CN1760865A - 互联网三维人体测量数据共享系统及数据融合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了互联网三维人体测量数据共享系统及数据融合方法。三维人体测量数据表示模型从表征国民体型数据库及其在服装工业应用的角度，为三维人体测量信息的表达勾画了一个比较全面的描述框架。互联网三维人体测量数据库共享方法的技术方案，是通过建立通用数据库关系模型和信息存储数据库，并将各异构测量设备测量产生的数据文件，通过三维人体特征尺寸映射表转换入该通用信息存储数据库来实现的。本发明可以有效地克服互联网范围三维人体数据库之间结构和语义上的异构性，实现互联网范围三维量体数据的收集和共享。

Description

互联网三维人体测量数据共享系统及数据融合方法

技术领域

本发明涉及一种人体数据库的建立方法，特别涉及互联网三维人体测量数据共享系统及数据融合方法。

现有技术

1)非接触式三维人体测量技术

作为图像测量技术的一个分支，非接触式三维人体测量技术是以现代光学为基础，融光电子学、计算机图像学、信息分析与处理、计算机视觉等科学技术为一体的测量技术，把图像当作检测和传递信息的手段，从图像中提取有用信息，代表了现代人体测量技术的发展。非接触三维人体测量技术在资料完整性与再利用性上明显优于传统的测量方式，可满足快速、准确、无损伤地进行大量人体测量的要求，同时它不受测量者主观因素影响，适应范围也较广。非接触三维人体测量技术按其所用波段分为：X光、红外光、激光、普通光、微波及超声波等。较成功的测量方法有：激光测量法、莫尔条纹测量法、白光相位测量方法。目前国内应用较多的人体扫描设备是非接触激光测量原理，是用激光和多个CCD摄像机组成激光测距仪，对测量箱内的被测者从多个方位同时进行测量。摄像机接受激光光束射向人体表面后得到的反射光，根据受光位置、时间间隔、光轴角度与测距仪同步移动时，通过计算机算出人体同一高度截面上点的坐标值，进而求得人体表面的全部数据。

2)基于三维人体扫描技术的人体数据库及其应用

近年来，非接触三维人体测量技术的研发和应用在国内外服装领域发展很快。美国、德国、法国、英国、日本等，已建立了90多个大规模的人体测量数据库，其中欧美国家占了大部分，亚洲国家约10个，而日本占了一半以上。目前，我国还没有进行三维人体数据库的建立，而现行的人体数据系统已经不符合现代人体特征，急切需要建立适应我国人体特征的人体数据库系统，以适应现代服装工业等的需要。基于三维人体扫描技术的人体数据库将依托网络向更广泛的应用领域拓展，与服装设计、制造和流通过程一体化，将使三维人体测量技术在网络经济时代发生重大的变革。广泛有效地获得三维人体测量数据，建立适应我国人体特征的的人体数据库，使人体数据库表达的尺寸数据具有方便易查，便于管理和使用(比较、分析、应用)等特点，并利用现代数理统计分析及数据挖掘技术，可以追踪、研究客体及客体群组的整体变化情况，为我国服装工业生产计划、服装原型的建立、标准服装人台设计和服装规格标准的修订更新提供科学依据，进而应用于服装立体裁剪、三维服装CAD、商品检查或服装展示等。

3)基于WEB的分布式数据库及其应用技术

目前，基于WEB的分布式数据库及其应用技术已经日臻成熟，以当前的技术看，建立B/S结构的网络应用，并通过Internet/Intranet模式下数据库应用，相对易于把握、成本也比较低廉。B/S结构的数据库应用系统能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式(比如LAN，WAN，Internet/Intranet等)访问和操作共同的数据库的目的，现有技术能够有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也比较很安全。

4)异构三维人体测量数据库共享技术

在信息时代背景下，数据共享和数据融合是大趋势，可以预见，在不远的将来，我国乃至世界范围内将建立纺织服装领域的电子商务及数据库共享应用的平台。但目前由科研机构及厂商各自研究建立的三维人体测量数据库都是基于孤立小型局域网，收集的人体数据有限，不足以进行大规模的数据分析，如何将各局部三维人体测量数据库进行有效的数据集成和融合就成了非常迫切的问题。同时由于各局部三维人体测量数据库应用背景和目的不同，导致三维人体测量数据库之间不可避免的出现“异构”问题。“异构”问题体现在两个方面，一种是由于数据库结构不一致而导致的结构异构，例如东华大学测量设备器采用TC²，而西安工程科技学院测量设备器采用TechMath，虽然同为无接触式三维人体测量设备，但其测量的尺寸部位却不尽相同，造成基于不同测量设备器的人体数据库结构不同。另一种是由于同一个测量部位采用不同的术语来表达而造成的语义异构，例如在三维人体测量中，沿颈中部水平围量一周的尺寸名称常用的有“颈中围”，“颈围”，“脖围”，英文“Midneck girth”等提法。由于缺乏可共享的理解，势必导致各应用系统彼此分离独立，互操作困难，相互之间无法共享及重用。

三维人体测量数据库之间的“异构”将严重阻碍数据库之间数据的共享和重用，给基于WEB的三维人体测量数据库应用造成障碍。目前，我国在基于各局部三维人体测量数据库基础之上的数据共享及融合应用方面的研究未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足之处，提出一种互联网三维人体测量数据共享系统及数据融合方法，用于实现三维人体测量数据的异地收集、异构数据融合及数据库的共享应用。

实现本发明的技术方案是这样实现的：

各拥有非接触式三维测试仪的前端测试网点通过Internet在数据共享系统注册，按照三维人体测量数据表示模型收集人体测量数据的相应信息；利用现有的Internet传输设施，将收集来的信息传输至三维人体测量共享系统数据库，共享系统首先对传输数据的合法性进行注册检验，然后通过有效性检验验证数据的有效性，经语义结构映射将不同测试系统测试得到的数据文件，按照三维人体特征尺寸映射表的关系进行处理和转换，存入共享系统数据库；共享系统数据库中的数据可以配合WEB搜索引擎进行数据查询，应用数据分析工具进行数据挖掘，系统数据维护依据系统需要，对共享数据库结构、数据表示模型及语义与结构映射进行修改。

所述的三维人体测量数据表示模型分别从个体背景信息、测量原始文件、提取的人体尺寸信息、测量状态、测量方式、数据交换、扫描仪及三维人体测量数据所有者方面对三维人体测量信息进行记录存储，其中个体背景信息、提取的人体尺寸信息、测量状态、测量方式信息项名称定义及数据的取值遵从EN ISO7250标准。

所述的有效性检验和语义结构映射流程如下：

1)系统首先检查提交的测体标识号在共享数据库中是否已经存在，如果存在继续进行步骤2)，否则转步骤3)；

2)检测数据库中该存在测体标识号记录最近的测体时间-本次测体时间是否大于等于设定的时间阈值T，是继续进行步骤3)，否则该条数据记录不能存入共享数据库，转入下一条测体数据的处理；

3)提取当前测体数据的测试设备型号、软件版本信息，查找三维人体特征尺寸映射表中是否记载该测试设备与标准尺寸模版的尺寸数据映射信息，查到，继续步骤4)，否则，系统出现提示信息，数据处理结束；

4)依照三维人体特征尺寸映射表中记载的该测试设备与标准尺寸模版的尺寸数据映射关系，将尺寸数据导入共享数据库；

5)将该条测体数据的其他类别信息倒入共享数据库；

6)是否仍有测体数据等待处理，是转1)，否则程序结束。

三维人体测量数据表示模型中提取的人体尺寸信息部分所定义的尺寸名称为三维人体特征数据表示模版。三维人体特征尺寸映射表是指第一列为三维人体特征数据表示模版所定义的标准尺寸名称，后面列为不同测量系统相对应的人体部位尺寸名称，依照三维人体特征尺寸映射表中记载的不同测量系统与三维人体测量数据表示模型的尺寸数据映射关系，将尺寸数据导入共享系统数据库。

本发明的三维人体测量信息共享系统及数据融合方法，可以在现有互联网通讯模式下采用B/S编程模式实现。其中的Server端以共享系统数据库网站的形式建立，三维人体数据采集及传输、数据有效性检验及数据融合以前端应用工具软件的形式存在，由前端测试站点下载定制所使用测试设备的型号、软件版本，实际上是定位映射表中数据转换使用哪一列与三维人体特征数据表示模版建立一一对应的映射关系。系统将根据此映射关系对数据进行转换和传输。

附图说明：

图1是本发明的三维人体测量数据表示模型。

图2是三维人体测量数据共享系统数据处理流程。

图3是三维人体特征尺寸映射表结构示意图。

图4是数据的有效性检验及语义映射转换流程图。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是三维人体测量数据表示模型，该模型分别从个体背景信息、测量原始文件、提取的人体尺寸信息、测量状态、测量方式、数据交换、扫描仪及数据所有者方面对三维人体测量信息进行记录存储，其结构可以映射为关系数据库中的多张关系数据表。例如，个体背景信息包含测量对象编号、测量对象姓名、性别、出生年月日、出生地、身份证号码、测量地点、教育程度、职业、民族、父亲出生地、母亲出生地、是否为模特、成长地、是否经常运动、联系电话、备注等内容。提取的人体尺寸信息则包含了从各测量设备原始测量数据文件中提取的人体特征尺寸值，如肩宽、腰围、胸围等。每一描述部分下方竖线右侧为对该描述部分具体内容的定义，画横线部分为对该描述定义进一步细分的信息名称。其中个体背景信息、提取的人体尺寸信息、测量状态、测量方式方面具体描述内容的定义遵从EN ISO7250标准。被测试人的身高尺寸的标准术语定义为“Body height”，性别信息取值定义为“M”或“F”(M(male).指男子；F(female)指女子，测量地点的取值定义为ISO国家号码和地点等。

图2是三维人体测量数据共享系统数据处理流程。本发明的三维人体测量数据共享系统数据处理过程是：各拥有非接触式三维测试仪的前端测试网点通过Internet在数据共享系统注册，下载数据传输工具，并对系统进行定制，设置该测试站点非接触式三维测试仪的型号、版本。测试站点采用非接触式测量设备对人体对象进行测试，并按照三维人体测量数据表示模型收集被测试人的相应信息。收集到的三维人体测量数据包含两类信息，一类为非接触式测量设备测量得到的原始数据文件，不同的测试仪对应的原始数据文件格式不同。另一类为依据三维人体测量数据表示模型需要手工录入的其他对数据分析有用的信息，如被测试人的社会背景信息。对数据进行打包后，利用现有的Internet传输设施，通过强加密的安全网络隧道传输至三维人体测量数据库共享系统。共享系统首先对传输数据进行注册检验，实际上是检测该前端测试网点用户的合法性，然后通过数据检验及融合模块对数据进行解读转换，验证数据的有效性，并对数据进行映射转换后，存入共享系统数据库。对该共享系统数据库进行数据挖掘分析，可以应用于服装工业的数据查询分析需求(包括各数据收集网点、服装企业及网络个体用户的查询)和决策制定的依据。

图3是三维人体特征尺寸映射表结构示意图，图中第一列为三维人体特征数据表示模版所定义的标准尺寸名称，后面若干列为不同型号、软件版本的三维人体测试设备与之相对应的人体部位尺寸名称。如，测试设备A，版本1.0的A₁尺寸和测试设备B，版本2.0的B₁尺寸与三维人体特征数据表示模版所定义的O₁尺寸语义上是相同的。对数据进行映射转换时，需要将该尺寸对应的数据存入字段名为O₁的共享系统数据库中。

图4是数据的有效性检验及数据映射转换流程。对于每一个测试个体，系统分配一个唯一的测体标识号(如身份证)，测试站点提交测试数据时，系统需要验证时间的有效性。由于个体一生中体型在不断变化，所以个体在不同时期的测体数据具有重要的分析研究价值，考虑到个体在一生中可能测量多次的情况，所以允许某一个体在间隔时间大于某一时间阈值(如一年)时重复输入测体数据。依照图3的数据流程，对数据的有效性检验及数据映射的过程解释如下：

①系统首先检查提交的测体标识号在共享数据库中是否已经存在，如果存在继续进行步骤②，否则转步骤③；

②检测数据库中该存在测体标识号记录最近的测体时间-本次测体时间是否大于等于设定的时间阈值T，是继续进行步骤③，否则该条数据记录不能存入共享数据库，转入下一条测体数据的处理；

③提取当前测体数据的测试设备型号、软件版本信息，查找三维人体特征尺寸映射表中是否记载该测试设备与标准尺寸模版的尺寸数据映射信息，查到，继续步骤④，否则，系统出现提示信息，数据处理结束；

④依照三维人体特征尺寸映射表中记载的该测试设备与标准尺寸模版的尺寸数据映射关系，将尺寸数据导入共享数据库；

⑤将该条测体数据的其他类别信息导入共享数据库；

⑥是否仍有测体数据等待处理，是转①，否则程序结束。

Claims (4)

1、互联网三维人体测试数据库共享系统及数据融合方法，包括，共享系统数据库中的数据可以配合WEB搜索引擎进行数据查询，应用数据分析工具进行数据挖掘，系统数据维护依据系统需要，对共享数据库结构、数据表示模型及语义与结构映射进行修改；其特征在于，各拥有非接触式三维测试设备的前端测试网点通过Internet在数据共享系统注册，按照三维人体测量数据表示模型收集人体测量数据的相应信息；利用现有的Internet传输设施，将收集来的信息传输至三维人体测量共享系统数据库，共享系统首先对传输数据的合法性进行注册检验，然后通过有效性检验验证数据的有效性，经语义结构映射将不同测试系统测试得到的数据文件，按照三维人体特征尺寸映射表的关系进行处理和转换，存入共享系统数据库。

2、根据权利要求1所述的互联网三维人体测试数据库共享系统及数据融合方法，其特征在于：所述的三维人体测量数据表示模型分别从个体背景信息、测量原始文件、提取的人体尺寸信息、测量状态、测量方式、数据交换、扫描仪及三维人体测量数据所有者方面对三维人体测量信息进行记录存储，其中个体背景信息、提取的人体尺寸信息、测量状态、测量方式信息项名称定义及数据的取值遵从EN ISO7250标准。

3、根据权利要求1所述的互联网三维人体测试数据库共享系统及数据融合方法，其特征在于：所述的有效性检验和语义结构映射流程如下：

1)系统首先检查提交的测体标识号在共享数据库中是否已经存在，如果存在继续进行步骤2)，否则转步骤3)；

2)检测数据库中该存在测体标识号记录最近的测体时间-本次测体时间是否大于等于设定的时间阈值T，是继续进行步骤3)，否则该条数据记录不能存入共享数据库，转入下一条测体数据的处理；

3)提取当前测体数据的测试设备型号、软件版本信息，查找三维人体特征尺寸映射表中是否记载该测试设备与标准尺寸模版的尺寸数据映射信息，查到，继续步骤4)，否则，系统出现提示信息，数据处理结束；

4)依照三维人体特征尺寸映射表中记载的该测试设备与标准尺寸模版的尺寸数据映射关系，将尺寸数据导入共享数据库；

5)将该条测体数据的其他类别信息导入共享数据库；

6)是否仍有测体数据等待处理，是转1)，否则程序结束。

4、根据权利要求1或3所述的互联网三维人体测试数据库共享系统及数据融合方法，其特征在于：三维人体特征尺寸映射表是指第一列为三维人体特征数据表示模版所定义的尺寸名称，后面其余列为不同测量系统相对应的人体部位尺寸名称，依照三维人体特征尺寸映射表中记载的不同测量系统与三维人体测量数据表示模型的尺寸数据映射关系，将尺寸数据导入共享系统数据库。

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