CN106228417A - 一种文胸适配度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种文胸适配度检测方法。本方法为：1)获取文胸的三维扫描模型；生成或导入一个人体模型；2)将该人体模型进行变形，使其与该文胸的三维扫描模型配准对齐并进行表面拟合；3)计算经步骤2)变形后的该人体模型的模型参数；4)根据用户的人体模型参数与步骤3)得到的模型参数计算出该用户穿着该文胸时的适配度。利用这种方法可以选取出最相近的文胸推荐给用户。

Description

一种文胸适配度检测方法

技术领域

本发明属于计算机图形学及三维扫描技术的应用领域，具体涉及一种基于文胸三维扫描模型的文胸适配度检测方法。

背景技术

随着电商技术的不断发展以及物流行业的日益繁荣，越来越多的用户选择网上购物，尤其是文胸等私密商品。文胸属于一种个性化非常强的商品，通过商品销售排行很难向用户精准推送穿着舒适的文胸，也很难通过用户的简单信息(包括年龄、身高、体重等数据)做个性化的推荐。用户在购买文胸时，除了对其外观、功能、材质等方面进行考量外，更重要的因素是文胸的尺寸是否合身、穿着是否舒适。用户穿着尺寸不合适的文胸会导致空杯、压胸等各种现象，造成不舒适感，对身体健康也会有一定的损害。对于用户穿戴一件文胸后舒适程度的主观感受，我们定义一种度量方式，称为适配度。空杯、压胸等现象的主观感受均为低适配度，且这些现象越明显则适配度越低。

目前对文胸的分类和描述除了底围尺寸外，一般是根据文胸的杯型。杯型是根据上下胸围之差所属的区间进行划分的，但是两个同杯型的用户在上下胸围方面也可能有细微的差异，因此她们穿戴同一款文胸也可能会有不同的试穿体验。同样地，同一位用户穿戴一件相同杯型的文胸也有可能出现不合身的情况。因此，通过文胸的“杯型”标签进行筛选也很难为用户推荐到适配度高的文胸。

在服装推荐方面，虚拟试衣技术是一个比较新的领域(Lorenz Rogge,FelixKlose,et al.Garment Replacement in Monocular Video Sequences.ACM Transactionson Graphics,vol.34,no.1,pp.6:1–6:10,November 2014)。这种技术主要用来帮助用户观看一件衣服穿在自己身上的效果，然而并不能使用户感受到衣服穿到身上是否舒适。另一方面，就目前而言，虚拟试衣技术无法快速获得用户的个人形体三维数据，服装模型的建模无论是时间上还是经济上成本都过大，并不适于普遍推广使用。因此现阶段，利用虚拟试衣技术进行文胸推荐也不现实。

发明内容

本发明的目的是针对现有虚拟试穿技术在用户人体建模上的不足，在基于文胸三维扫描模型的基础上，提出了一种文胸适配度检测方法。该方法通过几何变形算法，对标准人体模型进行变形并与文胸罩杯内表面拟合，从而将该文胸对应到一个模拟的人体模型。利用两件文胸对应的模拟人体模型之间的参数差异去判断两件衣服是否适合同一个人体，或直接通过文胸对应的模拟人体模型参数去判别该文胸是否适合某特定用户。

与虚拟试衣技术相比，目前的三维扫描已经趋于成熟。三维扫描技术主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维扫描技术能实现非接触测量，且具有速度快、精度高的优点。一个熟练的扫描员利用专业扫描设备扫描一件文胸的三维模型，只需要两分钟左右的时间。另一方面，计算机图形学中的各种几何变形(deformation)算法也是当今研究的热点。变形算法在表面拟合与配准等方面有广泛的应用以及巨大的潜力。

因此，我们可以利用三维扫描设备对一件文胸商品进行三维扫描，建立它的三维表面模型。而后，利用几何变形算法将一个标准人体模型进行变形，与文胸三维扫描模型的罩杯内表面进行拟合，变形后的人体模型即代表了穿戴该文胸适配度较高的人体的局部模型(如图1所示)。于是，用户只需提供一件已知穿着合适的参考文胸样本，就可以通过该参考文胸样本的三维扫描模型拟合出近似人体模型。给定任意一件新的文胸，也可以同理建立相应的近似人体模型。而通过比较两个近似人体模型之间的参数差异，即可计算出同一用户穿戴两件文胸时的适配度差异，也即用户穿着新的文胸时与参考文胸样本相比是否合身，从而间接达到文胸穿着适配度的判断。利用这种方法也可以将一批可供选择的文胸商品逐一与参考文胸样本进行比较和排序，从而匹配出与该参考文胸样本在形状上最相近的几件文胸推荐给用户。

本发明提出的文胸适配度检测方法主要分为以下几个步骤(如图2所示)：

1)获取文胸三维扫描模型

利用扫描设备对每件文胸进行三维扫描，得到每件文胸的扫描模型。

2)生成标准人体模型

生成或导入一个标准人体模型。

3)人体模型变形拟合

在标准人体模型的基础上，利用适当的几何变形方法，将标准人体模型进行变形，使其与文胸模型配准对齐并进行表面拟合。为了便于配准与拟合过程的进行，可以事先在文胸模型上标注一些带有语义信息的特征点。

4)计算拟合模型参数

通过变形拟合获得近似人体模型后，可以对该模型计算相应的模型参数，并利用这些参数进行该文胸的适配度检测。

5)利用近似人体模型参数进行适配度检测

通过测量等方法得到用户本身的人体模型参数、或通过用户穿着适配度较高的参考文胸样本拟合得到近似人体模型参数后，与给定的新文胸样本所拟合出的近似人体模型参数进行比对和匹配，可以计算出该用户穿着该新文胸时的适配度。

尽管人体穿戴不同的文胸会导致乳房发生不同程度的变形，但乳房的体积、乳房内侧弧长、乳房外侧弧长以及胸点沿乳房表面到乳房根部的长度等参数是保持不变的。但是用户的这些参数在文胸上对应的位置很难测量，尤其是文胸是一个不封闭的结构，很难通过文胸本身来测量穿戴这件文胸合适的胸部的体积。因此我们通过用一个标准人体模型去与一件文胸进行对齐与拟合，得到一个穿戴该文胸最舒适最理想的乳房模型，通过测量该人体模型的参数，并与当前用户对应的人体参数进行对比，二者参数越接近，则说明用户穿戴该文胸后与该文胸的贴合程度越好，因此我们以二者参数的误差距离作为适配度的一种度量。

本发明的优点和积极效果在于：

1.通过标准人体曲面与文胸三维模型的配准与拟合，可以得到穿着这件文胸时适配度高的近似人体模型。利用不同文胸对应的近似人体模型之间的比对可以进行文胸穿着适配度的比较和度量。这种方法可以避免用户人体模型的采集。

2.本发明适用于冷启动的推荐系统，即新用户只要对一件文胸感到高适配度，我们就可以用该文胸拟合出的人体模型的测量参数作为该用户的测量参数进行检索与推荐，而不必令用户自己去测量一些比较难测量的乳房参数(如乳房体积)。利用该文胸对应的人体模型参数就计算出其他文胸与该文胸的人体模型参数误差，不仅能定性地给出新用户穿戴一件文胸是否舒适，还能定量地给出一件文胸对该用户的适配程度，可以达到真正的适配度定量度量。

附图说明

下面是对本发明附图的简要说明：

图1是利用标准人体模型变形拟合文胸内表面原理示意图；

图2是本发明的文胸穿着适配度判别方法的流程图；

图3是实现例使用的标准胸型曲面示意图；

图4是实现例中人体模型变形拟合过程的示意图；

(a)是通过本发明公式(1)建立的初始胸形曲面及用于均值坐标变形的控制网格；

(b)是初始胸形曲面与一副裁剪得到的文胸罩杯内表面初始对齐后的结果展示；

(c)利用均值坐标变形后得到的胸形曲面与文胸罩杯内表面的对比展示。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，详细描述本发明的具体实施方法。

本发明的流程如图2所示，具体步骤如下：

步骤1通过通过三维扫描设备对文胸进行三维扫描，获取文胸的三维扫描模型(一般以三维多边形网格模型的形式进行存储)。扫描的过程既可以一次性扫描整件文胸，也可以根据需求分多次扫描完成一件文胸，每次着重扫描文胸的一部分。此处用于三维扫描的设备可以是通用的RGB-D深度相机(例如Kinect)，也可以是其他手持式、台式3D扫描仪。

步骤2给定一个通用的标准人体模型。该人体模型可以利用函数绘制曲面，也可以利用标准模特的扫描模型。作为一个实现例，我们利用一个与乳房形状极为相似的胸形面曲线作为人体胸部一侧的标准模型。胸形面曲线的函数表达式为：

f(x，y)＝h·x·log₁₀x·y·(y-1) (1)

其中h为控制胸型曲面初始乳轴高度的一个缩放因子，(x，y)为胸形面底面的坐标，f(x，y)为胸形面在点(x，y)的高度。该函数表达式得到的初始胸形面图像如图3所示。

步骤3通过对通用的标准人体模型进行配准与变形，使其拟合文胸罩杯的内表面。

其中，为了配准时使标准人体模型与胸型曲面有一个初始的对齐，可以借助人工标注或自动识别的方法在文胸模型上标注标记点，从而为文胸添加语义信息。例如在本实现例中，为了将标准胸形曲面与文胸罩杯内表面对齐，我们人工为文胸模型的钢圈、胸点、杯边等部位标注了指示文胸方向与组成部分的特征点。

接着，利用迭代或数值计算的方法，可以将文胸钢圈所在平面与标准胸形曲面的底面重合对齐。然后利用曲面变形方法，对标准胸形面进行变形，使其下半部拟合文胸内表面的同时，保持上半部分的光滑连续。

具体到本实例中，我们采用均值坐标变形算法(Ju T,Schaefer S,et al.Meanvalue coordinates for closed triangular meshes.ACM Transactions on Graphics,vol.24(3),pp.561-566,2005)来对初始的标准胸形曲面进行变形拟合。如图4所示。图(a)是通过我们的公式(1)建立的初始胸形曲面及用于均值坐标变形的控制网格；图(b)是初始胸形曲面与一副裁剪得到的文胸罩杯内表面初始对齐后的结果展示；图(c)利用均值坐标变形后得到的胸形曲面与文胸罩杯内表面的对比展示。以此变形后的胸形曲面作为近似人体模型，此封闭胸形曲面的体积作为穿着该文胸合适的女性胸部的体积度量。

首先，我们为标准胸形面建立变形控制网格。记标准胸形面模型为M_s，文胸内表面模型为M_t。M_s与M_t的顶点分别记为Vs与Vt,其中 可以根据一定的原则(例如欧氏距离最小)，为文胸内表面模型上的每个顶点在标准胸形曲面上找到一个对应点：

$\begin{array}{ccc}\mathrm{\ψ}\left(v_i^t\right)=v_j^s& s.t.& \underset{j=\mathrm{1..}m}{\min }\left|\right|v_j^s-v_i^t|{|}_2\end{array}---\left(2\right)$

找到各顶点对应关系后，可以通过自动迭代调整控制网格对标准胸形面进行变形，使得标准胸形曲面上每个顶点到与其对应的文胸内表面模型顶点的距离之和最小，即最小化以下能量函数:

$E(Vs,Vt)={\Σ}_{i=1}^n\left|\right|v_i^t-\mathrm{\ψ}\left(v_i^t\right)|{|}_2---\left(3\right)$

迭代结束后，即得到变形后的人体胸形曲面。

步骤4根据变形拟合得到的近似人体模型来计算人体参数。在本实现例中，我们计算变形后人体胸形曲面所包围的体积作为近似人体参数，并以此来进行文胸穿着适配度的度量依据。

步骤5利用所得近似人体参数进行适配度度量。

通过用户穿着适配度较高的参考文胸样本拟合得到近似人体模型参数后，给定一件新的文胸样本，也可以同理进行标准人体模型的变形和拟合、并得出新的近似人体模型参数。将两组近似人体模型参数进行比对和匹配，可以计算出该用户穿着该新文胸时的适配度。

在本实现例中，通过比较两组近似人体胸形曲面所包围的体积来进行度量。例如，当两件文胸样本形状大小接近时，拟合的近似人体胸形曲面会比较接近，对应的胸形曲面体积的差值较小，则说明该用户穿着新文胸样本时适配度较高。通过这种定量分析方法，可以对一组候选的文胸样本分别进行穿着适配度度量，并根据误差大小进行排序和选择。

除了通过扫描参考文胸样本来进行胸形曲面变形拟合之外，也可以通过测量等方法得到用户本身的人体关键参数、并生成对应的近似人体模型。采用这种方法可以避免三维扫描，也不需要用户提供穿着适体的参考文胸样本。

上述内容具体说明了基于文胸三维扫描模型的文胸适配度度量方法。借助于三维扫描设备，可以简便有效地获取文胸的三维扫描模型；采用变形算法对标准人体模型进行变形拟合，可以分别得到文胸样本所对应的穿着适配度高的近似人体模型，以及它们对应的参数；通过对近似人体模型参数的对比，可以为用户计算出穿着给定文胸样本的适配度，并且可以对一组文胸样本根据穿着适配度进行排序和选择。

尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例和附图，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例和附图所公开的内容。

Claims (10)

1.一种文胸适配度检测方法，其步骤为：

1)获取文胸的三维扫描模型；生成或导入一个人体模型；

2)将该人体模型进行变形，使其与该文胸的三维扫描模型配准对齐并进行表面拟合；

3)计算经步骤2)变形后的该人体模型的模型参数；

4)根据用户的人体模型参数与步骤3)得到的模型参数计算出该用户穿着该文胸时的适配度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，将该人体模型进行变形的方法为：

21)通过人工标注或自动识别的方法在文胸的三维扫描模型上标注；

22)将该三维扫描模型的文胸钢圈所在平面与该人体模型的胸形面的底面重合对齐；然后利用曲面变形方法，对该人体模型的胸形面进行变形。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用均值坐标变形算法对该人体模型的胸形面进行变形，其方法为：首先为该人体模型的胸形面建立一变形控制网格；然后为该三维扫描模型内表面上的每个顶点在该人体模型的胸形面上找到一个对应点；然后通过自动迭代调整变形控制网格对该人体模型的胸形面进行变形，使得该人体模型的胸形面上每个顶点到与其对应的三维扫描模型内表面顶点的距离之和最小；迭代结束后，即得到变形后的人体胸形面。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标记点包括描述钢圈的一组标记点、描述胸点的一组标记点、描述杯边的一组标记点。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该人体模型的胸形面曲线函数表达式f(x，y)＝h·x·log₁₀x·y·(y-1)；其中，h为控制胸型曲面初始乳轴高度的缩放因子，(x，y)为胸形面底面的坐标，f(x，y)为胸形面在点(x，y)的高度。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人体模型参数包括乳房体积。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述人体模型参数还包括乳盘直径、乳轴高度。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述用户的人体模型参数为该用户提供的参考文胸三维扫描模型拟合得到的人体模型参数。

9.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述用户的人体模型参数为该用户输入的人体模型参数。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人体模型为标准人体模型。