CN103413350A - 一种基于三维胸部形态获取罩杯三维模型的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于三维胸部形态获取罩杯三维模型的方法，其特征在于，步骤是：基本胸型三维模型获取；获取塑型胸型三维模型；构建中间体三维模型，提取人体三维坐标，求取样本坐标均值，构建中间体特征矩阵，建立中间体三维模型；获取罩杯三维模型。利用本发明提供的方法，基于理想的三维胸部形态来设计和提取罩杯三维模型，使罩杯的容积与胸型匹配，罩杯更加贴合胸型，提高文胸的合体舒适性和舒适性，从三维胸部形态直接转化成罩杯模型，降低了设计成本，提高了工作效率，提供了文胸纸样设计理论依据，解决了文胸罩杯合体性差的技术问题。涵盖了大量人体的数据，使提取出的罩杯适合最大限度人群的需求，满足工业生产的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种获取罩杯三维模型的方法。
背景技术
乳房是女性最为引人瞩目第二性特征，也是构成女性曲线必不可少的部分。文胸不仅能帮助女性塑造完美的曲线，还是起到支托、固定、覆盖和保护女性乳房的功能衣物。合体的文胸可以保护乳房，防止乳房下垂，塑造美的胸形，而不合体的文胸不但对乳房起不到保护作用，还会引起乳房损伤，如文胸过小引起压力过大及乳房变形等。因此文胸结构设计是文胸设计生产中的核心技术，其中罩杯的结构形态又是影响一件文胸塑型与合体的主要部分。传统上文胸制版用反复试样的方法来改进纸样，尤其是罩杯内外空间曲面的形态，主要由老师傅靠多年的经验来把握，效率低且合体性差。二维的制版方法难以直观的看到罩杯的三维形态，因此要达到罩杯的合体性难，要构造既合体舒适又具有一定塑型效果的罩杯难度更大。
三维女性胸部模型是设计合体文胸的基础和必备条件，，工业生产中需要大量生产满足最大数量的消费者穿着要求的产品，因此应该科学地建立各种体型的中间体三维胸部模型，再由该三维胸部模型来设计文胸罩杯，使生产的文胸罩杯满足最大数量消费者的穿着需求。同时保存每个个体真实人模既昂贵又不太现实。随着消费者对服装合体性关注程度的增加，大量的研究集中在文胸舒适性、文胸基础版型的获取、文胸版型的优化上，以二维的研究方法为主。有关三维模型的研究主要有三维钢圈的设计，三维人台模型的研究、三维女性胸部形态模型的研究，但少有涉及专门用于文胸设计的中间体三维胸部模型研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服传统经验制版以及二维制版方法中缺乏人体数据依据与指导，从而难以控制罩杯内外曲面形态，进而解决工业化大规模生产中文胸罩杯合体性和塑型性差的技术问题。提供了一种基于三维胸部形态，提取罩杯三维形态的方法，来提高文胸罩杯的合体舒适性与塑型性。该方法同时可运用在文胸的定制上，体现以人为本文胸设计理念，满足与日俱增的量身定制消费需求及合体舒适文胸的生产需求。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种基于三维胸部形态获取罩杯三维模型的方法，其特征在于，步骤为：
第一步、获取基本胸型三维模型：
利用三维扫描仪对多个真实人体进行扫描，提取每个人体的下胸围和乳房纵深与乳房宽度比两个数据，根据这两个数据对胸型进行分类；
第二步、获取塑型胸型三维模型：
对每个真实人体的胸部进行塑型，使得塑型后的胸部至少满足：
第一、人体的下颌点与人体两侧乳房的最高点之间的连线形成顶角略小于60°的等腰三角形；
第二、第一点中的等腰三角形的高为一个头长；
利用三维扫描仪对塑型后的人体进行扫描，获得大量实测的胸部塑型后的人体数据；
第三步、构建中间体三维模型
将通过第二步得到的所有胸部塑型后的人体数据根据胸型的类别进行分类，求取每个胸型下所有人体数据的均值，利用该均值为不同的胸型构建不同的中间体三维模型；
第四步、获取罩杯三维模型：
以中间体三维模型作为数据基础，根据罩杯的款式提取罩杯钢圈，确定罩杯关键点，勾画罩杯轮廓，提取出罩杯三维模型。
优选地，在所述第三步中，任意胸型所对应的中间体三维模型的构建步骤为：
步骤1、提取人体三维坐标：
步骤1.1、去除胸部塑型后的人体数据的四肢数据，找出人体的下颌点、乳房上缘点、乳房最高点、乳房下缘点后，找出下颌点、乳房上缘点、乳房最高点、乳房下缘点分别所在的围线即颈围线、上胸围线及下胸围线，以及腰围线；
步骤1.2、将人体腰围线以上部分分成腰围线至下胸围线部分、下胸围线至胸围线部分、胸围线至上胸围线部分、上胸围线至颈围线部分；
步骤1.3、将通过步骤1.2得到的4个部分分别分成不同的层，所分层数根据该部分与罩杯相关的程度定，相关度越大则所分层数越多，其中，腰围线至下胸围线部分再分为C1层，下胸围线至胸围线部分再分为C2层，胸围线至上胸围线部分再分为C3层，上胸围线至颈围线部分再分为C4层，共计C层，C＝C1+C2+C3+C4；
步骤1.4、统一所有人体数据的三维原点坐标；
步骤1.5、将每一层的人体模型转换成网格面体，再将网格面体分解成网格点体，由点连接成线，再由线分解成点，最终将每个部分每一层的人体模型按周长均分成N个点，提取每个点的三维坐标；
步骤2、构建中间体特征矩阵：
步骤2.1、为每一层构建一个特征矩阵，第k层的特征矩阵为：
步骤2.2、求取中间体特征点坐标：
第k层第j个点的中间体特征点坐标为分别为Xkj′、Ykj′及Zkj′，则有：
Xkj′＝(X1kj+X2kj+…+Xnkj)/n；
Ykj′＝(Y1kj+Y2kj+…+Ynkj)/n；
Zkj′＝(Z1kj+Z2kj+…+Znkj)/n；
从而得到所有层上每一个点的中间体特征点坐标；
步骤2.3、采用步骤1.5的逆过程根据得到的中间体特征点获得每一层的中间体模型，最终得到当前胸型所对应的中间体三维模型。
优选地，所述第四步的具体步骤为：
步骤1、提取三维钢圈：
步骤1.1、确定乳底特征点：
沿中间体三维模型的乳底轮廓线位置由内缘点至外缘点依次添加多个点，由这些点生成5阶B样条空间曲线，该5阶B样条空间曲线的曲率连续，为乳底轮廓线，内缘点即为胸围线与内侧轮廓线交点，外缘点即为胸围线与外侧乳底轮廓线交点；
步骤1.2、确定钢圈侧高：
钢圈的侧高包括心位高度和侧位高度，心位高度不宜超过胸围线，侧位高度不宜低于胸围线；
步骤1.3、勾画罩杯轮廓线：
根据罩杯的款式和功能，在中间体三维模型上标定文胸罩杯外形轮廓的关键点，勾画出文胸罩杯轮廓，按照勾画出的外形轮廓将罩杯模型分割出来获得罩杯三维模型。
本发明方法的技术特点是；
1、本发明方法基于三维扫描技术获取基本胸型三维模型，对胸型进行分类，以类塑造理想的三维胸部形态并建立中间体三维模型，以中间体为数据基础设计并提取罩杯三维模型。
2、本发明以三维胸部形态来提取文胸罩杯，区别于以往传统设计方法靠主观经验判断和反复试验来控制罩杯内外空间曲面形态，使提取出的罩杯加合体舒适，更科学合理。
3、本发明以塑型后的中间体三维模型来提取罩杯三维模型，使得罩杯塑型效果更加理性，适合更多该类型消费者的穿着需求。
本发明方法的技术效果是；
利用此方法，基于理想的三维胸部形态来设计和提取罩杯三维模型，使罩杯的容积与胸型匹配，罩杯更加贴合胸型，提高文胸的合体舒适性和舒适性，从三维胸部形态直接转化成罩杯模型，降低了设计成本，提高了工作效率，提供了文胸纸样设计理论依据，解决了文胸罩杯合体性差的技术问题。基于中间体来提取罩杯三维模型，涵盖了大量人体的数据，使提取出的罩杯适合最大限度人群的需求，满足工业生产的需要。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于三维胸部形态获取罩杯三维模型的方法的流程图。
(方老师，您好！您剩余的图纸在专利中都是没办法使用的，专利需要的是白色底、黑色线条的图纸，图纸中不能有包括黑色及灰色在内的任何颜色的填充色，因此，您的图纸实际上是不符合格式要求的，因为，我将其舍去了)
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1所示，本发明提供了一种基于三维胸部形态获取罩杯三维模型的方法，其步骤为：
第一步、获取基本胸型三维模型：
步骤1、三维人体扫描：
用美国TC2三维扫描仪扫描多个真实人体。扫描时，被测的人体两腿直立，两脚略分开与肩宽平齐，两臂略分离人体躯干，上半身胸部处于裸露的状态，下半身穿着紧身短裤。由于胸部形态只受人体躯干形态影响，因而可将人体四肢的扫描数据去掉，减少数据处理的复杂性。
步骤2、三维人体数据的提取：
用逆向工程软件polyworks提取人体下胸围和DWR这两个数据，其中DWR为乳房纵深比上乳房宽度。
步骤3、胸型分类：
以下胸围和DWR作关键变量对胸型进行分类。
第二步、获取塑型胸型三维模型：
采用理想的美的乳房位置来确定胸部经塑型后的位置，塑型后的胸部位置及胸部形态尽可能满足如下条件：
第一、由下颌点至理想的人体两侧乳房的最高点之间的连线与人体前中线的交点的垂直距离为一个头长；
第二、人体的下颌点与人体两侧乳房的最高点之间的连线形成顶角略小于60°的等腰三角形，即为近似于等边三角形；
第三、塑型后的乳房表面呈现柔和、自然的曲面，不出现极度变形的情况；
步骤1、根据美的乳房所需要满足的三个条件对每个真实人体的乳房进行塑型，塑型时可以采用各种方法，本实施例中采用的方法为：
步骤1.1、设计塑型工具：
用马丁测量仪准确量出人体的头长，根据上述的第一个条件用皮尺量出前颈点至人体两侧乳房的最高点之间的连线与人体前中线的交点之间的体表长度，该长度即为第二条件中等边三角形的高，根据该高度计算出等边三角形的边长，根据三角形的边长用Objet三维快速成型机完成定位工具，该定位工具呈等边三角形，为了塑型方便，在三角形的底边两角处各挖了一个半径为4mm圆弧，在底边中点处挖一个半径为3mm的圆弧；
步骤1.2、胸部塑型：
将定位工具的顶角和高分别对准人体的前颈点和前中线，然后用医用胶带将两侧乳房固定到定位工具的左、右角处；
步骤2、三维扫描：
用vivid9i三维扫描仪扫描人体塑型后的胸部，将扫描仪调节到合适的位置和角度，人体自然站立，双臂分开20°左右，精确扫描人体的胸部，获取塑型后的胸部形态数据，获得大量实测的胸部塑型后的人体数据；
第三步、构建中间体三维模型
在工业生产中要大量生产适合最大数量的消费者的穿着要求，本发明为了满足工业生产的需求，先建立中间体三维模型，再在中间体上提取罩杯，以满足工业生产的需求，其具体步骤为：
将通过第二步得到的所有胸部塑型后的人体数据根据胸型的类别进行分类，求取每个胸型下所有人体数据的均值，利用该均值为不同的胸型构建不同的中间体三维模型。
任意胸型所对应的中间体三维模型的构建步骤为：
步骤1、提取人体三维坐标：
由于不同的人体在同一高度上所对应的部位不一样，而服装尺寸的控制与某些关键点所在的围度密切相关。因此在建立中间体三维模型之前，必须将人体数据的关键点对应起来。选取乳房上缘点、乳房最高点、乳房下缘点这3个点，作为胸部数据对应的关键点。这3个点所在的围度作为对应的线，同时为了得到一个完整的人体胸部模型，把腰围线和颈围线也对应起来，其具体步骤为：
步骤1.1、在逆向工程软件Polyworks里导入去除四肢数据的胸部塑型后的人体数据，以2毫米的间隔对人体数据进行横向纵向分割，通过各个视角观察切面，找出人体的下颌点、乳房上缘点、乳房最高点、乳房下缘点后，找出下颌点、乳房上缘点、乳房最高点、乳房下缘点分别所在的围线即颈围线、上胸围线及下胸围线，以及腰围线；
步骤1.2、将人体腰围线以上部分分成腰围线至下胸围线部分、下胸围线至胸围线部分、胸围线至上胸围线部分、上胸围线至颈围线部分；
步骤1.3、为了减少数据处理的复杂度，同时又使与罩杯相关的部分的数据精度达到要求。在提取人体特征矩阵时，将胸部各部分截层根据与罩杯相关的程度细分成若干层，再提取每一层上点的三维坐标，其具体步骤为：
将通过步骤1.2得到的4个部分分别分成不同的层，所分层数根据该部分与罩杯相关的程度定，相关度越大则所分层数越多，其中，腰围线至下胸围线部分再分为10层，下胸围线至胸围线部分再分为15层，胸围线至上胸围线部分再分为20层，上胸围线至颈围线部分再分为20层，共计65层。
步骤1.4、统一所有人体数据的三维原点坐标。为了使提取的数据基于同一个坐标原点，在提取人体特征矩阵前，先对每一个人体的三维原点坐标进行统一，统一后三维坐标原点落在人体的重心上。人体高度方向为Y轴，人体前后中心线方向为X轴，人体左右中心线方向为Z轴。
在进入步骤1.5前，需要对文件格式进行转换，将分割后的各个部分人体导入3DSMAX软件，将*.wrl格式文件转化为Autocad默认存储文件格式*.dwg。在Autocad软件中打开*dwg文件，可以将点云数据可以转换成多面网格实体，再由网格实体分解成线，由线分解成点，从而实现对人体模型的分解，求取点的均值。
步骤1.5、将每一层的人体模型转换成网格面体，再将网格面体分解成网格点体，由点连接成线，再由线分解成点，最终将每个部分每一层的人体模型按周长均分成60个点；
步骤1.6、提取每个点的三维坐标：
将每一层上60个点三维坐标提取出来。提取的第1个点从人体的左侧线开始，绕过腹部再到背部一圈回到左侧线第1个点上，共提取出61个点的三维坐标，其中第1点与第61个点的坐标是一样的。最终获每个人体将获得3965个点的三维坐标。
步骤2、构建中间体特征矩阵：
步骤2.1、为每一层构建一个特征矩阵，第k层的特征矩阵为：
步骤2.2、求取中间体特征点坐标：
第k层第j个点的中间体特征点坐标为分别为Xkj′、Ykj′及Zkj′，则有：
Xkj′＝(X1kj+X2kj+…+Xnkj)/n；
Ykj′＝(Y1kj+Y2kj+…+Ynkj)/n；
Zkj′＝(Z1kj+Z2kj+…+Znkj)/n；
从而得到所有层上每一个点的中间体特征点坐标；
步骤2.3、采用步骤1.5的逆过程根据得到的中间体特征点获得每一层的中间体模型，即本发明通过点-线-面-体的过程进行中间体三维模型的构建，最终得到当前胸型所对应的中间体三维模型。
因建立的三维人体胸部模型主要运用在内衣设计上，数据精度要求相对模型外观的设计高，因此选择用Autocad2007建立中间体三维模型。
在Autocad中，曲面对象是使用多边形网格来定义的，因此Autocad的曲面对象并不是真正的曲面，而是由网格近似表示的。网格的密度由包含M*N个顶点的矩阵决定，类似于用行和列组成栅格，M和N分别指定网格顶点的列和行的数量。本发明中间体模型的数据正好是矩阵式的，因此选择用三维曲面模型模式建立中间体模型。
第四步、获取罩杯三维模型：
以中间体三维模型作为数据基础，根据罩杯的款式提取罩杯钢圈，确定罩杯关键点，勾画罩杯轮廓，提取出罩杯三维模型，其具体步骤为：
步骤1、提取三维钢圈：
钢圈是罩杯的辅料之一，钢圈用于保持文胸罩杯形状，使文胸保持完美的外形，使文胸更加贴身，从而固定胸部、塑造胸部完美造型。
步骤1.1、确定乳底特征点：
沿中间体三维模型的乳底轮廓线位置由内缘点至外缘点依次添加6个点，由这些点生成5阶B样条空间曲线，该5阶B样条空间曲线的曲率连续，为乳底轮廓线。上述6个点的定义见下表
步骤1.2、确定钢圈侧高：
文胸钢圈的侧高包括心位高度和侧位高度，心位高度决定文胸鸡心的高低，侧位高度对罩杯的包容性和舒适性影响较大。钢圈两侧高度参考胸围线来确定，心位高度不宜超过胸围线，侧位高度不宜低于胸围线。
以乳底的轮廓曲线为钢圈的下侧边缘，做半径为2.5mm的圆，取圆的五分之三(即1.5mm厚)作为钢圈实体部分(行业文胸使用钢圈的宽度从2.0mm-2.4mm不等，厚度从0.4mm-1.2mm不等)钢圈断面呈扁圆或圆形，且钢圈内侧与胸部模型表面贴合。
步骤1.3、勾画罩杯轮廓线：
根据罩杯的款式和功能，在中间体三维模型上标定文胸罩杯外形轮廓的关键点，勾画出文胸罩杯轮廓，按照勾画出的外形轮廓将罩杯模型分割出来获得罩杯三维模型，其具体步骤为：
1)关键点的确定
文胸罩杯的关键点包括罩杯心位点、侧位点、下缘点、胸高点、罩杯上缘侧位点、杯高点。罩杯心位点和侧位点由钢圈的类型决定，根据罩杯款式的不同取杯高，取肩夹弯的长度定出罩杯上缘侧位点。在本实施例中，取杯高11.11cm，取肩夹弯4.87cm。
2)罩杯轮廓线勾画。依照以上确定的关键点勾画出罩杯轮廓。
3)勾画好罩杯的轮廓后导入3Dsmaxs，运用软件的布尔运算将罩杯从中间体模型上提取出来，
4)后期处理：由于曲面模型没有厚度，而罩杯一般存在着一定的厚度，故将罩杯模型导入3DMAXS，用软件中的“壳”使模型向外增加所需的厚度。另外加厚处理得到实体模型，模型表面存在明显的棱角，利用3DMAXS中光滑功能可作进一步处理获得曲面光滑的三维罩杯模型。
本发明克服了缺乏人体数据依据与指导的传统经验制版以及二维制版方法中难以控制罩杯内外曲面形态的问题，解决工业大量生产中文胸罩杯合体性和塑型性差的技术问题，提供一种基于三维胸部形态，实现罩杯三维的制版方法，提高了文胸罩杯的合体舒适性与塑型性，同时这种方法可运用在文胸的定制上，体现以人为本文胸设计理念，满足与日俱增的量身定制消费需求和合体舒适文胸生产需求。
Claims (3)
1.一种基于三维胸部形态获取罩杯三维模型的方法，其特征在于，步骤为：
第一步、获取基本胸型三维模型：
利用三维扫描仪对多个真实人体进行扫描，提取每个人体的下胸围和乳房纵深与乳房宽度比两个数据，根据这两个数据对胸型进行分类；
第二步、获取塑型胸型三维模型：
对每个真实人体的胸部进行塑型，使得塑型后的胸部至少满足：
第一、人体的下颌点与人体两侧乳房的最高点之间的连线形成顶角略小于60°的等腰三角形；
第二、第一点中的等腰三角形的高为一个头长；
利用三维扫描仪对塑型后的人体进行扫描，获得大量实测的胸部塑型后的人体数据；
第三步、构建中间体三维模型
将通过第二步得到的所有胸部塑型后的人体数据根据胸型的类别进行分类，求取每个胸型下所有人体数据的均值，利用该均值为不同的胸型构建不同的中间体三维模型；
第四步、获取罩杯三维模型：
以中间体三维模型作为数据基础，根据罩杯的款式提取罩杯钢圈，确定罩杯关键点，勾画罩杯轮廓，提取出罩杯三维模型。
2.如权利要求1所述的一种基于三维胸部形态获取罩杯三维模型的方法，其特征在于，在所述第三步中，任意胸型所对应的中间体三维模型的构建步骤为：
步骤1、提取人体三维坐标：
步骤1.1、去除胸部塑型后的人体数据的四肢数据，找出人体的下颌点、乳房上缘点、乳房最高点、乳房下缘点后，找出下颌点、乳房上缘点、乳房最高点、乳房下缘点分别所在的围线即颈围线、上胸围线及下胸围线，以及腰围线；
步骤1.2、将人体腰围线以上部分分成腰围线至下胸围线部分、下胸围线至胸围线部分、胸围线至上胸围线部分、上胸围线至颈围线部分；
步骤1.3、将通过步骤1.2得到的4个部分分别分成不同的层，所分层数根据该部分与罩杯相关的程度定，相关度越大则所分层数越多，其中，腰围线至下胸围线部分再分为C1层，下胸围线至胸围线部分再分为C2层，胸围线至上胸围线部分再分为C3层，上胸围线至颈围线部分再分为C4层，共计C层，C＝C1+C2+C3+C4；
步骤1.4、统一所有人体数据的三维原点坐标；
步骤1.5、将每一层的人体模型转换成网格面体，再将网格面体分解成网格点体，由点连接成线，再由线分解成点，最终将每个部分每一层的人体模型按周长均分成N个点，提取每个点的三维坐标；
步骤2、构建中间体特征矩阵：
步骤2.1、为每一层构建一个特征矩阵，第k层的特征矩阵为：
步骤2.2、求取中间体特征点坐标：
第k层第j个点的中间体特征点坐标为分别为Xkj′、Ykj′及Zkj′，则有：
Xkj′＝(X1kj+X2kj+…+Xnkj)/n；
Ykj′＝(Y1kj+T2kj+…+Ynkj)/n；
Zkj′＝(Z1kj+Z2kj+…+Znkj)/n；
从而得到所有层上每一个点的中间体特征点坐标；
步骤2.3、采用步骤1.5的逆过程根据得到的中间体特征点获得每一层的中间体模型，最终得到当前胸型所对应的中间体三维模型。
3.如权利要求1所述的一种基于三维胸部形态获取罩杯三维模型的方法，其特征在于，所述第四步的具体步骤为：
步骤1、提取三维钢圈：
步骤1.1、确定乳底特征点：
沿中间体三维模型的乳底轮廓线位置由内缘点至外缘点依次添加多个点，由这些点生成5阶B样条空间曲线，该5阶B样条空间曲线的曲率连续，为乳底轮廓线，内缘点即为胸围线与内侧轮廓线交点，外缘点即为胸围线与外侧乳底轮廓线交点；
步骤1.2、确定钢圈侧高：
钢圈的侧高包括心位高度和侧位高度，心位高度不宜超过胸围线，侧位高度不宜低于胸围线；
步骤1.3、勾画罩杯轮廓线：
根据罩杯的款式和功能，在中间体三维模型上标定文胸罩杯外形轮廓的关键点，勾画出文胸罩杯轮廓，按照勾画出的外形轮廓将罩杯模型分割出来获得罩杯三维模型。
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| CN2013103118320A Pending CN103413350A (zh) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | 一种基于三维胸部形态获取罩杯三维模型的方法 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |