[发明专利]一种基于彩色图像的人体手部形态参数测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及人体测量学与模式识别领域，尤其涉及一种基于彩色图像的人体手部形态参数测量方法。

背景技术

人体测量是通过测量人体各部位的尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为工业设计、人机工程、人类学、医学、服装标准设计等提供人体基础资料。世界上已有90多个大规模的人体测量数据库，主要分布在发达国家，比如人体测量研究计划(Civilian American and European Survey of Anthropometry Research，CASER)，它在美国、欧洲等得到了广泛应用。日本HQL协会提出了人体测量和高质量生活工程(Research Institute of Human Engineering for Quality Life)计划，中国标准化研究院也于2005年开展了全国未成年人体测量项目，建立了全国未成年人体三维扫描数据库，而之前中国一直未有相关的国家标准。《中国成年人人体尺寸》标准是20年以前建立的，随着人民群众生活水平的提高，体貌特征已经发生了巨大变化，该标准已经不能适应生产生活设计的需要，因此该院拟采用三维人体扫描仪开展第二次成年人人体尺寸测量，准备建立中国成年人三维人体扫描数据库。

人体测量技术在近几十年的发展中，大致经历了由接触式到非接触式、由二维到三维的发展过程。非接触自动测量是现代化人体测量技术的发展趋势，它以现代光学为基础，结合图像处理、计算机视觉等技术，准确、高效、客观地获取人体参数数据，目前已经成为人体测量的主流方法，非接触测量方法分为基于图像的二维非接触测量和基于结构光的三维非接触测量两类。

三维非接触测量具有测量进度高，能够重建人体整个形状等特点。例如，由英国Loughborough大学于1989年研制Loughborough人体阴影扫描装置(Loughborough Anthropometric Shadow Scannerm LASS)，是一种立体阴影测量法。当一个人站立不动时，投影在其身上的光线将被电视摄影机录取下，身体形状由一系列横切面表示，并以平面方式各用16点拉曲线表示。重复32片平面，每一片都与有关骨骼标记相关联，重建三维身体的表面模型[9]。Cyberware公司于1995年研制的Cyberware全身扫描系统(Cyberware Whole Body Color 3D Scanner)，其型号为WBX设备使用4个激光扫描仪器，利用三角测量技术来获取三维影像。通过工作站的软件控制，整个扫描及移动过程，在17秒钟内获取人体的数十万测量项。把多个扫描图像结合起来就构成一个完整的人体模型。Cyberware公司于1995年研制的Cyberware全身扫描系统和德国Human Solution公司开发的Vitus三维人体扫描仪，则为利用基于三角测量原理，采用结构光进行三维非接触人体测量的设备，已经广泛应用于人体测量学和人机工效学等领域。三维非接触测量设备虽然具有测量进度高，能够重建人体整个形状等特点，但是设备比较昂贵，便携型也比较差。

二维非接触测量与三维非接触测量相比，具有设备简单、便携、性能价格比高的优点，因此可以认为是与三维测量互补的一类测量方法。加拿大的BoSS-2系统就是一套基于图像的非接触式的人体参数测量和服装套号系统，为加拿大军队提供身体测量以实现制服的快捷、自动化生产。Y.C Kim开发的三维测量系统和瑞士徕卡公司推出的数字摄影测量系统都基于双目视觉原理，以零交叉点作为匹配特征，采用松弛匹配法，经7次迭代后98％的点可实现匹配，在7m距离范围内的测量误差仅为3.9cm，基本达到工业应用水平。北京航空航天大学开发的基于图像的人体参数测量系统采用两个数码相机分别拍摄被测者的正视图和侧视图，基于双目视觉原理重建人体关键测点，完成人体形态参数测量。

手部测量是人体测量的重要组成部分，也是也是身份认证的一种重要方法。由于手部相对人体而言尺寸比较小，因此一般不采用人体全身测量设备来进行手部测量，需要采用专门针对手部的测量设备。目前的手部尺寸测量具有采用传统的手工测量方法外，就是利用全身测量设备完成手部测量，能够测量的手部参数较少，并且精度偏低。

发明内容