CN109166001A - 一种面向个性化量身定制的3d塑形臀垫设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，首先采集人体全身3D点云数据，并进行预处理；然后进行3D塑形臀垫的贴身层和塑形层的初步构建，再在贴身层和塑形层上设计结构线；最后将贴身层和塑形层进行复合，贴身层设于塑形层内侧，得到面向个性化量身定制的3D塑形臀垫。本发明基于逆向工程和参数化人体建模技术，通过混合建模进行塑形臀垫的3D设计，并利用3D虚拟现实和虚拟试穿技术，对3D塑形臀垫的合体和塑形效果进行综合评价，设计过程即视感强，设计结果可信度高，有利于塑形臀垫的协同创新设计，满足消费者个性化、多元化的需求，并且经济、便捷，有利于缩短设计研发周期。同时本方法也可用于臀垫模具的开发。

Description

一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法
技术领域
本发明涉及服装结构设计技术领域，特别涉及一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法。
背景技术
理想而优美的臀部形态，不仅是健康体格的重要反映，也能提升女性对自身体型的满意度，增添其体型的吸引力。然而，据有关研究显示，大部分女性对自身的臀部形态并不满意，渴望能得到改善和美化。针对性的体育锻炼是一种行之有效的美化臀形的方法，但这需要长期的、持之以恒的锻炼，见效比较慢，容易反弹。随着医疗科技的进步，不少女性选择通过整形外科手术的手段来改善臀形，尽管这种方法见效快，但其安全性、可靠性、持久性等一直备受争议。显而易见，以着装的方式(即穿着塑形臀垫)来获取臀部的视觉美感，在安全性、时效性等方面具有前两种方法所无法比拟的优势。
人体的臀部形态因受个体的生理结构、饮食结构、代谢水平、生活方式、运动习惯等诸多因素的影响而千差万别，同时，对理想或优美臀形的审美认知，则受消费者的文化背景、审美水平、民族、宗教信仰、个人喜好等不确定因素的制约。目前，有关塑形臀垫及含臀垫的塑身衣的结构设计方法中，相关的产品均是根据国标设计开发的，提供的是均码或是少量的码数，体型覆盖率较低，且未考虑消费者的审美认知差异，难以满足不同消费者的个性化需求。同时，现有方法需要通过一到数次试穿才能达到理想的合体效果，在经济性、时效性、便捷性方面存在明显不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，能够经济、直接有效、便捷地实现塑形臀垫的个性化量身定制。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：采集人体全身3D点云数据；
步骤2：对所采集的人体全身3D点云数据进行预处理；
步骤3：3D塑形臀垫贴身层的初步构建
利用逆向工程技术，在预处理后的3D点云数据的基础上，基于逆向建模构建腰臀部位的3D曲面，进而初步构建臀垫贴身层的3D曲面，并获取原始臀形的臀心位置、臀高数据；
步骤4：3D塑形臀垫塑形层的初步构建
利用参数化人体建模技术，构建参数化的腰臀部位3D曲面，并将其与步骤3中基于逆向建模构建的腰臀部位的3D曲面进行反复比对，直至两个曲面的相似度符合要求；然后根据需求，调节臀心和臀高的位置，初步构建臀垫塑形层的3D曲面；
步骤5：3D塑形臀垫结构线的设计
根据需求，分别在3D塑形臀垫的贴身层和塑形层上设计结构线；
步骤6：将3D塑形臀垫的贴身层和塑形层进行复合，贴身层设于塑形层内侧，得到面向个性化量身定制的3D塑形臀垫。
优选地，所述步骤1中，采用非接触式三维人体扫描的方式采集人体全身净体点云数据。
优选地，所述步骤2中，预处理包括去噪处理和数据精简处理；通过预处理保留主要形态和局部细节，形成精简的腰臀部位点云模型。
更优选地，所述去噪处理为：采用直接观察法和曲线检查法相结合的方式对点云数据进行去噪。
更优选地，所述数据精简处理为：通过弦高差方法对点云数据进行精简，即删除弦高值小于所设定值的点。
优选地，所述步骤5和步骤6的具体操作步骤为：首先，在塑形层的曲面上设置臀垫的结构线，沿着结构线裁剪曲面，保留结构线内部区域，作为臀垫的塑形层；然后，将结构线映射到贴身层的臀形曲面上，沿着结构线裁剪曲面，保留结构线内部区域，作为臀垫的贴身层；最后，将塑形层与贴身层复合在一起形成3D塑形臀垫。
优选地，还包括步骤7：对3D塑形臀垫的塑形效果进行虚拟评价。
更优选地，所述步骤7具体操作步骤为：基于虚拟现实技术，将所构建的3D塑形臀垫穿着于所构建的人体3D曲面模型上，比较穿着臀垫前后人体臀围线位置、臀心位置的变化，对3D塑形臀垫的提臀、聚拢塑形效果作出评价；如果对3D塑形臀垫的提臀、聚拢塑形效果不满意，则返回步骤4重新设计，直至满意为止。
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明基于逆向工程技术，参数化人体正向建模的混合建模进行塑形臀垫的3D设计，并利用3D虚拟现实和虚拟试穿技术，对3D塑形臀垫的合体和塑形效果进行综合评价，设计过程即视感强，设计结果可信度高，有利于塑形臀垫的协同创新设计，满足消费者的个性化、多元化的需求，并且经济、便捷，有利于缩短设计研发周期。同时，本方法也可用于臀垫模具的开发。
附图说明
图1是本实施例提供的面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法的流程图；
图2是人体全身3D曲面模型图；(a)正面；(b)侧面；(c)背面；
图3是人体腰臀部位3D曲面模型图；(a)正面；(b)侧面；(c)背面；
图4是两种腰臀部位3D曲面模型相似度的虚拟评价图；
图5是基于参数化人体建模技术的臀垫塑形层3D曲面构建原理图；
图6是3D塑形臀垫构建原理图；
图7是3D塑形臀垫提臀效果对比图；(a)穿3D塑形臀垫前；(b)穿3D塑形臀垫后；
图8是3D塑形臀垫臀部聚拢效果对比图；(a)穿3D塑形臀垫前；(b)穿3D塑形臀垫后。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
图1为本实施例提供的面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法的流程图，所述的面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法包括以下步骤：采集人体全身3D点云数据，对3D点云数据进行预处理，基于逆向工程技术构建人体全身和腰臀部位曲面，以供后续评测；基于参数化人体建模技术构建理想的目标臀形曲面，在此曲面上设置臀垫的结构线，进一步设计出3D塑形臀垫；利用3D虚拟现实和虚拟试穿技术，对臀垫的合体和塑形效果进行综合评价。
本发明将逆向工程、参数化人体建模和虚拟现实等建模和虚拟评测方法融为一体，可有效、准确地构建面向个性化量身定制的3D塑形臀垫。
下面以某成年女性塑形臀垫构建的实施例对本发明进行详细的说明。该成年女性人体的控制部位尺寸如表1所示。
表1某成年女性人体的控制部位尺寸(单位：cm)
(1)成年女性三维人体数据采集
采用三维人体扫描仪对成年女性进行数据采集，三维扫描时，被测人体两腿直立，两腿略分开与肩同宽，两臂略离开躯干。
(2)三维人体点云数据的预处理
对采集的人体点云数据进行预处理，包括：点云去噪、点云精简、多边形化、填补孔洞、表面修复、多边形规则化等。
(3)人体全身和腰臀部位3D曲面的构建(基于逆向工程技术)
本实施例用非均匀有理B样条曲面(NURBS)拟合三维人体表面，根据参数曲面理论，给定参数轴u和v的节点矢量：
p×q阶B样条曲面数学模型定义为：
其中，Pi，j是空间中给定的(n+1)×(m+1)是控制点，通常称为S(u，v)的控制顶点；Ni，p(u)，Nj，q(v)分别是关于在节点矢量U，V的p阶和q阶的B样条基函数。m、n、p、q为正整数。
B样条特别适合于创建复杂的曲面造型。图2、图3是所构建的人体全身和腰臀部位3D曲面模型。
这两个基于逆向工程技术构建的人体曲面模型将用于后续步骤中曲面形态的评估和臀垫塑形效果的评测。
(4)人体腰臀部位3D曲面的构建(基于参数化人体建模技术)
通过测量所采集3D人体点云数据，获取影响腰臀部位形态的主要部位尺寸，基于参数化人体建模技术，以正向建模的方式构建腰臀部位3D曲面模型。将新构建的腰臀部位3D曲面模型与上一步构建腰臀部位曲面模型在同一坐标系下进行比对分析，以评价新构建的曲面模型的仿真效果，如图4所示。从图4中可见，两种腰臀3D曲面各点3D平均偏差在[-1.2，1.2]之间(单位：mm)，证明基于参数化人体建模技术构建的腰臀3D曲面效果是令人满意的，可在其基础上构建臀垫贴身层3D曲面。
(5)臀垫塑形层3D曲面构建
在前述3D参数化的腰臀部位曲面模型的基础上，通过调节主要控制部位的参数，并根据消费者的需求，构建臀垫塑形层的3D曲面，如图5所示。
(6)3D塑形臀垫的构建
在所构建的臀垫贴身层、塑形层的3D曲面模型上，设置塑形臀垫的结构线，进而构建3D塑形臀垫，如图6所示。
具体操作步骤为：首先，在塑形层的曲面上设置臀垫的结构线，沿着结构线裁剪曲面，保留结构线内部区域，作为臀垫的塑形层；然后，将结构线映射到贴身层的臀形曲面上，沿着结构线裁剪曲面，保留结构线内部区域，作为臀垫的贴身层；最后，将塑形层与贴身层复合在一起形成3D塑形臀垫。
(7)3D塑形臀垫穿着效果的综合评价
如图7所示，基于虚拟现实技术，将所构建的3D塑形臀垫穿着于前述的基于逆向工程技术所构建的人体全身3D曲面模型上，比较穿着臀垫前后人体臀围线位置、臀心位置的变化等指标，评价塑形臀垫的提臀、聚拢效果，对3D塑形臀垫的塑形效果作出评价，比较结果如表2所示。
表2某成年女性穿着塑形臀垫前后相关部位尺寸比较(单位：cm)
图7、图8及表2表明，臀高提升率(即臀高变化率)达到了1.4％，臀心距变化率(即臀心聚拢率)达到了-8.0％，即穿着后臀高明显提高，臀心距显著聚拢。由此可见，本发明只需对人体进行三维扫描，基于逆向工程技术、参数化人体建模技术的混合建模进行塑形臀垫的3D设计，并利用3D虚拟现实和虚拟试穿技术，对3D塑形臀垫的塑形效果进行评价，设计过程仿真效果好、所见即所得，设计的塑形臀垫合体、塑形的综合效果优异，有利于塑形臀垫的协同创新设计，满足消费者个性化、多元化的需求，并且经济、便捷，可缩短设计研发周期。同时，本方法也可用于臀垫模具的开发。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：采集人体全身3D点云数据；
步骤2：对所采集的人体全身3D点云数据进行预处理；
步骤3：3D塑形臀垫贴身层的初步构建
利用逆向工程技术，在预处理后的3D点云数据的基础上，基于逆向建模构建腰臀部位的3D曲面，进而初步构建臀垫贴身层的3D曲面，并获取原始臀形的臀心位置、臀高数据；
步骤4：3D塑形臀垫塑形层的初步构建
利用参数化人体建模技术，构建参数化的腰臀部位3D曲面，并将其与步骤3中基于逆向建模构建的腰臀部位的3D曲面进行反复比对，直至两个曲面的相似度符合要求；然后根据需求，调节臀心和臀高的位置，初步构建臀垫塑形层的3D曲面；
步骤5：3D塑形臀垫结构线的设计
根据需求，分别在3D塑形臀垫的贴身层和塑形层上设计结构线；
步骤6：将3D塑形臀垫的贴身层和塑形层进行复合，贴身层设于塑形层内侧，得到面向个性化量身定制的3D塑形臀垫。
2.如权利要求1所述的一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，其特征在于：所述步骤1中，采用非接触式三维人体扫描的方式采集人体全身净体点云数据。
3.如权利要求1所述的一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，其特征在于：所述步骤2中，预处理包括去噪处理和数据精简处理；通过预处理保留主要形态和局部细节，形成精简的腰臀部位点云模型。
4.如权利要求3所述的一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，其特征在于：所述去噪处理为：采用直接观察法和曲线检查法相结合的方式对点云数据进行去噪。
5.如权利要求3所述的一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，其特征在于：所述数据精简处理为：通过弦高差方法对点云数据进行精简，即删除弦高值小于所设定值的点。
6.如权利要求1所述的一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，其特征在于：所述步骤5和步骤6的具体操作步骤为：首先，在塑形层的曲面上设置臀垫的结构线，沿着结构线裁剪曲面，保留结构线内部区域，作为臀垫的塑形层；然后，将结构线映射到贴身层的臀形曲面上，沿着结构线裁剪曲面，保留结构线内部区域，作为臀垫的贴身层；最后，将塑形层与贴身层复合在一起形成3D塑形臀垫。
7.如权利要求1所述的一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，其特征在于：还包括步骤7：对3D塑形臀垫的塑形效果进行虚拟评价。
8.如权利要求7所述的一种面向个性化量身定制的3D塑形臀垫设计方法，其特征在于：所述步骤7具体操作步骤为：基于虚拟现实技术，将所构建的3D塑形臀垫穿着于所构建的人体3D曲面模型上，比较穿着臀垫前后人体臀围线位置、臀心位置的变化，对3D塑形臀垫的提臀、聚拢塑形效果作出评价；如果对3D塑形臀垫的提臀、聚拢塑形效果不满意，则返回步骤4重新设计，直至满意为止。
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