基于點(diǎn)云的青年男體尺寸優(yōu)化算法研究綜述

扶雪瑩，吳世剛

(遼東學(xué)院服裝與紡織學(xué)院，遼寧 丹東 118003)

?

基于點(diǎn)云的青年男體尺寸優(yōu)化算法研究綜述

扶雪瑩，吳世剛

(遼東學(xué)院服裝與紡織學(xué)院，遼寧 丹東 118003)

摘要：三維人體掃描技術(shù)在大規(guī)模服裝定制中得到初步應(yīng)用，并逐漸成為一種新的趨勢(shì)。同時(shí)，三維人體測(cè)量技術(shù)也是量身定制的關(guān)鍵條件之一。目前，人體掃描技術(shù)已趨于成熟，后期的數(shù)據(jù)處理和服裝用尺寸提取成為研究的熱點(diǎn)。運(yùn)用三維人體測(cè)量技術(shù)獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)其準(zhǔn)確提取分析，得到人體尺寸優(yōu)化算法，也已成為很多業(yè)內(nèi)人士的研究方向。本文通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)外專家的研究成果，而對(duì)數(shù)據(jù)分析和人體尺寸提取進(jìn)行綜合性探討。

關(guān)鍵詞：三維測(cè)量；男體圍度；數(shù)據(jù)提?。粌?yōu)化算法

產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型后，作為支柱產(chǎn)業(yè)的紡織服裝業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。量身定制成為服裝企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，并不斷的延伸與發(fā)展，尤其是三維人體掃描技術(shù)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，這種非接觸式測(cè)量與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)仍存在誤差。誤差主要產(chǎn)生于對(duì)人體數(shù)據(jù)各部位準(zhǔn)確識(shí)別、體表擬合優(yōu)化算法，所以后期的點(diǎn)云數(shù)據(jù)精確計(jì)算是問(wèn)題解決的核心。

1關(guān)于點(diǎn)云數(shù)據(jù)

點(diǎn)云數(shù)據(jù)是指，掃描資料以點(diǎn)的形式記錄，每一個(gè)點(diǎn)包含有三維坐標(biāo)，有些可能含有顏色信息或反射強(qiáng)度信息。它由大量高密度點(diǎn)構(gòu)成，獲取分為接觸式和非接觸式，我們主要采用非接觸式測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)是較快速，全方位，但易受客觀因素影響。所以，需對(duì)其后整理，包括冗雜數(shù)據(jù)刪除、孤立點(diǎn)檢測(cè)、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)和平滑、模型調(diào)整、模型重建等。如：(1)冗雜數(shù)據(jù)刪除：把與被測(cè)物無(wú)關(guān)點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接刪除；(2)孤立點(diǎn)檢測(cè)：檢測(cè)出來(lái)點(diǎn)云數(shù)據(jù)表面和周圍的孤立點(diǎn)；(3)數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)和平滑：根據(jù)實(shí)物模型不同程度，對(duì)大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)從原始數(shù)據(jù)中抽取出對(duì)模型表達(dá)更有用信息；(4)模型調(diào)整：定義人體垂直向上的方向?yàn)閅軸的正方向、水平向左的方向?yàn)閄軸正方向、正前為Z軸的正方向，并設(shè)立合適中心點(diǎn)；(5)模型重建：利用散亂的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)擬合或插值構(gòu)建出已個(gè)近似模型，以探索出一種規(guī)律，即優(yōu)化算法。

擬合回歸分析是在研究中至關(guān)重要的過(guò)程之一。通過(guò)SPSS軟件對(duì)各圍度的寬度、厚度進(jìn)行相關(guān)性分析。首先，制作出散點(diǎn)圖；然后，計(jì)算相關(guān)性。結(jié)果表明了，各圍度寬厚度值與其相應(yīng)圍度值有明顯相關(guān)性。最后，使用MATLAB在照片中所提取出的寬厚度與點(diǎn)云圖量出的圍度進(jìn)行擬合回歸。由于人體形態(tài)有差異，每個(gè)圍度間的差別也較大。絕對(duì)誤差，即測(cè)量值和對(duì)照值之差，不能較好的反映真實(shí)的誤差情況，所以要利用相對(duì)誤差，即絕對(duì)誤差和測(cè)量值的比值，來(lái)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行分析比較。

1.1國(guó)內(nèi)外對(duì)人體點(diǎn)云數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)

世界各國(guó)已認(rèn)識(shí)到建立人體數(shù)據(jù)庫(kù)的重要性，目前，國(guó)際人體數(shù)據(jù)庫(kù)已整合了德、法、美、日、韓以及中國(guó)最新人體數(shù)據(jù)。美國(guó)、荷蘭及意大利正在進(jìn)行一項(xiàng)叫做CAESAR的聯(lián)合調(diào)查。法國(guó)紡織品與服裝研究所花費(fèi)100萬(wàn)歐，對(duì)上萬(wàn)名不同年齡段的法國(guó)人進(jìn)行調(diào)查研究，重新劃定國(guó)人的服裝規(guī)格；英國(guó)倫敦調(diào)查了1萬(wàn)名本國(guó)男人、女人以及孩子，發(fā)展尺碼數(shù)據(jù)庫(kù)，以提高服裝的適合度。我國(guó)廣東賽博服裝科研中心投入2400多萬(wàn)元人民幣，啟動(dòng)“中國(guó)三維人體數(shù)據(jù)庫(kù)”項(xiàng)目，成為國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、設(shè)備最先進(jìn)、專業(yè)技術(shù)水平最高的服裝研究實(shí)體。

1.2國(guó)外的研究現(xiàn)狀

Matlab是用于實(shí)現(xiàn)三維人體點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分析處理的技術(shù)之一，由matrix和laboratory兩個(gè)詞的組合，意為矩陣工廠。是美國(guó)mathworks公司發(fā)布的，主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。通過(guò)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的預(yù)處理和對(duì)稱處理后，可提取人體各部位尺寸信息，包括高度尺寸和圍度尺寸等，尤需注意以下幾個(gè)重要的特征點(diǎn)：頸側(cè)點(diǎn)、肩點(diǎn)、胸高點(diǎn)、腰部最凹點(diǎn)、腹凸點(diǎn)、臀凸點(diǎn)、背入點(diǎn)。

2國(guó)內(nèi)外的研究和發(fā)展

在國(guó)外，三維人體掃描技術(shù)起步較早，現(xiàn)在已經(jīng)走向成熟階段，在各方面也取得優(yōu)秀成果。在國(guó)內(nèi)，這項(xiàng)技術(shù)還處于開始時(shí)期，不夠完善。在點(diǎn)云數(shù)據(jù)壓縮這一方面，國(guó)外的學(xué)者為提高其處理效率，在各類掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理中提出了一些數(shù)據(jù)有效縮減方法，解決數(shù)據(jù)量過(guò)大的問(wèn)題。如，2001年Jianlin Gao提出了點(diǎn)云格網(wǎng)的縮減方法，并在之后對(duì)其擬合；Lee等人基于三維格網(wǎng)點(diǎn)的法線向量進(jìn)行數(shù)據(jù)縮減，提出利用幾何信息進(jìn)行掃描點(diǎn)縮減的方法。2002年，D-Y Chang和Y-M Chang以數(shù)據(jù)重新組織和自由曲面重建為目的，提出數(shù)據(jù)縮減方法；T-Xiaodong等人在逆向工程中提出超面的概念，并通過(guò)計(jì)算散亂點(diǎn)的弧度值，從而實(shí)現(xiàn)了格網(wǎng)中三角形的縮減。

在國(guó)內(nèi)，劉春等人提出基于真三維TN的數(shù)據(jù)壓縮思路，根據(jù)最大夾角與闕值間的關(guān)系，決定點(diǎn)的取舍，并給出相應(yīng)的壓縮算法，對(duì)變化平緩的表面有很好的壓縮效果；吳杭彬等人基于三維掃描數(shù)據(jù)的線掃描特點(diǎn)，提出以掃描線斜率變化為準(zhǔn)則實(shí)施數(shù)據(jù)壓縮，其次，又對(duì)于密集數(shù)據(jù)給出格網(wǎng)數(shù)據(jù)壓縮方法。

3總結(jié)

目前，雖然三維人體測(cè)量技術(shù)和點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)還存在一定缺陷，處于不斷完善之中，但伴隨科技的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，無(wú)論在人體測(cè)量亦或是點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取與分析上，都會(huì)愈來(lái)愈精確化、高速化、系統(tǒng)化、智能化。也將實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取與處理技術(shù)的一體化，在提高效率的同時(shí)，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量。人們會(huì)通過(guò)這些更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)而更好掌握人體特征，在服裝結(jié)構(gòu)圖的繪制上節(jié)省更多的時(shí)間，款式變化也會(huì)多種多樣、新穎出眾，緊跟經(jīng)濟(jì)越來(lái)越發(fā)達(dá)的未來(lái)社會(huì)的腳步，達(dá)到快、精的服裝制作。由此可見(jiàn)，服裝行業(yè)越來(lái)越成熟的模式指日可待。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉春,吳杭彬.基于真三維TIN的三維激光掃描數(shù)據(jù)壓縮方法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版),2006,31(10)1.

[2]周旭東，李艷梅.人體三維測(cè)量技術(shù)分析.上海紡織科技，2002.12.30卷(6).

[3]馮曉，董永勛，張文斌.三維人體數(shù)據(jù)的提取及分析.天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011.12.

[4]黃承亮，吳侃，向娟.三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)壓縮方法.測(cè)繪科學(xué)，第34卷第二期，2009.03.

[5]袁夏.三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用技術(shù)[D].江蘇，南京理工大學(xué)，2006.

作者簡(jiǎn)介：扶雪瑩(1994.01-)，女，漢，籍貫廣東省 大連人，學(xué)生，本科，研究方向：服裝設(shè)計(jì)與工程。

中圖分類號(hào):G 818.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)10-0243-01