CN110276121A - 一种动态着装间隙量的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种动态着装间隙量的测量方法，测量净体与着装同步对应的静、动态三维人体与服装数据；通过最小二乘法拟合人体数据点得到人体各截面的曲线；利用两点定位法和截面平移确定动态着装人体的截面位置；最后，利用最速下降法求得服装点数据到人体截面曲线的最短距离，即服装点位置的着装间隙量。本发明实现了运动状态下人体着装间隙量的实时测量，可用于动态虚拟着装的模拟、服装样板优化以及着装热湿舒适性分析，实用性强。

Description

一种动态着装间隙量的测量方法

技术领域

本发明属于服装数字化领域，具体涉及一种着装条件下动态间隙量的测量方法。

背景技术

服装间隙量是指人体服装之间的空隙形态，是影响服装造型、舒适性和活动性的重要因素。对三维个性人体模型设置合理的间隙量可以得到三维服装的形态，对动态间隙量的研究有助于获得运动服装更加合理的二维裁片形状，有助于人体着装运动的热湿舒适性分析。由于传统的着装间隙量计算方法只能借助人台测量静态着装间隙量，无法计算真人着装服装的着装间隙量，并且目前对动态服装间隙量的研究并无见到，不仅无法准确评估间隙量对服装舒适性与合体性的影响程度，而且无法为虚拟动态着装提供真实的间隙量数据。本发明的为解决着装动态间隙量的测量提供了方法，对服装的虚拟动态仿真、热湿舒适性分析和结构优化具有的理论意义和实际价值。

发明内容

本发明针对传统测量服装间隙量的方法难以测量动态条件下着装间隙量，公开一种新的动态着装间隙量测量方法。测量方法包括净体测量与着装测量同步对照进行时，利用最小二乘法原理拟合人体数据点求得各分段拟合曲线多项式方程系数，从而得到曲面截面拟合；再利用两点定位法和截面整体平移计算动态着装人体的截面位置，从而利用最速下降法求得服装点数据到人体截面曲线的最短距离，即服装点位置的着装间隙量。

本发明所采用的技术方案为：一种动态着装间隙量的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：获取位于人体的同一截面上的多个第一探测点的位置数据，利用最小二乘法求得拟合曲线多项式方程系数，拟合得到人体截面曲线；

步骤二：实时获取位于服装上的多个第二探测点的位置数据和人体前中心和后中心的两个标记点的位置数据，所述第二探测点在静止状态下与所述第一探测点位于同一截面；

步骤三：基于步骤二获取的两个标记点的位置数据，采用两点定位法，获得人体截面相对于服装第二探测点的相对位置，利用最速下降法求第二探测点到人体截面曲线的最短距离。

本发明的有益效果是，本发明通过同时采集人体截面的三维数据，经过两点定位法、曲线拟合法与最速下降法，同步获得服装与对应人体截面的坐标，实现了动静状态下着装间隙量的测量。通过这种方法，消除了人体净体和着装分开测量方法存在的人体形态不一致的问题，进而产生的间隙量测量的巨大误差。快速计算出真人动态着装的间隙量，为服装的热湿舒适性分析和计算提供数据，为服装动态三维试衣提供的间隙量数据。

附图说明

图1为本发明人体截面间隙量示意图；

图2为本发明曲线拟合示意图；

图3为本发明方法流程图；

图4为本发明人体着装实验效果图；

附图标记说明:

1:投影 2:服装 3:人体 4:间隙量 5:动态 6:静态 7:被动点 8:主动点 9:前中点 10:后中点 11:拟合曲线 12:坐标轴

罗马数字I-XVI表示截面各个定位点的命名顺序

具体实施方式

下面结合附图与对本发明的着装间隙量计算方法作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定，具体实施方式以胸腰截面为例进行配图说明。

同步对照进行的着装间隙量的计算方法，包括对人体截面进行曲线拟合以及再利用两点定位法，将截面整体平移，从而利用最速下降法求得服装点位置的间隙量。

步骤一：静态净体胸(腰)截面三维数据获取：受试者穿上已标记好点位置的紧身内衣，在胸(腰)截面黏贴主、被动marker球，按照静态姿势要求进行测试，获取净体胸(腰)标记点的三维坐标数据。

步骤二：着装静、动态腰胸(腰)截面三维数据获取：去掉净体胸(腰)部黏贴的被动marker球，受试者穿上实验样衣。在服装胸(腰)截面已标记位置黏贴被动marker球。

步骤三：根据胸腰标记点坐标数据的分布特点，将胸截面和腰截面曲线划分为两段如图2所示。曲线拟合采用的函数为多项式，然后利用最小二乘法原理求得各人体截面分段拟合曲线多项式方程的系数。

胸围截面以9个点为一段完成4次多项式曲线拟合，得到4次多项式方程(p_i为拟合常数，x为拟合点坐标值)，见公式1-(1)。腰围人体截面以11个点为一段进行6次曲线拟合，得到6次多项式(p_i为拟合常数，x为拟合点坐标值)，见公式1-(2)。

给定数据点坐标(xi，yi)，其中i＝1，2，3，...n。并且使得拟合曲线与y＝f(x)的偏差最小，拟合曲线在点pi处的偏差为δi＝ω(xi)-y，i＝1，2，...n。为使两曲线越接近，即拟合效果越好，则需要两曲线偏差平方差越小，即为式1-(3)所得值最小。根据以上步骤即可算出曲线拟合方程系数。

步骤四：基于最速下降法对着装间隙量进行计算。

当受试者运动时，衣服上的标记点会跟随肢体及躯干运动而产生波动，尤其是标记点在垂直方向上可能与身体上的标记有细微的不同。由实验初步测试的结果及数据分析可得到，人体低速慢跑(≤8km/h)或行走运动过程中，尽管躯干有所扭曲和上下波动，但胸部和腰部的整体形状并无发生显著变形，在静态条件下的躯干截面曲线拟合方程可用于表征动态条件下的人体截面，根据运动状态下的两个净体标记点坐标，将人体截面曲线平移即可得到运动跑步中的人体截面曲线方程。本文采用截面前中心和后中心的标记点来计算运动状态下人体截面的位置。

设(x1，y1)和(x2，y2)为静态人体前、后中心坐标(x3，y3)和(x4，y4)为运动状态下对应的两点坐标，则曲线平移量可表示为Δx＝(x4+x3-x2-x1)/2和Δy＝(y4+y3-y2-y1)/2。将式1-(1)或式1-(2)中的曲线平移可计算出人体截面在动态位置的拟合曲线：

y＝f(x-Δx)+Δy. 1-(4)

本文利用最速下降法计算服装标记点到人体的最短距离，即转化求目标函数的最小值。在迭代法求解线性方程组和一般函数的优化中，最速下降法算法简单，对初值要求低，初始时收敛速度很快，因此可根据最速下降法的原理找到目标函数的最优解，即求出所需间隙量。

人体着装时间隙量为正值，因此可选择距离平方和(见式1-(5))进行最速下降法求间隙量平方值，开方即可求出所需间隙量d。

D(x)＝d²(x)＝(x-X)²+(y-Y)² 1-(5)

从当前xk出发。找一个方向PK。由Taylor展开式知道：

省略t的高阶无穷小项(O(||tp^k||))不计，可得到式1-(7)。

由定义可知函数值下降最多。D的最小值可以根据以下步骤计算出：

第1步：选择初始点x0，给定终止误差ε>0，并且令k:＝0

第2步：计算如果则停止迭代，输出x^k。否则需进行下一步，即取然后进行进一步的一维搜索，从而求出t_k，使得式1-(8)成立。

D(x^k+t_kp^k)＝min_t≥0(x^k+tp^k) 1-(8)

第3步：令x^k+1＝x^k+t_kp^k，k:＝k+1，并转到第2步继续进行迭代。

采取一维寻优法求得最优步长t_k，见式1-(9)。

由以上三个步骤可知，当迭代终止时，求得的值即为D的最小值。并开方求出间隙量值d，具体实例如图4所示。

本发明可用于各类服装的间隙量计算，通过确定合适的着装间隙量，可有效提升服装的舒适性、合体性，也提供了高效的三维服装设计技术，具有可推广应用价值。

以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。

Claims (1)

1.一种动态着装间隙量的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：获取位于人体的同一截面上的多个第一探测点的位置数据，利用最小二乘法求得拟合曲线多项式方程系数，拟合得到人体截面曲线；

步骤二：实时获取位于服装上的多个第二探测点的位置数据和人体前中心和后中心的两个标记点的位置数据，所述第二探测点在静止状态下与所述第一探测点位于同一截面；

步骤三：基于步骤二获取的两个标记点的位置数据，采用两点定位法，获得人体截面相对于服装第二探测点的相对位置，利用最速下降法求第二探测点到人体截面曲线的最短距离。