一種基于kinect的全息虛擬試衣系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于kinect的全息虛擬試衣系統(tǒng)，屬于虛擬試衣技術領域。
【背景技術】
[0002]在通信、網(wǎng)絡日益發(fā)達的今天，電子商務儼然成為我們生活中不可分割的一部分。服裝在電子商務交易中扮演著很重要的角色，但是線上交易的服裝卻面臨無法試穿的尷尬情況。隨著電子商務技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)成為服裝業(yè)一個重要的銷售渠道，因此推動了網(wǎng)上虛擬試衣系統(tǒng)的研究。虛擬試衣系統(tǒng)是一種應用于服裝電子商務的實時交互平臺，對促進服飾行業(yè)、鞋類、箱包以及化妝品等行業(yè)發(fā)展具有很大作用。
[0003]然而，現(xiàn)有的虛擬試衣技術并不成熟，系統(tǒng)尚不完善。國內(nèi)的的虛擬試衣多為2D系統(tǒng)，通過把服裝的平面貼圖覆蓋到模特的照片上來完成試衣。此類系統(tǒng)缺乏真實性，很難達到理想的效果。為了解決這個問題，很多公司、研究機構都對虛擬試衣進行了研究，現(xiàn)在市面上的的虛擬試衣系統(tǒng)主要分為兩種:
[0004]1.基于2D圖像的虛擬試衣
[0005]主要面向客戶，因為軟件小，便宜甚至免費，但是用戶體驗差。隨著計算機技術的發(fā)展和生活節(jié)奏的不斷加速，網(wǎng)絡虛擬系統(tǒng)日趨成熟化和大眾化，而顧客在購買之前如果能通過網(wǎng)絡試衣平臺選擇自己合穿的，便可提高網(wǎng)絡購衣水平，因此網(wǎng)絡試衣間研究近年來都很火，技術發(fā)展也較成熟，比如My Virtual Model就是比較著名的虛擬試衣網(wǎng)站。但是，考慮到服務器端所能承受最大計算量有限，因此，服務器端這種試衣軟件，更多采用2D圖片匹配人體，很難采用真實3D模型匹配技術，真實感比實體試衣鏡更差，當然，以此帶來的用戶體驗性，就更差了。
[0006]2.基于3D圖形的虛擬試衣
[0007]主要面向大型商城，原因是成本高昂，不是普通商店或是家庭用戶能使用的，目前在淘寶上最便宜的一套虛擬試衣系統(tǒng)是18000元。這種方式的試衣能給用戶更加直觀的感受，但目前，技術上衣服和人體匹配效果不理想，試衣服動作限制較大。這種試衣鏡技術雖然先進，但卻不適合平民個體，所以暫時市場較小，技術發(fā)展突破也比較遲緩。
[0008]綜上所述，現(xiàn)有虛擬試衣系統(tǒng)主要存在幾個不足:
[0009]一.采用2D圖片設計，真實感差；
[0010]二.人體模型大多用數(shù)據(jù)庫模型匹配，用戶體驗性少；
[0011]三.人機交互還不夠自然，系統(tǒng)不夠穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種基于kinect的全息虛擬試衣系統(tǒng)，本發(fā)明系統(tǒng)穩(wěn)定性好、用戶體驗性好、真實感強。
[0013]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn):
[0014]本發(fā)明的一種基于kinect的全息虛擬試衣系統(tǒng)，包括投影儀、全息投影幕、設置在全息投影幕上方用于實時獲取用戶骨骼空間數(shù)據(jù)以及RGB彩色圖像數(shù)據(jù)的kinect體感攝像機和安裝有虛擬試衣程序的PC端；kinect體感攝像機及投影儀均通過接口與PC端相連接；虛擬試衣程序首先讀取kinect體感攝像機傳輸來的用戶骨骼空間數(shù)據(jù)、RGB彩色圖像數(shù)據(jù)，將RGB彩色圖像數(shù)據(jù)在背景圖層顯示，并根據(jù)用戶骨骼空間數(shù)據(jù)逐幀計算出用戶骨骼點之間的相對位置以及用戶骨骼之間相成的角；然后根據(jù)用戶選擇加載添加了服裝仿真屬性(包括重力、距離、剛度)的服裝三維模型，同時將用戶骨骼點之間的相對位置賦值給對應骨骼的空間位置，以控制服裝蒙皮骨骼位置；將用戶骨骼之間相成的角賦值給對應骨骼的空間旋轉(zhuǎn)角度，以控制對應服裝蒙皮骨骼旋轉(zhuǎn)角度，得到服裝模型，由此實現(xiàn)服裝模型與用戶動作同步，即實現(xiàn)服裝與用戶骨骼跟蹤；最后在unity 3D將服裝模型渲染顯示在仿真圖層，并將仿真圖層疊加在背景圖層之上，生成虛擬試衣效果；投影儀用于將虛擬試衣程序?qū)崟r構建的虛擬試衣效果投影到全息投影幕上，從而實時顯示試衣效果。
[0015]控制服裝蒙皮骨骼位置時，首先將用戶骨骼點之間的相對位置根據(jù)屏幕大小進行等比放大(即乘上對應屏幕大小數(shù)據(jù))，然后將放大后用戶骨骼點之間的相對位置賦值給服裝三維模型的服裝蒙皮骨骼相對位置。
[0016]控制服裝蒙皮骨骼旋轉(zhuǎn)角度時，首先獲取上面放大后用戶骨骼點之間的相對位置，將該骨骼的相對位置與其父骨骼的相對位置在同一平面中進行映射，在同一笛卡爾坐標系中計算出該骨骼與其父骨骼在二維平面的正切值，根據(jù)計算的正切值求出兩骨骼與該二維平面的夾角，將夾角賦值給服裝三維模型的服裝蒙皮骨骼旋轉(zhuǎn)角度，以實現(xiàn)服裝骨骼旋轉(zhuǎn)與人體骨骼旋轉(zhuǎn)跟蹤。
[0017]上述投影儀安裝在天花板上，且投影儀的鏡頭與天花板呈15°?30°夾角；投影儀與全息投影幕之間的直線距離為2?2.5米。
[0018]全息虛擬試衣系統(tǒng)使用時，用戶站立于全息投影幕正前方0.5?IM米處。
[0019]上述全息投影幕包括透明板和貼合在透明板上的淺灰膜。
[0020]上述透明板為亞克力板或者玻璃板。
[0021]上述投影儀的亮度不小于2000流明，且分辨率不低于1024*768。
[0022]上述PC端與kinect體感攝像機通過USB接口相連接；PC端與投影儀通過VGA接口相連接。
[0023]本發(fā)明充分利用了性價比高、效果好的kinect體感攝像頭，利用廉價的全息投影膜、全息投影儀實現(xiàn)高端廣告機效果；軟件與硬件采用較為靈活的展示方案，減小系統(tǒng)體積；本發(fā)明在平臺以及功能進行創(chuàng)新，為用戶提供較為真實的虛擬試衣效果。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的基于kinect的全息虛擬試衣系統(tǒng)整體布局圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的基于kinect的全息虛擬試衣系統(tǒng)整體軟件模塊圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的基于kinect的全息虛擬試衣系統(tǒng)整體平臺模塊圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的基于kinect的全息虛擬試衣系統(tǒng)工作流程圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0029]kinect三維掃描技術。
[0030]kinect是一種3D體感攝影機，它具備即時動態(tài)捕捉、影像辨識、麥克風輸入、語音辨識、社群互動等功能，同時，它向開發(fā)者提供了原始感測數(shù)據(jù)流，骨架追蹤等接口。本系統(tǒng)中通過kinect直接取得距離傳感器、彩色攝影機以及四單元麥克風數(shù)組的原始數(shù)據(jù)流，以該數(shù)據(jù)流為基礎進行開發(fā)，并且通過骨架跟蹤追蹤kinect視野內(nèi)一位或二位用戶的骨架影像，采集人體骨骼空間數(shù)據(jù)。
[0031]在人體數(shù)據(jù)采集過程中運用深度相機kinect進行人體的三維掃描控制，該系統(tǒng)利用kinect對人體進行非接觸式外形掃描，得到點云數(shù)據(jù)，在經(jīng)過處理可實現(xiàn)掃描物體的快速成型，呈現(xiàn)三維實體造型，再由深度轉(zhuǎn)化算法，計算出人體的大概尺寸，生成相匹配的3D模型。本項目通過真實估計用戶的體格尺寸，并對3D衣物進行等比例的放大縮小，通過對人體的實時跟蹤，使得3D衣物逼真的“穿在”人體上，這是該系統(tǒng)設計關鍵環(huán)節(jié)。
[0032]unity3D+kinect 系統(tǒng)開發(fā)。
[0033]unity是由Unity Technologies開發(fā)的一個讓玩家輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等類型互動內(nèi)容的多平臺的綜合型游戲開發(fā)工具，是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎。本系統(tǒng)借助unity3D+kinect進行圖形界面開發(fā)，并對服裝三維模型進行渲染，以達到真實效果，提高用戶體驗性。
[0034]衣料仿真算法。
[0035]基于3D的衣料質(zhì)點-彈簧模型算法，是試衣用戶體驗的重要一點。本發(fā)明專利對現(xiàn)有衣料仿真算法進行優(yōu)化，基于物理的造型方法，對復雜的彈性變形過程使衣料盡可能的接近真實衣料。進行仿真。以實現(xiàn)當用戶旋轉(zhuǎn)時候，衣服在跟著旋轉(zhuǎn)的時候，還兼顧衣物物理特性對三維圖形進行變形，達到逼真的效果。
[0036]全息投影技術。
[0037]全息投影技術也稱虛擬成像技術，是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實的三維圖像的技術。而全息投影技術的核心即全息投影膜，全息投影膜在保持清晰顯像的同時，能讓觀眾透過正面、背面、兩側、多角度直接觀看圖像。在本系統(tǒng)中，以全息深灰膜作為全息投影圖像載體，以達到最真實的三維成像效果。
[0038]平臺創(chuàng)新
[0039]參見圖2和圖3，本發(fā)明專利在平臺上使用微軟kinect體感攝像機、全息投影平臺與unity 3D游戲開發(fā)平臺進行開發(fā)。Kinect體感攝像頭具有成本低、掃描效果較好、能夠讀取RGB彩色圖像數(shù)據(jù)(為Kinect彩色攝像圖捕獲的人體周圍圖像數(shù)據(jù)，用于為用戶呈現(xiàn)更真實的試衣效果)和深度數(shù)據(jù)流等優(yōu)點，適合體感游戲開發(fā)，目前主要應用于XB0X360游戲主機上。Unity 3D開發(fā)平臺具有很好的跨平臺特性，系統(tǒng)能夠很好的適配windows、MacOS,Linux等主流操作系統(tǒng)。系統(tǒng)顯示部分采用用戶體驗良好、顯示效果較為真實的全息投影技術，能夠?qū)⒎b三維模型更加真實的展示出來。本發(fā)明將上述平臺集合在一起，發(fā)揮每個平臺的優(yōu)點，同時也通過研究突破了很多技術上的問題，將平臺連接起來，呈現(xiàn)更好的虛擬試衣效果。
[0040]前述的kinect與unity3D平臺結合開發(fā)，unity3D平臺與kinect體感設別采用卡耐基梅隆大學的kinectWrapper.unitypackage開發(fā)包，使用C#開發(fā)語言對系統(tǒng)進行開發(fā)。通過讀取傳輸?shù)墓趋揽臻g信息，實現(xiàn)骨骼跟蹤。
[0041]前述的unity體感設備，unity放置于全息投影膜下方邊緣中部，用戶與kinect之間保持0.5-1M距離。
[0042]前述的全息投影平臺進行顯示，全息投影平臺包括投影儀與全息投影幕布組成。全息投影儀亮度采用2000-3500流明亮度保證系統(tǒng)能在