專利名稱：一種人體尺寸測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人體尺寸測(cè)量方法，該方法利用投影及攝像技術(shù)對(duì)人體尺寸進(jìn)行非接觸式測(cè)量。
中國(guó)專利CN108437A(人體三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng))公開了一種非接觸式的人體尺寸測(cè)量系統(tǒng)，該技術(shù)是通過攝像機(jī)及紅外成像技術(shù)，結(jié)合濾光技術(shù)將人體圖象攝取保存，利用計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)將人體圖象中的人體真實(shí)外形輪廓提取出來，該技術(shù)先通過旋轉(zhuǎn)攝取多幅人體外形輪廓，然后對(duì)多幅人體外形輪廓進(jìn)行綜合運(yùn)算，得出反映人體立體結(jié)構(gòu)特征的三維數(shù)據(jù)。但是這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人體與背景的邊緣檢測(cè)十分困難，系統(tǒng)精度比較差，可靠性和穩(wěn)定性難以保證。
本發(fā)明的目的在于提供一種人體尺寸測(cè)量方法，使用該方法可以用極短的時(shí)間，較精確地測(cè)定如胸圍、腰圍、肩寬、身高等人體特征尺寸和人體的三維表面形態(tài)。
本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的使用攝像機(jī)、投影儀及計(jì)算機(jī)作為檢測(cè)工具，預(yù)先設(shè)置一個(gè)水平的測(cè)量臺(tái)，在該測(cè)量臺(tái)上設(shè)定一個(gè)垂直于該測(cè)量臺(tái)的參考平面，并在該參考平面的視場(chǎng)范圍內(nèi)設(shè)立一個(gè)標(biāo)識(shí)板，以參考平面為對(duì)稱中心平面，在其兩側(cè)面的對(duì)稱位置設(shè)置所述的攝像機(jī)和投影儀，在背景處設(shè)置黑色屏幕，被測(cè)人體位于參考平面處，參考平面一側(cè)的攝像機(jī)及投影儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)人體的正面，參考平面另一側(cè)的攝像機(jī)及投影儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)人體的背面，所述投影儀使用白光線光源，其上裝有一個(gè)正弦玻璃光柵，該光柵上設(shè)有起始標(biāo)記，白光線透過正弦玻璃光柵形成結(jié)構(gòu)光，投影儀將該結(jié)構(gòu)光投射到被測(cè)人體表面形成變形光柵映象，所述的正弦玻璃光柵可以在一個(gè)柵距內(nèi)垂直于光軸做等距步進(jìn)移動(dòng)三個(gè)相位，然后返回初始相位，在光柵移動(dòng)的過程中使被測(cè)人體的正面和背面各產(chǎn)生四幅變形光柵映象，用所述的攝象機(jī)將該八幅映象同步連續(xù)地?cái)z入所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過編制的計(jì)算機(jī)專用軟件，對(duì)被測(cè)人體的變形光柵映象進(jìn)行預(yù)處理、邊緣檢測(cè)、圖象處理和相位計(jì)算，獲得被測(cè)人體表面各點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算所需的人體尺寸數(shù)據(jù)和表面形態(tài)。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本測(cè)量方法所獲取的信息量大，所得到的一幀人體相位圖包含了人體的全部三維信息，通過數(shù)據(jù)處理，不僅可以獲得服裝設(shè)計(jì)所需的特征尺寸，而且根據(jù)需要，可以獲取人體圖象上任意一點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
2、本測(cè)量方法可以在線通過人機(jī)對(duì)話方式進(jìn)行測(cè)量，也可以實(shí)現(xiàn)離線數(shù)據(jù)處理，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)間。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明

圖1、本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)布置示意2、本發(fā)明的投影儀結(jié)構(gòu)示意3、螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意4、螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)右視圖(圖3的右視圖)圖5、光柵在投影儀中的位置6、控制器電氣原理框7、控制器電氣原理8、計(jì)算機(jī)程序框圖一種人體尺寸測(cè)量方法，使用攝像機(jī)、投影儀及計(jì)算機(jī)作為檢測(cè)工具，預(yù)先設(shè)置一個(gè)水平的測(cè)量臺(tái)，在該測(cè)量臺(tái)上設(shè)定一個(gè)垂直于該測(cè)量臺(tái)的參考平面，并在該參考平面的視場(chǎng)范圍內(nèi)設(shè)立一個(gè)標(biāo)識(shí)板，以參考平面為對(duì)稱中心平面，該對(duì)稱中心平面與參考平面重合，在其兩側(cè)面的對(duì)稱位置設(shè)置所述的攝像機(jī)和投影儀，該攝像機(jī)和投影儀距離參考平面2.6米；為了從背景中抽取人體目標(biāo)，使圖象背景干凈，獲得圖象邊緣檢測(cè)所需要的人體圖象，還需要在背景處設(shè)置黑色屏幕；被測(cè)人體位于參考平面處，參考平面一側(cè)的攝像機(jī)及投影儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)人體的正面，參考平面另一側(cè)的攝像機(jī)及投影儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)人體的背面，所述投影儀使用白光線光源，其上裝有一個(gè)正弦玻璃光柵，該光柵上設(shè)有起始標(biāo)記，白光線透過正弦玻璃光柵形成結(jié)構(gòu)光，投影儀將該結(jié)構(gòu)光投射到被測(cè)人體表面形成變形光柵映象，所述的正弦玻璃光柵可以在一個(gè)柵距內(nèi)垂直于光軸做等距步進(jìn)移動(dòng)三個(gè)相位，然后返回初始相位，在光柵移動(dòng)的過程中使被測(cè)人體的正面和背面各產(chǎn)生四幅變形光柵映象，用所述的攝像機(jī)將該八幅映象同步連續(xù)地?cái)z入所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)，采用四幅圖象相加取平均值的算法消去人體表面上的光柵條紋；通過編制的計(jì)算機(jī)專用軟件，對(duì)被測(cè)人體的變形光柵映象進(jìn)行預(yù)處理、邊緣檢測(cè)、圖象處理和相位計(jì)算，獲得被測(cè)人體表面各點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算所需的人體尺寸數(shù)據(jù)和表面形態(tài)。所述的邊緣檢測(cè)是采用方向優(yōu)先法進(jìn)行邊界跟蹤，利用sobei算子自動(dòng)確定閾值，利用八鄰域編碼技術(shù)提高邊緣檢測(cè)速度，并利用人體形態(tài)特征完成人體圖象外輪廓線按行排序記錄的邊界數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，完成人體圖象的邊緣檢測(cè)。進(jìn)行相位計(jì)算時(shí)，需將參考平面由對(duì)稱中心平面，平移到攝象機(jī)光軸與被測(cè)人體表面交點(diǎn)的平面，作為虛參考平面，并在光柵上設(shè)置起始標(biāo)識(shí)，在參考平面的視場(chǎng)范圍內(nèi)設(shè)置標(biāo)識(shí)板，修正計(jì)算公式進(jìn)而完成相位計(jì)算。修正后的計(jì)算公式如下高度公式h(x,y)=k(Φ)Z′.-X[cosθ-k(Φ)sinθ]k(Φ)cosθ+sinθ]]>式中Z′。＝(rh2+d2)1/2k(φ)=P.×Φ(x,y)256×Z′]]>rh=1-b,b=1×td+t]]>t=Φ(256)-Φp(256)256×P]]>。
參見圖8，應(yīng)用C語言和匯編語言編制計(jì)算機(jī)邊緣檢測(cè)、圖象分割、相位計(jì)算和數(shù)據(jù)處理軟件，獲得人體表面所需要的任意圍度、任意長(zhǎng)度、任意寬度和任意兩點(diǎn)間的距離，獲得所需要的尺寸，并能滿足朔造人體標(biāo)準(zhǔn)模型所需的形態(tài)和尺寸。系統(tǒng)的校正、控制、測(cè)量以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)也全部由微機(jī)自動(dòng)完成。
參見圖1，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明需要設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中有一個(gè)測(cè)量臺(tái)6，測(cè)量臺(tái)上設(shè)有標(biāo)識(shí)板5，標(biāo)識(shí)板上標(biāo)有標(biāo)準(zhǔn)條紋，在進(jìn)行尺寸計(jì)算時(shí)作為參考基準(zhǔn)，測(cè)量之前，測(cè)量臺(tái)上懸掛一個(gè)參考平面4，該參考平面僅在本測(cè)量系統(tǒng)校驗(yàn)標(biāo)定時(shí)使用，對(duì)人體測(cè)量時(shí)移開，該參考平面可采用一塊白色幕布，標(biāo)定時(shí)，以參考平面所形成的平面為基準(zhǔn)使投影儀的光軸與攝像機(jī)的光軸相交在該平面上。在測(cè)量臺(tái)的兩側(cè)呈軸對(duì)稱的位置設(shè)有兩臺(tái)攝像機(jī)1和兩臺(tái)投影儀3，攝像機(jī)安裝在三角架2的云臺(tái)上，投影儀吊裝在三角架下端，投影儀與三角架主軸之間的夾角可方便地調(diào)節(jié)。攝像機(jī)背后設(shè)有黑色屏幕7，其作用是把圖象從背景中分離出來，便于進(jìn)行圖象邊緣檢測(cè)，攝像機(jī)采用CCD黑白攝像機(jī)，該攝像機(jī)的輸出端與計(jì)算機(jī)9內(nèi)的圖象卡12輸入端電連接，該圖象卡采用PIP圖象卡，所述投影儀采用普通白光光源，參見圖2及圖5，其光路部件由球面反射鏡201、鹵鎢燈絲202、非球面聚光鏡203、隔熱玻璃204、球面聚光鏡205、物鏡207順序排列組成，在投影儀上設(shè)有一個(gè)移動(dòng)光柵206，該光柵設(shè)在球面聚光鏡和物鏡之間的位置，該光柵由步進(jìn)電機(jī)通過螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)301驅(qū)動(dòng)，參見圖3及圖4，所述的螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中有一個(gè)固定板313，該固定板與投影儀固定，該固定板上設(shè)有電機(jī)座307，兩個(gè)螺桿座308、309，電機(jī)座上裝有步進(jìn)電機(jī)311，螺桿座上裝有傳動(dòng)螺桿302和導(dǎo)向軸305，傳動(dòng)螺桿上設(shè)有傳動(dòng)螺母303和滑塊304，步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)90°則光柵平移0.125毫米，該滑塊上裝有光柵盒306，其內(nèi)裝有光柵206，所述的光柵是在一個(gè)鏡片上光刻出等距的條紋。有一個(gè)控制器8通過接口模塊801與所述計(jì)算機(jī)連接，該計(jì)算機(jī)配置有打印機(jī)10和顯示器11，該控制器由投影光源電路802、脈沖顯示模塊803，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊804、電源模塊805組成。參見圖6、圖7，控制器中的接口模塊的左側(cè)輸出端是D2、D6，右側(cè)輸出端是D1、D7，分別控制左右側(cè)的器件工作，D0是投影光源控制端，左、右側(cè)輸出端是通過計(jì)算機(jī)并口與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線相連接，電路采用光電隔離器件806，一方面使控制器與計(jì)算機(jī)的信號(hào)電平相隔離，起保護(hù)計(jì)算機(jī)的作用，另一方面進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，把計(jì)算機(jī)的TTL電平轉(zhuǎn)換成控制器需要的CMOS電平，使傳輸?shù)男盘?hào)電平相匹配。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是產(chǎn)生脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)311轉(zhuǎn)動(dòng)，它由脈沖相位分配器807和功率放大器組成，在脈沖相位分配器中，CH250芯片是以三相雙三拍接線的工作方式，即一個(gè)觸發(fā)脈沖使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)3°，在計(jì)算機(jī)發(fā)送不同的控制信息下，該芯片產(chǎn)生使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等控制信號(hào)，功率放大器線路產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流。脈沖顯示模塊是顯示脈沖計(jì)數(shù)和步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，該模塊由CO40110、CO4081等芯片組成，它把主機(jī)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行“預(yù)處理”后作為CP脈沖，使R--S翻轉(zhuǎn)，讓計(jì)數(shù)器按加法方式工作，輸出十進(jìn)制數(shù)碼，顯示步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角值。電源模塊是提供投影儀、攝像機(jī)、控制器的工作電源，電源類別有直流+12伏、直流+24伏、交流30伏。直流+24伏、直流+12伏電源為開關(guān)電源，其調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，該線路具有功耗小、功率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，交流30伏是鹵鎢燈電源。
權(quán)利要求
1.一種人體尺寸測(cè)量方法，使用攝像機(jī)、投影儀及計(jì)算機(jī)作為檢測(cè)工具，其特征在于預(yù)先設(shè)置一個(gè)水平的測(cè)量臺(tái)，在該測(cè)量臺(tái)上設(shè)定一個(gè)垂直于該測(cè)量臺(tái)的參考平面，并在該參考平面的視場(chǎng)范圍內(nèi)設(shè)立一個(gè)標(biāo)識(shí)板，以參考平面為對(duì)稱中心平面，在其兩側(cè)面的對(duì)稱位置設(shè)置所述的攝像機(jī)和投影儀，在背景處設(shè)置黑色屏幕，被測(cè)人體位于參考平面處，參考平面一側(cè)的攝像機(jī)及投影儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)人體的正面，參考平面另一則的攝像機(jī)及投影儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)人體的背面，所述投影儀使用白光線光源，其上裝有一個(gè)正弦玻璃光柵，該光柵上設(shè)有起始標(biāo)記，白光線透過正弦玻璃光柵形成結(jié)構(gòu)光，投影儀將該結(jié)構(gòu)光投射到被測(cè)人體表面形成變形光柵映象，所述的正弦玻璃光柵可以在一個(gè)柵距內(nèi)垂直于光軸做等距步進(jìn)移動(dòng)三個(gè)相位，然后返回初始相位，在光柵移動(dòng)的過程中使被測(cè)人體的正面和背面各產(chǎn)生四幅變形光柵映象，用所述的攝像機(jī)將該八幅映象同步連續(xù)地?cái)z入所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過編制的計(jì)算機(jī)專用軟件，對(duì)被測(cè)人體的變形光柵映象進(jìn)行預(yù)處理、邊緣檢測(cè)、圖象處理和相位計(jì)算，獲得被測(cè)人體表面各點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算所需的人體尺寸數(shù)據(jù)和表面形態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人體尺寸測(cè)量裝置,有一個(gè)測(cè)量臺(tái),測(cè)量臺(tái)上設(shè)有標(biāo)識(shí)板,在測(cè)量臺(tái)的兩側(cè)呈軸對(duì)稱的位置設(shè)有所述的攝像機(jī)和投影儀,攝像機(jī)背后設(shè)有黑色屏幕,攝像機(jī)的輸出端與所述計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖象卡輸入端電連接,所述投影儀上設(shè)有一個(gè)移動(dòng)光柵,該光柵由步進(jìn)電機(jī)通過螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),有一個(gè)控制器通過接口模塊與所述計(jì)算機(jī)連接,本發(fā)明可精確地測(cè)定人體特征尺寸和人體的三維表面形態(tài)。
文檔編號(hào)A41H1/00GK1262085SQ9910051
公開日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月3日
發(fā)明者王永成, 盧習(xí)林, 姜志華, 丁其湄, 曾長(zhǎng)松, 榮國(guó)浚 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所, 北京服裝學(xué)院