一种基于互联网的3d服装定制扫描系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于服装、互联网、3D扫描的交叉领域，具体涉及一种为服装定制所需 的3D扫描方案。方案的硬件基础为苹果公司iPad+Occipital公司的三维扫描摄像头 Structure Sensor，系统方案集成了为服装定制设计的人体等比例高精度3D模型扫描与重 建、扫描任务管理等主要功能。
【背景技术】
[0002] 目前，以三维重建为基础的人体参数测量技术，是利用激光扫描、红外扫描等方式 获取人体的三维模型，再根据三维模型进行人体参数的计算。常规的以量体为目的构建人 体三维模型的装置都较为庞大，例如在固定场所试衣间大小空间内以单传感器+轨道或多 传感器进行采集，且传感器到后端模型重建程序通常需要线缆进行数据传输，都需要占据 一定的空间且设备较为笨重、成本较高，在实际应用中通常需要被测者到固定地点进行测 量，不方便对大规模人群进行随时随地的数据采集。
[0003] 而在纯三维重建领域，出现了一些性价比高、可与如平板电脑、手机等移动设备适 配且在移动设备支持范围内的便携式传感器。随之也出现了一些以这些传感器为基础的三 维测量程序。但是这些程序主要以游戏、个人测试或小物件的3D打印为目的，没有以人体 参数测量为目的。这些程序无法完成大规模人体参数测量的需求。原因如下。首先，得到 的模型质量参差不齐，要么扫描范围过小，要么模型精度无法统一，无法满足人体参数测量 的统一性要求。其次，这些程序并非为人体参数测量打造，在测量任务建立、模型扫描过程、 所得模型数据传输等步骤，均没有为人体参数测量进行专门设计和优化。
[0004] 与本发明相关的现有技术的情况如下：
[0005] 现有技术1 :固定场所固定设施试衣间人体三维扫描技术。
[0006] 现有技术1是利用较为宽阔的固定场所，在固定位置设置单个或多个扫描摄像 头，通过固定网络（无线或有线）将数据传输至服务器以进行高精度三维模型重建。
[0007] 现有技术1的缺点：常规的以量体为目的构建人体三维模型的装置都较为庞大， 例如在固定场所试衣间大小空间内以单传感器+轨道或多传感器进行采集，且传感器到后 端模型重建程序通常需要线缆进行数据传输，都需要占据一定的空间且设备较为笨重、成 本较高，高精度计算量大，需要高配置后台支持。另外。在实际应用中通常需要被测者到固 定地点进行测量，不方便对大规模人群进行随时随地的数据采集。
[0008] 现有技术2 :利用Kinect的相对通用/专用的便携式三维重建技术。
[0009] 现有技术2是利用较低成本的三维成像设备，如微软Kinect等，配套系统开发，可 以在相对便携的条件下进行三维成像。
[0010] 现有技术2的缺点是Kinect的重量仍然较沉重，达到1斤以上，并且需要通过线 缆连接至PC，在PC端完成扫描操作，而PC端为了保证计算质量，往往需要电源连接。这些 限制条件，大大阻碍了此方案的便携性。另外，这些程序主要以游戏、个人测试或小物件的 3D打印为目的，没有以人体参数测量为目的。这些程序无法完成大规模人体参数测量的需 求。原因如下：首先，得到的模型质量参差不齐，要么扫描范围过小，要么模型精度无法统 一，无法满足人体参数测量的统一性要求。其次，这些程序并非为人体参数测量打造，在测 量任务建立、模型扫描过程、所得模型数据传输等步骤，均没有为人体参数测量进行专门设 计和优化。
【发明内容】
[0011] 本发明提供一种基于互联网的3D服装定制扫描系统及方法，是一种便携式人体 三维模型获取系统及方法，其能够满足服装定制中准确及便捷地获得人体体围模型数据的 需求。
[0012] 本发明弥补了以上两种现有技术在人体参数测量，尤其是以量体制衣为最终目的 的人体参数测量时的缺陷，以低成本、高便携性的传感器，以专门设计的任务管理系统、扫 描过程指导与控制程序，以专门设计的操作方式，执行精度统一、质量可控、可大规模测量 与管理、可商用推广的人体三维数据采集。
[0013] 与现有技术的技术方案不同，本发明的方案避免了固定场所人体三维扫描的庞大 固定设施投入以及位置固定带来的不便等缺点，同时在Kinect便携式三维扫描技术之上， 采用更为便捷的iPad+扫描摄像头的硬件组合，并加入了诸多为服装定制以及大规模人体 三维扫描所做的创新及优化。
[0014] 亦即，本技术方案要解决的是现有为服装定制的人体三维扫描系统成本较高、设 备沉重庞大不便携以及不适合大规模测量的缺点。针对成本较高、设备沉重的问题，本方案 采用了 iPad+小型三维扫描设备的技术方案，大大降低了成本，且易便携。针对服装定制的 需求，本方案在系统中为提高定制精度设计了相应的扫描步骤、方法。针对大规模测量的问 题，本方案在系统中实现了扫描任务的创建、验证、扫描结果的上传、管理等功能。通过这些 技术创新与改进，本技术方案可直接适用于服装定制需求的低成本线下大规模三维人体测 量。
[0015] 本发明的创新1 :为人体参数测量而设计的3D测量系统
[0016] 目前已有的在移动设备（手机、平板电脑）上的3D扫描系统，并非为人体参数测 量设计，而本系统的3D测量，是为人体参数测量专门打造，提供了经调研之后的人体姿态 选择、三维量体测量范围、距离、扫描流程等优化人体参数测量效果的功能。
[0017] I. 1双姿态的人体模型扫描方式
[0018] 1. 1. 1双姿态的人体模型扫描方式
[0019] 单姿势模型的测量很难兼顾到臂长、肩宽以及臂围、腕围等围度测量的精度。因此 采用双姿态的扫描。
[0020] I. 1. 2双姿态的人体模型扫描方式：双手自然下垂以及双手叉腰
[0021] 双手自然下垂姿态模型可以较精确地测量出臂长、肩宽等围度，双手叉腰模型可 以较为精确地测量出臂围、腕围等围度。且这两种姿势对于被测者最为轻松。
[0022] 1. 2扫描距离控制
[0023] 经过调研测试，在距离被扫描物表面80cm~IOOcm范围内模型的精度最为适宜， 同时该扫描距离对被测者较为适中，并且对测量所需空间大小要求较低。
[0024] 1. 3人体扫描方式
[0025] 我们经过测试调研，提出了以下的优化移动设备人体三维扫描方式，
[0026] 1. 3. 1环绕人体并回绕的扫描方式：第一步：确定扫描仪与人体的距离在合理扫 描范围内；第二步：正面扫描人的半身像，范围要求覆盖全部需要提取数据的人体部位（从 脖子到臀围）。待扫描面模型全部变白，不留黑色死角，再开始下一步扫描；第三步：保证间 距在合理扫描范围内，手持仪器顺时针绕行90度，到人体右侧面进行扫描；第四步，以同样 的方式，反方向经人体正前方绕行180度，绕回到另一侧进行扫描（必须是从人体正前方绕 行，不能从身后绕行）；第五步：直接绕行到人体背面进行扫描，人体在iPad上的成像全部 变白后，绕行一周以确定没有扫描死角，扫描结束。
[0027] 1. 4以上人体扫描方式，在系统中实时显示量体员的位置信息，帮助量体员控制合 适的扫描距离。
[0028] 1. 5套穿紧身衣的人体扫描方式
[0029] 为了避免衣物褶皱造成人体参数测量不准确，我们采用穿着紧身衣的扫描方式。 我们独立设计了伸缩力强的紧身衣，被扫描者只需穿着日常衣物（如：T恤、衬衫）套穿紧 身衣，就可以消除衣物褶皱的影响，方便快捷。同时，我们针对不同体型的被扫描者分别设 计了三个号型的紧身衣，以使不同体型的被扫描者穿着合身，达到良好的扫描效果。
[0030] 为了方便用户穿着，我们采用了不同于传统套头紧身衣的拉链设计。我们在紧身 中加入顺滑的高级拉链，使穿着更加轻松，并且在拉链处加入防撕裂的衬布，使拉链更加耐 用。
[0031] 紧身衣采用聚酯纤维与弹性纤维混纺面料，面料具有很强的伸缩性，抗皱性能好， 柔软舒适，抗撕裂强度高，用户穿着时更加舒适自如。
[0032] 为了增加测量的精确性，对紧身衣进行加长设计，能够完全包裹住臀部。并且在中 腰、臀部、手臂等关键测量部位进行创新性设计，加入胶条皮筋，使紧身衣做到完全包裹身 体，并且消除服装褶皱对量体模型的影响，使量体模型更加的精确，成衣更加的贴合人体。
[0033] 本发明的创新2 :针对企业的利用移动设备进行3D扫描的完整任务管理系统
[0034] 本发明实际上提供了一般物体的3D扫描任务管理系统。将一般对象（物体、人体 均可）的3D扫描行为同扫描任务管理的结合。任务管理提供了扫描任务的创建、验证、操 作（扫描）、提交（上传）等一整套完整体系。这种结合方式使3D扫描行为不再孤立，而是 打通了企业/单位到个人的3D扫描通路，使得企业对其需要进行的3D扫描有更为便捷、直 观的管理方式。目前市场上尚未出现类似为3D扫描提供给任务管理的系统。
[0035] 在人体扫描业务中，一次基本业务的逻辑为：后台产生测量任务_>后台产生量体 客户的量体码并下发给客户_>量体员根据客户提供的量体码创建任务_>量体员对客户的 三维外观进行扫描完成测量任务_>量体员将测量任务中的数据上传至服务器。
[0036] 本发明的技术方案如下：
[0037] -种基于互联网的3D服装定制扫描系统，扫描系统运行在一个或多个设有人机 交互装置的电子设备上，扫描系统包括通过互联网连接的后台服务器及客户端系统，客户 端系统的电子设备为移动终端设备，移动终端设备连接或装配有深度摄像头，扫描系统的 客户端系统包括依次连接的任务创建模块、3D扫描模块、模型上传模块，
[0038] 任务创建模块：创建任务，建立任务信息，启动3D扫描模块；
[0039] 3D扫描模块：选择一个已创建任务，对用户进行着紧身衣状态下的至少双姿势的 3D扫描，存储3D扫描模型以及身高体重等相关信息，发给模型上传模块；
[0040] 模型上传模块：将与任务绑定的扫描所得3D模型及相关信息打包上传至后台服 务器。
[0041] 进一步地，客户端系统与后台服务器通过互联网连接，所述的客户端系统包括基 础模块、用户界面模块即UI模块，用户界面模块即UI模块包括依次连接的任务创建模块、 3D扫描模块、模型上传模块；
[0042] 任务创建模块：接收输入的手机号码或用户其他识别信息或量体码信息或任意组 合（我们的现用方式为"接收输入的手机号码和量体码信息），验证通过后输入身高、体重， 并选择着装，创建扫描任务；
[0043] 3D扫描模块：选择一已创建的扫描任务，对用户进行着紧身衣状态下的双姿势的 半身3D扫描，存储3D扫描模型以及身高体重等有关信息，此时，系统将该任务状态改变为 可上传；
[0044] 模型上传模块：将与该任务绑定的扫描所得3D模型及相关信息打包上传至后台 FTP服务器，然后将任务状态改变为已上传；
[0045] 基础模块包括任务管理模块、任务状态管理模块；
[0046] 任务管理模块：利用CoreData以及TableViewController，对任务进行读取、查 询、插入等操作；
[0047] 任务状态管理模块：管理任务状态的跳转以及控制各状态下任务的操作权限；
[0048] 基础模块实时检测并存储UI各模块的执行状态。
[0049] 进一步地，所述的任务管理模块包括并行的任务创建模块、任务修改模块、任务删 除丰吴块；
[0050] 任务创建模块配置为：启动时，若系统的沙盒文件系统中指定名称的任务数据库 文件存在，则读取该数据库为程序绑定的任务数据库，否则创建指定名称的任务数据库，并 制定其为程序绑定的任务数据库，在创建同时，将该任务数据库的上下文进行广播；任务数 据库上下文的同步，在系统启动时广播任务数据库上下文，将由总的TabViewController 接收，并同步至它的任务数据库上下文