CN107529420A - 一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法及系统；利用毫米波透视探测并绘制人体正面和侧面轮廓线，再建造被测人体三维图像，再以此三维图像计算出人体各部位尺寸，从而为量身买衣、制衣提供身体尺寸数据录入。本发明能够在人不脱衣服的情况下，能精确、快速、无害、方便地测量用户详细身体尺寸数据，且成本不高，属于一种能普遍及使用的自动化设备。

Description

一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像 的方法及系统

技术领域

本发明涉及电子、毫米波射频、三维成像软件处理领域；具体来讲涉及一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法及系统；利用毫米波透视探测并绘制人体正面和侧面轮廓线，再建造被测人体三维图像，再以此三维图像计算出人体各部位尺寸，从而为量身买衣、制衣提供身体尺寸数据录入。

背景技术

目前在服装领域，需要一种在人不脱衣服的情况下，能精确测量用户详细身体尺寸数据的自动化设备，为人们买衣、工厂服装定制、虚拟试衣提供身体尺寸数据录入。

行业现有的方法主要有：客户实物试衣、软尺测量、光学三维成像、毫米波像素成像等。试衣弊端：要脱原有的衣服，照镜子看效果，其判断也不一定准确。不合身还得换，最后还得把原来的衣服穿回来，这很花时间，客户汗渍还可能污染商家新衣。

软尺测量弊端：测量尺寸准确度不高，测量部位少，数据量少，测量时可能触碰客户敏感部位，客户易反感。

光学三维成像：其原理是采用激光散斑成像。用矩形光栅投影到人体表面，对获得的变形光栅图像进行处理，得到人体表面三维坐标的信息，进而在计算机中高效地制作出逼真的三维模型。缺点是使用时要求客户脱光衣服，几乎裸体才能成像，易暴露客户隐私。客户易反感。客户脱衣服，穿衣服要耗去大量时间。

毫米波像素成像：用数量众多的射频收发模块，通过收发组合探测，获得被测物幅度和相位信息，再通过复杂的算法计算出像素，从而实现成像，该方法关注的是物体形状成像，而不是尺寸测量。由于要数量众多的射频收发模块，造成成本高昂，无法在服装行业广泛应用。

网上服装尺寸选择不太准确导致服装不合身。

现行服装的生产模式导致服装规格只是分有限几个码号等级，裤子的裤腿长度还是采用预留，由客户自己剪短。实际上，客户体型差异很大，从而造成很多人服装不合身，或者勉强合身。

由于近期网络信息技术和自动化生产技术的快速发展，网上购衣发展迅速，工厂服装定制成为将来发展趋势。服装工业4.0版就是以厂家为客户个体量身定制为特点。服装工业4.0除保证客户购买的服装合身外还能极大的为厂家解决因盲目生产导致服装生产过多库存浪费问题。

除服装尺寸合身外，客户还需求了解不同款型服装的上身效果，这催生了虚拟试衣软件、手机APP的迅速发展。但是现在的虚拟试衣软件由于没有准确的客户身体尺寸数据录入装置，只能简单的PS上客户的头像，因此现在的虚拟试衣软件、APP的试衣结果很不准确。

以上背景原因，服装行业急需一种在人不脱衣服的情况下，能精确、快速、无害、方便地测量用户详细身体尺寸数据，且成本不高、能普遍及使用的自动化设备。本发明正是为此目的而发明的。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法及系统。

本发明是这样实现的，构造一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法，其特征在于：含有如下步骤：

（1）用多组毫米波探头透视探测人体边界，测得一个正面轮廓线和一个侧面轮廓线；

（2）选取一个标准人体三维图像模型，用软件方法按等比例对其大小进行缩放，使模型的正面、侧面轮廓线和测得的正面、侧面轮廓线完全重合，将此时模型的三维图像作为被测人的三维图像；

（3）以此三维图像的数据为基础来计算被测人的周长、长度、形状等制作服装所需的全部数据；从而实现人们选衣和服装定制所需的身体尺寸数据自动化录入。

根据本发明所述一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法，其特征在于：用毫米波透视探测并绘制人体正面和侧面轮廓线的方法是：用一个发射端和一个正对的接收端组成一组探头，可做水平和垂直运动，二者运动同步；人处于收发探头之间；发射端能够产生和发射毫米波射频，有天线使射频有一定方向性，带宽为点频，功率适当使接收端能够检测出来；接收端能够接收毫米波射频，通过差频方式混频下变频和检波，输出一低频电压检波信号，该电压值代表接收到的射频强度值；

使探头组在水平方向移动接近人体，当毫米波束通过衣服时由于不被吸收所以接收信号的幅度变化的很小；当波束接近人体时，由于人体对毫米波具有阻挡作用，接收信号的幅度会发生陡然变小，通过对陡变的判断，即可认定此位置是人体边界点；

探头再通过向下垂直方向移动一个距离单位，再做水平移动找到第二个边界点，以此类推，从头探测到脚，将所测的点用线连起来就是人体的轮廓线；

为了实现人体的三维成像，要求同时测得正面和侧面2个轮廓线；

测正面轮廓线：由于正面轮廓线最多有6个分边，分别是左臂左边、左臂右边、躯干左边、躯干右边、右臂左边、右臂右边，因此正面需要6组探头；要求人体站立，两腿沿水平方向对称分开，两手臂也沿水平方向对称分开，以便防止肢体边界重合，分开时保持在一个平面；

6组探头分别探测部位为：

T1探头探测左臂左测，

T2探测左臂右测、左腿左侧，

T3探测躯干左测、左腿右侧、头颈部左侧，

T4探测躯干右测、右腿左侧、头颈部右侧，

T5探测右臂左测、右腿右侧，

T6探测右臂右测；

测侧面轮廓线：人体站立得当时，测面轮廓线就只有2个分边，分别是左测和右测；这要求两腿沿水平方向对称分开，从侧面看两腿重合；两手臂也沿水平方向对称分开，从侧面看手臂与胸和腰重合；

侧面2对探头，分别探测：

T7探测躯干左测，

T8探测躯干右测。

根据本发明所述一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法，其特征在于：为了使探头接近人体边界时接收信号变化幅度最大，即陡变点，接收端的天线直接用该频段适用的波导接口作为天线，使天线面积达到最小，以便最大限度提高人体边界处接收器检波信号的陡变量，该方法能够提高分辨人体边界位置的精度，从而提高轮廓线的测量精度。

根据本发明所述一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法，其特征在于：用软件根据测得轮廓线模拟出被测人体三维图像，方法是：先建立标准人体三维模型数据。根据性别、人种、类型不同可以建多个标准模型；

人工判断被测人所适用模型并选择；等比例缩放标准人体三维模型，扭动使模型的正面和侧面轮廓线与测得的正面和侧面轮廓曲线完全重合；记录下变换后的三维模型图像数据，此作数据为被测人体三维模拟图像数据；

再根据测得的人体三维图像数据计算出人体各部位尺寸，计算出的人体各部位尺寸数据通过打印、电子文件等方式输出，从而实现了为客户量身买衣、制衣提供自动化的身体尺寸数据采录。

一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的系统，其特征在于；共采用8组探头，分布在4个水平轨道上，4个水平轨道连接成为一个整体；每个水平轨道上安装有用于水平方向定位的光栅尺，8组探头的收和发安装有光栅尺读头；4个水平轨道在垂直轨道上可做上下运动，4个垂直轨道中其中一个垂直轨道安装有用于垂直方向定位的光栅尺，与它靠近的水平轨道上安装有光栅尺读头；

8对探头的发射端采用时分方式轮流循环发射，对应的接收端也同步轮流接收信号，以便解决相邻发射干扰问题；

本系统还包括一个有微处理器的控制主板，包含有电机驱动、控制，ADC转换，光栅尺信号读取电路，控制主板与8组探头通过软排线连接；

控制主板控制水平轨道同步运动从头部运动到脚底；轨道每向下移动一个最小单位时，处理器记下水平轨道的垂直位置，探头在处理器的控制下各自找到相关部位人体的边界，处理器记下8对探头的水平位置；

水平轨道再向下移动一个最小单位，探头再各自找到相关部位的边界，如此往复，直到从头测到脚底。连接记录下来的各点位置，即得到了与人体1：1尺寸的正面和侧面2个人体轮廓曲线图。

本发明具有如下优点：本发明通过改进提供一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法及系统；利用毫米波透视探测并绘制人体正面和侧面轮廓线，再建造被测人体三维图像，再以此三维图像计算出人体各部位尺寸，从而为量身买衣、制衣提供身体尺寸数据录入。本发明能够在人不脱衣服的情况下，能精确、快速、无害、方便地测量用户详细身体尺寸数据，且成本不高，属于一种能普遍及使用的自动化设备。

附图说明

图1是本发明发射和接收模块示意图；

图2是本发明接收模块在不同遮挡情况下接收的信号幅度大小排序示意图；

图3是本发明在不同遮挡情况下接收模块接收的检波信号幅度随位置不同的变化曲线示意图；

图4是本发明探头在向下移动的状态示意图；

图5是本发明所述系统的布置示意图（其中，T发射模块，R接收模块）；

图6是本发明轮廓线示意图；

图7是本发明8组探头对应示意图；

图8是本发明所述系统的整体示意图；

图9是本发明建造的三维图像效果示意图。

其中：1发射模块，2接收模块，3射频照射区域，4水平导轨，5被测人体，6轮廓线，7探头，8正面轮廓线，9正在发射的毫米波射频区域，10待发射的毫米波射频区域，11垂直轨道，12微处理控制器，13软排线，14水平轨道光栅尺及读头，15垂直轨道光栅尺及读头，16探头组1，17探头组2，18探头组3，19探头组4，20探头组5，21探头组6，22探头组7，23探头组8，24侧面轮廓线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法。

本发明采用毫米波可实现透视衣物，这是因为：毫米波的波长为毫米级别，其波束具有易穿透棉布、化纤、人造革、丝质等衣服材料，且不被吸收，但不易穿透含水物质，容易被吸收等特点，身体含水量较高，易吸收和反射掉毫米波射频。小功率毫米波射频对人体无损害，因此使用毫米波束可实现在人不脱衣的情况下探测人体边界进行轮廓线。

本发明实施时只测2个轮廓线能实现整个人体三维图像成像，这是因为：

1、相同性别的人体形状具有相似性。大部分人体的相同部位若其正面投影长度以及侧面长度都相同的话其该部位的周线形状和周线长度则基本相同。因此，若取一个标准的人体三维模型，将此模型缩放和扭动，使模型的正面和侧面轮廓线与测得的2个轮廓线重合，此时的三维图像就与被测人体的实际三维图像基本相似。

2、得到的这个变换出来的三维图像，包含了人体表面每个点的三维信息，根据这些信息就可计算出该人体任何部位的尺寸数据。虽然这些尺寸也有精度问题，但用于服装行业这个精度是可以接收的。

3、如果要以测得人体全部像素方式来组建三维模型的话，所需探测的像素点数量要比此方法多得多，会导致设备的复杂度和成本大幅增加、测量时间变长，而这么多的数据对于服装制作所需的尺寸数据来说无用部分太多，是个浪费，高成本会严重影响设备的普及使用。

4、本发明的成像模式特点是通过测量边界位置成像，对人体的主要尺寸参数如身高、臂长、腿长是直接测量出来的，其精度是有保障的。测量精度同所用毫米波波长有关，若用3毫米波测量，其精度可以达到3毫米。因此用此种方法测得的人体尺寸数据应用于服装行业足够了。

本发明含有如下步骤：

（1）用多组毫米波探头透视探测人体边界，测得一个正面轮廓线和一个侧面轮廓线；

（2）选取一个标准人体三维图像模型，用软件方法按等比例对其大小进行缩放，使模型的正面、侧面轮廓线和测得的正面、侧面轮廓线完全重合，将此时模型的三维图像作为被测人的三维图像；

（3）以此三维图像的数据为基础来计算被测人的周长、长度、形状等制作服装所需的全部数据；从而实现人们选衣和服装定制所需的身体尺寸数据自动化录入。

以下分3步阐述实现方法：

其1、用毫米波透视探测并绘制人体正面和侧面轮廓线，方法是：

用一个发射端和一个正对的接收端组成一组探头，可做水平和垂直运动，二者运动同步。人处于收发探头之间。发射端能够产生和发射毫米波射频，有天线使射频有一定方向性，带宽为点频，功率适当使接收端能够检测出来。接收端能够接收毫米波射频，通过差频方式混频下变频和检波，输出一低频电压检波信号，该电压值代表接收到的射频强度值。见如图1所示。

为了使探头接近人体边界时接收信号变化幅度最大，即陡变点，接收端的天线直接用该频段适用的波导接口作为天线，使天线面积达到最小，该方法能够提高分辨人体边界位置的精度，从而提高成像精度。

使探头组在水平方向移动接近人体，当毫米波束通过衣服时由于不被吸收所以接收信号的幅度变化的很小；当波束接近人体时，由于人体对毫米波具有阻挡作用，接收信号的幅度会发生陡然变小，通过对陡变的判断，即可认定此位置是人体边界点。见如图2，3所示。

探头再通过向下垂直方向移动一个距离单位，再做水平移动找到第二个边界点，以此类推，从头探测到脚，将所测的点用线连起来就是人体的轮廓线。见如图4所示。

为了实现人体的三维成像，本发明要求同时测得正面和侧面2个轮廓线。

测正面轮廓线:由于正面轮廓线最多有6个分边，分别是左臂左边、左臂右边、躯干左边、躯干右边、右臂左边、右臂右边，因此正面需要6组探头。要求人体站立，两腿沿水平方向对称分开，两手臂也沿水平方向对称分开，以便防止肢体边界重合，分开时保持在一个平面。见如图7所示。

6组探头分别探测部位为：

T1探头探测左臂左测，

T2探测左臂右测、左腿左侧，

T3探测躯干左测、左腿右侧、头颈部左侧，

T4探测躯干右测、右腿左侧、头颈部右侧，

T5探测右臂左测、右腿右侧，

T6探测右臂右测；见如图7所示。

测侧面轮廓线:人体站立得当时，侧面轮廓线就只有2个分边，分别是左测和右测。这要求两腿沿水平方向对称分开，从侧面看两腿重合；两手臂也沿水平方向对称分开，从侧面看手臂与胸和腰重合。

侧面2对探头，分别探测：T7探测躯干左测，T8探测躯干右测。见如图7所示。

为了使水平轨道在垂直方向运动一次就同时能测完正面和侧面轮廓线，共采用8组探头，按如图5的方式分布在4个水平轨道上，4个水平轨道连接成为一个整体。每个水平轨道上安装有用于水平方向定位的光栅尺，8组探头的收和发安装有光栅尺读头。4个水平轨道在垂直轨道上可做上下运动，垂直轨道安装有用于垂直方向定位的光栅尺，其中一个水平轨道上安装有光栅尺读头。见如图8所示。

8对探头的发射端采用时分方式轮流循环发射，对应的接收端也同步轮流接收信号，以便解决相邻发射干扰问题。

本系统要设置一个有微处理器的控制主板，包含有电机驱动、控制，ADC转换，光栅尺信号读取等电路，主板与探头通过软排线连接。

主板控制水平轨道同步运动从头部运动到脚底。轨道每向下移动一个最小单位时，处理器记下水平轨道的垂直位置，探头在处理器的控制下各自找到相关部位人体的边界，处理器记下8对探头的水平位置。

水平轨道再向下移动一个最小单位，探头再各自找到相关部位的边界，如此往复，直到从头测到脚底。连接记录下来的各点位置，即得到了与人体1：1尺寸的正面和侧面2个人体轮廓曲线图，效果如图6所示。

其2、用软件根据测得轮廓线模拟出被测人体三维图像，方法是：

先建立标准人体三维模型数据。根据性别、人种、类型不同可以建多个标准模型。建模型的方法本发明不做要求。人工判断被测人所适用模型并选择。等比例缩放标准人体三维模型，扭动使模型的正面和侧面轮廓线与测得的正面和侧面轮廓曲线完全重合。建造的三维图像效果如图9所示。用软件缩放和扭动三维图像的方法本发明不做要求。记录下变换后的三维模型图像数据，此作数据为被测人体三维模拟图像数据。

其3、再根据测得的人体三维图像数据计算出人体各部位尺寸，计算的方法本发明不做要求。计算出的人体各部位尺寸数据通过打印、电子文件等方式输出，从而实现了为客户量身买衣、制衣提供自动化的身体尺寸数据采录。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法，其特征在于：含有如下步骤：

（1）用多组毫米波探头透视探测人体边界，测得一个正面轮廓线和一个侧面轮廓线；

（2）选取一个标准人体三维图像模型，用软件方法按等比例对其大小进行缩放，使模型的正面、侧面轮廓线和测得的正面、侧面轮廓线完全重合，将此时模型的三维图像作为被测人的三维图像；

（3）以此三维图像的数据为基础来计算被测人的周长、长度、形状等制作服装所需的全部数据；从而实现人们选衣和服装定制所需的身体尺寸数据自动化录入。

2.根据权利要求1所述一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法，其特征在于：用毫米波透视探测并绘制人体正面和侧面轮廓线的方法是：用一个发射端和一个正对的接收端组成一组探头，可做水平和垂直运动，二者运动同步；人处于收发探头之间；发射端能够产生和发射毫米波射频，有天线使射频有一定方向性，带宽为点频，功率适当使接收端能够检测出来；接收端能够接收毫米波射频，通过差频方式混频下变频和检波，输出一低频电压检波信号，该电压值代表接收到的射频强度值；

使探头组在水平方向移动接近人体，当毫米波束通过衣服时由于不被吸收所以接收信号的幅度变化的很小；当波束接近人体时，由于人体对毫米波具有阻挡作用，接收信号的幅度会发生陡然变小，通过对陡变的判断，即可认定此位置是人体边界点；

探头再通过向下垂直方向移动一个距离单位，再做水平移动找到第二个边界点，以此类推，从头探测到脚，将所测的点用线连起来就是人体的轮廓线；

为了实现人体的三维成像，要求同时测得正面和侧面2个轮廓线；

测正面轮廓线：由于正面轮廓线最多有6个分边，分别是左臂左边、左臂右边、躯干左边、躯干右边、右臂左边、右臂右边，因此正面需要6组探头；要求人体站立，两腿沿水平方向对称分开，两手臂也沿水平方向对称分开，以便防止肢体边界重合，分开时保持在一个平面；

6组探头分别探测部位为：

T1探头探测左臂左测，

T2探测左臂右测、左腿左侧，

T3探测躯干左测、左腿右侧、头颈部左侧，

T4探测躯干右测、右腿左侧、头颈部右侧，

T5探测右臂左测、右腿右侧，

T6探测右臂右测；

测侧面轮廓线：人体站立得当时，测面轮廓线就只有2个分边，分别是左测和右测；这要求两腿沿水平方向对称分开，从侧面看两腿重合；两手臂也沿水平方向对称分开，从侧面看手臂与胸和腰重合；

侧面2对探头，分别探测：

T7探测躯干左测，

T8探测躯干右测。

3.根据权利要求2所述一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法，其特征在于：为了使探头接近人体边界时接收信号变化幅度最大，即陡变点，接收端的天线直接用该频段适用的波导接口作为天线，使天线面积达到最小，以便最大限度提高人体边界处接收器检波信号的陡变量，该方法能够提高分辨人体边界位置的精度，从而提高轮廓线的测量精度。

4.根据权利要求1所述一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的方法，其特征在于：用软件根据测得轮廓线模拟出被测人体三维图像，方法是：先建立标准人体三维模型数据；

根据性别、人种、类型不同可以建多个标准模型；

人工判断被测人所适用模型并选择；等比例缩放标准人体三维模型，扭动使模型的正面和侧面轮廓线与测得的正面和侧面轮廓曲线完全重合；记录下变换后的三维模型图像数据，此作数据为被测人体三维模拟图像数据；

再根据测得的人体三维图像数据计算出人体各部位尺寸，计算出的人体各部位尺寸数据通过打印、电子文件等方式输出，从而实现了为客户量身买衣、制衣提供自动化的身体尺寸数据采录。

5.一种用毫米波透视测得人体轮廓线并用来建造人体三维图像的系统，其特征在于；共采用8组探头，分布在4个水平轨道上，4个水平轨道连接成为一

个整体；每个水平轨道上安装有用于水平方向定位的光栅尺，8组探头的收和发安装有光栅尺读头；4个水平轨道在垂直轨道上可做上下运动，4个垂直轨道中其中一个垂直轨道安装有用于垂直方向定位的光栅尺，与它靠近的水平轨道上安装有光栅尺读头；

8对探头的发射端采用时分方式轮流循环发射，对应的接收端也同步轮流接收信号，以便解决相邻发射干扰问题；

本系统还包括一个有微处理器的控制主板，包含有电机驱动、控制，ADC转换，光栅尺信号读取电路，控制主板与8组探头通过软排线连接；

控制主板控制水平轨道同步运动从头部运动到脚底；轨道每向下移动一个最小单位时，处理器记下水平轨道的垂直位置，探头在处理器的控制下各自找到相关部位人体的边界，处理器记下8对探头的水平位置；

水平轨道再向下移动一个最小单位，探头再各自找到相关部位的边界，如此往复，直到从头测到脚底；

连接记录下来的各点位置，即得到了与人体1：1尺寸的正面和侧面2个人体轮廓曲线图。