一種基于逆向工程技術(shù)的中間體虛擬人臺(tái)的構(gòu)建方法與流程

本發(fā)明涉及服裝人體工程學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于逆向工程技術(shù)的中間體虛擬人臺(tái)的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：
互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展改變了人們的生活方式和消費(fèi)方式，基于MTM的服裝虛擬試衣越來越多地應(yīng)用到服裝量身定制中。隨著服裝數(shù)字化發(fā)展，一方面由于年齡差異、個(gè)體差異、地域差異、種族差異等原因人與人的體型差異較大，一方面服裝生產(chǎn)制作對(duì)人體體型分類要求越來越細(xì)，人們對(duì)服裝合體度和舒適度的要求越來越高。服裝量身定制或成為21世紀(jì)的重要趨勢(shì)，虛擬人臺(tái)有利于幫助人們通過虛擬人臺(tái)在互聯(lián)網(wǎng)上遠(yuǎn)程體驗(yàn)服裝的合體度和美觀性?，F(xiàn)有的虛擬人臺(tái)構(gòu)建方法有：公開號(hào)為CN101912169A的帶有放松量的服裝立體裁剪用工業(yè)人臺(tái)的建立方法(2010年)采用一定年齡段的三維人體上半身數(shù)據(jù)，以統(tǒng)計(jì)分析得到的中間體數(shù)據(jù)為依據(jù)，在三維人體上加入穿著服裝時(shí)的放松量，建立帶有放松量的服裝上半身立裁人臺(tái)。該發(fā)明能夠滿足設(shè)計(jì)師對(duì)于外套服裝造型的需求。實(shí)體人臺(tái)由ABS材料三維打印后粘合而成。公開號(hào)為CN101013508A的分部位組合式三維參數(shù)數(shù)字化人臺(tái)構(gòu)建方法(2007)根據(jù)人體尺寸數(shù)據(jù)選出描述人體曲面特征的基本部位，按各基本部位的曲線特征進(jìn)行分類，將不同類別的基本部位自由組合構(gòu)成整體人臺(tái)。人臺(tái)通過人體各部位的特征圍度截面上的多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)描述，各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)通過回歸方程得到，達(dá)到通過參數(shù)調(diào)節(jié)各部位的體型和尺寸的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于逆向工程技術(shù)的中間體虛擬人臺(tái)的構(gòu)建方法，能夠建立符合某一年齡段體型的人體中間體虛擬人臺(tái)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種基于逆向工程技術(shù)的中間體虛擬人臺(tái)的構(gòu)建方法，包括以下步驟：(1)選擇一定樣本量的某年齡段人體的三維人體模型，測(cè)量三維人體模型的各部位尺寸，以此為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)篩選合適的模特作為建模的基礎(chǔ)；(2)根據(jù)人體掃描時(shí)的點(diǎn)云疏密程度，將人體模型切割成多個(gè)水平截面，并以水平截面的中心為原點(diǎn)逆時(shí)針等角度分割截面，將截面輪廓曲線劃分為均勻的點(diǎn)云，完成對(duì)人體模型的分解；(3)對(duì)每個(gè)模特進(jìn)行分層取特征點(diǎn)，將特征點(diǎn)轉(zhuǎn)化為三維空間坐標(biāo)；(4)對(duì)同一部位同一特征點(diǎn)的坐標(biāo)均值化，并關(guān)于人體對(duì)稱軸對(duì)稱，生成該年齡段中間體三維人體點(diǎn)云矩陣；(5)將點(diǎn)云矩陣導(dǎo)入逆向工程軟件，生成三維網(wǎng)格模型，最終擬合成NURBS曲面，封閉NURBS曲面即為一個(gè)實(shí)體，從而完成中間體三維人體模型。所述步驟(2)中將人體模型切割成90個(gè)水平截面。所述步驟(4)中按照m×n矩陣的形式構(gòu)建中間體的模型，將每一個(gè)三維模型的每一層上每一個(gè)特征點(diǎn)的三維特征值取平均值，構(gòu)建中間體模型點(diǎn)云矩陣，得到其中，表示第j名模特第n層第K號(hào)點(diǎn)，Ijn(Δxjn,Δyjn,0)表示第j名模特第n層的中心偏移量。所述步驟(4)中人體對(duì)稱軸對(duì)稱處理包括軀干和下肢的點(diǎn)云對(duì)稱處理。所述下肢的點(diǎn)云對(duì)稱處理只需提取人體右下肢的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，人體中心軸所在平面作為對(duì)稱中心平面，人體左下肢與右下肢關(guān)于Y軸對(duì)稱，左下肢上任一型值點(diǎn)與其右下肢對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的X坐標(biāo)互為相反數(shù)；其中，X軸為對(duì)稱中心平面的橫軸，Y軸為對(duì)稱中心平面的縱軸。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本發(fā)明的建模方法將逆向工程中體―面―線―點(diǎn)―線―面―體的原則應(yīng)用到服裝人體建模中，實(shí)現(xiàn)從真實(shí)人體―人體實(shí)體模型―人體截面―截面曲線―曲線上的點(diǎn)云―點(diǎn)云坐標(biāo)處理―重新排列后的點(diǎn)云―三維網(wǎng)格模型―NURBS曲面―實(shí)體模型這一過程，利用逆向工程技術(shù)虛擬人臺(tái)建立縮短了模型建立的時(shí)間，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)中間體三維虛擬人臺(tái)的構(gòu)建，可廣泛應(yīng)用于服裝人臺(tái)設(shè)計(jì)與制作，三維服裝CAD軟件的開發(fā)應(yīng)用，服裝定制中的虛擬試衣以及人體工效學(xué)等領(lǐng)域。附圖說明圖1是本發(fā)明人體下體分割成51層示意圖；圖2是本發(fā)明每一層截面等角等分坐標(biāo)圖；圖3是本發(fā)明對(duì)稱化處理之前的截面；圖4是本發(fā)明對(duì)稱化處理后的截面。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種基于逆向工程技術(shù)的中間體虛擬人臺(tái)的構(gòu)建方法，包括以下步驟：選擇一定樣本量的某年齡段人體的三維人體模型，測(cè)量三維人體模型的各部位尺寸，以此為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)篩選合適的模特作為建模的基礎(chǔ)；根據(jù)人體掃描時(shí)的點(diǎn)云疏密程度，將人體模型切割成多個(gè)水平截面，并以水平截面的中心為原點(diǎn)逆時(shí)針等角度分割截面，將截面輪廓曲線劃分為均勻的點(diǎn)云，完成對(duì)人體模型的分解；對(duì)每個(gè)模特進(jìn)行分層取特征點(diǎn)，將特征點(diǎn)轉(zhuǎn)化為三維空間坐標(biāo)；對(duì)同一部位同一特征點(diǎn)的坐標(biāo)均值化，并關(guān)于人體對(duì)稱軸對(duì)稱，生成該年齡段中間體三維人體點(diǎn)云矩陣；將點(diǎn)云矩陣導(dǎo)入逆向工程軟件，生成三維網(wǎng)格模型，最終擬合成NURBS曲面，封閉NURBS曲面即為一個(gè)實(shí)體，從而完成中間體三維人體模型。下面以一個(gè)具體的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。步驟1、選擇200個(gè)18-25歲青年女性的三維人體模型，對(duì)模型進(jìn)行去噪、補(bǔ)洞和光順處理，并提取需要的人體部分，測(cè)量各部位的尺寸，以此為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)獲得該年齡段中間體各部位的數(shù)據(jù)特征。步驟2、篩選了15個(gè)各項(xiàng)身體指標(biāo)接近中間體數(shù)據(jù)的模特，根據(jù)人體掃描時(shí)的點(diǎn)云疏密程度，將人體模型切割成多個(gè)水平截面，由圖1可知人體軀干比下肢的點(diǎn)云密度稍大，接近踝骨的部分點(diǎn)云最密集，為了最大程度接近人體模型點(diǎn)云疏密實(shí)際情況，將人體分90層。步驟3、以水平截面的中心為原點(diǎn)逆時(shí)針等角度分割截面，將截面輪廓曲線劃分為均勻的點(diǎn)云，完成對(duì)人體模型的分解。如圖2所示，以水平X軸正方向?yàn)榕c截面曲線的交點(diǎn)為1號(hào)點(diǎn)，逆時(shí)針編號(hào)，最終61號(hào)點(diǎn)與1號(hào)點(diǎn)重合。步驟4、將每一層截面的61個(gè)特征點(diǎn)轉(zhuǎn)化為三維空間坐標(biāo)。每個(gè)模特都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的三維人體點(diǎn)云矩陣，見式(1)。其中n為點(diǎn)坐標(biāo)所在的層數(shù)，K為每層的坐標(biāo)的點(diǎn)數(shù)，每層的z坐標(biāo)都相同，式中表示第n層的第K個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)。步驟5、由于站姿或儀器系統(tǒng)誤差等原因，人體軀干各層截面的中心點(diǎn)可能會(huì)有微笑的偏移。Z軸方向由于是高度方向，沒有偏差。為了減少后期建立中間體模型的誤差，需要將中心調(diào)整到新的0點(diǎn)，調(diào)整后的坐標(biāo)矩陣見式(2)，其中ΔIn(Δxn,Δyn,0)表示第n層的中心需要的偏移量。步驟6、對(duì)同一部位同一特征點(diǎn)的坐標(biāo)均值化，并關(guān)于人體對(duì)稱軸對(duì)稱，生成該年齡段中間體點(diǎn)云矩陣。按照m×n矩陣的形式構(gòu)建中間體的模型，將調(diào)整坐標(biāo)后每一個(gè)三維模型的每一層上每一個(gè)特征點(diǎn)的三維特征值取平均值，重新構(gòu)建中間體模型點(diǎn)云矩陣，如式(3)所示。其中表示第名j模特第n層第K號(hào)點(diǎn)，Ijn(Δxjn,Δyjn,0)表示第j名模特第n層的中心偏移量。步驟7、將人體看成是以正中矢面為對(duì)稱軸的左右對(duì)稱體，以人體的右側(cè)為基準(zhǔn)，對(duì)稱化處理主要包括軀干和下肢的點(diǎn)云對(duì)稱處理，實(shí)施步驟如下：步驟7.1、軀干截面對(duì)稱處理。人體軀干截面關(guān)于Y軸左右對(duì)稱后，第1個(gè)點(diǎn)和第31個(gè)點(diǎn)位于X軸上，且關(guān)于Y軸對(duì)稱；第16個(gè)點(diǎn)和第46個(gè)點(diǎn)位于Y軸上，且為人體橫截面的前后中心點(diǎn)。有x31＝-x1，y31＝y(tǒng)1；第16個(gè)點(diǎn)和第46個(gè)點(diǎn)位于Y軸上，且為人體橫截面的前后中心點(diǎn)；第2個(gè)點(diǎn)與與30個(gè)點(diǎn)關(guān)于Y軸對(duì)稱，第32個(gè)點(diǎn)與第60個(gè)點(diǎn)關(guān)于Y軸對(duì)稱。有依次類推，對(duì)于第1～31個(gè)點(diǎn)，第n個(gè)點(diǎn)與第32-n個(gè)點(diǎn)關(guān)于Y軸對(duì)稱，有xn＝-x32-n，yn＝y(tǒng)32-n；對(duì)于第32至第60個(gè)點(diǎn)，第n個(gè)點(diǎn)與第92-n個(gè)點(diǎn)關(guān)于Y軸對(duì)稱有xn＝-x92-n，yn＝y(tǒng)92-n；人體對(duì)稱化處理的計(jì)算公式如下：步驟7.2、下肢對(duì)稱處理下肢對(duì)稱處理只需提取人體右下肢的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，人體中心軸所在平面作為對(duì)稱中心平面，人體左下肢與右下肢關(guān)于Y軸對(duì)稱，左下肢上任一型值點(diǎn)與其右下肢對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的X坐標(biāo)互為相反數(shù)，Y、Z坐標(biāo)不變.點(diǎn)坐標(biāo)公式如下：xL＝-xR，yL＝y(tǒng)R，zL＝zR。圖3和圖4為對(duì)稱處理前和對(duì)稱處理后人體截面對(duì)比。步驟8、最后將處理好的中間體三維點(diǎn)云導(dǎo)入逆向工程軟件中，構(gòu)建三維網(wǎng)格模型最終擬合成NURBS曲面，封閉NURBS曲面即為一個(gè)實(shí)體，從而完成中間體三維人體模型。