基于点云的青年男体尺寸优化算法研究综述

扶雪莹，吴世刚

(辽东学院服装与纺织学院，辽宁 丹东 118003)



基于点云的青年男体尺寸优化算法研究综述

扶雪莹，吴世刚

(辽东学院服装与纺织学院，辽宁 丹东 118003)

摘要：三维人体扫描技术在大规模服装定制中得到初步应用，并逐渐成为一种新的趋势。同时，三维人体测量技术也是量身定制的关键条件之一。目前，人体扫描技术已趋于成熟，后期的数据处理和服装用尺寸提取成为研究的热点。运用三维人体测量技术获得点云数据，并对其准确提取分析，得到人体尺寸优化算法，也已成为很多业内人士的研究方向。本文通过总结国内外专家的研究成果，而对数据分析和人体尺寸提取进行综合性探讨。

关键词：三维测量；男体围度；数据提取；优化算法

产业技术转型后，作为支柱产业的纺织服装业取得了长足的发展。量身定制成为服装企业竞争的优势，借鉴国外的先进技术，并不断的延伸与发展，尤其是三维人体扫描技术。通过对现有技术的应用发现，这种非接触式测量与实际测量数据仍存在误差。误差主要产生于对人体数据各部位准确识别、体表拟合优化算法，所以后期的点云数据精确计算是问题解决的核心。

1关于点云数据

点云数据是指，扫描资料以点的形式记录，每一个点包含有三维坐标，有些可能含有颜色信息或反射强度信息。它由大量高密度点构成，获取分为接触式和非接触式，我们主要采用非接触式测量。优点是较快速，全方位，但易受客观因素影响。所以，需对其后整理，包括冗杂数据删除、孤立点检测、数据精简和平滑、模型调整、模型重建等。如：(1)冗杂数据删除：把与被测物无关点云数据直接删除；(2)孤立点检测：检测出来点云数据表面和周围的孤立点；(3)数据精简和平滑：根据实物模型不同程度，对大量点云数据从原始数据中抽取出对模型表达更有用信息；(4)模型调整：定义人体垂直向上的方向为Y轴的正方向、水平向左的方向为X轴正方向、正前为Z轴的正方向，并设立合适中心点；(5)模型重建：利用散乱的点云数据，通过拟合或插值构建出已个近似模型，以探索出一种规律，即优化算法。

拟合回归分析是在研究中至关重要的过程之一。通过SPSS软件对各围度的宽度、厚度进行相关性分析。首先，制作出散点图；然后，计算相关性。结果表明了，各围度宽厚度值与其相应围度值有明显相关性。最后，使用MATLAB在照片中所提取出的宽厚度与点云图量出的围度进行拟合回归。由于人体形态有差异，每个围度间的差别也较大。绝对误差，即测量值和对照值之差，不能较好的反映真实的误差情况，所以要利用相对误差，即绝对误差和测量值的比值，来反应实验结果并进行分析比较。

1.1国内外对人体点云数据的认识

世界各国已认识到建立人体数据库的重要性，目前，国际人体数据库已整合了德、法、美、日、韩以及中国最新人体数据。美国、荷兰及意大利正在进行一项叫做CAESAR的联合调查。法国纺织品与服装研究所花费100万欧，对上万名不同年龄段的法国人进行调查研究，重新划定国人的服装规格；英国伦敦调查了1万名本国男人、女人以及孩子，发展尺码数据库，以提高服装的适合度。我国广东赛博服装科研中心投入2400多万元人民币，启动“中国三维人体数据库”项目，成为国内规模最大、设备最先进、专业技术水平最高的服装研究实体。

1.2国外的研究现状

Matlab是用于实现三维人体点云数据的分析处理的技术之一，由matrix和laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂。是美国mathworks公司发布的，主要面对科学计算、可视化及交互式程序设计的高科技计算环境。通过对点云数据的预处理和对称处理后，可提取人体各部位尺寸信息，包括高度尺寸和围度尺寸等，尤需注意以下几个重要的特征点：颈侧点、肩点、胸高点、腰部最凹点、腹凸点、臀凸点、背入点。

2国内外的研究和发展

在国外，三维人体扫描技术起步较早，现在已经走向成熟阶段，在各方面也取得优秀成果。在国内，这项技术还处于开始时期，不够完善。在点云数据压缩这一方面，国外的学者为提高其处理效率，在各类扫描点云数据处理中提出了一些数据有效缩减方法，解决数据量过大的问题。如，2001年Jianlin Gao提出了点云格网的缩减方法，并在之后对其拟合；Lee等人基于三维格网点的法线向量进行数据缩减，提出利用几何信息进行扫描点缩减的方法。2002年，D-Y Chang和Y-M Chang以数据重新组织和自由曲面重建为目的，提出数据缩减方法；T-Xiaodong等人在逆向工程中提出超面的概念，并通过计算散乱点的弧度值，从而实现了格网中三角形的缩减。

在国内，刘春等人提出基于真三维TN的数据压缩思路，根据最大夹角与阙值间的关系，决定点的取舍，并给出相应的压缩算法，对变化平缓的表面有很好的压缩效果；吴杭彬等人基于三维扫描数据的线扫描特点，提出以扫描线斜率变化为准则实施数据压缩，其次，又对于密集数据给出格网数据压缩方法。

3总结

目前，虽然三维人体测量技术和点云数据处理技术还存在一定缺陷，处于不断完善之中，但伴随科技的发展、社会的进步，无论在人体测量亦或是点云数据的获取与分析上，都会愈来愈精确化、高速化、系统化、智能化。也将实现点云数据获取与处理技术的一体化，在提高效率的同时，提高数据的质量。人们会通过这些更精准的数据而更好掌握人体特征，在服装结构图的绘制上节省更多的时间，款式变化也会多种多样、新颖出众，紧跟经济越来越发达的未来社会的脚步，达到快、精的服装制作。由此可见，服装行业越来越成熟的模式指日可待。

参考文献：

[1]刘春,吴杭彬.基于真三维TIN的三维激光扫描数据压缩方法[J].武汉大学学报(信息科学版),2006,31(10)1.

[2]周旭东，李艳梅.人体三维测量技术分析.上海纺织科技，2002.12.30卷(6).

[3]冯晓，董永勋，张文斌.三维人体数据的提取及分析.天津工业大学学报，2011.12.

[4]黄承亮，吴侃，向娟.三维激光扫描点云数据压缩方法.测绘科学，第34卷第二期，2009.03.

[5]袁夏.三维激光扫描点云数据处理及应用技术[D].江苏，南京理工大学，2006.

作者简介：扶雪莹(1994.01-)，女，汉，籍贯广东省 大连人，学生，本科，研究方向：服装设计与工程。

中图分类号:G 818.4

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)10-0243-01