CN111915725B - 一种基于运动重建的人体测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于人体测量技术领域，涉及一种基于运动重建的人体测量方法；工艺步骤如下：步骤一，利用手机摄像头采集人体四周图像；步骤二，将采集人体四周图像利用运动重建方法计算场景三维模型；步骤三，剔除场景三维模型中的背景与地面从而提取人体三维模型；步骤四，将人体三维模型缩放到真实比例；步骤五，在人体模型上选择需要测量的部位进行测量；本发明所述方法不需专业的图像信息采集设备，对信息采集人员无特定技能要求，提取人体三维模型能够调整到人体真实比例，提高服装个性化设计的人体契合度和舒适度；该方法在服装个性化设计、电子商务、虚拟试衣以及医学等领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域：
本发明属于人体测量技术领域，涉及一种利用运动重建算法、一致性算法等对采集人体信息进行处理计算的方法，特别是一种基于运动重建的人体测量方法。
背景技术：
人体测量是服装个性化设计、电子商务、虚拟试衣以及医学等行业生产的基本技术依据。传统的人体测量利用半圆仪、卡尺、皮尺等传统手工人体测量方法难以满足快速、准确、大批量的现实人体三维测量需求,并且传统方法会由于测量专家的不同会将人为误差引进测量结果。与传统的测量方法相比,以计算机视觉算法为基础的三维人体测量系统具有测量时间短、数据精确度高且全面等特点,可以短时间内获取人体稠密的点云数据,然后通过对点云数据进行分析得到所需要的尺寸信息。
在现有技术中，公开号为CN104992441B的中国专利，公开了一种面向个性化虚拟试衣的真实人体三维建模方法。该算法以视频作为输入数据，经过特征匹配、关键帧选取、三维点云生成、模板映射、纹理映射等几个步骤，得到人体表面三维模型；采用运动恢复结构的技术大大简化了重建过程，减轻了数据采集者和被采集者的负担，降低了对仪器和设备的要求，同时能获得较为精确的重建结果；利用模板映射能获得完整的人体表面模型，使算法对于人体纹理信息缺失和自身遮挡更加鲁棒。公开号为CN110717983A的中国专利，公开了一种基于背包式三维激光点云数据的建筑物立面三维重建方法，涉及地理信息技术领域。包括以下步骤：S1.建筑物点云数据获取；S2.建筑物立面点云数据自动提取；S3.单体建筑物自动分割；S4.建筑物立面几何位置边界获取；S5.建筑物立面三维重建。本发明采用基于体元投影密度的点云滤波算法在保留较为完整的建筑物目标的同时有效滤除地面和植被等非建筑物目标，然后利用图像全局搜索和剖面分析的方法实现单体建筑物的自动分割；针对单体建筑物点云利用RANSAC算法进行立面自动分割和冗余立面剔除获取建筑物立面几何位置边界；利用二维边界线约束原始点云数据并结合RANSAC算法进行立面三维边界直线拟合以获取建筑物立面几何框架模型。
现有利用三维重建方法对人体进行测量的方法主要存在以下问题不足：(1)现有方法图像信息采集设备昂贵、维护成本高；(2)三维重建方法对人体进行测量的过程及设备的使用方法复杂，对工作人员需要较高的专业技能。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对现有的人体测量方法存在图像信息采集设备昂贵、操作流程复杂的缺陷，寻求设计一种基于运动重建的人体测量方法。
为了实现上述目的，本发明涉及的一种基于运动重建的人体测量方法，工艺步骤如下：
步骤一，利用手机摄像头采集人体四周图像；
步骤二，将采集人体四周图像利用运动重建方法计算场景三维模型；
步骤三，剔除场景三维模型中的背景与地面从而提取人体三维模型；
步骤四，将人体三维模型缩放到真实比例；
步骤五，在人体模型上选择需要测量的部位进行测量。
所述步骤一具体为：利用手机摄像头环绕人体拍摄，拍摄时图像覆盖人体所有部位。
所述步骤一采集人体四周图像时为增加人体特征点并凸显人体轮廓，人体模特选择身穿纹理丰富的迷彩紧身衣，利用迷彩图形增加人体特征点数量，紧身衣凸显人体轮廓。
所述步骤二具体为：利用运动重建算法，输入手机采集的图像，自动生成模型，由于图像中包含人体及背景区域，自动生成的模型包括人体和人体所在的场景三维模型。
所述步骤三具体为：利用随机采样一致性算法提取场景三维模型中的平面，设平面为N，场景模型中的点记为Pi，设Pi到平面N的距离采集为di，当di＞0时Pi在平面N的上侧，当di＜0时Pi在平面N的下侧，设在平面N上侧的点的数量为n1，在平面N下侧的点的数量为n2；当时，平面N为地面并将其删除，从场景模型中提取人体三维模型。
所述步骤四具体为：人体三维模型呈长条状并旋转人体模型使人体头脚方向与坐标系Z轴重合，然后输入身高，根据真实身高将人体三维模型缩放到真实比例；即设人体身高为H，人体三维模型中Z轴方向最大坐标值为Zmax，最小值为Zmin，则模型缩放系数将人体三维模型的尺寸与模型缩放系数相乘获得真实比例的人体三维模型。
所述步骤五具体为：在人体模型上选择需要测量的部位，如脖颈、胸、腰、腹等；计算所选位置点云的凸包，凸包的周长即为所选人体部位的周长。
本发明与现有技术相比，所设计的基于运动重建的人体测量方法具有如下有益效果：本方法不需专业的图像信息采集设备，只需借助手机拍摄若干照片，操作简单，对信息采集人员无特定技能要求，提取人体三维模型能够调整到人体真实比例，真实尺寸的人体模型有助于服装个性化设计领域远程获取身材数据，提高服装个性化设计的人体契合度和舒适度；并且本方法应用在电商平台进行虚拟试衣，能够更好的辅助消费者选择合适的尺码；本方法在服装个性化设计、电子商务、虚拟试衣以及医学等领域具有广阔的应用前景。
附图说明：
图1为本发明涉及的提取场景三维模型的示意图。
图2为本发明涉及的提取的人体三维模型的示意图。
图3为本发明涉及的人体三维模型测量部位凸包的示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的一种基于运动重建的人体测量方法，工艺步骤如下：
步骤一，利用手机摄像头采集人体四周图像：
利用手机摄像头环绕人体拍摄，拍摄时图像覆盖人体所有部位，相邻图像之间至少有30％的重叠率，并在人体侧面采集更多的图像；
采集人体四周图像时为增加人体特征点并凸显人体轮廓，人体模特选择身穿纹理丰富的迷彩紧身衣，利用迷彩图形增加人体特征点数量，紧身衣凸显人体轮廓；
步骤二，利用运动重建方法计算场景三维模型：
利用运动重建算法，输入手机采集的图像，自动生成模型，由于图像中包含人体及背景区域，自动生成的模型包括人体和人体所在的场景三维模型；
步骤三，剔除场景三维模型中的背景与地面从而提取人体三维模型：
利用随机采样一致性算法提取场景三维模型中的平面，设平面为N，场景模型中的点记为Pi，设Pi到平面N的距离采集为di，当di＞0时Pi在平面N的上侧，当di＜0时Pi在平面N的下侧，设在平面N上侧的点的数量为n1，在平面N下侧的点的数量为n2；本方法构建的人体模型大约有30000个点，由于存在误差，当平面N为地面时，平面N下侧存在150-300个噪声点，因此当(30000/150)时，平面N为地面并将其删除，从场景模型中提取人体三维模型；
步骤四，将模型缩放到真实比例:
人体三维模型呈长条状并旋转人体模型使人体头脚方向与坐标系Z轴重合，然后输入身高，根据真实身高将人体三维模型缩放到真实比例；即设人体身高为H，人体三维模型中Z轴方向最大坐标值为Zmax，最小值为Zmin，则模型缩放系数将人体三维模型的尺寸与模型缩放系数相乘获得真实比例的人体三维模型；
步骤五，在人体模型上选择需要测量的部位:
在人体模型上选择需要测量的部位，如脖颈、胸、腰、腹等；计算所选位置点云的凸包，凸包的周长即为所选人体部位的周长。
本实施例涉及的基于运动重建的人体测量方法只需借助手机拍摄进行图像信息采集，操作简单，不需要专业的工作人员操作高端图像信息采集设备进行繁琐的操作，节省成本，任何人都可以随时随地进行信息采集，大大提高了人体三维建模数据采集的便捷性；提取人体三维模型能够调整到人体真实比例，该方法能够应用服装个性化设计、电子商务、虚拟试衣以及医学等领域，具有广阔的发展前景。
实施例2：
本实施例应用实施例1所述的基于运动重建的人体测量方法对人体模特进行三维建模和身材数据测量，具体步骤如下：
步骤一，利用手机摄像头，围绕人体模特全方位采集30张图像；
步骤二，利用运动重建算法，根据手机采集的图像建立模特的场景三维模型，场景三维模型如图1所示；
步骤三，剔除场景三维模型中的背景与地面从而提取人体三维模型，该场景三维模型共用42756个点，其中人体三维模型共有33800个点，地面共有8800个点，噪声点共有156个点，提取的人体三维模型如图2所示；
步骤四，将人体三维模型缩放到真实比例，人体三维模型中模特身高共35个长度单位，真实身高185cm，将人体三维模型拉伸5.3(即185/35)倍，即可将人体三维模型缩放到真实比例；
骤五，如图3所示，在人体模型上选择需要测量的部位，如胸部，计算所选胸部位置点云的凸包，凸包的周长即为所选人体部位的周长。
Claims (3)
1.一种基于运动重建的人体测量方法，其特征在于：工艺步骤如下：
步骤一，利用手机摄像头采集人体四周图像；具体为：利用手机摄像头环绕人体拍摄，拍摄时图像覆盖人体所有部位；所述步骤一采集人体四周图像时为增加人体特征点并凸显人体轮廓，人体模特选择身穿迷彩紧身衣，利用迷彩图形增加人体特征点数量，紧身衣凸显人体轮廓；
步骤二，将采集人体四周图像利用运动重建方法计算场景三维模型；
步骤三，剔除场景三维模型中的背景与地面从而提取人体三维模型；具体为：
利用随机采样一致性算法提取场景三维模型中的平面，设平面为，场景模型中的点记为/>，设/>到平面/>的距离采集/>，当/>时/>在平面/>的上侧，当/>时在平面/>平面的下侧，设在平面/>上侧的点的数量为/>，在平面/>下侧的点的数量为/>；当/>时，平面/>为地面并将其删除，从场景模型中提取人体三维模型；
步骤四，将人体三维模型缩放到真实比例；具体为：
人体三维模型呈长条状并旋转人体模型使人体头脚方向与坐标系Z轴重合，然后输入身高，根据真实身高将人体三维模型缩放到真实比例；即设人体身高为H，人体三维模型中Z轴方向最大坐标值为，最小值为/>，则模型缩放系数/>，将人体三维模型的尺寸与模型缩放系数相乘获得真实比例的人体三维模型；
步骤五，在人体模型上选择需要测量的部位进行测量。
2.根据权利要求1所述的基于运动重建的人体测量方法，其特征在于：所述步骤二具体为：利用运动重建算法，输入手机采集的图像，自动生成模型，由于图像中包含人体及背景区域，自动生成的模型包括人体和人体所在的场景三维模型。
3.根据权利要求2所述的基于运动重建的人体测量方法，其特征在于：所述步骤五具体为：在人体模型上选择需要测量的部位，计算所选位置点云的凸包，凸包的周长即为所选人体部位的周长。
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