專利名稱：可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)用于電腦制圖的三維模型或圖像的操作，尤其適用于基于人體特征進(jìn)行人體測(cè)量與服裝CAD的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
三維人體測(cè)量技術(shù)和人體特征信息提取技術(shù)是三維服裝CAD系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。雖然目前開(kāi)發(fā)使用的三維掃描設(shè)備可以提供高質(zhì)量的人體模型，三維人體測(cè)量系統(tǒng)具有掃描時(shí)間短，精確度高、測(cè)量部位多等多種優(yōu)于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)和工具的特點(diǎn)。但是，多數(shù)測(cè)量設(shè)備提供的僅為沒(méi)有人體特征信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，不能直接得到三維服裝CAD所需要的人體特征信息。對(duì)掃描所得到的三維人體進(jìn)行尺寸測(cè)量的基本原理是首先找到人體測(cè)量的特征點(diǎn)，線等信息，再將測(cè)量尺寸的測(cè)量規(guī)則轉(zhuǎn)化為幾何問(wèn)題，如曲線長(zhǎng)度，兩點(diǎn)間距，三點(diǎn)間角度等，再計(jì)算得到人體的長(zhǎng)度，圍度，角度等尺寸。因此三維人體測(cè)量的關(guān)鍵是準(zhǔn)確地確定人體測(cè)量點(diǎn)和將測(cè)量規(guī)則轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的幾何規(guī)則。
中國(guó)發(fā)明專利“一種基于實(shí)測(cè)人群體型的虛擬人臺(tái)的建立方法及虛擬人臺(tái)”(發(fā)明專利號(hào)ZL200710093824.8公開(kāi)號(hào)CN101311967)、“一種虛擬人臺(tái)的應(yīng)用方法”(發(fā)明專利號(hào)ZL200710093825. 2公開(kāi)號(hào)CN10131196)和“一種中華虛擬人臺(tái)”(發(fā)明專利號(hào) ZL200710093826. 7公開(kāi)號(hào)CN10131196)分別公開(kāi)了通過(guò)非接觸式人體測(cè)量創(chuàng)建虛擬人臺(tái)的方法和虛擬人臺(tái)的應(yīng)用方法。在這些發(fā)明專利中，涉及大量的人體測(cè)量數(shù)據(jù)處理。在目前的三維人體尺寸測(cè)量系統(tǒng)中，如TC2，Human-solution, Cyber-ware等三維人體測(cè)量系統(tǒng)， 主要存在以下問(wèn)題。
1)人體測(cè)量特征的自動(dòng)識(shí)別準(zhǔn)確率較低，適用體型范圍較小。
人體的測(cè)量的特征點(diǎn)主要是根據(jù)人體的骨骼點(diǎn)，體表特征點(diǎn)等來(lái)確定。目前的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)主要通過(guò)人體體表的幾何特征或人體比例的統(tǒng)計(jì)特性來(lái)進(jìn)行人體特征點(diǎn)的自動(dòng)識(shí)別。但由于人體生長(zhǎng)時(shí)受到年齡、性別、種族、地域等多種因素的影響，造成了個(gè)體間體型的差異很大，因此造成了相同部位的人體測(cè)量特征點(diǎn)，在不同的個(gè)體上表現(xiàn)出的體表幾何特征并不一致。因而現(xiàn)有的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)人體的特征的識(shí)別結(jié)果會(huì)與人工測(cè)量時(shí)標(biāo)定的測(cè)量特征有較大差異，進(jìn)而造成自動(dòng)測(cè)量出的尺寸與手工測(cè)量差別較大，這也是目前三維人體測(cè)量系統(tǒng)沒(méi)有在產(chǎn)業(yè)中進(jìn)行成熟應(yīng)用的原因之一。
2)人體特征識(shí)別方法和規(guī)則，尺寸測(cè)量規(guī)則不能自由設(shè)計(jì)。
現(xiàn)有的測(cè)量系統(tǒng)中，人體特征點(diǎn)的識(shí)別規(guī)則，尺寸測(cè)量轉(zhuǎn)化的幾何規(guī)則都是由軟件本身預(yù)定義的，用戶不能根據(jù)自己需要設(shè)計(jì)特征點(diǎn)識(shí)別和測(cè)量規(guī)則。即使一些系統(tǒng)允許用戶通過(guò)系統(tǒng)提供的手工測(cè)量功能可以測(cè)量一些測(cè)量尺寸，但對(duì)于不同個(gè)體，這些手工測(cè)量過(guò)程需要再重復(fù)操作才能完成測(cè)量。
3)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)人體測(cè)量姿勢(shì)有限定。
現(xiàn)有的三維測(cè)量系統(tǒng)因?yàn)槠涮卣鼽c(diǎn)識(shí)別規(guī)則，和尺寸測(cè)量規(guī)則都是對(duì)特定姿勢(shì)下的人體進(jìn)行識(shí)別的，因此變換姿勢(shì)后，測(cè)量系統(tǒng)將對(duì)人體特征和尺寸不能進(jìn)行正確識(shí)別和測(cè)量。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)，使用戶可以通過(guò)人機(jī)交互操作實(shí)現(xiàn)可編程三維人體測(cè)量，把三維人體掃描輸入，智能化的人體特征點(diǎn)識(shí)別和人體各部位尺寸的測(cè)量與基于人體特征的三維虛擬人臺(tái)建設(shè)結(jié)合起來(lái)，能夠自由地對(duì)三維人體模型進(jìn)行尺寸測(cè)量，解決快速、批量、自定義的人體尺寸測(cè)量和人體特征建模的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
一種可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)，包括三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置100、 三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)150、虛擬人臺(tái)數(shù)據(jù)管理單元200和人機(jī)交互操作界面900，所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置100和虛擬人臺(tái)數(shù)據(jù)管理單元200連接到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù) 150，其特征在于所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)還包括
人體模型定義單元300，用于讀取三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，分析人體特征信息，定義人體特征對(duì)象；
人體特征模型庫(kù)350，用于存儲(chǔ)所述的人體特征對(duì)象；
人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元400，用于創(chuàng)建、修改和刪除人體特征信息處理命令；
基本算法工具庫(kù)450，用于存儲(chǔ)所述的人體特征信息處理命令；
人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元500，用于記錄人體測(cè)量操作過(guò)程，生成人體測(cè)量規(guī)則模板；
人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)550，用于存儲(chǔ)所述的人體測(cè)量規(guī)則模板；
三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元600，用于讀取和解析三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，調(diào)用人體測(cè)量規(guī)則模板進(jìn)行人體測(cè)量，獲取人體特征信息；
所述的人體模型定義單元300、人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元400、人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元500、三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元600分別連接到人機(jī)交互操作界面 900 ；
所述的人體模型定義單元300連接到所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)150和人體特征模型庫(kù)350，所述的人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元400連接到人體特征模型庫(kù)350和基本算法工具庫(kù)450，所述的人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元500連接到所述的基本算法工具庫(kù) 450和人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)550，所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元600連接到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)150和人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)550。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)的一種較佳的技術(shù)方案是所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)還包括用于存儲(chǔ)人體測(cè)量結(jié)果的人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)650 ；所述的人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)650連接到所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元 600。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)的一種更好的技術(shù)方案是所述的人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)650連接到所述的虛擬人臺(tái)數(shù)據(jù)管理單元200，構(gòu)建為基于人體特征的三維虛擬人臺(tái)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供了一種用于上述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)的可編程三維人體測(cè)量方法，通過(guò)該方法，用戶可以根據(jù)需要定義，修改人體特征點(diǎn)的識(shí)別規(guī)則和人體各部位尺寸的測(cè)量規(guī)則。使得用戶可以不受測(cè)量系統(tǒng)本身制定規(guī)則的限制，能夠自由地對(duì)三維人體模型進(jìn)行尺寸測(cè)量，解決現(xiàn)有的人體測(cè)量特征的自動(dòng)識(shí)別準(zhǔn)確率較低、適用體型范圍較小、測(cè)量規(guī)則不靈活、對(duì)人體測(cè)量姿勢(shì)有限定的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
一種可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法，用于權(quán)利要求1所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的測(cè)量方法至少包含以下步驟
S100)通過(guò)三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置獲取每個(gè)個(gè)體的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)；
S200)通過(guò)人機(jī)交互操作界面從三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)中抽取并定義一組人體特征對(duì)象，建立基于人體特征的人體模型，儲(chǔ)存到人體特征模型庫(kù)；
S300)對(duì)應(yīng)所述人體模型的每一人體特征對(duì)象，創(chuàng)建一條用于建立、修改或刪除所述的人體特征信息的特征命令，存儲(chǔ)到基本算法工具庫(kù)；
S400)記錄用戶調(diào)用所述的基本算法工具庫(kù)中的特征命令進(jìn)行人體測(cè)量過(guò)程，生成人體測(cè)量規(guī)則模板，儲(chǔ)存到人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)；
S500)調(diào)用人體測(cè)量規(guī)則模板解析三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，根據(jù)人體特征模型從三維人體網(wǎng)格中提取出人體特征信息，生成基于人體特征的人體測(cè)量數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的一種較佳的技術(shù)方案是所述的測(cè)量方法還包含下列步驟
S600)對(duì)每一個(gè)個(gè)體三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)重復(fù)步驟S500，將獲得的基于人體特征的人體測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建基于人體特征的虛擬人臺(tái)。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的一種更好的技術(shù)方案是所述的步驟S400包含如下動(dòng)作
S410)選擇一待測(cè)量的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)集，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的空白的人體測(cè)量規(guī)則模板；
S420)根據(jù)所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)集，從三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)讀取或通過(guò)人機(jī)交互操作界面選擇人體網(wǎng)格對(duì)象；
S430)根據(jù)步驟S420所選擇的人體網(wǎng)格對(duì)象，調(diào)用并執(zhí)行所述基本算法工具庫(kù)中相應(yīng)的特征命令，通過(guò)人機(jī)交互操作界面輸入特征對(duì)象名稱，確定或修改人體特征信息，創(chuàng)建并儲(chǔ)存描述所述待測(cè)量人體網(wǎng)格對(duì)象的人體特征對(duì)象；
S440)記錄步驟S420中所調(diào)用的特征命令，將所述的特征命令追加到人體測(cè)量規(guī)則模板；
S450)判斷測(cè)量規(guī)則模板是否創(chuàng)建完成，若創(chuàng)建完成，則轉(zhuǎn)到步驟S460，否則返回步驟S420 ；
S460)將循環(huán)執(zhí)行步驟S420至S440生成的人體測(cè)量規(guī)則模板儲(chǔ)存到人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)，所述的人體測(cè)量規(guī)則模板包含對(duì)所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)集進(jìn)行人體測(cè)量的特征命令序列。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案是所述的人體測(cè)量規(guī)則模板是在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中的宏命令序列；所述的人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)是在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中的宏命令庫(kù)；所述的步驟S440是所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)記錄用戶操作過(guò)程，并把用戶所調(diào)用的特征命令追加到所述宏命令序列的步驟； 所述的步驟S460是用戶通過(guò)人機(jī)交互操作界面控制操作，把系統(tǒng)自動(dòng)生成的宏命令儲(chǔ)存到宏命令庫(kù)的步驟。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的上述技術(shù)方案中，所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)是描述的人體體表形狀的三角網(wǎng)格實(shí)體；所述的人體模型是一組描述三維人體網(wǎng)格特征的人體特征對(duì)象的集合，其中，每個(gè)人體特征對(duì)象至少包含特征對(duì)象名稱和描述該對(duì)象的人體特征信息；所述的人體特征對(duì)象包括特征網(wǎng)格、特征點(diǎn)、特征平面、特征直線、 特征曲線、特征面片和特征測(cè)量尺寸；所述的人體特征信息是描述人體特征對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)或尺寸數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的上述技術(shù)方案中，所述的特征命令是一組根據(jù)所述的人體模型生成和修改人體特征信息的工具或算法集合，用戶通過(guò)人機(jī)交互操作界面調(diào)用儲(chǔ)存在基本算法工具庫(kù)中的特征命令，輸入特征對(duì)象名稱，識(shí)別和建立人體特征對(duì)象，確定或修改人體特征信息的幾何數(shù)據(jù)或尺寸數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的上述技術(shù)方案中，所述的測(cè)量方法是在所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)中建立可編程的人體測(cè)量規(guī)則模板，并對(duì)不同的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)執(zhí)行所述的人體測(cè)量規(guī)則模板中的特征命令序列；執(zhí)行測(cè)量規(guī)則時(shí)，對(duì)于計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確完成的可以在不同個(gè)體上正確重復(fù)執(zhí)行的規(guī)則性操作，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成；對(duì)于計(jì)算機(jī)不能在不同個(gè)體上正確處理和確定的操作，通過(guò)人機(jī)交互操作界面引導(dǎo)用戶人工選擇或輸入，實(shí)現(xiàn)以較少的人工操作替代計(jì)算機(jī)不能正確實(shí)現(xiàn)的操作，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的三維人體尺寸測(cè)量。
本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)，使用戶可以通過(guò)人機(jī)交互操作實(shí)現(xiàn)可編程式三維人體測(cè)量，把三維人體掃描輸入，智能化的人體特征點(diǎn)識(shí)別和人體各部位尺寸的測(cè)量與基于人體特征的三維虛擬人臺(tái)建設(shè)結(jié)合起來(lái)，能夠自由地對(duì)三維人體模型進(jìn)行尺寸測(cè)量，解決快速、批量、自定義的人體尺寸測(cè)量和人體特征建模的技術(shù)問(wèn)題。
2、本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法，使用戶可以自行定義人體特征識(shí)別規(guī)則和尺寸測(cè)量規(guī)則，同時(shí)用戶定義的測(cè)量規(guī)則能夠應(yīng)用到不同的個(gè)體上，實(shí)現(xiàn)快速、 批量、自定義的人體尺寸測(cè)量和人體特征建模。
3、本發(fā)明將人體測(cè)量過(guò)程中的操作分成兩類，將計(jì)算機(jī)識(shí)別不準(zhǔn)確或難以識(shí)別的特征，通過(guò)用戶指定，計(jì)算機(jī)能準(zhǔn)備識(shí)別的特征和操作讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，實(shí)現(xiàn)了三維人體尺寸的準(zhǔn)確和快速測(cè)量，有效解決了計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量的準(zhǔn)確性問(wèn)題。
4、本發(fā)明的測(cè)量方法不僅適用于三維人體的測(cè)量，對(duì)于其他類型三維實(shí)體的尺寸測(cè)量同樣適用。


圖1是本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法流程圖。
圖3是人體測(cè)量規(guī)則模板示意圖。
圖4是本發(fā)明的方法生成人體測(cè)量規(guī)則模板的流程圖。
圖5是人體特征對(duì)象與三維人體模型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是人體特征對(duì)象、三維人體模型與三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)的定義示意圖。
具體實(shí)施方式
為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
圖1所示的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例，包括三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置100、三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)150、虛擬人臺(tái)數(shù)據(jù)管理單元200和人機(jī)交互操作界面900，三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置100和虛擬人臺(tái)數(shù)據(jù)管理單元200連接到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)150，還包括用于讀取三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，分析人體特征信息，定義人體特征對(duì)象的人體模型定義單元300 ；用于存儲(chǔ)所述的人體特征對(duì)象的人體特征模型庫(kù)350 ；用于創(chuàng)建、 修改和刪除人體特征信息處理命令的人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元400 ；用于存儲(chǔ)所述的人體特征信息處理命令的基本算法工具庫(kù)450 ；用于記錄人體測(cè)量操作過(guò)程，生成人體測(cè)量規(guī)則模板的人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元500 ；用于存儲(chǔ)所述的人體測(cè)量規(guī)則模板的人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)陽(yáng)0 ；以及用于讀取和解析三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，調(diào)用人體測(cè)量規(guī)則模板進(jìn)行人體測(cè)量，獲取人體特征信息三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元600。
如圖1所示，人體模型定義單元300、人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元400、人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元500、三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元600分別連接到人機(jī)交互操作界面900 ；人體模型定義單元300連接到所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)150和人體特征模型庫(kù)350，人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元400連接到人體特征模型庫(kù)350和基本算法工具庫(kù)450，人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元500連接到基本算法工具庫(kù)450和人體測(cè)量規(guī)則庫(kù) 550，三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元600連接到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)150和人體測(cè)量規(guī)則庫(kù) 550。
在圖1所示的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)的技術(shù)方案還包括用于存儲(chǔ)人體測(cè)量結(jié)果的人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)650 ；人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)650連接到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元600 ；在該實(shí)施方案中，人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)650還連接到虛擬人臺(tái)數(shù)據(jù)管理單元200，構(gòu)建為基于人體特征的三維虛擬人臺(tái)。
本發(fā)明提供的用于上述的系統(tǒng)的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的控制流程如圖2所示，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本方法第步驟加以詳細(xì)說(shuō)明。
步驟SlOO
通過(guò)三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置100獲取每個(gè)個(gè)體的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)150
在本實(shí)施例中，三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置100是三維掃描儀，通過(guò)三維掃描儀獲得掃描人體的三維三角形網(wǎng)格模型(3D Triangular Mesh)。對(duì)于部分只提供三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維掃描儀，可通過(guò)Rapidform等逆向工程軟件，對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角化 (3DTriangulation)處理，形成人體體表的三維網(wǎng)格面模型。對(duì)存儲(chǔ)到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù) 150的人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)的要求是數(shù)據(jù)無(wú)孔洞，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正確，網(wǎng)格密度和人體測(cè)量姿勢(shì)無(wú)特殊要求。
步驟S200
通過(guò)人機(jī)交互操作界面從三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)中抽取并定義一組人體特征對(duì)象，建立基于人體特征的人體模型，儲(chǔ)存到人體特征模型庫(kù)。
本步驟建立人體模型(KeyModel)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，人體模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于描述整個(gè)人體模型數(shù)據(jù)，是其他特征信息的容器。在人體模型中，每個(gè)人體特征對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)特征對(duì)象名稱，特征對(duì)象名稱又是所存儲(chǔ)特征對(duì)象的索引，在命名上不可重復(fù)。特征對(duì)象的一個(gè)實(shí)施例是采用C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的std: :map<std: string，KeyObject*〉結(jié)構(gòu)，其中特征對(duì)象 (KeyObject)表示所有特征對(duì)象的基類，其他特征對(duì)象都從其派生，每個(gè)特征對(duì)象存儲(chǔ)有自己的名稱，該名稱與其在人體模型中存儲(chǔ)的索引名稱一致。
圖5是人體特征對(duì)象與三維人體模型結(jié)構(gòu)的示意圖，圖6是人體特征對(duì)象、三維人體模型與三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)的定義示意圖，在圖6中，標(biāo)號(hào)1是特征面片，2是特征點(diǎn)，3是特征平面，4是特征曲線，5是特征網(wǎng)格。
如圖5所示，三維人體模型描述為一組特征對(duì)象的集合，每個(gè)特征對(duì)象包含了該對(duì)象的名稱和描述該對(duì)象的人體特征信息，也就是描述該對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)或尺寸數(shù)據(jù)。
人體特征對(duì)象及其實(shí)例主要包括如下類別
特征點(diǎn)(KeyPoint)用于描述人體測(cè)量的特征點(diǎn)，幾何數(shù)據(jù)為點(diǎn)的三維坐標(biāo)；如胸高點(diǎn)，肩端點(diǎn)和前頸點(diǎn)等(參見(jiàn)圖6中的標(biāo)號(hào)2)。
特征直線(KeyLine)用于描述人體特征直線對(duì)象或參考直線，幾何數(shù)據(jù)為起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)。如X，Y，Z坐標(biāo)軸所在直線，兩特征點(diǎn)連線的直線。
特征平面(KeyPlane)用于描述人體特征平面，幾何數(shù)據(jù)為平面上一點(diǎn)的坐標(biāo)和平面的法向量。如腰圍線所在平面，胸圍線所在平面等(參見(jiàn)圖6中的標(biāo)號(hào)3)。
特征曲線(KeyCurve)用于描述人體體表特征曲線，幾何數(shù)據(jù)為三次Nurbs曲線。 如肩線輪廓曲線，腰圍斷面輪廓線等(參見(jiàn)圖6中的標(biāo)號(hào)4)。
特征面片(KeyI^tch):用于描述相鄰三個(gè)特征點(diǎn)及連接三個(gè)特征點(diǎn)的特征曲線構(gòu)成的人體體表區(qū)域。如胸高點(diǎn)，肩端點(diǎn)，前頸點(diǎn)構(gòu)成的體表區(qū)域(參見(jiàn)圖6中的標(biāo)號(hào)1)。
特征網(wǎng)格(KeyMesh)用于描述三維的網(wǎng)格實(shí)體，幾何數(shù)據(jù)為三角網(wǎng)格。特征網(wǎng)格是某個(gè)個(gè)體的三維人體網(wǎng)格的子集，例如，軀干部分網(wǎng)格，手臂部分網(wǎng)格等(參見(jiàn)圖6中的標(biāo)號(hào)5)。
特征測(cè)量尺寸(KeyMeasure)用于描述人體的各個(gè)測(cè)量尺寸。如胸圍，腰圍，身高，體表面積等。
步驟S300
對(duì)應(yīng)所述人體模型的每一人體特征對(duì)象，創(chuàng)建一條用于建立、修改或刪除所述的人體特征信息的特征命令，存儲(chǔ)到基本算法工具庫(kù)。
本發(fā)明的方法通過(guò)一組基本工具對(duì)象來(lái)生成和編輯人體模型中的特征對(duì)象，這組工具由用戶調(diào)用，將提示用戶設(shè)置一些完成一定功能操作需要的參數(shù)。本步驟用于對(duì)應(yīng)所述人體模型的每一人體特征對(duì)象，創(chuàng)建一個(gè)特征命令(Command)，該特征命令用于完成不同類型特征對(duì)象的生成和修改。本步驟將創(chuàng)建的特征命令存儲(chǔ)到基本算法工具庫(kù)，供用戶調(diào)用，用于通過(guò)幾何的方法確定或修改人體特征對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)。
本發(fā)明將每個(gè)特征對(duì)象的增加，修改，刪除都通過(guò)特征命令(Command)完成。通過(guò)執(zhí)行一個(gè)或一組特征命令，完成特征對(duì)象的增刪改。特征命令對(duì)象有如下特點(diǎn)
1)本發(fā)明將人體測(cè)量時(shí)的執(zhí)行的特征識(shí)別和尺寸測(cè)量操作分為兩類，第一類為計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確完成的可以在不同個(gè)體上正確重復(fù)執(zhí)行的規(guī)則性操作，如測(cè)量曲線長(zhǎng)度，兩點(diǎn)距離，三點(diǎn)角度，區(qū)域面積，平面與網(wǎng)格實(shí)體求交，分割網(wǎng)格實(shí)體等操作；第二類為計(jì)算機(jī)不能在不同個(gè)體上正確處理和確定的操作，這類操作是人體測(cè)量準(zhǔn)確性的重要基礎(chǔ)。人體測(cè)量時(shí)主要分兩個(gè)步驟，第一步是進(jìn)行人體特征對(duì)象識(shí)別和建立，這部分兩類操作均有；第二步是進(jìn)行人體特征對(duì)象的測(cè)量，這部分基本是第一類操作。特征命令在執(zhí)行時(shí)可以讓用戶根據(jù)所應(yīng)用的個(gè)體的特點(diǎn)確定一些參數(shù)，引入第二類操作，從而解決某些計(jì)算機(jī)識(shí)別特征點(diǎn)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。例如，在識(shí)別人體腰圍平面位置時(shí)，由于體型差異較大，計(jì)算機(jī)通常識(shí)別不準(zhǔn)確，此時(shí)可以在執(zhí)行特征命令建立特征平面時(shí)，讓用戶去選擇人體腰圍線上任意一點(diǎn)的位置坐標(biāo)，以此來(lái)確定腰圍平面位置。通過(guò)這種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)以較少的人工操作替代計(jì)算機(jī)不能正確實(shí)現(xiàn)的操作，來(lái)完成準(zhǔn)確、快速的三維人體尺寸測(cè)量。
2)每個(gè)特征命令由輸入?yún)?shù)、輸出和算法構(gòu)成。輸入?yún)?shù)分為定義參數(shù)和執(zhí)行參數(shù)。定義參數(shù)指在定義特征命令時(shí)需提供的參數(shù)，通常包括執(zhí)行該命令需要的其他特征對(duì)象的名稱，在模型中新增特征對(duì)象的名稱；執(zhí)行參數(shù)是特征命令在執(zhí)行時(shí)需要用戶提供的參數(shù)，通常包括用戶選擇對(duì)象或輸入數(shù)值。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是使用Rapidform軟件為基礎(chǔ)平臺(tái)，通過(guò)開(kāi)發(fā)插件實(shí)現(xiàn)各功能。在此情況下，特征命令在執(zhí)行時(shí)可以直接調(diào)用 Rapidform軟件本身的命令實(shí)現(xiàn)操作，所述的執(zhí)行參數(shù)可以是調(diào)用Rapidform軟件本身的命令時(shí)需要用戶提供的參數(shù)。
3)可以將多個(gè)特征命令組合定義為新的特征命令。
4)可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各個(gè)特征命令完成不同功能，且特征命令本身可以無(wú)限制擴(kuò)充，以實(shí)現(xiàn)更多特定功能或組合形成新功能。
典型的特征命令按分類舉例如下表
類型名稱輸入?yún)?shù)輸出算法說(shuō)明用戶指定坐標(biāo)1.用戶指定坐標(biāo)值；在 KeyModel 中將選定的坐標(biāo)作點(diǎn)建立特征點(diǎn)2.生成的KeyPoint對(duì)象名稱；增加新的為生成的特征點(diǎn)增加對(duì)象KeyPoint 對(duì)象。的幾何數(shù)據(jù)。兩特征曲線求1.第一條特征曲線KeyCurve名稱；在 KeyModel 中計(jì)算兩條特征曲交生成特征點(diǎn)2.第二條特征曲線KeyCurve名稱；增加新的線的Nurbs曲線的3.生成的KeyPoint對(duì)象名稱；KeyPoint 對(duì)象交點(diǎn)?？s短特征曲線1.要縮短的特征曲線名稱；按指定的兩點(diǎn)縮將特征曲線的修改端點(diǎn)到特征點(diǎn)2.第一個(gè)特征點(diǎn)名稱； 3.第二個(gè)特征點(diǎn)名稱；短曲線。Nurbs曲線按兩特征點(diǎn)的坐標(biāo)縮短。刪除特征對(duì)象LKeyObject 的名稱；在 KeyModel 中根據(jù)名稱查找到刪除刪除指定名稱的特征對(duì)象對(duì)象后，從 KeyModel中刪除
步驟S300建立的特征命令的實(shí)施例，包括下列特征命令
A.特征網(wǎng)格對(duì)象的生成或修改命令
Al 根據(jù)用戶選擇的三角網(wǎng)格實(shí)體生成特征網(wǎng)格對(duì)象。
A2 以特征平面分割特征網(wǎng)格對(duì)象。
B.特征點(diǎn)對(duì)象的生成或修改命令
Bl 根據(jù)用戶選擇點(diǎn)生成特征點(diǎn)對(duì)象。
B2 對(duì)兩個(gè)特征曲線的相交得到的特征點(diǎn)。
B3 特征曲線和特征平面相交得到的特征點(diǎn)。
C.特征平面對(duì)象的生成或修改命令
Cl 通過(guò)一個(gè)特征點(diǎn)對(duì)象與系統(tǒng)兩個(gè)坐標(biāo)軸向平行的特征平面。
C2 通過(guò)三個(gè)特征點(diǎn)對(duì)象確定的特征平面。
C3 通過(guò)一個(gè)特征點(diǎn)對(duì)象，并且以一個(gè)特征直線方向?yàn)槠矫娣ㄏ蛄康奶卣髌矫妗?br> D.特征直線對(duì)象的生成或修改命令
Dl 以兩個(gè)特征點(diǎn)對(duì)象為起點(diǎn)和終點(diǎn)的特征直線。
D2 以特征平面定義的原點(diǎn)和單位法向量構(gòu)成的特征直線。
E.特征曲線對(duì)象的生成或修改命令
El 以特征平面與特征網(wǎng)格相交得到的特征曲線。
E2 對(duì)特征曲線對(duì)象進(jìn)行分割。
F.特征面片對(duì)象的生成或修改命令
Fl 以三個(gè)相互連接的特征曲線構(gòu)成的區(qū)域。
G.特征測(cè)量尺寸的生成或修改命令
Gl 計(jì)算兩個(gè)特征點(diǎn)間距離，或指點(diǎn)坐標(biāo)的坐標(biāo)值差。
G2:計(jì)算特征曲線長(zhǎng)度。
G3 計(jì)算特征曲線凸包長(zhǎng)度。
G4 計(jì)算特征網(wǎng)格上，兩個(gè)特征點(diǎn)間的最短路徑長(zhǎng)度。
G5 計(jì)算三個(gè)特征點(diǎn)間的角度。
G6 計(jì)算兩個(gè)特征直線間的角度。
G7 計(jì)算特征直線與特征平面間的角度。
具體的特征命令舉例說(shuō)明如下
實(shí)施例1
Al 根據(jù)用戶選擇的三角網(wǎng)格實(shí)體生成特征網(wǎng)格對(duì)象。
創(chuàng)建時(shí)輸入
要生成的特征網(wǎng)格對(duì)象的名稱，如“Mesn_Left_Leg”。
執(zhí)行時(shí)輸入
用戶選擇的三維網(wǎng)格實(shí)體。
計(jì)算或處理方法
生成一個(gè)名稱為輸入名稱特征網(wǎng)格對(duì)象，并將其選擇的網(wǎng)格實(shí)體數(shù)據(jù)作為該對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)。并將該特征網(wǎng)格加入到人體模型中，如模型中已經(jīng)存在則覆蓋已存在的特征網(wǎng)格。
實(shí)施例2:
A2 以特征平面分割特征網(wǎng)格對(duì)象。
創(chuàng)建時(shí)輸入
1)用戶選擇要分割的特征網(wǎng)格對(duì)象或輸入要分割的特征網(wǎng)格對(duì)象的名稱。
2)特征網(wǎng)格分割后，在分割平面上下生成的兩個(gè)特征網(wǎng)格對(duì)象的名稱。
執(zhí)行時(shí)輸入無(wú)
計(jì)算或處理方法
1)在人體模型中查找要分割的特征網(wǎng)格對(duì)象。
2)在人體模型中查找分割用的特征平面對(duì)象。
3)對(duì)特征網(wǎng)格對(duì)象中的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，將分割后的平面上下的兩個(gè)三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)，作為幾何數(shù)據(jù)，分別生成上下兩個(gè)特征網(wǎng)格實(shí)體對(duì)象，并加入到人體模型中。
實(shí)施例3:
Bl 根據(jù)用戶選擇點(diǎn)生成特征點(diǎn)對(duì)象。
創(chuàng)建時(shí)輸入
要生成的特征點(diǎn)對(duì)象的名稱，如“Point_BP”。
執(zhí)行時(shí)輸入
用戶選擇(或輸入)的點(diǎn)的三維坐標(biāo)，如(x, y，ζ)。
計(jì)算或處理方法
生成一個(gè)名稱為輸入名稱特征點(diǎn)對(duì)象，并將其坐標(biāo)設(shè)為(X，y, ζ)。并將該特征點(diǎn)加入到人體模型中，如模型中已經(jīng)存在則覆蓋已存在的特征點(diǎn)。
實(shí)施例4:
C3 通過(guò)特征點(diǎn)建立特征平面的命令。
輸入?yún)?shù)通過(guò)的特征點(diǎn)對(duì)象名稱；生成的特征平面對(duì)象名稱；特征平面法線方向的特征直線名稱。
輸出在KeyModel中生成以輸入?yún)?shù)命名的新特征平面。
算法以特征點(diǎn)對(duì)象位置坐標(biāo)，和特征直線方向向量，定義特征平面的幾何數(shù)據(jù)， 即由點(diǎn)和向量定義平面的幾何問(wèn)題。
應(yīng)用舉例通過(guò)人體左胸高點(diǎn)建立胸圍平面；通過(guò)人體BNP點(diǎn)建立人體對(duì)稱平面寸。
步驟S400:
記錄用戶調(diào)用所述的基本算法工具庫(kù)中的特征命令進(jìn)行人體測(cè)量過(guò)程，生成人體測(cè)量規(guī)則模板，儲(chǔ)存到人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)。
本步驟通過(guò)使用基本算法工具庫(kù)，記錄算法工具庫(kù)的使用步驟，完成各特征對(duì)象的定義和組織，形成可編程人體測(cè)量和人體模型建立的模板文件。其特征是
1)每個(gè)特征對(duì)象是通過(guò)執(zhí)行步驟S300建立的基本算法工具庫(kù)的進(jìn)行定義的。在執(zhí)行每個(gè)特征命令工具時(shí)，會(huì)要求用戶提供輸入?yún)?shù)，正確完成參數(shù)輸入后即完成一個(gè)特征對(duì)象的生成。
2)通過(guò)記錄用戶使用每個(gè)特征命令的執(zhí)行順序，來(lái)實(shí)現(xiàn)模板文件的生成。因?yàn)槊總€(gè)特征命令所依賴的參數(shù)不同，有些特征命令需要以已經(jīng)建立的特征對(duì)象作為輸入條件， 例如測(cè)量胸圍尺寸特征命令，必須以已經(jīng)建立的胸圍特征曲線對(duì)象為輸入條件。因此特征命令的執(zhí)行必須按一定順序進(jìn)行，不同的執(zhí)行順序產(chǎn)生的效果是不同的。
3)特征命令分為兩類，一類是單個(gè)特征命令，另一類為組合特征命令 (GroupCommand)，這類特征命令本身為特征命令的序列式組合，其執(zhí)行效果為依次執(zhí)行組合中的各個(gè)特征命令。因此，記錄特征命令所生成的人體測(cè)量模板的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也是一個(gè)組合特征命令，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖4是本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法中生成人體測(cè)量規(guī)則模板的步驟S400的流程圖，包含如下動(dòng)作
S410)選擇一待測(cè)量的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)集，創(chuàng)建并命名一個(gè)測(cè)量對(duì)應(yīng)人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)的空白的人體測(cè)量規(guī)則模板；
S420)根據(jù)所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)集，從三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)讀取或通過(guò)人機(jī)交互操作界面900選擇人體網(wǎng)格對(duì)象；
S430)根據(jù)步驟S420所選擇的人體網(wǎng)格對(duì)象，調(diào)用并執(zhí)行所述基本算法工具庫(kù)中相應(yīng)的特征命令，通過(guò)人機(jī)交互操作界面輸入特征對(duì)象名稱，確定或修改人體特征信息，創(chuàng)建并儲(chǔ)存描述所述待測(cè)量人體網(wǎng)格對(duì)象的人體特征對(duì)象；
S440)記錄步驟S420中所調(diào)用的特征命令，將所述的特征命令追加到人體測(cè)量規(guī)則模板；
S450)判斷測(cè)量規(guī)則模板是否創(chuàng)建完成，若創(chuàng)建完成，則轉(zhuǎn)到步驟S460，否則返回步驟S420 ；
S460)將循環(huán)執(zhí)行步驟S420至S440生成的人體測(cè)量規(guī)則模板儲(chǔ)存到人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)，所述的人體測(cè)量規(guī)則模板包含對(duì)所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)集進(jìn)行人體測(cè)量的特征命令序列。
步驟S500:
調(diào)用人體測(cè)量規(guī)則模板解析三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，根據(jù)人體特征模型從三維人體網(wǎng)格中提取出人體特征信息，生成基于人體特征的人體測(cè)量數(shù)據(jù)。
人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元500記錄用戶使用基本算法工具庫(kù)450中各個(gè)特征命令的過(guò)程，將用戶使用這些特征命令進(jìn)行人體測(cè)量的過(guò)程記錄下來(lái)，就可以生成各種人體測(cè)量規(guī)則模板，建立人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)陽(yáng)0。然后通過(guò)在不同的三維掃描人體網(wǎng)格模型上，調(diào)用人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)中的人體測(cè)量規(guī)則模板，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同人體的體型尺寸自動(dòng)測(cè)量。生成人體測(cè)量規(guī)則模板的一個(gè)實(shí)施例是生成胸圍測(cè)量模板根據(jù)上述步驟S300建立的特征命令的實(shí)施例，生成的測(cè)量胸圍尺寸的測(cè)量規(guī)則是:A1-B1-C1-E1-G3，其中
Al 根據(jù)用戶選擇的三角網(wǎng)格實(shí)體生成特征網(wǎng)格對(duì)象(用戶選擇胸廓網(wǎng)格)；
Bl 根據(jù)用戶選擇點(diǎn)生成特征點(diǎn)對(duì)象(用戶指定胸圍平面通過(guò)的特征點(diǎn))；
Cl 生成通過(guò)一個(gè)特征點(diǎn)對(duì)象與系統(tǒng)兩個(gè)坐標(biāo)軸向平行的特征平面(系統(tǒng)自動(dòng)生成胸圍特征平面)；
El 以特征平面與特征網(wǎng)格相交得到的特征曲線(系統(tǒng)自動(dòng)確定胸圍特征曲線)；
G3:計(jì)算特征曲線凸包長(zhǎng)度(系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量胸圍尺寸)。
圖2所示的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的實(shí)施方案還包含下列步驟步驟 S600
對(duì)每一個(gè)個(gè)體三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)重復(fù)步驟S500，將獲得的基于人體特征的人體測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建基于人體特征的虛擬人臺(tái)。
以上述胸圍測(cè)量模板為例，對(duì)于不同的三維人體，輸入的三維網(wǎng)格形狀是不同的， 最終生成的胸圍特征曲線和測(cè)量出的胸圍尺寸也是不同的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同人體應(yīng)用同一測(cè)量規(guī)則，輸出不同測(cè)量尺寸。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的上述技術(shù)方案中，所述的人體測(cè)量規(guī)則模板可以是在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中的宏命令序列；所述的人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)是在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中的宏命令庫(kù)；所述的步驟S440是所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)記錄用戶操作過(guò)程，并把用戶所調(diào)用的特征命令追加到所述宏命令序列的步驟；所述的步驟S460是用戶通過(guò)人機(jī)交互操作界面控制操作，把系統(tǒng)自動(dòng)生成的宏命令儲(chǔ)存到宏命令庫(kù)的步驟。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的上述技術(shù)方案中，所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)是描述的人體體表形狀的三角網(wǎng)格實(shí)體；所述的人體模型是一組描述三維人體網(wǎng)格特征的人體特征對(duì)象的集合，其中，每個(gè)人體特征對(duì)象至少包含特征對(duì)象名稱和描述該對(duì)象的人體特征信息；所述的人體特征對(duì)象包括特征網(wǎng)格、特征點(diǎn)、特征平面、特征直線、 特征曲線、特征面片和特征測(cè)量尺寸；所述的人體特征信息是描述人體特征對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)或尺寸數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的上述技術(shù)方案中，所述的特征命令是一組根據(jù)所述的人體模型生成和修改人體特征信息的工具或算法集合，用戶通過(guò)人機(jī)交互操作界面調(diào)用儲(chǔ)存在基本算法工具庫(kù)中的特征命令，輸入特征對(duì)象名稱，識(shí)別和建立人體特征對(duì)象，確定或修改人體特征信息的幾何數(shù)據(jù)或尺寸數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法的上述技術(shù)方案中，所述的測(cè)量方法是在所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)中建立可編程的人體測(cè)量規(guī)則模板，并對(duì)不同的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)執(zhí)行所述的人體測(cè)量規(guī)則模板中的特征命令序列；執(zhí)行測(cè)量規(guī)則時(shí)，對(duì)于計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確完成的可以在不同個(gè)體上正確重復(fù)執(zhí)行的規(guī)則性操作，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成；對(duì)于計(jì)算機(jī)不能在不同個(gè)體上正確處理和確定的操作，通過(guò)人機(jī)交互操作界面引導(dǎo)用戶人工選擇或輸入，實(shí)現(xiàn)以較少的人工操作替代計(jì)算機(jī)不能正確實(shí)現(xiàn)的操作，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的三維人體尺寸測(cè)量。
綜上所述，本發(fā)明的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)和方法，對(duì)三維人體掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行可編程的人工輔助計(jì)算機(jī)自動(dòng)解析測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)掃描三維圖像數(shù)據(jù)的高效率的數(shù)據(jù)挖掘，不僅可以從掃描的人體數(shù)據(jù)中提取服裝CAD設(shè)計(jì)所需要的人體特征信息，還可以同時(shí)建立包含人體特征信息和按區(qū)域劃分的虛擬人臺(tái)，為三維服裝CAD系統(tǒng)和其他需要基于人體特征信息的工業(yè)設(shè)計(jì)、人機(jī)工程等系統(tǒng)提供基礎(chǔ)信息。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，任何基于本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神對(duì)以上所述實(shí)施例所作的變化、變型，都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)，包括三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置 (100)、三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)(150)、虛擬人臺(tái)數(shù)據(jù)管理單元(200)和人機(jī)交互操作界面 (900)，所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置(100)和虛擬人臺(tái)數(shù)據(jù)管理單元(200)連接到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)(150)，其特征在于所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)還包括人體模型定義單元(300)，用于讀取三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，分析人體特征信息，定義人體特征對(duì)象；人體特征模型庫(kù)(350)，用于存儲(chǔ)所述的人體特征對(duì)象；人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元G00)，用于創(chuàng)建、修改和刪除人體特征信息處理命令；基本算法工具庫(kù)G50)，用于存儲(chǔ)所述的人體特征信息處理命令；人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元(500)，用于記錄人體測(cè)量操作過(guò)程，生成人體測(cè)量規(guī)則模板；人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)(550)，用于存儲(chǔ)所述的人體測(cè)量規(guī)則模板；三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元(600)，用于讀取和解析三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，調(diào)用人體測(cè)量規(guī)則模板進(jìn)行人體測(cè)量，獲取人體特征信息；所述的人體模型定義單元(300)、人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元000)、人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元(500)、三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元(600)分別連接到人機(jī)交互操作界面(900)；所述的人體模型定義單元(300)連接到所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)(150)和人體特征模型庫(kù)(350)，所述的人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元(400)連接到人體特征模型庫(kù) (350)和基本算法工具庫(kù)050)，所述的人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元(500)連接到所述的基本算法工具庫(kù)(450)和人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)(550)，所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元 (600)連接到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)(150)和人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)(550)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)還包括用于存儲(chǔ)人體測(cè)量結(jié)果的人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù) (650)；所述的人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)(650)連接到所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元 (600)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)(650)連接到所述的虛擬人臺(tái)數(shù)據(jù)管理單元000)，構(gòu)建為基于人體特征的三維虛擬人臺(tái)。
4.一種可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法，用于權(quán)利要求1所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的測(cè)量方法至少包含以下步驟S100)通過(guò)三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入裝置獲取每個(gè)個(gè)體的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)；S200)通過(guò)人機(jī)交互操作界面從三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)中抽取并定義一組人體特征對(duì)象， 建立基于人體特征的人體模型，儲(chǔ)存到人體特征模型庫(kù)；S300)對(duì)應(yīng)所述人體模型的每一人體特征對(duì)象，創(chuàng)建一條用于建立、修改或刪除所述的人體特征信息的特征命令，存儲(chǔ)到基本算法工具庫(kù)；S400)記錄用戶調(diào)用所述的基本算法工具庫(kù)中的特征命令進(jìn)行人體測(cè)量過(guò)程，生成人體測(cè)量規(guī)則模板，儲(chǔ)存到人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)；S500)調(diào)用人體測(cè)量規(guī)則模板解析三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)，根據(jù)人體特征模型從三維人體網(wǎng)格中提取出人體特征信息，生成基于人體特征的人體測(cè)量數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法，其特征在于所述的測(cè)量方法還包含下列步驟S600)對(duì)每一個(gè)個(gè)體三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)重復(fù)步驟S500，將獲得的基于人體特征的人體測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到人體特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建基于人體特征的虛擬人臺(tái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法，其特征在于所述的步驟S400包含如下動(dòng)作S410)選擇一待測(cè)量的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)集，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的空白的人體測(cè)量規(guī)則模板；S420)根據(jù)所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)集，從三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)讀取或通過(guò)人機(jī)交互操作界面選擇人體網(wǎng)格對(duì)象；S430)根據(jù)步驟S420所選擇的人體網(wǎng)格對(duì)象，調(diào)用并執(zhí)行所述基本算法工具庫(kù)中相應(yīng)的特征命令，通過(guò)人機(jī)交互操作界面輸入特征對(duì)象名稱，確定或修改人體特征信息，創(chuàng)建并儲(chǔ)存描述所述待測(cè)量人體網(wǎng)格對(duì)象的人體特征對(duì)象；S440)記錄步驟S420中所調(diào)用的特征命令，將所述的特征命令追加到人體測(cè)量規(guī)則模板；S450)判斷測(cè)量規(guī)則模板是否創(chuàng)建完成，若創(chuàng)建完成，則轉(zhuǎn)到步驟S460，否則返回步驟 S420 ；S460)將循環(huán)執(zhí)行步驟S420至S440生成的人體測(cè)量規(guī)則模板儲(chǔ)存到人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)， 所述的人體測(cè)量規(guī)則模板包含對(duì)所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)集進(jìn)行人體測(cè)量的特征命令序列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法，其特征在于所述的人體測(cè)量規(guī)則模板是在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中的宏命令序列；所述的人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)是在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中的宏命令庫(kù)；所述的步驟S440是所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)記錄用戶操作過(guò)程，并把用戶所調(diào)用的特征命令追加到所述宏命令序列的步驟；所述的步驟S460是用戶通過(guò)人機(jī)交互操作界面控制操作，把系統(tǒng)自動(dòng)生成的宏命令儲(chǔ)存到宏命令庫(kù)的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求4 7之任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法，其特征在于所述的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)是描述的人體體表形狀的三角網(wǎng)格實(shí)體；所述的人體模型是一組描述三維人體網(wǎng)格特征的人體特征對(duì)象的集合，其中，每個(gè)人體特征對(duì)象至少包含特征對(duì)象名稱和描述該對(duì)象的人體特征信息；所述的人體特征對(duì)象包括特征網(wǎng)格、特征點(diǎn)、特征平面、特征直線、特征曲線、特征面片和特征測(cè)量尺寸；所述的人體特征信息是描述人體特征對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)或尺寸數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4 7之任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法，其特征在于所述的特征命令是一組根據(jù)所述的人體模型生成和修改人體特征信息的工具或算法集合，用戶通過(guò)人機(jī)交互操作界面調(diào)用儲(chǔ)存在基本算法工具庫(kù)中的特征命令，輸入特征對(duì)象名稱，識(shí)別和建立人體特征對(duì)象，確定或修改人體特征信息的幾何數(shù)據(jù)或尺寸數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4 7之任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量方法，其特征在于所述的測(cè)量方法是在所述的可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)中建立可編程的人體測(cè)量規(guī)則模板，并對(duì)不同的三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)執(zhí)行所述的人體測(cè)量規(guī)則模板中的特征命令序列；執(zhí)行測(cè)量規(guī)則時(shí)，對(duì)于計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確完成的可以在不同個(gè)體上正確重復(fù)執(zhí)行的規(guī)則性操作，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成；對(duì)于計(jì)算機(jī)不能在不同個(gè)體上正確處理和確定的操作，通過(guò)人機(jī)交互操作界面引導(dǎo)用戶人工選擇或輸入，實(shí)現(xiàn)以較少的人工操作替代計(jì)算機(jī)不能正確實(shí)現(xiàn)的操作，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的三維人體尺寸測(cè)量。
全文摘要
可編程三維人體建模和人體測(cè)量系統(tǒng)和方法，涉及用于電腦制圖的三維模型或圖像的操作，尤其適用于基于人體特征的人體測(cè)量與服裝CAD。其人體模型定義單元連接到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)和人體特征模型庫(kù)，人體特征信息算法工具庫(kù)管理單元連接到人體特征模型庫(kù)和基本算法工具庫(kù)，人體測(cè)量規(guī)則模板管理單元連接到基本算法工具庫(kù)和人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)，三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)解析測(cè)量單元連接到三維人體網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)和人體測(cè)量規(guī)則庫(kù)。用戶通過(guò)人機(jī)交互操作實(shí)現(xiàn)自行定義人體特征識(shí)別規(guī)則和尺寸測(cè)量規(guī)則，同時(shí)用戶定義的測(cè)量規(guī)則能夠應(yīng)用到不同的個(gè)體上，把三維人體掃描輸入，智能化的人體特征點(diǎn)識(shí)別和人體各部位尺寸的測(cè)量與基于人體特征的三維虛擬人臺(tái)建設(shè)結(jié)合起來(lái)。
文檔編號(hào)G06T19/00GK102521878SQ20111042836
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者何愛(ài)芳, 劉瑞旗, 夏明 , 張文斌, 張曉霞, 王慧, 陳忠偉 申請(qǐng)人:恒源祥(集團(tuán))有限公司