西南地区男青年标准人体三维模型的建立

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摘要：通过对我国西南地区男青年500个样本的三维扫描数据采集，提取18个关键部位相关数据，运用SPSS进行数据模块统计和分析，得出西南地区男青年标准人体各部位的加权平均线圈，导入3DMAX进行人体网格完善，从而建立其标准人体三维模型，为推动我国服装业人体号型数据采集与分析工作的信息化提供一个新的思路。

关键词：男青年；关键部位；人体网格；三维模型

中图分类号：TS941.26 文献标志码：A

On Establishing 3D Model of Standard Human Body for Young Men in Southwest China

Abstract： In this article， the body measurements of 500 young men in Southwest China were obtained by 3D body scanning and the data of 18 key parts of human body were collected and analyzed by using SPSS software to obtain the weighted average circumference of each part of the standard human body， then a 3D mesh of human body profile was set up by introducing 3DMAX， thus establishing a 3D model of standard human body. It provides China’s garment industry with a new way of thinking for introducing IT technology to collecting and analyzing human body size-related data.

Key words： young man； key part； 3D mesh of human body profile； 3D model

非接触式人体测量技术在服装行业的应用，可以方便快速地获得真实人体的三维人体点云数据。基于此类技术平台，建立我国各地区标准人体三维模型，推动我国服装业人体号型数据采集与分析工作的信息化是当务之急。本课题研究的总体思路，是建立我国西南地区三维人体模型样本库、数据库和分层标准人体三维模型库，通过数据提取、分析，人体数字化建模，最终建立标准人体三维模型。

1 测量样本及数据提取

1.1 测量样本

根据分层二阶抽样法，对我国西南地区（云南、贵州、四川、重庆）男青年进行样本筛选，测量对象为500名男青年，年龄在18 ～ 25岁，主要完成的测量任务包括以下内容。

（1）将扫描得到的三维人体模型进行编号归类，建立我国西南地区男青年三维人体模型库。

（2）按照服装学人体测量部位和三维人体测量要求进行数据提取，优化数据提取方案。

（3）对比三维人体的建模方法，并根据数据特点进行我国西南地区男青年标准人体三维建模。

1.2 关键部位

提取测量所得人体三维模型的18个关键部位的相关数据，进行数据处理和分析。包括头（围度、高度）、颈（围度、高度）、肩（宽度、厚度、斜度、高度）、背（宽度、厚度）、身高、上身长、下身长、臂长以及胸、腰、腹、臀、大腿根、膝、脚、臂、肘、手腕的高度、围度、厚度和宽度。

1.3 数据处理技术

本课题采用北京博维恒信的3D CaMega光学扫描仪（人体六机），可在15 s内自动完成整个人体扫描过程，捕捉到人体数据点约180万个，测量精度 2 mm。

测量共得到有效男青年三维点云模型文件500个，通过逆向软件GS处理导入我国西南地区男青年人体模型库点云文件、人体提线文件、OBJ文件格式的完整人体模型各500个。从人体模型上提线得到的数据分为18个模块进行分别处理，共包含数据27 000项（图 1）。

2 关键技术探讨

2.1 数据修复

由于扫描得到的人体原始三维数据不完整或还原度低，需要对模型进行数据修复。主要在逆向软件GS中使用除燥功能消除体外孤点，保证场中可识别的只有人体模型。点着色后进一步检查模型完整性，从拼接开始全局查看，对简单的漏洞使用基于曲率填空，对于复杂的漏洞采用搭桥进行还原、面片光顺即可。

2.2 数据提取

三维人体模型数据提取主要基于 2 种技术：模型自动分段和基于人体轮廓线的特征判断。本课题的研究，综合以上 2 种技术的优劣，通过自动提取特征点方法适用于主体躯干及法平面稳定部位的测量。为保证颈围、头围、膝围及腕围的测量精度，则采用人工设置不同的切割法平面和截面数量提取，以保证曲面特征。模型线圈数据包括宽高和实长，提取的线圈宽高采用GS测量工具，实长采用ProE进行测量（图 2）。

2.3 标准人体建模

由于人体的各项数据并非完全具有线性关系，被测者的体型差异也非常大，结果比对分析所得的权值能够反映当代男青年体型现状。对每一项人体数据的数值及其平面中心到地面位置高度进行加权，求其加权平均值得到人体关键部位线圈（图 3）。

曲面建模的重点是由给出的离散数据点构成光滑过渡的曲面，使这些曲面通过或逼近这些离散。经过前面的步骤，已经具备了标准人体的各项数据，通过数值直接建立人体模型缺少每个部位的细节。以标准数值比对数据库中线圈的数据，取各部位最近似数值的线圈进行调整。

在3DMAX中导入所有部位线圈，在身高、上身长、下身长及臂长加权平均值的约束前提下，按照各部位高度的加权平均值进行摆放。根据控制网格布线，因控制网格多为人体轮廓的凹凸点处，且每个线圈的控制点数为等值，连接所有相近控制网格，补充横截面线条得到完整人体网格（图 4）。

3 结论

解决好建模过程中的几个关键技术，建立服装行业各地区标准人体三维数据库，是大数据时代行业核心竞争力的体现。从数据采集的精准性出发，结合严密的三维数据逻辑，形成系统的人体数据与知识库，才能成就真正意义上的技术与艺术完美结合的服装产业，健全行业结构和加速发展。

参考文献

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