扶雪瑩，吳世剛

(遼東學院服裝與紡織學院，遼寧 丹東 118003)

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基于點云的青年男體尺寸優(yōu)化算法研究綜述

扶雪瑩，吳世剛

(遼東學院服裝與紡織學院，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。同時，三維人體測量技術(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。運用三維人體測量技術(shù)獲得點云數(shù)據(jù)，并對其準確提取分析，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。本文通過總結(jié)國內(nèi)外專家的研究成果，而對數(shù)據(jù)分析和人體尺寸提取進行綜合性探討。

關(guān)鍵詞：三維測量；男體圍度；數(shù)據(jù)提??；優(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)取得了長足的發(fā)展。量身定制成為服裝企業(yè)競爭的優(yōu)勢，借鑒國外的先進技術(shù)，并不斷的延伸與發(fā)展，尤其是三維人體掃描技術(shù)。通過對現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，這種非接觸式測量與實際測量數(shù)據(jù)仍存在誤差。誤差主要產(chǎn)生于對人體數(shù)據(jù)各部位準確識別、體表擬合優(yōu)化算法，所以后期的點云數(shù)據(jù)精確計算是問題解決的核心。

1關(guān)于點云數(shù)據(jù)

點云數(shù)據(jù)是指，掃描資料以點的形式記錄，每一個點包含有三維坐標，有些可能含有顏色信息或反射強度信息。它由大量高密度點構(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量。優(yōu)點是較快速，全方位，但易受客觀因素影響。所以，需對其后整理，包括冗雜數(shù)據(jù)刪除、孤立點檢測、數(shù)據(jù)精簡和平滑、模型調(diào)整、模型重建等。如：(1)冗雜數(shù)據(jù)刪除：把與被測物無關(guān)點云數(shù)據(jù)直接刪除；(2)孤立點檢測：檢測出來點云數(shù)據(jù)表面和周圍的孤立點；(3)數(shù)據(jù)精簡和平滑：根據(jù)實物模型不同程度，對大量點云數(shù)據(jù)從原始數(shù)據(jù)中抽取出對模型表達更有用信息；(4)模型調(diào)整：定義人體垂直向上的方向為Y軸的正方向、水平向左的方向為X軸正方向、正前為Z軸的正方向，并設(shè)立合適中心點；(5)模型重建：利用散亂的點云數(shù)據(jù)，通過擬合或插值構(gòu)建出已個近似模型，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)重要的過程之一。通過SPSS軟件對各圍度的寬度、厚度進行相關(guān)性分析。首先，制作出散點圖；然后，計算相關(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云圖量出的圍度進行擬合回歸。由于人體形態(tài)有差異，每個圍度間的差別也較大。絕對誤差，即測量值和對照值之差，不能較好的反映真實的誤差情況，所以要利用相對誤差，即絕對誤差和測量值的比值，來反應(yīng)實驗結(jié)果并進行分析比較。

1.1國內(nèi)外對人體點云數(shù)據(jù)的認識

世界各國已認識到建立人體數(shù)據(jù)庫的重要性，目前，國際人體數(shù)據(jù)庫已整合了德、法、美、日、韓以及中國最新人體數(shù)據(jù)。美國、荷蘭及意大利正在進行一項叫做CAESAR的聯(lián)合調(diào)查。法國紡織品與服裝研究所花費100萬歐，對上萬名不同年齡段的法國人進行調(diào)查研究，重新劃定國人的服裝規(guī)格；英國倫敦調(diào)查了1萬名本國男人、女人以及孩子，發(fā)展尺碼數(shù)據(jù)庫，以提高服裝的適合度。我國廣東賽博服裝科研中心投入2400多萬元人民幣，啟動“中國三維人體數(shù)據(jù)庫”項目，成為國內(nèi)規(guī)模最大、設(shè)備最先進、專業(yè)技術(shù)水平最高的服裝研究實體。

1.2國外的研究現(xiàn)狀

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

2國內(nèi)外的研究和發(fā)展

在國外，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。在國內(nèi)，這項技術(shù)還處于開始時期，不夠完善。在點云數(shù)據(jù)壓縮這一方面，國外的學者為提高其處理效率，在各類掃描點云數(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)量過大的問題。如，2001年Jianlin Gao提出了點云格網(wǎng)的縮減方法，并在之后對其擬合；Lee等人基于三維格網(wǎng)點的法線向量進行數(shù)據(jù)縮減，提出利用幾何信息進行掃描點縮減的方法。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，并通過計算散亂點的弧度值，從而實現(xiàn)了格網(wǎng)中三角形的縮減。

在國內(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，決定點的取舍，并給出相應(yīng)的壓縮算法，對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，提出以掃描線斜率變化為準則實施數(shù)據(jù)壓縮，其次，又對于密集數(shù)據(jù)給出格網(wǎng)數(shù)據(jù)壓縮方法。

3總結(jié)

目前，雖然三維人體測量技術(shù)和點云數(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、社會的進步，無論在人體測量亦或是點云數(shù)據(jù)的獲取與分析上，都會愈來愈精確化、高速化、系統(tǒng)化、智能化。也將實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)獲取與處理技術(shù)的一體化，在提高效率的同時，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量。人們會通過這些更精準的數(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)省更多的時間，款式變化也會多種多樣、新穎出眾，緊跟經(jīng)濟越來越發(fā)達的未來社會的腳步，達到快、精的服裝制作。由此可見，服裝行業(yè)越來越成熟的模式指日可待。

參考文獻：

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作者簡介：扶雪瑩(1994.01-)，女，漢，籍貫廣東省 大連人，學生，本科，研究方向：服裝設(shè)計與工程。

中圖分類號:G 818.4

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)10-0243-01