三维人体关键尺寸数据提取方法的研究

费磊

【摘 要】本研究采用CREAFORM公司生产的GO-SCAN非接触式三维扫描仪，快速获取人体表面的三维点云数据，获取数据后，通过GEOMAGIC STUDIO软件进行数据处理，最后，将数据导入MATLAB软件并提取出人体各个部位尺寸。

【关键词】非接触测量;数据处理;尺寸提取

中图分类号： TP274.4文献标识码： A文章编号： 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

隨着社会的不断进步，人们生活水平也不断地提高，消费者对穿着打扮越来越重视起来，特别是高端人群，追求合体、完美、个性的穿着，传统的大批量生产，型号分类已经不能满足他们的需求，也不能满足当下环境激烈的市场竞争，越来越多的人对个性化的服装定制的需求在不断地上升;三维人体尺寸提取技术的研究有着广阔的应用前景[1]。

1 人体三维数据的获取

想要制作一件合体、个性化的服装，需要获取人体各个部位数十项数据，传统的服装行业，获取人体各个部位如：身高、腰围、胸围、腿长等数据，需要服装设计师通过接触式测量，即，用皮尺等测量工具量取服装定制者身上所需要的尺寸数据，这种方式比较直接，但是，需要与人接触，测量时间较长。非接触式三维扫描仪的出现能够解决这一问题，通过非接触式三维扫描仪对人体进行扫描，能够避免与人体进行直接接触，可以快速地获取人体各个部位的数据[2]。

三维人体数据提取是一个复杂的过程，本研究采用加拿大CREAFORM公司生产的GO-Scan三维扫描仪对人体进行三维数据采集，由于此设备属于光学扫描仪，被测人体需要保持直立位，双脚与肩同宽，双臂抬起位于身体两侧，尽量保持没有遮挡，避免晃动。整个测量过程只需数十秒。

2 数据处理

通过三维扫描仪所得到的三维人体点云数据，我们往往不能够直接对其进行各个有效部位的数据提取，必须要通过后期的坐标系调整，使其变换到规定的坐标系下才能够操作，下面介绍一下由初始点云数据提取人体尺寸的过程：

在得到原始的点云数据后，我们需要对其进行坐标变换，使其变换到标准的坐标系当中，根据原始数据的双脚脚底拟合平面，将该平面作为X-Y平面如图1中第一幅所示;取样本点云的鼻尖点、眉心点和双脚脚尖连线中点来创建平面，所得平面作为X-Z平面。将所得的X-Y平面、X-Z平面分别与世界坐标系的X-Y-Z平面进行对齐，摆正后的点云模型如图1中第二幅所示[3]。

在点云数据摆正完成后，还不能够进行数据的提取，因为原始的人体点云数据量庞大，点云数量往往超过百万，点云文件大小超过500M，软件读取和运算困难。因此有必要对点云数据进行简化，如2左图所示，简化前点云数量为159万，简化后点云数量仅为6万，如2右图所示。完全可满足三维数据提取的需求。将文件保存为顶点文件格式，方便Matlab读取。

3 人体尺寸数据提取

在MATLAB中读取点云数据，正视图、侧视图和俯视图分别如图3所示。

4 腰围测量方法

（1）在点云的正视图中，选择腰部位置如图4所示。

（2）取出腰围所在截面的点云数据，为下一步计算做准备。

（3）腰部点云数据如图5第一幅所示，在计算时将腰围分为上下两部分，分别求取每部分的长度，将两部分相加即可得到腰围值。

5 结束语

本研究采用非接触式测量获取人体表面三维信息，将处理过的点云数据导入MATLAB软件，可实现自动获取服装定制所需要的身高、胸围、腰围等各部位尺寸数据。该方法对服装定制、量体裁衣行业的发展有积极的推动作用，未来该方法也可应用在服装、模特虚拟展示等行业。

【参考文献】

[1]杨子田，张文斌，张渭源.我国华东地区成年男子体型分析[J].纺织学报，2006，27（8）：53-56.

[2]肖平，杨子田.适用MTM系统的数据库设计，东华时尚周论文集[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.