CN110163728A

CN110163728A - 一种个性化服装定制制版方法

Info

Publication number: CN110163728A
Application number: CN201910459826.7A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Xiao Bo Xiang
Current assignee: Xiao Bo Xiang
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2019-08-23
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: CN110163728B

Abstract

本发明提供了一种个性化服装定制制版方法，涉及大规模个性化服装定制过程中的自动化制版领域，重点解决不规则扫描人体模型条件下的快速、准确、自动制版的问题，所述方法包括以下步骤：人体三维扫描与网格模型预处理；模型站姿修正处理；模型规则化处理；人体几何特征提取；人体三维模型标准网格化；服装基础原型展开；款式服装裁片制版；在线制版服务器部署。所述方法能够实现基于三维人体扫描模型的服装定制版型的快速、准确、自动制版，制版过程无需人为干预，为大规模个性化服装定制提供技术解决方案。

Description

一种个性化服装定制制版方法

技术领域

本发明实施例涉及服装制版领域，尤其涉及大规模个性化服装定制制版领域，更具体地，涉及一种个性化服装定制制版方法。

背景技术

随着互联网和电子商务的快速发展，服装市场环境发生了深刻的变化，以客户需求为导向的买方市场开始形成并发展，使得服装生产方式和销售方式也在逐步改变。人们对服装的功能性需求基础上，美观、个性、定制的需求日益增长。消费者追求个性化的服装设计，对服装合体性的要求越来越高，要求服装穿在人体上不仅使人感到舒适，还能展现和增添人体的美。基于互联网的数字经济的兴起，使得传统的服装生产模式从过去的大批量、少品种向着小批量、多品种乃至量身定制的方向转化。服装企业为了满足客户需求的多样化和个性化，用于服装设计、制版的产品大规模定制技术越来越重要，因而对个性化服装定制制版的需求日益凸显。

传统的服装定制制版过程中，量体师测量客户人体关键尺寸参数，再由制版师根据尺寸参数制作服装版型裁片，最终缝制加工成衣。传统的量体制版方法存在诸多弊端，首先制版准确度取决于测量数据的准确性和制版师水平，易受人为因素影响，难以标准化；其次人工操作的效率较低，难以适应互联网电子商务模式下的大规模定制制版要求。随着三维人体扫描设备和服装CAD的普及，基于三维人体扫描的自动制版技术得到快速发展，技术实现上通常有以下三大类方法：

一是根据人体的三维扫描模型进行电子测量，获得人体关键维度的尺寸参数数据，再以此数据为基础通过服装CAD制版；杨少毅和褚智威发明了一种基于三维人体扫描仪的个性化制衣方法，其包含以下步骤：S1，生成人体电子模型；采用三维人体扫描仪采集用户人体数据，生成完整的，与客户身材特点相一致的电子人体模型；S2，成衣种类的确定；S3，生成制衣数据；通过电子测量系统测量人体电子模型，根据用户的成衣种类生成制衣数据；S4，生成制衣二维图纸；S5，生成制衣三维效果图；S6，定制效果展示；根据三维制衣效果图生成衣服穿在所述人体电子模型上的电子穿衣效果图；用户选定电子穿衣效果图后，确定该电子穿衣效果图对应的二维制衣图纸；S7，制衣；根据步骤S6 确定的二维制衣图纸制衣。其中所测量的人体尺寸包含颈围、臂根围、胸围、腰围、臀围、总肩宽、背宽、臂长、腰高、腰至臀高和内胯高。这一类方法的问题在于有限的尺寸数据难以约束服装版型裁片的曲线，也就难以通过有限的尺寸数值生成合体的版型，仍然需要进行试衣的步骤，制版方法多运用公式运算，没有考虑版型与人体体型的匹配度，这种方式制作的服装样板需要多次调版试样才能达到合体之目的。

二是在三维人体模型基础上提取特征点和特征线，根据服装款式在特征点线上通过缩放和偏移直接构造服装三维模型，再将构造的服装三维裁片直接展平成二维裁片，达到制版目的。黄源浩，肖振中，刘龙等发明了一种三维虚拟服装模型制作方法及系统，其方法包括：A1. 从不同角度，获取包含背景的着装人体模特的深度信息和彩色信息；A2. 利用深度信息，将着装人体模特从背景中分割出来；A3. 利用彩色信息，将服装从人体模特上分割出来；A4. 利用人体模特的深度信息查找出服装的关键点，由所述关键点定义出缝合线，根据所述缝合线缝合制作成三维虚拟服装模型。根据深度信息和彩色信息，先后将着装人体模特和服装进行分割，可有效避免拍摄环境背景的限制；利用深度信息，可自动找出服装的关键点，不需要手动标定；同时避免了对各个方向上点云数据进行配准和融合，有效缩短了形成模型的时间，且使获得的服装模型效果更加真实。这类方法的问题在于生成的服装三维模型与人体之间的距离通常并不是固定的；服装三维模型本身是无应力状态，即服装面料本身的材料属性无法准确反映在三维模型中，这就影响了模型的准确度，这也是三维虚拟试衣仍然无法解决服装定制制版的根本所在。

三是在三维人体模型上提取制衣特征点和特征线，再将人体表面分隔成若干区域，将各区域的三维曲面片展平成二维，以此为依据添加适当松量生成二维服装版型；杨允出和邹奉元发明一种基于个性化三维虚拟人台的服装衣身原型样板生成方法，首先将人体躯干的三维数据进行切面曲线拟合，重新采样，对称化处、凸包计算、内凹区域点的平移和曲面拟合等处理，得到对称的、类似穿着紧身服效果的服装虚拟人台；然后在半身的三维人台上定义特征点和线，并进一步细分各区域曲面；最后基于特征线约束，将三维曲面进行二维展平，生成个性化的服装原型样板。利用该三维虚拟人体模型，可应用于服装工业人台的个性化定制，所生成的原型样板不仅继承了现有三维曲面展平技术的准确性，同时又能保持传统原型的结构特征，使结果能充分利用成熟的二维CAD 技术，进一步进行特定款式服装的样板定制。这类方法的问题在于忽略真实人体的不标准性，以人台代替真实扫描人体进行制版。真实人体由于站姿和自身体型问题，扫描模型通常都是不对称、不标准的，存在弯曲、扭转、高低不同等问题，也是这类方法不能解决大规模个性化定制的原因所在。

综上所述，现有技术在大规模个性化服装定制制版领域仍然存在各种局限问题，针对上述的各类问题，为解决大规模个性化服装定制自动化制版问题，本发明公开一种个性化服装定制制版方法，重点解决不规则扫描人体模型条件下的快速、准确、自动制版的问题，所述方法包括以下步骤：S01.人体三维扫描与网格模型预处理；S02.模型站姿修正处理；S03.模型规则化处理；S04.人体几何特征提取；S05.人体三维模型标准网格化；S06.服装基础原型展开；S07.款式服装裁片制版；S08.在线制版服务器部署。所述方法能够实现基于三维人体扫描模型的服装定制版型的快速、准确、自动制版，制版过程无需人为干预，为大规模个性化服装定制提供技术解决方案。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的主要目的是提供一种个性化服装定制制版方法及装置，传统的基于测量参数的制版技术在版型的合体度和制版效率方面具有较大缺陷，扫描过程中会由于目标人站姿和体型的因素导致人体模型不对称、不标准，直接扫描的人体模型作为制版数据来源影响版型的准确性；不同人体的形态差异较大，个性化服装定制制版目标是实现一人一版，需要人工交互模式的辅助制版方法难以实现大规模定制的目标，不仅对操作者的要求较高，且易受人为因素影响，从而限制服装定制行业的发展。

（二）技术方案

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的个性化服装定制制版方法。

1、一种个性化服装定制制版方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S01.人体三维扫描与网格模型预处理，使用至少一个三维深度摄像头、便携式支架和转盘进行人体扫描；网格模型预处理过程包括，网格去噪、网格光顺、网格简化、网格规范化、网格语义解析、网格模型基础坐标系标准化等子步骤；

S02.模型站姿修正处理，针对用户在扫描过程中站姿不标准的问题，即扫描模型中普遍存在的前后弯曲、左右弯曲、左右S型弯曲、上下同轴扭转、上下离轴扭转、高低肩、前后腿、重心偏移等典型站姿不规范问题，先采用多角度截面扫描对模型进行多角度层切，然后构建基于局部坐标系插值方法进行站姿修正；

S03.模型规则化处理，针对用户人体客观存在的体型不标准的情况，包括高低肩、高低胸、大小胸、长短退、左右不对称等，采用基于局部包围盒变形的方法，按各部位不同原则进行变形，实现规则化处理过程；

S04.人体几何特征提取，对修正后的人体三维模型进行自底向上的逐层水平截面层切，得到每一层的截面曲线，对曲线进行等距离重采样，采样成等距分布的N个点，计算N个点的曲率，绘制整个模型所有层的曲率分布图，根据曲率分布提取曲率敏感特征点；根据所有层界面曲线中心对称轴，拟合提取模型中立面，将模型分成左右两个部分，计算中立面与模型的截面曲线，根据该曲线提取中立面上的特征点；由特征点的位置进一步提取截面，与三维模型求交获得特征曲线，即制版结构线；

S05.人体三维模型标准网格化，定义制版专用的人体网格拓扑结构，与S04中的人体特征点和特征结构线相对应，在其基础上进一步细分网格拓扑结构，设定上半身胸肩颈交界、下半身臀腿交界处特定的网格拓扑，其余部分按圆柱形拓扑结构划分网格，将人体三维模型分割成四边形拓扑结构的片段；

S06.服装基础原型展开，针对三维模型上每一个四边形拓扑结构的局部片段，使用基于能量模型的保持外围的拼接方式平铺连接，实现三维片段的二维展开；

S07.款式服装裁片制版，获得所有片段的二维展开图元，将图元按照指定的规则拼接成人体基础原型，图元按肩高为基准对称处理；根据标准人体基础原型A0，款式服装标准版型A1，建立多层驱动模型，针对扫描的客户人体基础原型B0，根据多层驱动模型生成款式服装客户版型B1。

S08.在线制版服务器部署，采用CS架构部署云服务器，上述制版过程无需人为干预，实现基于三维人体扫描模型的服装定制版型的快速、准确、自动制版，为大规模个性化服装定制提供技术解决方案。

2、进一步地，所述的方法，其特征在于，所述步骤S01中，人体扫描使用至少一个三维深度摄像头、便携式支架和转盘进行人体扫描；摄像头之间的间距为0.7-0.8m，摄像头在支架上沿一条竖直的直线布局，朝向水平方向，距离扫描目标1.0-1.5m；支架对摄像头起支撑作用；便携式支架便于拆装和移动；转盘除了能够承载人体稳定旋转以外无特殊要求，转速控制在15-20s转动一周。

2.1 所述的网格模型为使用扫描软件生成的网格模型，包括顶点数据和三角形面数据，其中顶点数据包括所有点的x、y、z坐标值，三角形面数据包括所有三角形的顶点序号索引。

2.2 所述的网格模型预处理过程包括，网格去噪、网格光顺、网格简化、网格规范化、网格语义解析、网格模型基础坐标系标准化等子步骤。

2.3 其中，网格去噪去除噪声点，通过顶点坐标和索引序号，通过合并相同坐标值点的索引序号，查找点云和三角形面的连通区域，人体模型躯干是其中点数最多的块，保留人体模型躯干主要部分，删掉其余部分。

2.4 其中，网格光顺根据网格的连接关系，计算所有顶点的领域点，使用该点与邻域点组成的向量平均值作为该点曲率值，按照曲率进行光顺处理；任意一点P的曲率的表示方法为：提取P的所有邻域点构成集合P_j（j=0，1，…,J），计算所有向量P_jP的平均值作为点P的曲率。

2.5 网格简化实现网格模型的三角面片简化，采用邻近顶点合并算法；给定临近点判定的阈值d，对于任意一点P，与其距离小于d的点P_i，均与P合并，即使用点P的索引序号代替P_i的索引序号；网格规范化完成异常三角网格的剔除。

2.6本发明中语义属性定义为一组几何元素集合（包括点集、线段集、曲线集、曲面集）对应于人体体型部分（头部、肩部、胸、躯干、臀部、左右大腿、左右小腿、左右脚、左右上臂、左右下臂、左右手）的分类归属；网格语义解析完成在宏观尺度上分析模型主轴，即身高方向，沿垂直于身高方向的平面层切模型获取截面曲线，分析截面曲线形状，利用局部形状分析方法解析形状语义，以身高（模型Z轴的尺寸范围）为标准值，按照人体尺寸标准的比例值，计算出各部位的尺寸数值范围，根据截面曲线的形状对局部形状进行分类，通过最近点聚类分析截面曲线的连通情况，得到N个封闭的子曲线，通过子曲线的数目、尺寸范围和排列位置关系解析出头部曲线、腿部曲线、躯干部曲线等语义；网格模型基础坐标系标准化是根据解析的语义，重新构造模型局部坐标系，以身高方向为Z轴，头部向上为Z轴正向，以左右手方向为X轴，右手为X轴正向，根据坐标系右手定则，人体模型面朝Y轴正向。

3、进一步地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S02中，进行模型站姿修正处理。首先定义几何中心点、物理中心点。几何中心点：一组几何元素的顶点集合（包括点集、线段的端点集、曲线顶点集、曲面顶点集）所分布的三维几何空间沿x、y、z轴方向最大值与最小值的平均值，即GeoCen.x = 0.5*(xMax+xMin)；GeoCen.y = 0.5*(yMax+yMin); GeoCen.z = 0.5*(zMax+zMin)。物理中心点: 一组几何元素的顶点集合（包括点集、线段的端点集、曲线顶点集、曲面顶点集）的所有点坐标值平均值，PhyCen.x = (x₁+x₂+…+x_N)/N，PhyCen.y = (y₁+y₂+…+y_N)/N ，PhyCen.z = (z₁+z₂+…+z_N)/N ，N为点的个数。

几何中心点表示目标点集在几何空间上的中心位置，物理中心点表示目标点集在其本身分布空间上的中心位置，考虑其为物理中心。

针对用户在扫描过程中站姿不标准的问题，即扫描模型中普遍存在的前后弯曲、左右弯曲、左右S型弯曲、上下同轴扭转、上下离轴扭转、高低肩、前后腿、重心偏移等典型站姿不规范问题，先采用多角度截面扫描对模型进行多角度层切，根据层切的截面曲线形状计算其几何中心点、物理中心点和对称轴线，沿几何中心点构造对称轴，对称轴在0-180度内循环迭代，使用对称轴两侧最近点距离的加权最小二乘法计算最优对称轴线，取两侧所有点最小距离的均值作为曲线的不对称性度量值，利用几何中心点与物理中心点的距离判定截面曲线对称的置信度；根据对称的置信度判定该截面的分类和语义属性；根据所有层界面曲线中心对称轴，获得各层的中心对称线；针对某一层，以此层中心对称线为Y轴，以该层中心点与上一层中心点连线作为Z轴，构造正交直角坐标系；构造所有层切的局部坐标系，坐标系表示该层的变形情况（扭曲、扭转、弯曲、左右S型），将各层采样点与该层坐标系进行绑定，即该层采样点与该层局部坐标系采用相同的空间变换，对每一个层切面构造一个局部坐标系，两层之间的点按两层局部坐标系插值进行关联，实现基于局部坐标系插值的站姿修正。

其中，模型的层切通过三角形与平面的求交算法求得模型中所有的三角形与切割平面的交叉情况，结果有三种情况：1）与平面不相交、2）与平面重合、3）与平面相交且一个点在平面上、4）与平面相交且两条边穿过平面即有两个交点，前3种情况不考虑，仅根据第4）种情况将所有相交的三角形的交点提取作为高平面的层切曲线。

4、进一步地，所述的方法，其特征在于，所述步骤S03中，进行模型规则化处理的步骤包括：针对用户人体客观存在的体型不标准的情况，包括高低肩、高低胸、大小胸、长短退、左右不对称，采用基于局部包围盒变形的方法，按各部位不同原则进行变形，实现规则化处理过程；包围盒以竖直方向（Z轴）上相邻两个层切面为Z轴方向的上下边界，再以该两个截面中间部分的三维模型的角点（X、Y的最大和最小值）为X、Y轴方向的边界构造；内部点的变形按相邻两层切面的的局部坐标系插值进行变换；在上述的局部坐标系基础上，根据层语义构建局部包围盒，计算左右两边的差异，以数值较大的一侧为准，进行基于包围盒的整体变形，内部的点采用基于体积坐标的方式由包围盒顶点坐标线性表示。

其中，体积坐标采用四面体或六面体包围盒的方式，即构造连续的四面体或六面体网格将目标体的所有点包覆，四面体内部的任一点坐标的变化可以由其包围盒的四个顶点坐标的变化线性表示。

5、进一步地，所述的方法，其特征在于，所述步骤S04中，进行人体几何特征提取，提取顺序为，首先提取中立面截面曲线上的后颈点、腰点、臀点、前领窝点、腹点等，采用几何分析法，中立面截面曲线后上部Y坐标最小点为后颈点、曲线后下部Y坐标最小点为臀点，后部Y坐标最大为腰点，以此类推；胸点、腹点在相应的层切曲线上搜索；然后根据特征点取过该点的水平面作为特征平面，求该平面上的截面曲线，为横向特征线，包括臀围线、腰围线、胸围线、领围线等；将上述的各围线圆环以后中点为起点12等分，连接纵向各曲线，定义12条纵向特征线：后中线、前中线、左侧缝、右侧缝、左后公主线、左前公主线、右后公主线、右前公主线、左后侧缝、左前侧缝、右前侧缝、右后侧缝等；特征点之间的曲面表面最短路径曲线作为该曲线的实际值；根据人体尺寸参数关系模型，构建神经网络模型实现异常点检测与修正机制。

6、进一步地，所述的方法，其特征在于，所述步骤S05中，进行人体三维模型标准网格化，定义制版专用的人体网格拓扑结构，包括6条横向特征曲线和14条纵向特征曲线，横向的臀围线、腰围线、胸围线、颈围线、左右肩线，纵向的后中线、前中线、左侧缝、右侧缝、左后公主线、左前公主线、右后公主线、右前公主线、左后侧缝、左前侧缝、右前侧缝、右后侧缝等12条，以及左右肩环线。特征点和特征线与S04中的人体特征点和特征结构线相对应，在其基础上进一步细分网格拓扑结构。设定上半身胸肩颈交界的拓扑结构，胸边缘曲线与躯干部相连接，曲线分割点数与躯干横向点数一致，左右肩环边缘曲线、颈环边缘曲线点数按照四分段设置，使其能够被分割为四个曲线段，颈环左前分段、左肩线、左肩环前上分段及左前腋点和前颈窝点之间过模型表面的曲线等四条曲线段构成左前胸肩部的上半部分曲面分片；前中线上前颈窝点至胸围面的部分、左前胸围线、左肩环前下部分以及左前腋点和前颈窝点之间过模型表面的曲线等四条曲线段构成左前胸肩部的下半部分曲面分片。以此类推，确定胸肩部其他部分的曲面片。下半身臀腿交界处的网格拓扑结构类似，躯干部分按圆柱形拓扑结构划分网格，其横向分割点数与上述的胸肩部横向分割点数相同，纵向分割数按照臀围、腰围、胸围之间的距离设定等分倍数，水平方向的曲面分割线以S04步骤的12条纵向分割线为边界，按上述方法将人体三维模型分割成若干个四边形拓扑结构的曲面分片。

7、进一步地，所述的方法，其特征在于，所述步骤S06中，服装基础原型展开，针对三维模型上每一个四边形拓扑结构的局部片段，考虑到布料变形，使用基于能量模型的保持外围的拼接方式平铺连接，实现三维片段的二维展开，所属能量模型为质点-弹簧物理模型，在整体变形过程中，使用内部弹簧能量作为约束，驱动模型变形，质点弹簧模型描述为：

对某个质点m，其受力平衡方程为式（1）所示，其中R为连接弹簧的个数，f_ki,f_d,f_g,f_ext分别为第i个弹簧的作用力、阻尼力、重力和外力，a为加速度，m为质点质量。

(f_k1+f_k2+…f_ki+…+f_kR) +f_d+f_g+f_ext=ma (i=1,…R) （1）

模型迭代过程中动态力平衡方程为式（2）所示，其中M为质量矩阵，D为模型阻尼矩阵，K为模型刚度矩阵，f为模型所受的整体外力。为时间步长，分别表示物理模型中顶点的位置、速度和加速度矢量，速度v加速度a分别使用位置的差分近似表示；

Ma+Dv+Kp=f （2）

本发明中的展开步骤使用该质点弹簧模型的步骤包括，首先，构造网格拓扑一致的质点-弹簧网格，并添加交叉连接和二级连接；为保持边缘相对形变较小，设定边缘弹簧的弹性系数k1为100，内侧弹簧弹性系数k0为10，阻尼系数0.1，质点质量设定为常亮1.0，将模型参数映射到XOY平面内迭代，迭代步长0.001，最终收敛为该网格单元的平面形态，实现三维片段的二维展开。

8、进一步地，所述的方法，其特征在于，所述步骤S07中，将图元拼接成人体基础原型的规则为，以腰部为统一的水平基准线，以前片、后片中心各自为横向基准，先完成纵向对接，已完成拼接的图元为固定图元，当前待拼接的单元为活动单元，以靠近中线的一侧点对齐基准，以两相邻单元的邻边端点作为参考基准线将整个图元进行平移和旋转变换完成拼接，生成人体服装原型版。所述的多层驱动模型包括基础原型层、固定增量层（肩宽、胸省）、款式松量层、料性松量层、偏好松量层，该模型的版型特征点位移值与人体基础原型关联模式为多点关联，每一个版型点与多个基础原型特征点关联，以神经网络模型的形式构造关联模型，经实验调试结果设定各节点的权重。

此外，生成的原型版可以进一步转化为国标原型版，作为制作各类服装的基础依据。

9、进一步地，所述的方法，其特征在于，所述步骤S08中，在线制版服务器部署，采用CS架构部署云服务器，客户端集成人体扫描、模型处理、制版等功能和界面，服务器端集成模型的特征参数、驱动模型的公式、系数、材料属性等标准数据库，所述方法能够实现基于三维人体扫描模型的服装定制版型的快速、准确、自动制版，制版过程无需人为干预，为大规模个性化服装定制提供技术解决方案。

（三）有益效果

根据本发明的技术方案，实现了针对不同人体的个性化服装定制制版，通过对人体三维扫描模型的特征分析，实现人体扫描模型的姿态校正，进而实现特征点、特征线的自动检测，在此基础上实现人体原型版的自动生成，生成的服装原型版与人体模型的三维几何形态保持良好的一致性，从而保证了生成的版型的合体性，而通过对扫描模型进行姿态修正和模型标准化，保证了服装版型的对称性和标准性，自动化的版型生成显著提升服装定制制版效率，本发明提出的方法能够实现基于三维人体扫描模型的服装定制版型的快速、准确、自动制版，制版过程无需人为干预，为大规模个性化服装定制提供技术解决方案。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种个性化服装定制制版方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的人体扫描装置示意图；

图3为本发明实施例中的截面曲线语义解析示意图；

图4为本发明实施例中的局部坐标系姿态修正示意图；

图5为本发明实施例中的对称化处理示意图；

图6为本发明实施例中的中立面截面曲线；

图7为本发明实施例中的特征点提取结果；

图8为本发明实施例中的特征线提取结果；

图9为本发明实施例中的标准化人体网格；

图10为本发明实施例中的质点-弹簧能量模型力平衡示意图；

图11为本发明实施例中的质点-弹簧模型结构示意图；

图12为本发明实施例中的展平后的二维单元；

图13为本发明实施例中的二维单元拼接人体原型；

图14为本发明实施例中的衬衣成衣版型。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例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。

图1为本发明实施例提供的本发明实施例提供的一种个性化服装定制制版方法的流程图。按照该流程完成实施实例，依次进行S01.人体三维扫描与网格模型预处理；S02.模型站姿修正处理；S03.模型规则化处理；S04.人体几何特征提取；S05.人体三维模型标准网格化；S06.服装基础原型展开；S07.款式服装裁片制版；S08.在线制版服务器部署等步骤。

在上述实施例中，图2为本发明实施例提供的人体扫描装置，使用3个三维深度摄像头、便携式支架和转盘进行人体扫描；如图2所示，1为深度摄像头，2为便携式支架，3为电动旋转台，4为目标人体；摄像头之间的间距为0.7m，摄像头在支架上沿一条竖直的直线布局，朝向水平方向，距离扫描目标1.0m；转盘转速控制在20s转动一周。三维深度摄像头使用USB数据线与电脑连接，使用RecFusion软件扫描，扫描获得连续深度图像序列和相对应彩色图像序列，并生成人体三维模型，保存成obj格式文件，包含顶点数据和三角形面数据，顶点数据数值坐标为mm。

优选地，所述的网格简化的临近点判定的阈值d取值为10mm；

优选地，步骤S02所述的层切环节中，层与层之间的间距dH取值为10mm；图3为本发明实施例中的截面曲线语义解析示意图，层切曲线的语义包括5类：1小腿、2大腿、3臀胯、4胸围、5头部，其中，臀胯包含躯干部分。语义判定原则为满足尺寸约束条件和位置约束条件，如3臀胯的语义为层切曲线中包括3个闭环，中间的最大，与人体躯干尺寸中位数相符；又如2大腿的语义为层切曲线中包括2个闭环，大小基本相等，对称分布，与人体大腿尺寸中位数相符。图4为本发明实施例中的局部坐标系姿态修正示意图，其中，层切曲线的中心点连线构成的局部坐标系姿态并不在统一的轴线上，反映出人体姿态的弯曲和扭曲情况；根据局部坐标系坐标轴单位向量构造4*4变换矩阵，按照局部坐标系矩阵求逆的方式计算模型变形。

所述步骤S03基于体积坐标线性表示方法实施，假设某点P在四面体P₁P₂P₃P₄内，该四面体的体积为V，子四面体PP₂P₃P₄，PP₁P₃P₄，PP₁P₂P₄，PP₁P₂P₃的体积分别为 V₁，V₂，V₃，V₄。则各四面体所占体积比例为L₁ = V₁/V，L₂ = V₂/V，L₃ = V₃/V，L₄ = V₄/V，称 L₁、L₂、L₃、L₄为体积坐标。在变形的任意时刻，四面体内的点P的位置坐标P= L₁P₁+ L₂P₂+ L₃P₃+ L₄P₄。使用基于包围盒的变形方法，实现模型的左右对称化处理，图5为本发明实施例中的对称化处理示意图。

进一步地，所述的步骤S04中，进行人体几何特征提取。图6为本发明实施例中的中立面截面曲线。

优选地，所述的步骤S05中，进行人体三维模型标准网格化，定义制版专用的人体网格拓扑结构，包括横向的臀围线、腰围线、胸围线、颈围线、左右肩线，纵向的后中线、前中线、左侧缝、右侧缝、左后公主线、左前公主线、右后公主线、右前公主线、左后侧缝、左前侧缝、右前侧缝、右后侧缝等12条，以及左右肩环线。曲线分割点数与躯干横向点数一致。图7为本发明实施例中的特征点提取结果；图8为本发明实施例中的特征线提取结果；图9为本发明实施例中的标准化人体网格；标准化人体网格具有统一的拓扑结构。

进一步地，所述步骤S06中，实现三维曲面单元的二维平铺展开，考虑到布料变形，首先，构造网格拓扑一致的质点-弹簧网格，并添加交叉连接和二级连接；图10为本发明实施例中的质点-弹簧模型结构示意图；为保持边缘相对形变较小，设定边缘弹簧的弹性系数k1为100，内侧弹簧弹性系数k0为10，阻尼系数0.1，将模型参数映射到XOY平面内迭代，迭代步长0.001，最终收敛为该网格单元的平面形态，实现三维片段的二维展开；优选地，可以适当调整迭代步长，也可以采用隐式积分加收敛速度。图11为本发明实施例中的展平后的二维单元。

进一步地，所述的步骤S07中，将图元拼接成人体基础原型, 图12为本发明实施例中的二维单元拼接人体原型。图13为本发明实施例中的衬衣成衣版型，包括前片、后片、肩片、袖片、领片，其中前片、后片、肩片由原型版驱动生成，袖片、领片根据袖窿和领围参数变形生成。所述的多层驱动模型包括基础原型层、固定增量层（肩宽、胸省）、款式松量层、料性松量层、偏好松量层，该模型的版型特征点位移值与人体基础原型关联模式为多点关联，每一个版型点与多个基础原型特征点关联，以神经网络模型的形式构造关联模型，经实验调试结果设定各节点的权重，优选地，神经网络模型可选用5层BP全连接网络，由经验数据训练网络参数。生成的原型版可以进一步转化为国标原型版，作为制作各类服装的基础依据。

进一步地，所述的步骤S08中，在线制版服务器部署，采用CS架构部署云服务器，客户端集成人体扫描、模型处理、制版等功能和界面，服务器端集成模型的特征参数、驱动模型的公式、系数、材料属性等标准数据库，数据库使用MySQL搭建，云服务器可以采用阿里云服务器。所述方法能够实现基于三维人体扫描模型的服装定制版型的快速、准确、自动制版，制版过程无需人为干预，为大规模个性化服装定制提供技术解决方案。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种个性化服装定制制版方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：对人体进行三维扫描并处理扫描数据，进行网格语义解析和基础坐标系标准化，得到人体数据点集；

针对用户在扫描过程中站姿不标准的问题进行模型站姿修正处理，先采用多角度截面扫描对模型进行多角度层切，根据层切的截面曲线形状计算其几何中心点、物理中心点和对称轴线，沿几何中心点构造对称轴，利用几何中心点与物理中心点的距离判定截面曲线对称的置信度；

根据对称的置信度判定该截面的分类和语义属性，然后构建基于局部坐标系插值的方法进行站姿修正，对每一个层切面构造一个局部坐标系，两层之间的点按两层局部坐标系插值进行关联；

针对用户人体客观存在的体型不标准的情况，进行模型规则化处理，采用基于局部包围盒变形的方法，按各部位不同原则进行变形，实现规则化处理过程；包围盒以竖直方向（Z轴）上相邻两个层切面为Z轴方向的上下边界，再以该两个截面中间部分的三维模型的角点（X、Y的最大和最小值）为X、Y轴方向的边界构造；

内部点的变形按相邻两层切面的局部坐标系插值进行变换；对修正后的数据点集进行人体几何特征提取，进行自底向上的逐层水平截面层切，得到每一层的截面曲线，对曲线进行等距离重采样，采样成等距分布的N个点，计算N个点的曲率，绘制整个模型所有层的曲率分布图，根据曲率分布提取曲率敏感特征点；

根据所有层界面曲线中心对称轴，拟合提取模型中立面，将模型分成左右两个部分，计算中立面与模型的截面曲线，根据该曲线提取中立面上的特征点；

由特征点的位置进一步提取截面，与三维模型求交获得特征曲线，即制版结构线；人体三维模型标准网格化，定义制版专用的人体网格拓扑结构，与人体特征点和特征结构线相对应，在其基础上进一步细分网格拓扑结构，设定上半身胸肩颈交界、下半身臀腿交界处特定的网格拓扑，其余部分按圆柱形拓扑结构划分网格，从而将人体三维模型分割成四边形拓扑结构的片段；

服装基础原型展开，针对三维模型上每一个四边形拓扑结构的局部片段，使用基于能量模型的保持外围的拼接方式平铺连接，实现三维片段的二维展开；

款式服装裁片制版，获得所有片段的二维展开图元，将图元按照指定的规则拼接成人体基础原型，图元按肩高为基准对称处理；

根据标准人体基础原型A0，款式服装标准版型A1，建立多层驱动模型，针对扫描的客户人体基础原型B0，根据多层驱动模型生成款式服装客户版型B1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对人体进行三维扫描并处理的步骤包括：使用至少一个三维深度摄像头、便携式支架和转盘进行人体扫描，以得到经扫描的数据点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对经扫描的数据点进行预处理的步骤包括，网格去噪、网格光顺、网格简化、网格规范化、网格语义解析、网格模型基础坐标系标准化的步骤；

网格去噪去除噪声点，保留人体模型躯干主要部分；

网格光顺根据网格的连接关系，计算所有顶点的领域点，使用该点与邻域点组成的向量平均值作为该点曲率值，按照曲率进行光顺处理；

网格简化实现网格模型的三角面片简化，采用邻近顶点合并算法；

网格规范化完成异常三角网格的剔除；

网格语义解析完成在宏观尺度上分析模型主轴，即身高方向，沿垂直于身高方向的平面层切模型获取截面曲线，分析截面曲线形状，利用局部形状分析方法解析形状语义。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多模型进行站姿修正处理包括，针对用户在扫描过程中站姿不标准的问题，即扫描模型中普遍存在的前后弯曲、左右弯曲、左右S型弯曲、上下同轴扭转、上下离轴扭转、高低肩、前后腿、重心偏移的典型站姿不规范问题，先采用多角度截面扫描对模型进行多角度层切，根据层切的截面曲线形状计算其几何中心点、物理中心点和对称轴线，沿几何中心点构造对称轴，对称轴在0-180度内循环迭代，使用对称轴两侧最近点距离的加权最小二乘法计算最优对称轴线，取两侧所有点最小距离的均值作为曲线的不对称性度量值，利用几何中心点与物理中心点的距离判定截面曲线对称的置信度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行模型规则化处理的步骤包括：针对用户人体客观存在的体型不标准的情况，包括高低肩、高低胸、大小胸、长短退、左右不对称，采用基于局部包围盒变形的方法，按各部位不同原则进行变形，实现规则化处理过程。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行人体几何特征提取包括，提取顺序为，首先提取中立面截面曲线上的后颈点、腰点、臀点、前领窝点、腹点，采用几何分析法，中立面截面曲线后上部Y坐标最小点为后颈点、曲线后下部Y坐标最小点为臀点，后部Y坐标最大为腰点，以此类推；胸点、腹点在层切曲线上搜索；

然后根据特征点取穿过该特征点的水平面作为特征平面，求该特征平面上的截面曲线，得到横向特征线；根据人体尺寸参数关系模型，构建神经网络模型实现异常点检测与修正机制。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行人体三维模型标准网格化的步骤包括：定义制版用的人体网格拓扑结构，包括多条横向的特征线和多条纵向特征线，根据特征线之间的组合将人体三维模型分割成若干个四边形拓扑结构的曲面分片。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，三维曲面单元的二维平铺展开步骤包括：考虑到布料变形，首先，构造网格拓扑一致的质点-弹簧网格，并添加交叉连接和二级连接；

为保持边缘相对形变较小，设定边缘弹簧的弹性系数k1为100，内侧弹簧弹性系数k0为10，阻尼系数0.1，将模型参数映射到XOY平面内迭代，迭代步长0.001，最终收敛为该网格单元的平面形态，实现三维片段的二维展开。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将图元拼接成人体基础原型的步骤包括：以腰部为统一的水平基准线，以前片、后片中心各自为横向基准，先完成纵向对接，已完成拼接的图元为固定图元，当前待拼接的单元为活动单元，以靠近中线的一侧点对齐基准，以两相邻单元的邻边端点作为参考基准线将整个图元进行平移和旋转变换完成拼接，生成人体服装原型版；

所述的多层驱动模型包括基础原型层、固定增量层、款式松量层、料性松量层、偏好松量层，该模型的版型特征点位移值与人体基础原型关联模式为多点关联，每一个版型点与多个基础原型特征点关联，以神经网络模型的形式构造关联模型。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，部署在线制版服务器步骤包括，采用CS架构部署云服务器，客户端集成人体扫描、模型处理、制版的功能和界面，服务器端集成模型的特征参数、驱动模型的公式、系数、材料属性的标准数据库，所述方法能够实现基于三维人体扫描模型的服装定制版型的快速、准确、自动制版，制版过程无需人为干预，为大规模个性化服装定制提供技术解决方案。