非接触式人体测量系统的分析——数字图像的处理与人体测量信息的获取

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1、丕鎏三些查兰堡主兰垡堡壅：．——第一章绪论1_1非接触式人体测量的发展现状人体测量是服装设计重要的基础性工作，随着服装CAD／CAM技术的发展及其在服装工业中的应用，服装设计和生产进入了自动化、高效率的阶段，对人体测量也相应的提出了更高的要求。非接触式三维人体自动测量系统的研究开发势在必行。世界各国在二十世纪70年代就开始进行三维人体自动测量在服装领域的应用研究，现在己研制开发出了具有一定功能的各种人体测量系统，有些已在实际中得到使用，其中有代表性的有：(1)英国的Loughborough大学的人体测量阴影

2、扫描仪LASS，是以三角测量学为基础的电脑自动化三维测量系统。被测者站在一个可旋转360。的平台上，背景光源穿过轴心的垂直面射到人体上，用～行照相机读取投射光的图像，计算出人体的高度和水平半径，测量结果为三维柱状坐标形式的数据⋯。(2)法国的SYMCADTurboFlash／3D是Telmat的三维人体扫描系统，该扫描系统需要暗房操作。被测者进入房间后脱去外衣，只穿内衣站立在唯一被照亮的墙壁前。摄像机拍摄下实验对象侧面，正面和背面三种不同规定姿势，在形成的图像上进行扫描计算后，系统能产生70个精确的人体尺寸

3、，该系统测量数据可以和服装CAD系统结合使用【2】。(3)美国纺织服装技术公司(TC2)使用一个相位测量面(PMP)技术，生产了一系列的扫描仪如：2T4，2T4S等。每个系统使用六个静止的表面传感器。单个传感器捕获人体表面片段范围的信号。当所有的传感器组合起来，形成一个用于服装生产的身体关键性区域的混合表面。每个传感器和每个光栅获得四幅图像。PMP方法的过渡产物是所有六个视图的数据云。这种信息可用于计算3D身体尺寸，最后可获得带有身体图像和测量结果的打印报表[31。(4)Triform是英国Wicks和wi

4、lson有限公司的非接触三维图像捕捉系统，它是利用卤素灯泡作为光源的白光扫描系统，以白光为基础的技术是莫尔条纹技术的变型，物体的三维形状在显示器上是有色的点云，看起来像物体的照片【1】。垄星三些盔堂堡主兰堡垒兰：一(5)美国的Hamamatsu人体线性扫描系统使用红外发射二极管得到扫描数据。这一系统利用较少的标记便可以抽取三维人体数据，而且错漏的数据较少。光源从发射镜头以脉冲的形式产生，由物体反射后，最后由探测器镜头收集。探测器镜头是圆柱形镜头和球形透镜的组合，能在位敏探测器(PSD)上产生一片光柱，用于确

5、定大量象素的中心位置⋯，人体尺寸由一个特殊的尺寸装置从三维点云中析取[11。(6)美国Cyberware的WB4、WBX、ARN扫描、FAST扫描和Vitus系统采用激光扫描法。这种方法将一束光从激光二级管射到被扫描体表面，然后使用一个镜面组合从两个位置同时取景。从一个角度取景时，激光条纹因物体的形状而产生形变，传感器记录这些形变，产生人体的数字图像。当扫描头沿着扫描高度空间上下移动时，定位在四个扫描头内的照相机纪录人体表面信息。将每个扫描头得到的分离数据文件在软件中合并，产生一个全方位的RGB彩色人体图像

6、，可用三角测量法得到相关数据口】。(7)TecMath是一家以德国为基地的科研公司，致力于人体模拟、数字化媒体的研究。它开发了一个全自动非接触式的测量方法来获取及运算人体测量数据，这种三维人体扫描机是便携式的，可以摄取人体的不同姿势，特制摄像机则放在四支两极管激光绕射光源前面，准确度是1厘米之内。经电脑检测的数据也可输送到电脑辅助设计系统，用于合身纸样的自动生成【3J。(8)VOXELAN是Hamano的一种用安全激光扫描人体的非接触式光学三维扫描系统。它最初由日本的NKK研制，1990年由Hamano工程

7、有限公司转接。还有voxELAN：HEV一1800HSV用于全身人体测量；VOXELAN：HEC一300DS用于表面描述；VOXELAN：HEY一50S用于测量缩量；它们可以提供非常精确的信息，分辨率范围从相对于全身的0．8毫米到对相对缩量的0．02毫米⋯。在大多数的情况下，三维人体测量系统通过光学技术结合光学敏感器件CCD非接触的捕获人体外表面。为了使数据捕捉过程可视化，人体测量系统包括多个光源和视觉捕获设备、软件系统、计算机系统和监视屏幕等，有的还需要暗室操作，因此这些方法普遍成本很高、安装复杂，占用空

8、间大，仅在很少一部分地区使用。国内的研究也有10余年的历史，所研究的系统也存在结构庞大复杂、数据．2一天津工业大学硕士学植论立采集和计算量大、标定过程繁琐等缺点，关键的是操作不便、成本高和准确性差使这些系统在商业化推广中受到了限制。针对这一情况，急需研究开发操作简便、成本低、精度满足服装人体测量要求的非接触式三维人体测量系统，该系统的研究顺应现代化入体测量技术的导向，具有较高的学术价值和应用价值。1．2本测量系统