CN105653742A - 一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法，包括如下步骤：从服装商处获得的服装照片和服装数据，所述服装数据包括服装尺寸；从所述服装数据中获得服装关键点；将所述服装关键点连接成网格；根据所述服装的照片和尺寸获得颜色服装网格图；将所述颜色服装网格图导入软件中，生成三维服装模型。本发明提供的一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法，使建立的三维服装模型能够让客户实时看到自己穿上所选服装的真实效果，从而解决了客户对买来的服装不满意或者退货等问题，大大缩小了中间一些不必要的环节；在展示商品上具有高真实性、强说服力，也会增加消费者网上购物的乐趣和参与性。<!-- 2 -->

Description

一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法

技术领域

本发明涉及图像生成和处理领域，尤其涉及一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法。

背景技术

试衣是人们在商场买衣服时必须的一个过程，但是，人们在试衣时经常需要进入试衣间，脱下自己的衣服后才能进行试穿，在繁忙时还需等待试衣间，同时，在冬季，还要脱下厚重的衣服，给试衣增加了很多不便。而且，随着网购逐渐进入人们的生活中，网购衣服也成了多数人的日常选择，但是，网购的衣服是否合适只能通过收货后试穿才能知道，若不合适，还需要联系卖家，邮寄退换，浪费了时间和金钱。为了解决这个问题，网店一般采用平面模特来展示衣服效果，但是平面模特仅仅代表了大众化的身材，对于一些特殊身材的人士不适用，而且平面模特的展示的效果较为单调。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法来解决现有技术中所存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法，其包括如下步骤：

从服装商处获得的服装照片和服装数据，所述服装数据包括服装尺寸；

从所述服装数据中获得服装关键点；

将所述服装关键点连接成网格；

根据所述服装的照片和尺寸获得颜色服装网格图；

将所述颜色服装网格图导入软件中，生成三维服装模型。

作为优选方案，所述服装数据还包括服装面料。

作为优选方案，所述软件为maya三维设计软件。

作为优选方案，还包括场景模型的建立。

作为优选方案，所述场景模型的建立包括如下步骤：

自动生成或导入地形参数，设置地形对应的纹理数据；通常地形数据是数字化高程模型数据，地形对应的纹理数据通常是该场景中的影像数据。

通过矢量化数据导入场景元素，完成场景中部分地物模型的生成；添加导入场景元素的纹理，使得它们看起来够真实。

作为优选方案，所述场景元素包括建筑物、树木中的一种或两种；场景元素通常指建筑物、树木等等都有一些共同的特点,是重复性高的物体，在实时虚拟系统中,它们应该使用尽可能少的面，所以这类模型在建立时主要用二维的模型结合透明贴图来创造出三维的模型效果,即用贴图来代替细节模型,并把模型的属性设置为绕视点旋转,这样无论从哪个角度浏览,都可以看到整个物体,从而达到效果逼真的目的。

作为优选方案，还包括导入第三方的三维模型数据的步骤。

作为优选方案，所述第三方的三维模型数据包括3DS数据。

作为优选方案，还包括场景渲染步骤，可以依据真实感技术如光照、材质、纹理、雾化、增加天空等等来渲染场景；通过增加粒子系统，在场景中实现焰火、雪花等特殊效果的渲染，使场景看起来更加真实。

本发明提供的一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法，使建立的三维服装模型能够让客户实时看到自己穿上所选服装的真实效果，从而解决了客户对买来的服装不满意或者退货等问题，大大缩小了中间一些不必要的环节；在展示商品上具有高真实性、强说服力，也会增加消费者网上购物的乐趣和参与性。

附图说明

图1为基于本发明中服装模型的三维模拟试衣系统的原理框图；

图2为基于本发明中服装模型的三维模拟试衣方法的流程图；

图3为本发明中的局部O′-STU坐标系。

具体实施方式

本发明提供的一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法，其包括如下步骤：

从服装商处获得的服装照片和服装数据，所述服装数据包括服装尺寸、服装面料等因素；

从所述服装数据中获得服装关键点；

将所述服装关键点连接成网格；

根据所述服装的照片和尺寸获得颜色服装网格图；

将所述颜色服装网格图导入maya三维设计软件软件中，生成三维服装模型。

在一种较佳实施方式中，本方法还包括场景模型的建立，所述场景模型的建立优选如下步骤：

自动生成或导入地形参数，设置地形对应的纹理数据；通常地形数据是数字化高程模型数据，地形对应的纹理数据通常是该场景中的影像数据。

通过矢量化数据导入场景元素，完成场景中部分地物模型的生成；添加导入场景元素的纹理，使得它们看起来够真实，所述场景元素包括建筑物、树木中的一种或两种；场景元素通常指建筑物、树木等等都有一些共同的特点,是重复性高的物体，在实时虚拟系统中,它们应该使用尽可能少的面，所以这类模型在建立时主要用二维的模型结合透明贴图来创造出三维的模型效果,即用贴图来代替细节模型,并把模型的属性设置为绕视点旋转,这样无论从哪个角度浏览,都可以看到整个物体,从而达到效果逼真的目的。

在一种较佳实施方式中，还包括导入第三方的三维模型数据的步骤。

在一种较佳实施方式中，所述第三方的三维模型数据包括3DS数据。

在一种较佳实施方式中，还包括场景渲染步骤，可以依据真实感技术如光照、材质、纹理、雾化、增加天空等等来渲染场景；通过增加粒子系统，在场景中实现焰火、雪花等特殊效果的渲染，使场景看起来更加真实。

利用本发明的服装模型建立的三维模拟试衣系统以及使用方法为：

首先用户会有一个注册的过程，需要注册用户名及密码，然后就要输入自身的身高、体重及三围尺寸，这些数据在以后的登录后会直接显示出，不需要重复输入，而且这些数据也是可以修改的，因为有些人的体型不会一直不变。

如图1所示，本发明三维模拟试衣方法，在步骤S1中，建立人物模型1、人脸模型2、服装模型3、配件模型4以及场景模型5，服装模型3、配件模型4以及场景模型5分别形成服装库、配件库以及场景库；在步骤S2中，将人物模型1、人脸模型2、服装模型3、配件模型4以及场景模型5导入图形交互软件Unity3D；在步骤S3中，所有模型在图形交互软件Unity3D中进行交互，在步骤S4中，模型交互完成后进行虚拟展示。

首先运用B样条曲面方法构建三维人物模型1，B样条曲线方程定义为：，其中，(i＝0,1,...,n)是控制多边形的顶点，(i＝0,1,...,n)称为k阶(k-1次)B样条基函数。B样条曲线是一种非常灵活的曲线，曲线的局部形状受相应顶点的控制很直观。首先采用B样条曲线曲面来进行人体曲面绘制，以人体前腰部中点作为坐标原点，建立三维直角坐标系；将人体特征点对应到三维直角坐标系中，建立人体特征值的三维人体坐标；建立人体特征曲线模型，且人体特征值对应人体部位，可用人物模型1的尺寸表和模型样本点以及各特征部位的拟合曲线所获得的数据点来反求控制点，再以B样条曲线曲面来拟合所求得的控制点；在具体建模过程中将人体划分为若干曲面片，得到由B样条曲线拟合的具有几个特征曲线的三维人物模型，再利用插值的方法，辅之以其他造型曲线，与特征曲线共同构造出三维人物模型1。

此外，通过程序代码将身高以及三围数据转化为可为建模软件识别的三维数据，则输入不同的身高以及三围数据就会产生不同尺寸的人物模型1，这会需要对人物模型1进行个性化调节，选择自由曲面变形（Free-FormDeformation）进行区域控制调节，自由曲面变形是一个灵活可塑的变形框架，自由曲面变形对于模型的要求不高，不需要进行前期的模型构建，只需要普通的三角网络模型。自由曲面变形的基本思想是构建一个由三维控制顶点构成的长方体控制框架，将要进行变形的物体嵌入控制框架中，移动控制点使框架变形，嵌入的物体也会随之变形。具体算法步骤如下：

（1）在包裹待形变物体的控制框架中构建局部O′-STU坐标系(如图3所示)，X是在O-XYZ坐标系中的某一顶点，则X与局部O′-STU坐标系的转换式为：

X=O'+sS+tT+uU

式中：O'为O′-STU空间的坐标原点；S、T、U为局部坐标系的轴向量，并且对于在控制框架中任意的s、t、u，都满足0<s<1,0<t<1,0<u<1。

（2）构建控制网络，分别沿S，T，U轴方向等分为l，m，n个区间，则每个顶点在局部坐标系中的位置定义为

式中，i=0,1,...,l;j=0,1,...,m;k=0,1,...,n。

（3）当建立了这种变形框架和待变形物体之间的关系后，可以通过改变的位置来引起变形，假设有一个O'的局部坐标为（s，u，t），为局部O′-STU坐标系中任意一点，其由局部O′-STU坐标系到O-XYZ坐标系的转化方式如下：

可简化表达为

式中，分别为l,m,m次贝塞尔基函数。

基于H-Anim标准建立的虚拟人物模型划分为头部、脖子、躯干、腹部、右上臂、右小臂、右手、左上臂、左小臂、左手、右大腿、右小腿、右脚、左大腿、左小腿以及左脚16个区域，来进行区域控制。具体步骤：

（1）构建三维虚拟人体自由曲面变形控制网络，将人体划分为上述16个区域。

（2）对自由曲面变形控制网络进行局部调节。

设每部分为，通过计算这一部分的三维点云数据Point[],分别构建局部坐标系。对单个部分具体方法如下：

1)从人物模型1的为起点，p=1；

2)以的三维点云数据Point[],求出在X轴方向的最大值Max（Point[].x），求出在Y轴方向的最大值Max（Point[].y），求出在Z轴方向的最大值Max（Point[].z），求出在X轴、Y轴、Z轴方向的最小值Min（Point[].x）,Min（Point[].y）,Min（Point[].z）,则'（Min（Point[].x）,Min（Point[].y）,Min（Point[].z）），S（Max（Point[].x）-Min（Point[].x），0，0）；T（0，Max（Point[].y）-Min（Point[].y），0）；U（0，0，Max（Point[].z）-Min（Point[].z））；

3)改变控制框架，重新用公式计算在新的下顶点的坐标。

4)重复步骤1，并且p+1，直到P=16。

如图2所示，建立人物模型1后，为了达到更加逼真的效果，加入高仿真人脸模型2，用户通过拍摄相片、直接上传本地图片或者利用仪器设备扫描人脸生成，具体如下，步骤10中，用户进入网页浏览器，在步骤S11中，通过摄像头拍摄照片，在步骤S12中，用户上传本地照片，在步骤S13中，通过现场扫描设备进行面部扫描，获取一张面部人物图片，在步骤S14中，通过不同方式获取的图片导入服务器，在步骤S15中，启动后台软件，实现过程如下：使用主动形状模型（ActiveShapeModel,ASM）算法自动检测出人脸上65个特征点；选择一个中性人脸网格模型作为本系统人脸建模的标准模型，并在标准模型上标定出与图像检测出的65个特征点对应的网格特征顶点用于网格适配；照片上检测出的特征点通过投影变换到三维空间中，作为即将生成的个性化模型上特征点的x和y值，深度值z则采用标准模型对应点的经验z值；将之前标定好的3D特征点移至上述投影位置，其余3D网格点通过径向基函数（RadialBasisFunction,RBF）插值算法进行插值调整，这样标准模型就适配成为了个性化人脸模型2；从照片中取出人脸部分作为人脸模型2对应部分的纹理；计算出个性化人脸模型2上顶点的纹理坐标，将个性化几何模型进行贴图，在步骤S16中，最后生成人脸模型2。

ASM算法是一种基于统计学的主动外观模型，(a)首先选取一组人脸正面照片来进行人工标定，在脸部轮廓以及眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴的轮廓和瞳孔等位置选取一定数目分布均匀的特征点，这样每个形状都可以通过一组标定点来描述，对于每一幅图像都用65点去标注脸部及五官的轮廓，形成点分布模型。(b)由于各个图像的大小以及形状等的差别，在人工标注后需要对各个图像标注的图形进行对齐归一化。对齐就是在不改变标定形状的前提下，通过旋转、缩放和平移操作使两幅图像的位置尽量接近，形状对齐过程如下：首先选取一个较为理想的形状向量作为初始样本，使其它所有的向量与之对齐；之后，对计算得到的对齐后的平均形状向量作规格化处理。并以规格化的平均形状向量作为样本，再将其它经上一部对齐的形状向量与此平均形状向量对齐；重复这一过程，直到相邻两次的平均形状向量差别小于某一特定值，对齐过程结束。而对前面手动标定的人脸形状进行归一化操作，消除图片中人脸由于不同角度、距离远近、姿态变换等外界因素造成的非形状干扰，从而使得点分布模型更加有效，简单来说，就是把一系列点分布模型通过适当的平移、旋转、缩放变换，在不改变点分布模型的基础上对齐到同一个点分布模型，从而改变获得的原始数据杂乱无章的状态下，减少非形状因素的干扰，归一化后可得到一个中性人脸模型。（c）利用局部灰度模型，对于中性人脸模型的每个特征点沿着轮廓的法线方向进行迭代搜索，也是对在该范围内的每一个点计算其规格化灰度导数向量与该点的平均规格化灰度导数向量的马氏距离，从中选取距离最小的候选点作为最佳匹配点。对模型中的每一个特征点都进行最佳匹配点的搜索，这样得到一个新的形状向量为。在搜索过程中，先在较低分辨率图像中进行特征搜索，然后逐级上升到高一级分辨率图像进行搜索，在较低分辨下，由于忽略了图像的一些细节且搜索的范围相对来说比较大，一次可以得到对整体轮廓较为理想的匹配结果。在较高分辨率下，可以减小搜索范围，从而得到局部匹配较为理想的结果，每次迭代中不断调整参数，使得整个模型不断适应目标形状又能保持人脸的合理形状。

此外，通过服装商提供的服装图片和数据，制作服装模型3，形成服装模型库。采用几何方法建立服装模型3，几何建模方法建立的服装模型3结构简单，而且服装模型3的大小以及尺寸也容易修改。然后在服装模型3中，还需要进行织物模拟，当然，织物模拟首先要对织物的物理特性了解，包括静止时织物的物理特性以及织物在运动时受到外力发生变形后的物理特性。而弹簧-质点模型简单容易实现，运算效率比较高，是一种模拟织物造型方法。

同一件服装在不同的场景下会有不同的效果，建立多个场景模型5，如室内、室外等构成场景库，用户可以多样的选择，以便购买到最心仪的衣服。建立场景步骤如下：

（1）自动生成或导入地形，设置地形对应的纹理数据。通常地形数据是数字化高程模型数据，地形对应的纹理数据通常是该场景中的影像数据。

（2）通过矢量化数据导入建筑物、树木等，完成场景中部分地物模型的生成。添加导入建筑物的纹理，使得它们看起来够真实。通常指建筑物、树木等等都有一些共同的特点,是重复性高的物体，在实时虚拟系统中,它们应该使用尽可能少的面，所以这类模型在建立时主要用二维的模型结合透明贴图来创造出三维的模型效果,即用贴图来代替细节模型,并把模型的属性设置为绕视点旋转,这样无论从哪个角度浏览,都可以看到整个物体,从而达到效果逼真的目的。

（3）对于一些特殊复杂模型，可以采用导入第三方的三维模型数据。如3DS数据等。

（4）为了使场景看起来更真实，可以依据真实感技术如光照、材质、纹理、雾化、增加天空等等来渲染场景。

（5）通过增加粒子系统，在场景中实现焰火、雪花等特殊效果的渲染，使场景看起来更加真实。

如图1所示，将人物模型1、人脸模型2、服装模型3、配件模型4以及场景模型5导入图形化平台Unity3D，加载模型和属性信息。然后图形化平台Unity3D对人物模型1、人脸模型2、服装模型3、配件模型4以及场景模型5进行交互，首先服装模型3与人物模型1的交互是一个套穿过程，在服装建模过程中，在服装模型3各布片上画一些有向线段作为标记，同时在人物模型1上也在对应位置画上标记，通过这些标记以及映射算法，系统将服装套穿到人物模型1上。

在本发明中，套穿过程不需要手动指定标记。将建模标记与服装模型3绑定在一起，用从起始位置到终止位置顶点的坐标序列指定作为标记的有向折线段，这些坐标是有向折线段端点在布片上的相对位置，通过局部坐标系映射可以很方便的在三维状况下重新找到这些点。同时把人物模型1上对应的每个坐标用坐标序列表示出来。所有这些信息被存储在服装模型文件3中，读取模型数据的时候也将被一起载入。利用映射算法，依赖建模标记把二维的服装布片映射到虚拟人物模型1所在的三维空间。

服装套穿完成后，根据试衣需要对服装实施拖曳调整，拖曳调整是一个交互式微调的过程，是对服装模型3做更细致的调整。根据试衣的需要，用户可以通过拖曳调整把服装的袖子提起一些或者领子拉开一些等等。拖曳调整的实现是在系统表面拖曳算法的基础上引入拖曳不动点机制完成的。根据服装的款式不同，为服装指定不同的不动点，这些不动点用来确保拖曳调整时服装形变的合理性。

为了让服装模型3表面更加平整更加具有真实性，实施一个平整过程使得服装模型3中的每一个二面角更加接近180度。

服装模型3套穿在虚拟人物模型1后，运用图形化平台Unity3D，虚拟人物模型1汇入场景模型5内，设置初始位置，给人物模型1添加脚本控制。比如，在街景中，人物需要行走，可以使用角色控制器，设置动作与键盘上的方向键相对应，运用键盘就能实现虚拟人物不同方向的行走。这样就形成一个人物漫游场景，不再只是虚拟人物模型1旋转等简单动作。

此外，注册会员的时候，系统会提示用户输入身高、体重以及三围尺寸，这样在在选衣之前系统会根据用户注册时输入的数据，选择一个与用户相似的人物模型1，然后通过编辑修改人物模型1，以便得到更为精确的模型。

网络购物已经不单是某一类群体的行为，因此，虚拟试衣技术也要满足特殊人群的需求。为了能够更好地为顾客服务，网上试衣间还可以将数据类似的顾客进行归类，在注册会员的时候，加入年龄的输入，从后台数据库可查询到年龄段，然后客户网上购衣的时候能发推送信息，如推荐该类客户一些衣物搭配，告知该类顾客本类其它顾客喜欢的搭配等等，给顾客提供更多的选择。

在试衣网站上不但可以试衣服，还会添加一些配件，如鞋子、首饰等。试衣的时候，可以把看中的东西随意搭配，这是在商场购物的时候很难实现的。试完衣服之后，马上就可以在网上买下来。对于上班族来说，有了网络试衣间，可以节省很多时间，免去了逛街的疲劳和费时。

本发明提供的一种三维模拟试衣方法，将三维平台运用到虚拟网站平台下，使客户能够实时看到自己穿上所选服装的真实效果。从而解决了客户对买来的服装不满意或者退货等问题，大大缩小了中间一些不必要的环节。在展示商品上具有高真实性、强说服力，也会增加消费者网上购物的乐趣和参与性。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种三维模拟试衣系统中服装模型的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

从服装商处获得的服装照片和服装数据，所述服装数据包括服装尺寸；

从所述服装数据中获得服装关键点；

将所述服装关键点连接成网格；

根据所述服装的照片和尺寸获得颜色服装网格图；

将所述颜色服装网格图导入软件中，生成三维服装模型。

2.如权利要求1所述的服装模型的建立方法，其特征在于，所述服装数据还包括服装面料。

3.如权利要求1所述的服装模型的建立方法，其特征在于，所述软件为maya三维设计软件。

4.如权利要求1所述的服装模型的建立方法，其特征在于，还包括场景模型的建立。

5.如权利要求4所述的服装模型的建立方法，其特征在于，所述场景模型的建立包括如下步骤：

自动生成或导入地形参数，设置地形对应的纹理数据；

通过矢量化数据导入场景元素，完成场景中部分地物模型的生成；

添加导入场景元素的纹理，使得它们看起来够真实。

6.如权利要求5所述的服装模型的建立方法，其特征在于，所述场景元素包括建筑物、树木中的一种或两种。

7.如权利要求5所述的服装模型的建立方法，其特征在于，还包括导入第三方的三维模型数据的步骤。

8.如权利要求7所述的服装模型的建立方法，其特征在于，所述第三方的三维模型数据包括3DS数据。

9.如权利要求5所述的服装模型的建立方法，其特征在于，还包括场景渲染步骤。