[发明专利]基于数码图像的人体三维测量方法

说明书

技术领域

 本发明属于人体三维测量领域，具体涉及一种基于数码图像的人体三维测量方法。 

背景技术

随着人们服装个性化设计的要求，服装的量身定制逐渐进入成衣生产领域，其中人体测量系统是实现电子量身定制、人体体型数据库建立的基础工作和关键技术。其自20世纪70年代中期开始逐渐成为服装数字化技术的重要研究课题。在30多年的发展过程中大致经历了由手工测量向计算机辅助测量、由接触式测量向非接触式测量、由二维向三维方向发展3个阶段，并向自动测量和利用训算机测量、处理和分析的方向发展。 

传统的人体测量通常是指测量工具与人体接触，直接测出静态时人体各部位的高、宽、周长等尺寸，主要的测量工具是软尺、角度尺、测高计、测距计和滑动计等。非接触式测量主要以现代光学为基础，融光电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体的测量技术，它在测量被测对象时，把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用，其目的是从图像中提取有用的信息，主要方法有：廓体影像法、莫尔等高线法、白光相位法、激光测量法、红外线测量法、立体摄像测量法等。非接触式三维人体自动测量弥补了常规的接触式人体测量的不足，使测量结果更加准确、可靠。与传统的测量方法相比较，三维人体测量方法主要特点是快速、准确、效率高等。 

现有技术中的三维人体测量方法主要包含以下几种： 

1、立体摄影测量法

通过位于不同位置的两台摄像机同时对人体进行摄影，分析人体表面上同一点在两幅图象上成像点的对应关系，再利用几何光学三角测量原理计算得到该成像点的三维坐标。这种方法符合人的视觉特点，但对凹下曲面测量较难，精度也不高。

2、激光测量法 

用多个激光测距仪（由激光和CCD仪组成）对站立在测量箱内的被测者从多个方位进行测量。摄像机接受激光光束射向人体表面的反射光，与测距仪同步移动时，可根据受光位置、时间间隔、光轴角度，通过计算机算出人体同一高度若干点的坐标值，从而测得人体表面的全部数据。这种方法精度较高，但要求人体在几分钟内保持不变姿势。小剂量的激光会造成被测量者心理压力。

3、莫尔条纹测量法 

莫尔条纹测量法即投影莫尔法，是应用光栅的阴影（投影）和光栅形成的莫尔条纹来进行人体数据测量。但计算机自动处理时遇到的难点是条纹峰值及条纹级数的自动确定和人体表面凹凸性的自动识别，此法适用于人体曲面测量，但测量精度不够高，近期有学者提出投影光栅相位测量技术，改进了上述不足。

4、TC2分层轮廓测量方法 

该测量法通过白光分层轮廓，取得人体全身的三维数据。它与密栅云纹法相似，利用白色光源投影正弦曲线在物体表面，当物体不规则的形状令投射的密栅影子变形，产生的图样表示物体表面的轮廓。用6部摄影机检测，然后将6个单个的影像合并成一个完整图像。

5、投影条纹相位法 

此法是一种基于光学干涉计的相位测量技术，采用一般的白光照明。将光栅投影到人体表面，对投影在人体表面的光栅图象进行相位测量，获得人体三维尺寸。近年来，由总后军需装备研究所和北京服装学院共同研制的人体尺寸测量系统就是应用双视点投影光栅三维测量原理，通过普通白色光源，摄取人体前后投影光栅的相位变化，取得人体三维信息。通过数据处理，可获取服装设计所需的尺寸，还可根据需要获取人体图象上任一点的三维座标。通过人机交互操作。可方便地进行在线和离线测量，并可满足单人特体测量和现场快速测量的需要。

6、通过CCD或CMOS成像的非接触测量法 

此方法主要是经CCD或CMOS成像实现三维人体尺寸的非接触测量，属光电法。与光学图样法相比，它具有环境适应性好、柔性好、测量范围宽、图像信息易于管理等特点。目前伦敦大学研究人员正在研制计算机人体扫描系统，通过低功率的传感器对遍布人体全身的3万个测量点进行测量而得到精确的人体虚拟三维图像，以获得精确的人体三维尺寸。

上述三维人体测量方法虽然都能获得三维服装人体模型并在一定程度上满足服装CAD对人体模型的要求，但仍存在一些不足，即：采用三维扫描方法需要昂贵的扫描设备、专业知识以及特殊的环境配置；且要求用户穿上比基尼而对机器进行扫捕，这从经济和人性化等方面决定了该种方法难以实现。大规模的个性人体建模接触式测量虽然操作简单、成本低，但其测量的精确度与测量者的技巧有很大关系。 

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种经济、实用、方便的基于二维数码图像的人体三围测量方法。 

本发明是通过如下技术方案实现的：