[发明专利]一种人体三维模型合成及身体数据获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及健康监测领域，具体涉及一种人体三维模型合成及身体数据获取方法。

背景技术

人体三维体型模型合成及身体数据获取技术，是面向现代化高科技、人工智能、自动化的健康监测技术。三维机器视觉是世界前沿科技，人工智能是人们社会生活发展趋势，健康监测也是社会关注话题之一。三维人体扫描仪集中出现在上世纪九十年代末期，凭借其在测量速度、非接触性、测量数据的稳定性等方面的优势，迅速引起了各相关行业的关注，国外已经出现面向人体扫描的专业设备公司，但设备成本依然高昂且操作复杂。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，但现有的人体测量方法大多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，其缺点是获取的三维模型和真实模型缺乏真实的尺寸映射，很难精准恢复人体的真实体态数据，此外采用激光等扫描系统测量，需要被测量者脱衣，还要求被测人员在几分钟内保持不变姿势，被测人员体验差，激光会造成被测人员心理压力，激光还容易伤害被测人员的眼睛。

发明内容

本发明解决了现有的人体三维模型合成及身体数据获取方法测量数据误差大和被测人员体验差的问题，提供了一种测量设备结构简单、测试过程快速舒适且测量数据精确的方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种人体三维模型合成及身体数据获取方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1：使用人体扫描仪对被测人员进行扫描并得到多个深度图像，同时分别通过重量传感器和人体电阻传感器测量被测人员的体重和人体电阻率；

S2：基于所述多个深度图像获得被测人员的原始三维模型A；

S3：输入被测人员的性别、身高、年龄，并与被测人员的原始三维模型A、体重和人体电阻率一同发送至云端算法服务器进行优化和计算，得到带有标记信息的三维模型B，其中，所述标记信息用于身体部位定位，三维模型B的特征在于针对不同被测人员拥有相同的三维顶点数量、顶点顺序和相同的三维网格拓扑结构，并且各三维顶点所代表的人体部位大致相同；

S4：对三维模型B进行测量并结合被测人员的性别、身高、年龄、体重、人体电阻率获得被测人员的身体数据；

S5：将被测人员的三维模型B和身体数据保存在云端中心数据库，以供被授权人员读取及使用。

进一步地，所述S1中的人体扫描仪包括转台、能够绕所述转台相对转动并沿竖向方向运动的深度相机、布置在所述转台下方的重量传感器、布置在所述转台上的两个扶手以及设置在所述扶手的手扶部位上的人体电阻传感器。

进一步地，通过对不同身高体型的被测人员的多次测试，得出下述结论：当所述两个扶手的间距为50cm至70cm，所述两个扶手下端部连线的中心距转台中心10cm至40cm时，被测人员的姿势最为舒适且能够保证深度相机扫描到人体的每个部分。

进一步地，所述人体扫描仪还包括滑轨，所述滑轨竖向安放在垂直距离转台中心60cm至150cm的范围内，所述深度相机以朝向转台中心的方式设置在所述滑轨上并沿滑轨上下滑动，从而保证能够对被测人员从头到脚进行全身扫描。

进一步地，所述S1的具体步骤包括：

S11：被测人员站在转台的中心处，抬头挺胸站直、静止不动，双手握住扶手并与人体电阻传感器接触，且从正面能够完整看到被测人员腋下轮廓；

S12：转台平稳转动且深度相机上下移动，深度相机对人体各个部位进行扫描操作并获得多个深度图像；同时重量传感器对被测人员的体重进行测量，人体电阻传感器对人体电阻率进行测量；

S13：转台停止转动，深度相机停止上下移动和扫描操作；深度相机从最上位置移动至最下位置的用时是转台转动一圈的用时的N倍或1/N倍，N为自然数。

进一步地，所述S4中的获得被测人员的身体数据的步骤包括以下步骤：

S41：将生成的三维模型B和被测人员的性别、身高、年龄、人体电阻率发送至算法服务器；

S42：在算法服务器中计算出身体数据：

(1)所述身体数据包括新陈代谢率、骨骼含量、肌肉量、水分含量、内脏脂肪质量中的一种或多种，通过生物电阻抗方法计算；

(2)所述身体数据包括体脂率、节段体脂率，其计算方法是结合三维模型B的体积和各个关键部位维度的数值及体重、人体电阻率，利用Siri方程和围度测量法；

(3)所述身体数据包括身体质量指数、腰臀比，通过对三维模型B的直接测量。

进一步地，所述S42中体脂率的计算方法为：