三維人體關鍵尺寸數據提取方法的研究

費磊

【摘 要】本研究采用CREAFORM公司生產的GO-SCAN非接觸式三維掃描儀，快速獲取人體表面的三維點云數據，獲取數據后，通過GEOMAGIC STUDIO軟件進行數據處理，最后，將數據導入MATLAB軟件并提取出人體各個部位尺寸。

【關鍵詞】非接觸測量;數據處理;尺寸提取

中圖分類號： TP274.4文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）17-0250-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.120

Research on Extraction Method of Key Size Data of 3D Human Body

FEI Lei1，2

（1.Institute of automation， Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin Heilongjiang 150090 China;

2.Institute of advanced technology， Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin Heilongjiang 150020， China）

【Abstract】This research adopts GO-SCAN non-contact 3D scanner produced by CREAFORM Company， Fast acquisition the 3D point cloud data on human body surface，After obtaining the data，Data Processing by GEOMAGIC STUDIO Software，Finally， the data are imported into the MATLAB software and the size of each part of the human body is extracted.

【Key words】Non-contact measurement; Data processing; Measurement extraction

0 引言

隨著社會的不斷進步，人們生活水平也不斷地提高，消費者對穿著打扮越來越重視起來，特別是高端人群，追求合體、完美、個性的穿著，傳統的大批量生產，型號分類已經不能滿足他們的需求，也不能滿足當下環境激烈的市場競爭，越來越多的人對個性化的服裝定制的需求在不斷地上升;三維人體尺寸提取技術的研究有著廣闊的應用前景[1]。

1 人體三維數據的獲取

想要制作一件合體、個性化的服裝，需要獲取人體各個部位數十項數據，傳統的服裝行業，獲取人體各個部位如：身高、腰圍、胸圍、腿長等數據，需要服裝設計師通過接觸式測量，即，用皮尺等測量工具量取服裝定制者身上所需要的尺寸數據，這種方式比較直接，但是，需要與人接觸，測量時間較長。非接觸式三維掃描儀的出現能夠解決這一問題，通過非接觸式三維掃描儀對人體進行掃描，能夠避免與人體進行直接接觸，可以快速地獲取人體各個部位的數據[2]。

三維人體數據提取是一個復雜的過程，本研究采用加拿大CREAFORM公司生產的GO-Scan三維掃描儀對人體進行三維數據采集，由于此設備屬于光學掃描儀，被測人體需要保持直立位，雙腳與肩同寬，雙臂抬起位于身體兩側，盡量保持沒有遮擋，避免晃動。整個測量過程只需數十秒。

2 數據處理

通過三維掃描儀所得到的三維人體點云數據，我們往往不能夠直接對其進行各個有效部位的數據提取，必須要通過后期的坐標系調整，使其變換到規定的坐標系下才能夠操作，下面介紹一下由初始點云數據提取人體尺寸的過程：

在得到原始的點云數據后，我們需要對其進行坐標變換，使其變換到標準的坐標系當中，根據原始數據的雙腳腳底擬合平面，將該平面作為X-Y平面如圖1中第一幅所示;取樣本點云的鼻尖點、眉心點和雙腳腳尖連線中點來創建平面，所得平面作為X-Z平面。將所得的X-Y平面、X-Z平面分別與世界坐標系的X-Y-Z平面進行對齊，擺正后的點云模型如圖1中第二幅所示[3]。

在點云數據擺正完成后，還不能夠進行數據的提取，因為原始的人體點云數據量龐大，點云數量往往超過百萬，點云文件大小超過500M，軟件讀取和運算困難。因此有必要對點云數據進行簡化，如2左圖所示，簡化前點云數量為159萬，簡化后點云數量僅為6萬，如2右圖所示。完全可滿足三維數據提取的需求。將文件保存為頂點文件格式，方便Matlab讀取。

3 人體尺寸數據提取

在MATLAB中讀取點云數據，正視圖、側視圖和俯視圖分別如圖3所示。

4 腰圍測量方法

（1）在點云的正視圖中，選擇腰部位置如圖4所示。

（2）取出腰圍所在截面的點云數據，為下一步計算做準備。

（3）腰部點云數據如圖5第一幅所示，在計算時將腰圍分為上下兩部分，分別求取每部分的長度，將兩部分相加即可得到腰圍值。

5 結束語

本研究采用非接觸式測量獲取人體表面三維信息，將處理過的點云數據導入MATLAB軟件，可實現自動獲取服裝定制所需要的身高、胸圍、腰圍等各部位尺寸數據。該方法對服裝定制、量體裁衣行業的發展有積極的推動作用，未來該方法也可應用在服裝、模特虛擬展示等行業。

【參考文獻】

[1]楊子田，張文斌，張渭源.我國華東地區成年男子體型分析[J].紡織學報，2006，27（8）：53-56.

[2]肖平，楊子田.適用MTM系統的數據庫設計，東華時尚周論文集[J]，2004;2：91-94.

[3]S.Rusinkiewicz，M.Levoy.Efficient variants of the ICP algorithm.3-D Digital Imaging and Modeling，2001：145-152.