。
[0030]根據上述人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法如圖2所示。
[0031]步驟201中，由各紅外攝像頭分別對掃描空間進行掃描，通過反射回來的紅外線計算空間深度，得到測量者的人體模型數據。
[0032]具體地說，由于掃描空間的空間大小是固定的，每個攝像頭在掃描時都會發射出紅外線陣，當紅外線射到有物體受阻時會反射回去，通過對反射回來的紅外線來算出空間中的深度。得到量測者人體的整個模型數據。
[0033]步驟202中，紅外攝像頭將人體模型數據傳送到PC端。
[0034]步驟203中，PC端將攝像頭掃描出的人體模型數據進行點云的轉換，把整個人體模型轉換成全部由點組成的模型，稱為點云圖。點云圖中每個點都可以用來做定義人體的尺寸位置點。點云圖的基準空間坐標軸建立在人體重心位置與地面的相交點處。采用重心與地面垂直的直線把人體分為兩半，而生成的點云圖中的每個點都有自己的坐標位置。這樣就可以對每個尺寸定義點的位置有著很好的確定。正是因為每個點的位置固定，所以我們可以采集到定義在不同位置的同一種尺寸，比如腰圍可以是人體的腰部最細的地方，也可以是臀部腰線的地方；比如人體的胸圍在不同公司定義的位置一般也是不同的；而？(:端可以通過軟件改變點的位置來定義出不同位置的胸圍、腰圍。
[0035]步驟204，從點云圖中選擇對應人體各部位的點，根據人體各部位的點的位置，確定對應部位的尺寸數據。
[0036]因為人體模型(點云圖)都是由點組成的，所以整個人體的數據基本上都是可以提取的。可以通過客戶需求或者設計需要選擇對應人體各部位的點，提取出對應部位的尺寸數據。在具體實施時，最多可以掃描出人體的180項數據。可以通過需求提取出客戶所想要的數據。
[0037]上述的人體各部位數據至少包括:領圍、肩寬、胸圍、袖長、衣長、腰圍、臀圍、褲長坐寸ο
[0038]步驟205中，PC端根據所得到的尺寸數據，建立出人體的骨架、再轉變成一個屬于測量者自己的人體模型。該模型可以移動、轉身等動作。
[0039]通過本實施方式，能夠獲取高精度的人體模型數據，將高精度的人體模型數據進行點云的轉換，得到點云圖；從該點云圖中獲取人體各部位尺寸數據，建立測量者的人體模型。從而可以獲取測量者精確的人體模型。
[0040]本發明第二實施方式同樣涉及一種根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其建模方法與第一實施方式大致相同，其區別在于，本實施方式中對人體掃描儀進行了進一步改進，將人體掃描儀的掃描空間設置為一長方體試衣間。如圖3和圖4所示，其中圖3為人體三維掃描儀正視角度結構示意圖，圖4為其透視圖。從圖中可見，長方形試衣間301的長寬比例優選為1.7:1.2 ;長度優選為1.7米，寬度優選為1.2米。
[0041]試衣間的四個角落分別安裝一組紅外攝像頭302 (由于角度關系，圖3中僅示出了四組紅外組攝像頭中的一組，其余三組的結構與其相同，如圖4中所示)，一般每組包含四個紅外攝像頭，每個紅外攝像頭帶一深度傳感器，同一組的各紅外攝像頭在垂直方向上等間距分布，間距為40cm至44cm，優選為42cm。且每個紅外攝像頭分別與其他三組對應位置的紅外攝像頭等高，即四個攝像頭組中，最低層的四個攝像頭等高，由下往上排第二的四個攝像頭等高，由下往上排第三的四個攝像頭同樣等高，分別位于四組的最頂層的四個攝像頭同樣等高。這樣的距離可以使得各攝像頭的掃描范圍最為準確，且使得攝像頭的掃描范圍全面覆蓋整個試衣間，既不會存在漏掃現象，也不會重復掃描，形成資源浪費。每組各紅外攝像頭的鏡頭均正對長方體試衣間的中心，也就是由該紅外攝像頭與其他三組中等高的三個紅外攝像頭構成的四邊形的中心。圖5為從側上方俯視該人體三維掃描儀所得到的結構圖，由于角度關系，圖5中僅示出了四組紅外組攝像頭中的兩組。
[0042]作為進一步改進，同一組紅外攝像頭中，排列于最底層的紅外攝像頭距離地面9cm至13cm，優選為11cm。從而確保無論測量人的身高是高或者矮，都能進行全面掃描。
[0043]作為進一步改進，為了更好地保護攝像頭，延長攝像頭的使用壽命，每一組紅外攝像頭都包在一長鐵箱內，長鐵箱正面對應紅外攝像頭位置設有開口，如圖3、圖4、圖5所示。在長方形試衣間的短側壁上分別固定有上下兩塊鑲嵌板303，作為定位支架，用于固定包紅外攝像頭的長鐵箱的上下兩端。長方形試衣間的頂部可以包含一標定橫梁304。從而能夠準確地對攝像頭的瞄準位置進行定位，確保攝像頭正對試衣間中心位置。
[0044]通過本實施方式，能夠進一步提高所獲取的人體模型數據的精度，從而可以為測量者建立更精確的人體模型。
[0045]雖然通過參照本發明的某些優選實施方式，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，包含以下步驟: 人體掃描儀的各紅外攝像頭對掃描空間進行掃描，通過反射的紅外線計算空間深度，得到測量者的人體模型數據； PC端將所述紅外攝像頭掃描出的人體模型數據進行點云的轉換，得到點云圖，所述點云圖為全部由點組成的模型，所述點云圖中每個點都用于定義人體的尺寸位置點； 從所述點云圖中選擇對應人體各部位的點，根據所述人體各部位的點的位置，確定對應部位的尺寸數據，建立測量者的人體模型； 所述人體各部位數據至少包含以下之一或其任意組合:領圍、肩寬、胸圍、袖長、衣長、腰圍、臀圍、褲長。
2.根據權利要求1所述的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，所述人體掃描儀包含一掃描空間，所述掃描空間內分四處設置有四組紅外攝像頭，組內每個紅外攝像頭帶一深度傳感器，同一組的各紅外攝像頭在垂直方向上間隔分布，且每個紅外攝像頭分別與其他三組對應位置的紅外攝像頭等高，所述同一高度的四個紅外攝像頭構成一四邊形的四個頂點，所述四邊形的長邊與短邊的比例為1.7:1至1.7:1.4。
3.根據權利要求2所述的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，所述人體掃描儀中，組內每個紅外攝像頭正對四邊形的中心，所述四邊形由該紅外攝像頭與其他三組中等高的三個紅外攝像頭構成； 所述紅外攝像頭的視場角范圍為:40度至160度。
4.根據權利要求2所述的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，所述人體掃描儀中，同一高度的四個紅外攝像頭構成的四邊形的長寬比例為1.7:1.2。
5.根據權利要求2所述的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，所述人體掃描儀中，同一組的各紅外攝像頭在垂直方向上等間距分布。
6.根據權利要求2所述的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，所述人體掃描儀中，每組紅外攝像頭包含四個紅外攝像頭，各紅外攝像頭之間的間距為40cm至44cm ;和/或 每組紅外攝像頭中，排列于最底層的紅外攝像頭距離地面9cm至13cm。
7.根據權利要求2所述的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，所述人體掃描儀中，同一高度的四個紅外攝像頭構成的四邊形，長邊的間距范圍為:1.5米-2.7米，短邊的間距范圍為:1米-1.9米。
8.根據權利要求2所述的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，所述人體掃描儀的掃描空間內設置有定位支架，固定所述四組紅外攝像頭。
9.根據權利要求8所述的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，所述人體掃描儀的掃描空間為一長方體試衣間，所述定位支架由固定在所述試衣間左右側壁的兩組鑲嵌板構成，每組鑲嵌板包含上下兩塊，分別固定在所述試衣間側壁的上部和下部位置； 同一組紅外攝像頭固定在一長型箱體內，所述長型箱體正面對應紅外攝像頭位置設有開口，所述長型箱體的上下兩端分別固定于所述上下兩塊鑲嵌板上。
10.根據權利要求9所述的根據人體掃描儀掃描數據進行三維人體建模的方法，其特征在于，所述長方體試衣間的頂部居中位置包含一標定橫梁。
【文檔編號】G06T17/00GK104392483SQ201410554188
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】尹智勇, 凌軍 申請人:上海衣得體信息科技有限公司