[发明专利]人体三维数据模型库的生成方法

说明书

技术领域

本发明属于数据测量领域，具体涉及一种人体三维数据模型库的生成方法。

背景技术

随着技术的发展，获得三维人体测量数据在许多行业是必需的。例如在医学领域被用于监控由于肾衰竭发生的人体体积的变化或者评估病人人体图像的变化来确保手术的成功。此外，能够生成精确的身体特征及测量数据也是对服装行业有益的，精确人体尺寸将有益于服装制造商或者零销商和客户沟通联系，有益于在线购买。

人体测量系统是实现电子量身定制、人体体型数据库建立的基础工作和关键技术。在30多年的发展过程中大致经历了由手工测量向计算机辅助测量、由接触式测量向非接触式测量、由二维向三维方向发展3个阶段，并向自动测量和利用计算机测量、处理和分析的方向发展。传统的人体测量通常是指测量工具与人体接触，直接测出静态时人体各部位的高、宽、周长等尺寸，主要的测量工具是软尺、角度尺、测高计、测距计和滑动计等。非接触式测量主要以现代光学为基础，融光电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体的测量技术，它在测量被测对象时，把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用，其目的是从图像中提取有用的信息。现有的人体扫描仪及人体测量设备依赖高分辨率深度传感器、固定的光模式或者已知的相机角度来生成人体的三维图像，这种技术需要专业设备并且对使用者呈现出高负担，使用者需要去专门的中心进行这种人体测量。现有技术中的三维人体测量方法有立体摄影测量法、激光测量法、莫尔条纹测量法等。三维人体测量方法虽然都能获得人体数据，但仍存在一些不足：

1.采用三维扫描方法需要昂贵的扫描设备、专业知识以及特殊的环境配置。提供这种测量的通用方法和设备不仅体积庞大且昂贵，而且需要使用复杂的能够确定相关对象至参考点的像素深度或距离的检测器设备。

2.采用激光和白光等扫描系统测量，需要被测量者脱衣，其容易暴露被测量者的隐私，而且要求被测量者在几分钟内保持不变姿势。此外，激光会造成被测量者心理压力，人们的体验差、激光也容易伤害被测人的眼睛。

3.基于身高体重以及描述性词汇预测测量数据：该类方法的要点在于利用描绘性词汇给人体打分，该方法的缺点是用户使用麻烦，需要针对自己的体型给出对应的评分后可获取重建的三维模型。

4.基于正侧面照片恢复三维模型，并通过三维模型恢复测量数据：该方法的主要优势在于输入简单，只需要正面和侧面照片，就可以获取，重建的三维模型，具体方法是先通过计算图片中的人体姿态，然后根据经验人体模型库，去匹配对应的姿态，通过两张图片的约束，获取最终的三维模型。该方法的缺点是，获取的三维模型和真实模型缺乏真实的尺寸映射，而两张图片的约束的仅仅利用了姿态进行约束，很难精准恢复人体的真实体态数据。

5.各研究机构有不同的自己采集的数据库，但是这些数据库都不太完善，采集范围小，采集单一，没有对性别以及各个年龄段、身高段等的采集，不具有普遍性和广泛适用性。因此，目前的研究者只能基于各自不同的研究目的和兴趣去选用适当的数据库或者自己采集数据，因此迫切需要建立一个全面而广泛应用的数据库。

发明内容

为解决现有数据库数据不太完善、采集范围小、采集单一、数据精确度较差的问题，本发明提供了一种测试过程简单、采集范围广和测试数据准确的人体三维数据模型库的生成方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：

人体三维数据模型库的生成方法，包括以下步骤，

步骤1)建立人体三维虚拟模型库：生成与真实测量数据对应的任意大小的标准姿势人体三维虚拟模型库；所述虚拟模型库为m×n×3的矩阵，其中m为模型数量，n为顶点数量；所述任意大小的标准姿势人体的身高为1.2米至2.2米；

步骤2)通过学习得到虚拟模型体态标签的权重和偏移量：采用线性回归公式Y₀＝W₀X_已知+b₀，使Y₀和Y_实测偏差最小，学习得到W_学和b_学；其中：

Y₀为计算出的测量数据；

X_已知为已知向量[height,weight,label0,label1,…,labelN]，其中label0，…，labelN为体态标签；

Y_实测为实际测量数据；

W₀为需要学习的权重；

b₀为需要学习的偏移量；