CN1262085A - 一种人体尺寸测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人体尺寸测量装置,有一个测量台,测量台上设有标识板,在测量台的两侧呈轴对称的位置设有所述的摄像机和投影仪,摄像机背后设有黑色屏幕,摄像机的输出端与所述计算机内的图象卡输入端电连接,所述投影仪上设有一个移动光栅,该光栅由步进电机通过螺杆传动机构驱动,有一个控制器通过接口模块与所述计算机连接,本发明可精确地测定人体特征尺寸和人体的三维表面形态。

Description

一种人体尺寸测量方法

本发明涉及一种人体尺寸测量方法，该方法利用投影及摄像技术对人体尺寸进行非接触式测量。

中国专利CN108437A(人体三维结构数据自动测量系统)公开了一种非接触式的人体尺寸测量系统，该技术是通过摄像机及红外成像技术，结合滤光技术将人体图象摄取保存，利用计算机图象处理技术将人体图象中的人体真实外形轮廓提取出来，该技术先通过旋转摄取多幅人体外形轮廓，然后对多幅人体外形轮廓进行综合运算，得出反映人体立体结构特征的三维数据。但是这种系统实现人体与背景的边缘检测十分困难，系统精度比较差，可靠性和稳定性难以保证。

本发明的目的在于提供一种人体尺寸测量方法，使用该方法可以用极短的时间，较精确地测定如胸围、腰围、肩宽、身高等人体特征尺寸和人体的三维表面形态。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：使用摄像机、投影仪及计算机作为检测工具，预先设置一个水平的测量台，在该测量台上设定一个垂直于该测量台的参考平面，并在该参考平面的视场范围内设立一个标识板，以参考平面为对称中心平面，在其两侧面的对称位置设置所述的摄像机和投影仪，在背景处设置黑色屏幕，被测人体位于参考平面处，参考平面一侧的摄像机及投影仪对准被测人体的正面，参考平面另一侧的摄像机及投影仪对准被测人体的背面，所述投影仪使用白光线光源，其上装有一个正弦玻璃光栅，该光栅上设有起始标记，白光线透过正弦玻璃光栅形成结构光，投影仪将该结构光投射到被测人体表面形成变形光栅映象，所述的正弦玻璃光栅可以在一个栅距内垂直于光轴做等距步进移动三个相位，然后返回初始相位，在光栅移动的过程中使被测人体的正面和背面各产生四幅变形光栅映象，用所述的摄象机将该八幅映象同步连续地摄入所述的计算机内，通过编制的计算机专用软件，对被测人体的变形光栅映象进行预处理、边缘检测、图象处理和相位计算，获得被测人体表面各点的三维坐标数据，进而计算所需的人体尺寸数据和表面形态。

本发明具有如下优点：

1、本测量方法所获取的信息量大，所得到的一帧人体相位图包含了人体的全部三维信息，通过数据处理，不仅可以获得服装设计所需的特征尺寸，而且根据需要，可以获取人体图象上任意一点的三维坐标。

2、本测量方法可以在线通过人机对话方式进行测量，也可以实现离线数据处理，节省现场测量时间。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明

图1、本发明的测量系统布置示意图

图2、本发明的投影仪结构示意图

图3、螺杆传动机构示意图

图4、螺杆传动机构右视图(图3的右视图)

图5、光栅在投影仪中的位置图

图6、控制器电气原理框图

图7、控制器电气原理图

图8、计算机程序框图

一种人体尺寸测量方法，使用摄像机、投影仪及计算机作为检测工具，预先设置一个水平的测量台，在该测量台上设定一个垂直于该测量台的参考平面，并在该参考平面的视场范围内设立一个标识板，以参考平面为对称中心平面，该对称中心平面与参考平面重合，在其两侧面的对称位置设置所述的摄像机和投影仪，该摄像机和投影仪距离参考平面2.6米；为了从背景中抽取人体目标，使图象背景干净，获得图象边缘检测所需要的人体图象，还需要在背景处设置黑色屏幕；被测人体位于参考平面处，参考平面一侧的摄像机及投影仪对准被测人体的正面，参考平面另一侧的摄像机及投影仪对准被测人体的背面，所述投影仪使用白光线光源，其上装有一个正弦玻璃光栅，该光栅上设有起始标记，白光线透过正弦玻璃光栅形成结构光，投影仪将该结构光投射到被测人体表面形成变形光栅映象，所述的正弦玻璃光栅可以在一个栅距内垂直于光轴做等距步进移动三个相位，然后返回初始相位，在光栅移动的过程中使被测人体的正面和背面各产生四幅变形光栅映象，用所述的摄像机将该八幅映象同步连续地摄入所述的计算机内，采用四幅图象相加取平均值的算法消去人体表面上的光栅条纹；通过编制的计算机专用软件，对被测人体的变形光栅映象进行预处理、边缘检测、图象处理和相位计算，获得被测人体表面各点的三维坐标数据，进而计算所需的人体尺寸数据和表面形态。所述的边缘检测是采用方向优先法进行边界跟踪，利用sobei算子自动确定阈值，利用八邻域编码技术提高边缘检测速度，并利用人体形态特征完成人体图象外轮廓线按行排序记录的边界数据转换，完成人体图象的边缘检测。进行相位计算时，需将参考平面由对称中心平面，平移到摄象机光轴与被测人体表面交点的平面，作为虚参考平面，并在光栅上设置起始标识，在参考平面的视场范围内设置标识板，修正计算公式进而完成相位计算。修正后的计算公式如下

高度公式： $h(x,y)=\frac{k\left(\mathrm{\Φ}\right)Z^{\′}.-X[\cos \mathrm{\θ}-k\left(\mathrm{\Φ}\right)\sin \mathrm{\θ}]}{k\left(\mathrm{\Φ}\right)\cos \mathrm{\θ}+\sin \mathrm{\θ}}$ 式中Z′。＝(rh²+d²)^1/2 $k\left(\mathrm{\φ}\right)=\frac{P.\×\mathrm{\Φ}(x,y)}{256\×Z^{\′}}$ $\mathrm{rh}=1-b,b=\frac{1\×t}{d+t}$ $t=\frac{\mathrm{\Φ}\left(256\right)-{\mathrm{\Φ}}_p\left(256\right)}{256}\×P$ 。

参见图8，应用C语言和汇编语言编制计算机边缘检测、图象分割、相位计算和数据处理软件，获得人体表面所需要的任意围度、任意长度、任意宽度和任意两点间的距离，获得所需要的尺寸，并能满足朔造人体标准模型所需的形态和尺寸。系统的校正、控制、测量以及数据的统计也全部由微机自动完成。

参见图1，为实现本发明需要设计一个测量系统，在该系统中有一个测量台6，测量台上设有标识板5，标识板上标有标准条纹，在进行尺寸计算时作为参考基准，测量之前，测量台上悬挂一个参考平面4，该参考平面仅在本测量系统校验标定时使用，对人体测量时移开，该参考平面可采用一块白色幕布，标定时，以参考平面所形成的平面为基准使投影仪的光轴与摄像机的光轴相交在该平面上。在测量台的两侧呈轴对称的位置设有两台摄像机1和两台投影仪3，摄像机安装在三角架2的云台上，投影仪吊装在三角架下端，投影仪与三角架主轴之间的夹角可方便地调节。摄像机背后设有黑色屏幕7，其作用是把图象从背景中分离出来，便于进行图象边缘检测，摄像机采用CCD黑白摄像机，该摄像机的输出端与计算机9内的图象卡12输入端电连接，该图象卡采用PIP图象卡，所述投影仪采用普通白光光源，参见图2及图5，其光路部件由球面反射镜201、卤钨灯丝202、非球面聚光镜203、隔热玻璃204、球面聚光镜205、物镜207顺序排列组成，在投影仪上设有一个移动光栅206，该光栅设在球面聚光镜和物镜之间的位置，该光栅由步进电机通过螺杆传动机构301驱动，参见图3及图4，所述的螺杆传动机构中有一个固定板313，该固定板与投影仪固定，该固定板上设有电机座307，两个螺杆座308、309，电机座上装有步进电机311，螺杆座上装有传动螺杆302和导向轴305，传动螺杆上设有传动螺母303和滑块304，步进电机每转90°则光栅平移0.125毫米，该滑块上装有光栅盒306，其内装有光栅206，所述的光栅是在一个镜片上光刻出等距的条纹。有一个控制器8通过接口模块801与所述计算机连接，该计算机配置有打印机10和显示器11，该控制器由投影光源电路802、脉冲显示模块803，步进电机驱动模块804、电源模块805组成。参见图6、图7，控制器中的接口模块的左侧输出端是D2、D6，右侧输出端是D1、D7，分别控制左右侧的器件工作，D0是投影光源控制端，左、右侧输出端是通过计算机并口与计算机数据总线相连接，电路采用光电隔离器件806，一方面使控制器与计算机的信号电平相隔离，起保护计算机的作用，另一方面进行电平转换，把计算机的TTL电平转换成控制器需要的CMOS电平，使传输的信号电平相匹配。步进电机驱动模块是产生脉冲信号，驱动步进电机311转动，它由脉冲相位分配器807和功率放大器组成，在脉冲相位分配器中，CH250芯片是以三相双三拍接线的工作方式，即一个触发脉冲使步进电机旋转3°，在计算机发送不同的控制信息下，该芯片产生使步进电机正转、反转、停止等控制信号，功率放大器线路产生步进电机驱动电流。脉冲显示模块是显示脉冲计数和步进电机的正、反转，该模块由CO40110、CO4081等芯片组成，它把主机发出的信号进行“预处理”后作为CP脉冲，使R--S翻转，让计数器按加法方式工作，输出十进制数码，显示步进电机的转角值。电源模块是提供投影仪、摄像机、控制器的工作电源，电源类别有直流+12伏、直流+24伏、交流30伏。直流+24伏、直流+12伏电源为开关电源，其调整管工作在开关状态，该线路具有功耗小、功率高、体积小、重量轻、稳压范围宽的优点，交流30伏是卤钨灯电源。

Claims (1)

1、一种人体尺寸测量方法，使用摄像机、投影仪及计算机作为检测工具，其特征在于：预先设置一个水平的测量台，在该测量台上设定一个垂直于该测量台的参考平面，并在该参考平面的视场范围内设立一个标识板，以参考平面为对称中心平面，在其两侧面的对称位置设置所述的摄像机和投影仪，在背景处设置黑色屏幕，被测人体位于参考平面处，参考平面一侧的摄像机及投影仪对准被测人体的正面，参考平面另一则的摄像机及投影仪对准被测人体的背面，所述投影仪使用白光线光源，其上装有一个正弦玻璃光栅，该光栅上设有起始标记，白光线透过正弦玻璃光栅形成结构光，投影仪将该结构光投射到被测人体表面形成变形光栅映象，所述的正弦玻璃光栅可以在一个栅距内垂直于光轴做等距步进移动三个相位，然后返回初始相位，在光栅移动的过程中使被测人体的正面和背面各产生四幅变形光栅映象，用所述的摄像机将该八幅映象同步连续地摄入所述的计算机内，通过编制的计算机专用软件，对被测人体的变形光栅映象进行预处理、边缘检测、图象处理和相位计算，获得被测人体表面各点的三维坐标数据，进而计算所需的人体尺寸数据和表面形态。

Images