CN109463829A - 一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，包括由胸部模块、腰部模块、臀部模块组成的模拟人台，胸部模块、腰部模块和臀部模块依次连接并且内部均设有空腔和主杆，主杆外有固定盘，固定盘上侧面有顶杆，顶杆通过直条螺纹槽啮合连接，转盘连接在主杆的外侧，且转盘的上有第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合连接，第二齿轮连接在电机的电机轴上，电机连接在主杆上，通过电机的运动推动顶杆移动从而使各个模块变形来模拟人体。本装置用可调节的人台模型来模拟人体的身形，从而给服装设计或剪裁工作等方面提供便利性，并且本装置中通过电磁阀等部件的设置能够实现局部位置精细化运动从而使模拟效果更佳。
Description
技术领域
本发明涉及服装设计技术领域，具体为一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置。
背景技术
随着社会的发展，现在人们的购买力也在不断的提高，人们对服饰的穿着和搭配也越来越讲究，并且随着科技的发展，也出现很多服装设计领域的新科技，例如虚拟试衣是国内外服装技术领域所追求的一大亮点，通过三维扫描实现对人体表面坐标的信息采集，并将扫描的坐标信息用于服装尺寸的计算，进而实现在线选衣。英国Metail公司的三维可视化技术实现在线试衣，通过上传客户照片，以及客户相关的尺寸信息，就可以创建一个虚拟的客户，然后将系统中衣物与虚拟客户模型搭配，实现在线试衣。并且目前的高精度工业相机多角度对人体表面特征值数据采集，使人体三维数据获取更加快速直接，这些数据可以在计算机的图形中进行直观的展示，但是在屏幕上展示终归具有局限性，立体感相对实物还是有区别，并且对于一些具体领域仅在计算机上模拟出三维模型并不能十分好的解决问题，例如制衣行业，为了能够更加服帖身材设计师还是更加希望能够直接在人体或者实体模型上进行量体设计和裁剪。而且绝大部分的人群主要身材区别在于胸、腰、臀这三个部分，这个三个部分的尺寸、形态对服装设计、剪裁具有重要意义。为此，本专利提出一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，包括由胸部模块、腰部模块、臀部模块组成的模拟人台系统，所述框架的内侧壁上固定连接有多个相机，所述胸部模块、腰部模块和臀部模块从上到下依次分布且内部分别设有第一空腔、第二空腔和第三空腔，且所述模拟人台内部贯穿设有主杆，所述主杆上位于第一空腔、第二空腔和第三空腔内均分别固定连接有一个固定盘，每个所述固定盘均通过其上侧面设有的多个滑槽滑动连接有顶杆，所述顶杆连接有滑块且滑块的上侧面连接有直条，所述直条与设在转盘下侧面的螺纹槽啮合连接，所述转盘转动连接在主杆的外侧，且转盘的上侧面固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮啮合连接，所述第二齿轮连接在电机的电机轴上，所述电机通过固定套固定连接在主杆上。
优选的，所述顶杆上侧面开有凹槽，且所述凹槽与滑块滑动卡接，所述凹槽的槽壁上设有齿牙，滑块的内部设有暗腔，所述暗腔的腔底固定连接有隔板，所述隔板的两侧均通过弹簧连接有齿板，且两个齿板的两侧分别贯穿暗腔的两侧侧壁并延伸至暗腔的外部，所述暗腔的两侧侧壁之间固定连接有电磁阀，所述电磁阀的输出杆上固定连接有楔块，所述齿板内侧面的上端为斜面。
优选的，所述滑块的两侧固定安装有卡板，所述卡板与滑块之间卡装有钢珠，所述钢珠贯穿卡板与滑槽接触。
优选的，所述顶杆的数量为五个，且每相邻的两个顶杆的角度依次为90°、90°、65°、50°、65°。
优选的，所述第一空腔、第二空腔和第三空腔的外部均包裹有弹性橡胶层，且每个所述顶杆的外端均固定连接有顶板。
优选的，所述主杆的底部贯穿第三空腔的腔底并固定连接有固定台。
优选的，所述转盘通过轴承与主杆转动卡接。
优选的，所述直条与滑块转动连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过相机对人体图像三维数据的采集或者实现准备好的人体数据模型，利用位于不同空腔内的电机进行工作，从而使不同部位的顶杆向外扩张不同的距离，进而实现对人体上肢形态的模拟，满足服装设计、剪裁的需要，并且添加了电磁阀等部件使位于同一个空腔内的不同顶杆能够分别移动，从而实现不仅仅是胸部、腰部、臀部的同步扩张或收缩还能够实现具体某个部位的细节化调节，使模拟人台的效果更加逼真。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的上半部剖视图；
图3为本发明第一齿轮与第二齿轮的连接示意图；
图4为本发明直条与螺纹槽的连接示意图；
图5为本发明的滑块与凹槽的连接示意图；
图6为本发明实施例2的滑块与凹槽的爆炸图；
图7为本发明图6的A处放大图；
图8为本发明的框架示意图Ⅰ；
图9为本发明的框架示意图Ⅱ；
图10为本发明的固定盘部分的结构爆炸图；
图11为本发明实施例3的滑块结构示意图；
图12为本发明实施例3的滑块结构爆炸图I；
图13为本发明实施例3的滑块结构爆炸图II。
图中：1、胸部模块，2、腰部模块，3、臀部模块，4、主杆，5、第一空腔，6、第二空腔，7、第三空腔，8、转盘，9、螺纹槽，10、顶板，11、固定盘，12、顶杆，13、凹槽，14、滑块，15、直条，16、轴承，17、滑槽，18、第一齿轮，19、第二齿轮，20、电机，21、固定套，22、齿牙，23、暗腔，24、隔板，25、弹簧，26、齿板，27、楔块，28、电磁阀，29、框架，30、相机，31、卡板，32、钢珠。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
请参阅图1-13，
实例1，本发明提供一种技术方案：一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，包括胸部模块1、腰部模块2、臀部模块3，胸部模块1、腰部模块2和臀部模块3组成了人台模型，所述胸部模块1、腰部模块2和臀部模块3从上到下依次分布，并且各模块之间是通过表面的弹性橡胶材料连接成一个整体，弹性橡胶材料在内部空腔中的部件位置发生变化后挤压可以发生形变以此模拟人体，胸部模块1、腰部模块2和臀部模块3的内部分别设有第一空腔5、第二空腔6和第三空腔7，且所述模拟人台内部贯穿设有主杆4，所述主杆4的底部贯穿第三空腔7的腔底并固定连接有固定台，所述主杆4的外侧固定连接有三个固定盘11，三个固定盘11分别位于三个空腔的内部，每个所述固定盘11均通过其上侧面设有的多个滑槽17滑动连接有顶杆12，，且每个所述顶杆12的外端均固定连接有顶板10(顶板10的形状也根据各部位的特点不同，例如女性模拟人台的胸部前侧的两个顶板10可以为两块中间凸起的隆板，背部是相对较大的平滑板)，滑槽17的形状和顶杆12的形状均为“凸”字形可以防止顶杆12从滑槽17的内部脱离，因为人体变化差异较大的部位集中在前侧，所以具体的滑槽17的数量为五个，且每相邻的两个滑槽17之间的角度依次为90°、90°、65°、50°、65°，这样可以更加精准的对人台模型进行调节，当然为了提高精度可以增加顶杆以及顶板10的数量，所述顶杆12连接有滑块14且滑块14的上侧面转动连接有直条15，转动连接使直条15相对于滑块14可以转动，此设置减小摩擦应力，使调节更加顺畅，所述直条15与设在转盘8下侧面的螺纹槽9啮合连接，直条15处在螺纹槽9的内部，当转盘8转动时，直条15相对于螺纹槽9是滑动的，从而使直条15通过滑块14带动顶杆12运动，顶杆12运动的精度也大大提高，例如转盘8转动一周时直条15滑动1mm，此时顶杆12也滑动1mm，这样可以有效的保证了人台模型调节的精度，所述转盘8转动连接在对应的主杆4的外侧，并且所述转盘8的底面与轴承16的外圈固定连接，轴承16的内圈与主杆4固定连接，从而使转盘8可以与主杆4相对转动。且转盘8的上侧面固定连接有第一齿轮18，所述第一齿轮18与第二齿轮19啮合连接，所述第二齿轮19连接在电机20的电机轴上，所述电机20通过固定套21固定连接在主杆4上，电机20为步进电机可以精确的控制转动的角度，电机20通过电缆与外部的电源以及控制器相连，通过控制电机20可以确认各个顶杆12滑出的距离，从而保证模拟效果。
实施例2，有时人体的身材比例并不一定是四周同步扩大的，例如有人人的胸部前侧比较丰满，有人臀部后侧比较丰满，为了实现这种的模拟提出一个进一步的结构方案，所述顶杆12上侧面开有凹槽13，且所述凹槽13与滑块14滑动卡接，所述凹槽13的槽壁上设有齿牙22，滑块14的内部设有暗腔23，所述暗腔23的腔底固定连接有隔板24，所述隔板24的两侧均通过弹簧25连接有齿板26，弹簧25将齿板26向暗腔23的内部拉去，且两个齿板26的两侧分别贯穿暗腔23的两侧侧壁并延伸至暗腔23的外部，所述暗腔23的两侧侧壁之间固定连接有电磁阀28，所述电磁阀28的输出杆上固定连接有楔块27，电磁阀28可以推动楔块27使其将两个齿板26向暗腔23的外部顶去使其与齿牙22相卡接，可以通过控制电磁阀28来控制齿板26是否与齿牙22相卡接，当齿板26与齿牙22相卡接的时候通过直条15推动滑块14，滑块14会带动顶杆12运动，当齿板26与齿牙22不卡接的时候推动滑块14，滑块14只会在凹槽13的内部运动不会带动顶杆12运动，电磁阀28与外部电源以及控制器连接(线路没有画出)，如此即可实现一个空腔内不同顶杆12外移的距离，从而满足更高的要求。
实施例3，在实施例2的基础上为了让滑块14在凹槽13内单独滑动时更加顺畅，所述滑块14的两侧固定安装有卡板31，所述卡板31与滑块14之间卡装有钢珠32，所述钢珠32贯穿卡板31与滑槽17接触，从而减少摩擦力，卡板31与滑块14两侧的固定方式可以是焊接或铆接等。
本装置的电机20以及电磁阀28由外部控制器来进行控制，电机20采用步进电机从而可以精确控制运行的行程，外部控制器可采用西门子等厂家的PLC控制器来进行控制(例如6ES72121AB230XB8型号)，并且变化的数据来源可以是现有数据库中。另外数据也可以是现场采集的，例如采用测绘框架29，所述框架29的内侧壁上固定连接有多个相机30，多个相机30可分为两部分，一部分的相机30分别从俯视、左视、右视对人体进行实时的图像采集，另一部分的相机30则是在不同角度进行采集，使人体外形各个角度的特征点都被记录下来，另外框架29可采用透明玻璃和铝合金材料，在内外壁间增加了距离、信号传感器，用于人体特征点部位的测量，在各个角度图片的相互补充下，使图片中特征值数据更加完整，计算机在收集好数据后利用RBF算法对人台模型的初始状态进行插值计算从而得到具体需要位移的距离，然后像控制器发送信号，从而控制对应的电机20和电磁阀28使其运动。在数据采集过程中，相机30、距离传感器等设备组成下位机，并选用STC12C5A60S2芯片作为下位机的主控制芯片，主控制芯片连接12864LCD显示屏，距离传感器、信号传感器，MFRC522应答器模块连接，连接完成的STC单片机组成一个监控模块，并通过ZigBee无线串口模块组成一套下位机系统，下位机系统通过ZigBee无线串口的协调器节点将采集到的数据传输至上位机(即常规说的计算机)。
另外对于三维人体的建模采用RBF函数多变量估值理论，函数嵌入人体空间是在原始的网格点三维坐标上，通过构造光滑的插值函数f(x)，使插值函数在约束条件下：
Vk＝f(xk)，0≤k≤L-1 (1)
其中：xk为人台模型特征点，L是特征点数，Vk为已知控制点的位移，插值函数选择RBF函数，即
其中：||xk-xi||表示xk与xi之间的欧式距离，是RBF的函数，Pk是变形人台的特征点xk对应的权值。对式(2)进行矩阵求解，可以计算出每一个特征点xk相应的权值，对于非特征点x的位移V可以由下面公式计算求解
RBF函数有多种选择，选择作为RBF函数，同时不需要优化迭代，直接给出了插值详解，在算法计算方面要快很多。
使用时人员需要站立在框架29的内部，此时启动相机30和框架29内部的电子器件使其采集数据然后传输给单片机，单片机对采集到的数据进行计算，然后根据计算出的数据通过PLC控制控制对应的电机20运动，电机20会通过两个齿轮之间的配合带动转盘8转动，从而使直条15带动滑块14运动，滑块14会带动顶杆12运动，使其通过顶板10撑开对应的模块，当不需要某一方向的顶杆12继续运动时，只需要启动对应的电磁阀28使其拉动楔块27，此时在弹簧25的作用下齿板26会与齿牙22脱离卡接，此时滑块14只会在对应的凹槽13内滑动，不会带动顶杆12运动，当调节完毕后使电机20停止运动即可，完成模拟人台的创建后，设计师等人可根据变化后的模型进行服装设计、剪裁等，人体上肢部分是个体差异以及对服装要求最大的部分，所以选取上肢部分作为主要模拟人台，当然根据本装置的原理可以增加下肢部分的设计。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，包括由胸部模块(1)、腰部模块(2)、臀部模块(3)组成的模拟人台，其特征在于：所述胸部模块(1)、腰部模块(2)和臀部模块(3)从上到下依次分布，且内部分别设有第一空腔(5)、第二空腔(6)和第三空腔(7)，且所述模拟人台内部贯穿设有主杆(4)，所述主杆(4)上位于第一空腔(5)、第二空腔(6)和第三空腔(7)内均分别固定连接有一个固定盘(11)，每个所述固定盘(11)均通过其上侧面设有的多个滑槽(17)滑动连接有顶杆(12)，所述顶杆(12)连接有滑块(14)，且滑块(14)的上侧面连接有直条(15)，所述直条(15)与设在转盘(8)下侧面的螺纹槽(9)啮合连接，所述转盘(8)转动连接在主杆(4)的外侧，且转盘(8)的上侧面固定连接有第一齿轮(18)，所述第一齿轮(18)与第二齿轮(19)啮合连接，所述第二齿轮(19)连接在电机(20)的电机轴上，所述电机(20)通过固定套(21)固定连接在主杆(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，其特征在于：所述顶杆(12)上侧面开有凹槽(13)，且所述凹槽(13)与滑块(14)滑动卡接，所述凹槽(13)的槽壁上设有齿牙(22)，滑块(14)的内部设有暗腔(23)，所述暗腔(23)的腔底固定连接有隔板(24)，所述隔板(24)的两侧均通过弹簧(25)连接有齿板(26)，且两个齿板(26)的两侧分别贯穿暗腔(23)的两侧侧壁并延伸至暗腔(23)的外部，所述暗腔(23)的两侧侧壁之间固定连接有电磁阀(28)，所述电磁阀(28)的输出杆上固定连接有楔块(27)，所述齿板(26)内侧面的上端为斜面。
3.根据权利要求2所述的一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，其特征在于：所述滑块(14)的两侧固定安装有卡板(31)，所述卡板(31)与滑块(14)之间卡装有钢珠(32)，所述钢珠(32)贯穿卡板(31)与滑槽(17)接触。
4.根据权利要求2所述的一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，其特征在于：所述顶杆(12)的数量为五个，且每相邻的两个顶杆(12)的角度依次为90°、90°、65°、50°、65°。
5.根据权利要求2所述的一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，其特征在于：所述第一空腔(5)、第二空腔(6)和第三空腔(7)的外部均包裹有弹性橡胶层，且每个所述顶杆(12)的外端均固定连接有顶板(10)。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，其特征在于：所述主杆(4)的底部贯穿第三空腔(7)的腔底并固定连接有固定台。
7.根据权利要求6所述的一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，其特征在于：所述转盘(8)通过轴承(16)与主杆(4)转动卡接。
8.根据权利要求7所述的一种人体图像仿真三维数据变化的服装人台匹配装置，其特征在于：所述直条(15)与滑块(14)转动连接。
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