专利名称：：一种实用便捷的服装用人体宽厚尺寸自动测量的方法
技术领域：
：本发明涉及一种服装用人体宽厚尺寸自动测量的方法，用于对人体的宽厚尺寸进行校正，属于人体尺寸测量方法
技术领域：
。
背景技术：
：随着计算机图形图像技术、机械自动化技术、智能识别技术和逆向工程技术等的迅速发展，使服装设计、生产和营销进入自动化、信息化时代。与传统的量体裁衣不同，服装电子化的量身定制从应用层面而言，它是根据自动测量技术获取人体控制部位的尺寸，在计算机上建立个性化三维虚拟人体模型，借助网络技术，按照消费者选择款式，通过样板自动生成系统生成个性化虚拟服装，经过虚拟着衣效果展示、舒适性评价确认其服用性能，并据此调节确定二维板型，发往加工端进行产品加工，最终完成销售。所有过程均通过网络系统实现，故称为电子化的量身定制e-MTM(electronic-MadetoMeasure)。但是，三维人体自动测量技术是e-MTM技术的起点，由于市场现存的三维人体自动测量设备操作复杂、占地面积大、价格昂贵，一直阻碍着三维服装技术的进一步发展。
发明内容本发明的目的是提供一种操作简单、使用的设备占地面积小且价格适中的实用便捷的服装用人体宽厚尺寸自动测量的方法。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种实用便捷的服装用人体宽厚尺寸自动测量的方法，其特征在于，步骤为步骤l、获取规格一致的人体侧面与正面图像步骤l.l、将两块背景板，即侧面背景板与正面背景板，相互垂直地放置在地面上，人体的中心与两块背景板之间的距离相同，为4060cm，在据人体中心10cm处设一虚无的标定平面，该标定平面与背景板之间的距离为5070cm;步骤1.2、用于拍摄正面图像的三角架的中心与正面背景板之间的距离和用5于拍摄侧面图像的三角架的中心与侧面背景板之间的距离相等，皆为250270cm，且两个三脚架中心的延长交于人体的中心上，三脚架的竖直高度为110130cm;步骤1.3、用相机拍摄得到规格统一的人体正面与侧面图像；步骤2、对通过步骤1得到的正面与侧面图像分别进行进行透视畸变和几何畸变的校正，计算得到人体的真实宽厚尺寸步骤2.1、确定两组几何校正的调整公式步骤2.1.1、在步骤1.1所述的标定平面上放置一块图像几何校正测试板，图像几何校正测试板上绘有至少三个同心圆，同心圆的第一个圆的半径为515cm，此后依次以相同值递增515cm;步骤2.1.2、按背景板规格剪切掉图像几何校正测试板多余的部分，使相机镜头中心连线垂直通过同心圆圆心，分别摄取侧面及正面标定平面图像，得到图像中的图像几何校正测试板上每个圆周上的点到同心圆圆心的距离，设第i个圆周上的点到同心圆圆心的距离为d1;步骤2.1.3、推导得到任意直线AB所在平面的放大率Kz:K!=!*K。，其中EF为直线AB在相机的透镜中所成像的长度，H为ABH+Z步骤1.1所述的标定平面的中心到相机镜头中心的距离，Z为空间成像平面到标定平面的距离，Ko为测试板中心位置放大率，设Ko与第一圆周的放大率相等，则K『cVRu山为测试版图像上第一圆周到中心点的距离，Ri为实物测试版第一圆周到中心点的距离；步骤2.1.4、视场中任意点i的放大率的修正值可表示为AK产KrKi，其中Ki为视场中心位置的放大率，Ki为视场中第i个圆周上的点的放大率，K,为测试可知常数，K,的值根据步骤2丄2中的4依据步骤2.1.3推导得到的公式求得；步骤2.1.5、通过统计方法比较拟合效果，找出最佳的拟合方法，最终确定两组几何校正的调整公式AK>f(d)及AI^g(d)。通过最小二乘法对AKi与d,，ARi与d,进行直线拟合、对数拟合、二次多项式拟合，以相关系数作为判断拟合优度的条件，发现二次多项式拟合效果最好，△K=0.00003d2-0.00004d+0.00007，相关系数R2=0.9973;△R=0.0058d2-0.018d，相关系数R2=0.9892，所以固定上述调整公式。步骤2.2、完成图像坐标的校正，同时计算图像正侧面宽度和厚度的真实尺寸步骤2.2.1、设拍摄的人体数字图像中心点坐标为0(xo,yc)，同一个人体正面图像上从左到右的宽度的两个坐标分别为P(Xl，yi)，Q(x2，y2)，侧面图像上从左到右的厚度的两个坐标分别为R(x3，y3)，S(x4，y4)，则这些点到图像中心点的距离分别为dp，dQ，dR，ds:dP=-X。)2+(y,-y。)2dQ=-/(x2-X0)2+(y2-y。)2dR=-x0)2+(y3-y。)2ds=，J(x4-x0)2+(y4-y0)2步骤2.2.2、设测试中心位置的放大率为Ko，K『Ki，以此为基础，根据步骤2.2.4中得到的两个参数化校正模型Ai^f(d)及AF^g(d)得到△KP=f(dp);△KQ=f(dQ);△KR=f(dR);△Ks=f(ds);步骤2.2.3、设经过校正之后P、Q、R、S点到中心点距离为rp，rQ，rR，rs，则有rP=dP+dp*AKP;rQ=dQ+dQ*AKQ;rR=dR+dR*AKR;rs=ds+ds*AKs;步骤2.2.4、进行坐标校正步骤2.2.4.1、设原坐标系下的坐标为(x，y)，新坐标系下的坐标为(X，Y)，坐标中心定在(X0，y0)，贝廿X=x—x0Y=y。-y;步骤2.2.4.2、点P、Q、R与S在新坐标系下的横坐标与纵坐标分别为当X〉0，YX)时，0<a<7t/2，XP=rp*cosaP，YP=rP*sinaP;当X<0，Y>0时，-7i/2<a<0，XQ=-rQ*cosaQ，YQ=rQ*sinaQ;当X〈0，Y〈0时，0<a<7i/2，XR=-rR*cosaR，YR=-rR*sinaR;当X>0，Y<0时，-7i/2<a<0，Xs=rs*cosas，Ys=-rs*sinas，其中，角度ap、aq、ar与cis通过公式a-arctan^^求得；x—x0步骤2.2.4.3、图像上宽度的校正距离Dtk与厚度的校正距寓Dra为Dk—(Xp-Xq)2+(Yp-YQ)2;DH=V(XR-XS)2+(YR—Ys)2;步骤2.2.4.4、设步骤l.l中所述的标定平面与相机透镜的距离为H，人体中心所在平面与测试版所在平面的距离为Z，贝IJ:人体的真实厚度HH:HH=DH/KZ，其中，Kz=H*Ko/(H+Z)，Ko为已知常量；人体的真实臀宽KK:KK=DK/KZ,其中，Kz=H*K。/(H+Z-z))，z为人体宽度线与透镜所在直线之间的距离，通过z-[(xs-xo)-A+(xs-XR)]/Kz求得，A为已知常本发明根据人体工效学分析，反复试验调整参数，合理配置测试版、背景板和人体的位置关系，调整满意之后固定参数；通过分析CCD成像原理，建立透视校正模型及调整公式，通过对测试版图像摄取分析，建立图像几何校正模型及调整公式，最后对正面、侧面摄取图像参数的一致性进行检验。本发明的优点是不但能够完成图像坐标的校正，还能够计算图像正侧面宽度和厚度的真实尺寸；使用的设备较为常见，因此价格不高，同时占地面积小。图1为拍摄环境参数标定示意图；图2为人体脚部位置标定示意图；图3为人体臀围俯视图4为图像透视校正成像示意图5为图像几何校正测试板示意图6为校正后坐标计算图。具体实施例方式以下结合实施例来具体说明本发明。实施例本发明提供的一种实用便捷的服装用人体宽厚尺寸自动测量的方法的步骤为步骤l、获取规格一致的人体侧面与正面图像，根据图l所示对拍摄环境参数进行标定，具体步骤为步骤l.l、将两块背景板，即侧面背景板与正面背景板，相互垂直地放置在地面上，人体的中心与两块背景板之间的距离相同，为50cm，在据人体中心10cm处设一虚无的标定平面，该标定平面与背景板之间的距离为60cm;步骤1.2、用于拍摄正面图像的三角架的中心与正面背景板之间的距离和用于拍摄侧面图像的三角架的中心与侧面背景板之间的距离相等，皆为260cm，且两个三脚架中心的延长交于人体的中心上，三脚架的竖直高度为120cm;为了在得到的图像中得到准确的人体中心，可以按照待拍摄人的脚制作一块正方形标定板ABCD，O为正方形标定板ABCD的中心，E、F分别为脚长的中点，脚的边缘与标定板边缘相切，两脚展开45度。此图中的O点即为拍摄环境中人体中心轴位置。在拍摄前，将正方形标定板ABCD贴在地面上，使得O点与人体中心点重合。步骤1.3、用相机拍摄得到规格统一的人体正面与侧面图像，相机的参数可设置为影像质量NORM;影像尺寸M;ISO感光ISOAUTO;降噪ON;释放模式遥控延迟2S;动态D-Lighting:ON;闪光灯模式AUTO;光圈调至18mm;对焦模式MF;如图3所示，为人体臀围俯视图，在该图中，中心线顧、标定平面12及背景板34的位置关系是根据系统固定的，臀宽线GH及臀厚线AE的位置会因为测量人体的臀宽和臀厚的不同而有所变化，他们的位置会在相应位置平移变化，中心线MN则是图2中E0F从纵向平面的俯视。从该图可以看出人体中心线MN(图2中EOF从纵向平面)和人体臀宽线GH是不重合的，这样人体中心线MN和人体臀宽线GH之间就有一小段距离，这段距离在做校正时必需考虑进去，因为它与纵深有关。以下就针对人体臀部图像做校正。步骤2、对通过步骤1得到的正面与侧面图像分别进行进行透视畸变和几何畸变的校正，计算得到人体的真实臀宽及臀厚尺寸步骤2.1、确定两组几何校正的调整公式-步骤2.1.1、在步骤1.1所述的标定平面上放置一块图像几何校正测试板，图像几何校正测试板如图5所示，图像几何校正测试板上绘有12个同心圆，同心圆的第一个圆的半径为10cm，此后依次以相同值递增10cm;步骤2.1.2、按背景板规格剪切掉图像几何校正测试板多余的部分，使相机镜头中心连线垂直通过同心圆圆心，分别摄取侧面及正面标定平面图像，得到图像中的图像几何校正测试板上每个圆周上的点到同心圆圆心的距离，设第i个圆周上的点到同心圆圆心的距离为di，i=l、2、……11、12;步骤2.1.3、图4为图像透视校正成像示意图，根据图4推导得到任意直线AB所在平面的放大率Kz，设步骤1.1所述的标定平面PcD的中心到镜头中心的距离为H，空间成像平面到标定平面的距离为Z，AB与CD在透镜上成的像均为EF，则由几何关系可得CD—HH+ZHEF=CD*Ko可得直线AB所在平面的放大率Kz，K^=1*K。，Ko为测试板中心位置放大率，设Ko与第一圆周的放zABH+Z大率相等，即令K(pK,，则Kcr山/Ri,山为测试版图像上第一圆周到中心点的距离，！^为实物测试版第一圆周到中心点的距离，；10由光学成像的原理可知，AB即为像EF的实际物长；步骤2.1.4、视场中任意点i的放大率的修正值可表示为AK尸K,-Ki，其中K,为视场中心位置的放大率，Ki为视场中第i个圆周上的点的放大率，Id为己知常数，K,的值根据步骤2丄2中的山依据步骤2.1.3推导得到的公式求得；步骤2.1.5、通过统计方法比较拟合效果，找出最佳的拟合方法，最终确定两组几何校正的调整公式AK-f(d)及AR-g(d)。通过最小二乘法对AKi与d,，ARi与di进行直线拟合、对数拟合、二次多项式拟合，以相关系数作为判断拟合优度的条件，发现二次多项式拟合效果最好，△K=0.00003d2-0,00004d+0.00007，相关系数R2=0.9973;△R=0.0058d2-0.018d，相关系数R2=0.9892所以固定上述调整公式。步骤2.2、完成图像坐标的校正，同时计算图像正侧面宽度和厚度的真实尺寸步骤2.2.1、设拍摄的人体数字图像中心点坐标为0(XQ，yo)，同一个人体正面图像上从左到右的臀宽的两个坐标分别为P(Xl，yi)，Q(x2，y2)，侧面图像上从左到右的臀厚的两个坐标分别为R(x3，y3)，S(X4，y4)，则这些点到图像中心点的距离分别为dP，dQ，dR，ds:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>步骤2.2.2、设测试中心位置的放大率为KM，以此为基础，根据步骤2.2.4中得到的两个参数化校正模型AK^f(d)及AI^g(d)得到△KP=f(dP);△Kq=f(dQ);△KR=f(dR);△Ks=f(ds);步骤2.2.3、设经过校正之后P、Q、R、S点到中心点距离为rp,rQ，rR，rs，则有rP=dP+dP*AKp;rQ=dQ+dQ*AKQ;rR=dR+dR*AKR;rs=ds+ds*AKs;步骤2.2.4、进行坐标校正步骤2.2.4.1、如图6所示为校正后坐标计算图，利用该图进行坐标变换，设原坐标系下的坐标为(x，y)，新坐标系下的坐标为(X，Y)，坐标中心定在(x0，yo)，则.'fX=x_x0步骤2.2.4.2、以臀宽，臀厚为例，点P、Q、R与S在新坐标系下的横坐标与纵坐标分别为Xp:-rp承cosap，Yp二-rp氺sinap;XQ=-rQ*cosaQ，YQ=-rQ*sinotQ;XR=rR*cosaR，YR=-rR*sinaR;Xs=rs*cosas，Ys=-rs*sinas，其中，角度ap、步骤2.2.4.3、aq、ar与as通过公式"二arctan^^求得；x—x0图像上臀宽的校正距离Dtk与臀厚的校正距寓Dra为:DTK=V(XP-XQ)2+(YP-YQ)2;DTH"(XR-XS)2+(YR—YS)2;步骤2.2.4.4、设步骤l.l中所述的测试版标定平面与相机透镜的距离为H，人体中心所在平面与测试版所在平面的距离为Z，贝廿人体的真实厚度TT:Tt=Dth/Kz，其中，Kz=H*Ko/(H+Z)，Ko为己知常人体的真实臀宽WT:WT=DTK/KZ，其中，KZ=H*Ko/(H+Z-z)，z为人体宽12度线与人体中心所在平面之间的距离，通过z^(xs-xo)-A气xs-XR)]/Kz求得，A为己知常量，对于臀部而言该常数为0.3815，对于胸部及腰部而言该常数的值分别为，0.4562及0.5395。权利要求1.一种实用便捷的服装用人体宽厚尺寸自动测量的方法，其特征在于，步骤为步骤1、获取规格一致的人体侧面与正面图像步骤1.1、将两块背景板，即侧面背景板与正面背景板，相互垂直地放置在地面上，人体的中心与两块背景板之间的距离相同，为40～60cm，在据人体中心10cm处设一虚无的标定平面，该标定平面与背景板之间的距离为50～70cm；步骤1.2、用于拍摄正面图像的三角架的中心与正面背景板之间的距离和用于拍摄侧面图像的三角架的中心与侧面背景板之间的距离相等，皆为250～270cm，且两个三脚架中心的延长交于人体的中心上，三脚架的竖直高度为110～130cm；步骤1.3、用相机拍摄得到规格统一的人体正面与侧面图像；步骤2、对通过步骤1得到的正面与侧面图像分别进行进行透视畸变和几何畸变的校正，计算得到人体的真实宽厚尺寸步骤2.1、确定两组几何校正的调整公式步骤2.1.1、在步骤1.1所述的标定平面上放置一块图像几何校正测试板，图像几何校正测试板上绘有至少三个同心圆，同心圆的第一个圆的半径为5～15cm，此后依次以相同值递增5～15cm；步骤2.1.2、按背景板规格剪切掉图像几何校正测试板多余的部分，使相机镜头中心连线垂直通过同心圆圆心，分别摄取侧面及正面标定平面图像，得到图像中的图像几何校正测试板上每个圆周上的点到同心圆圆心的距离，设第i个圆周上的点到同心圆圆心的距离为di；步骤2.1.3、推导得到任意直线AB所在平面的放大率KZ其中EF为直线AB在相机的透镜中所成像的长度，H为步骤1.1所述的标定平面的中心到相机镜头中心的距离，Z为空间成像平面到标定平面的距离，K0为测试板中心位置放大率，设K0与第一圆周的放大率相等，则K0＝d1/R1，d1为测试版图像上第一圆周到中心点的距离，R1为实物测试版第一圆周到中心点的距离；步骤2.1.4、视场中任意点i的放大率的修正值可表示为△Ki＝K1-Ki，其中K1为视场中心位置的放大率，Ki为视场中第i个圆周上的点的放大率，K1为测试可知常数，Ki的值根据步骤2.1.2中的di依据步骤2.1.3推导得到的公式求得；步骤2.1.4、通过统计方法比较拟合效果，找出最佳的拟合方法，最终确定两组几何校正的调整公式△K＝f(d)及△R＝g(d)。步骤2.3、完成图像坐标的校正，同时计算图像正侧面宽度和厚度的真实尺寸步骤2.3.1、设拍摄的人体数字图像中心点坐标为0(x0，y0)，同一个人体正面图像上从左到右的宽度的两个坐标分别为P(x1，y1)，Q(x2，y2)，侧面图像上从左到右的厚度的两个坐标分别为R(x3，y3)，S(x4，y4)，则这些点到图像中心点的距离分别为dP，dQ，dR，dS步骤2.3.2、设测试中心位置的放大率为Kce，以此为基础，根据步骤2.2.4中得到的两个参数化校正模型△K＝f(d)及△R＝g(d)得到△KP＝f(dP)；△KQ＝f(dQ)；△KR＝f(dR)；△KS＝f(dS)；步骤2.3.3、设经过校正之后P、Q、R、S点到中心点距离为rP，rQ，rR，rS，则有rP＝dP+dP*△KP；rQ＝dQ+dQ*△KQ；rR＝dR+dR*△KR；rS＝dS+dS*△KS；步骤2.3.4、进行坐标校正步骤2.3.4.1、设原坐标系下的坐标为(x，y)，新坐标系下的坐标为(X，Y)，坐标中心定在(x0，y0)，则步骤2.3.4.2、点P、Q、R与S在新坐标系下的横坐标与纵坐标分别为当X>0，Y>0时，0<α<π/2，XP＝rP*cosαP，YP＝rP*sinαP；当X<0，Y>0时，-π/2<α<0，XQ＝-rQ*cosαQ，YQ＝rQ*sinαQ；当X<0，Y<0时，0<α<π/2，XR＝-rR*cosαR，YR＝-rR*sinαR；当X>0，Y<0时，-π/2<α<0，XS＝rS*cosαS，YS＝-rS*sinαS，其中，角度αp、αq、αr与αs通过公式求得；步骤2.3.4.3、图像上宽度的校正距离DTK与厚度的校正距离DTH为步骤2.3.4.4、设步骤1.1中所述的标定平面与相机透镜的距离为H，人体中心所在平面与相机透镜所在平面的距离为Z，则人体的真实厚度HHHH＝DH/KZ，其中，KZ＝H*K0/(H+Z)，K0为已知常量；人体的真实臀宽KKKK＝DK/Kz，其中，Kz＝H*K0/(H+Z-z))，z为人体宽度线与透镜所在直线之间的距离，通过z＝[(xS-x0)-A*(xS-xR)]/KZ求得，A为已知常量。全文摘要本发明涉及一种实用便捷的服装用人体宽厚尺寸自动测量的方法，其特征在于，步骤为使用相机、背景板等常见器材先得到规格统一的人体正面及侧面视图，再结合几何校正及透视校正对人体的正面及侧面图像进行矫正。本发明的优点是不但能够完成图像坐标的校正，还能够计算图像正侧面宽度和厚度的真实尺寸；使用的设备较为常见，因此价格不高，同时占地面积小。文档编号A41H1/00GK101502346SQ200910045968公开日2009年8月12日申请日期2009年1月22日优先权日2009年1月22日发明者付赟龑,明夏,张文斌,齐行祥申请人:东华大学