一种面向教学的服装舒适度展示系统的制作方法

本发明涉及服装功能设计中舒适度仿真分析技术领域，具体涉及一种面向教学的服装舒适度展示系统。

背景技术：

目前仿真环境(simulationenvironments)作为一个功能强大的学习工具，在许多工程领域得到了成功的应用。这些系统一般基于成熟的教学理论，应用三维可视化和虚拟现实等先进技术，允许使用者在虚拟现实环境下进行探索，包括修改相关参数，对计算结果可视化操作等。通常这些系统可分为两类，即非实时(off-line)和实时(on-line，real-time)系统。非实时仿真器主要用于评价复杂的方程或模型，没有对实际的物理系统过程进行实时仿真，其用户交互功能受到限制。实时仿真器具有高度的交互能力和探索功能，然而它们往往是高度复杂且耗时。要克服这两种系统的不足之处，有必要研究新的仿真系统，既能增强交互功能而又降低系统复杂性和时间消耗。

服装舒适度的研究近年来取得了较大进展，现有一个服装舒适功能虚拟设计系统(psmart)，可以对影响服装舒适性能的相关因素和过程进行虚拟仿真分析，据此设计出理想的舒适度服装产品。尽管psmart系统提供了良好的图形用户界面和三维可视化处理，但在教学和展示等应用方面显得过于复杂且易用性较差。对服装工业的教育培训应用而言，大量的专业术语和复杂的仿真数值计算设置难以为普通学习者掌握。

因此，适应电子教学的趋势，发展一个针对服装舒适度分析的教学工具，可以了解在不同穿着场景下的舒适度效果，人体-服装系统的压力传递过程，服装内部各层温度湿度的分布情况，以及影响人体体感信号的关键因素。这对于服装设计以及服装工业的电子商务应用，都具有重要意义。基于本发明提出了一个半实时的仿真系统架构，用于服装功能设计的教学展示。通过对仿真参数的优化抽取，用户可以用一种直观的方式进行参数调校，从而实现了对仿真过程的模拟。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种面向教学的服装舒适度展示系统，了解在不同穿着场景下的舒适度效果，人体-服装的压力传递过程，服装内部各层温度、湿度的分布情况，以及影响人体体感信号的关键因素。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种面向教学的服装舒适度展示系统，包括：

气候室，用于调控环境参数，所述环境参数包括但不限于空气温度、辐射温度、相对湿度、风速大小；

参考人体，置于所述气候室内，用于调控人体参数，所述人体参数包括但不限于身高、体重、性别、年龄；

信号采集单元，对应设置于所述参考人体的关键部位，用于采集服装与参考人体之间的体感信号；

数据库单元，与所述信号采集单元连接，用于存储信号采集单元采集到的体感信号；

信号处理及分析单元，用于从所述数据库单元中提取体感信号进行处理及判断分析，获得服装的舒适度信息。

可选地，所述信号采集单元包括：

压力采集单元，用于采集服装与参考人体之间的压力；

心电信号采集单元，用于采集参考人体的生物表面电信息；

温湿度采集单元，用于采集服装与参考人体之间的温湿度。

可选地，所述压力采集单元为触力传感器和由ccd摄像头、led光源组成的光学图像获取单元；

所述心电信号采集单元为电极传感器；

所述温湿度采集单元为温度传感器、湿度传感器。

可选地，所述信号处理及分析单元包括：

触力数据处理单元，用于从所述数据库单元中获取参考人体各关键部位的触力数据，计算得到服装在穿着状态和自然重力作用下，服装表面毛羽所产生的触力分布；

毛羽形态数据处理单元，用于从所述数据库单元中获取参考人体各关键部位的接触形态光学图像数据进行图像分析，计算得到服装表面毛羽与触力传感器的有效接触面积，毛羽密度指数和参考人体各关键部位的毛羽密度指数分布；

心电信号处理单元，用于从所述数据库单元中获取生物表面电信号，并处理得到相应的心电数值信息；

温湿度信号处理单元，用于从所述数据库单元中获取服装与体表之间的温湿度信号，并处理得到相应的温湿度数值信息；

综合数据分析单元，通过触力数据处理单元、毛羽形态数据处理单元计算服装表面毛羽在参考人体各关键部位产生的压强分布，并根据心电信号处理单元、温湿度信号处理单元对处理后的体感数据进行综合分析判断获得服装舒适度信息。

可选地，所述数据库单元为配置有信号采集单元通讯接口的个人计算机，所述信号处理及分析单元为实现对应数据分析处理功能的软件功能模块。

可选地，所述个人计算机与所述信号采集单元通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查。

可选地，所述个人计算机中存储有信号采集单元的id信息及校准数据，所述个人计算机基于所述信号采集单元的id信息对所述信号采集单元进行身份识别，并根据所述信号采集单元的校准数据对所述信号采集单元进行参数调节。

可选地，所述个人计算机中还存储有服装舒适度展示系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，并根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则进行本地和/或远程警示。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明的服装舒适度展示系统，通过选取教学适用的参考人体，通过气候室调控环境参数，分析服装在不同穿着场景下的舒适度性能表现，具体为：由信号采集单元采集体感信号，能够方便地集成到服装内部进行压力的短期或长期多点测量，随之将测量数据传输并存储到数据库单元，凭借信号处理及分析单元，从数据库单元内提取人体体感信号进行分析，客观地评价服装舒适度。

2.本发明的服装舒适度展示系统，通过采用综合判断的方式对服装舒适度进行分析，即同时在压力和温湿度指标的基础上结合心率指标进行判断，结合大数据分析输出服装舒适度情况，并将系统用于判断服装舒适度的压力、温湿度、心率等参考数据展示以用于教学，更加直观。

3.本发明的服装舒适度展示系统，通过采用高精度触力传感器获取数据，操作方便简单，实验数据客观且精准度高，可靠性强；用触力传感器直接获取测量纤维和皮肤的接触力而非摩擦力，与衣物实际穿着时毛羽对人体的接触力影响更加接近，同时采用光学图像获取单元获取衣物表面毛羽与人体模型的接触状态图像，通过图像分析衣物确定表面毛羽的数量和密度，测量结果更加直观。

4.本发明的服装舒适度展示系统，在个人计算机与信号采集单元间通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查，提高系统的稳定性。

5.本发明的服装舒适度展示系统，在个人计算机中建立各信号采集单元的数据库，对信号采集单元进行id识别，提高了系统的安全性，同时实现了在线校验的目的，提高了工作效率。

6.本发明的服装舒适度展示系统，在可编程逻辑控制器内存储服装舒适度展示系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，实现了系统的预判性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种实施方式的面向教学的服装舒适度展示系统的模块连接示意图；

图2为本发明的一种实施方式的面向教学的服装舒适度展示系统中信号采集单元的模块示意图；

图3为本发明的一种实施方式的面向教学的服装舒适度展示系统中信号处理及分析单元的模块示意图。

附图标记说明：

01、气候室；1、参考人体；2、信号采集单元；21、压力采集单元；22、心电信号采集单元；23、温湿度采集单元；3、数据库单元；4、信号处理及分析单元；41、触力数据处理单元；42、毛羽形态数据处理单元；43、心电信号处理单元；44、温湿度信号处理单元；45、综合数据分析单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种面向教学的服装舒适度展示系统，如图1所示，包括气候室01、参考人体1，信号采集单元2，数据库单元3，信号处理及分析单元4，其中气候室01用于调控环境参数，所述环境参数包括但不限于空气温度、辐射温度、相对湿度、风速大小；参考人体1置于气候室01内，用于调控人体参数，所述人体参数包括但不限于身高、体重、性别、年龄；信号采集单元2对应设置在参考人体1的关键部位，用于采集服装与参考人体1之间的体感信号；数据库单元3与信号采集单元2连接，用于存储信号采集单元2采集到的体感信号；最后，信号处理及分析单元4，用于从数据库单元3中提取体感信号进行处理及判断分析，获得服装的舒适度信息。首先选取教学适用的参考人体1，通过气候室01调控环境参数，分析服装在不同穿着场景下的舒适度性能表现，具体为：由信号采集单元2采集体感信号，能够方便地集成到服装内部进行压力的短期或长期多点测量，随之将测量数据传输并存储到数据库单元3，凭借信号处理及分析单元4，从数据库单元3内提取人体体感信号进行分析，客观地评价服装舒适度。

如图1和图2所示，信号采集单元2包括压力采集单元21、心电信号采集单元22及温湿度采集单元，其中压力采集单元21用于服装与参考人体1之间的压力；心电信号采集单元22，用于采集参考人体1的生物表面电信息；温湿度采集单元23，用于采集服装与参考人体1之间的温湿度。本方案采用综合判断的方式对服装舒适度进行分析，即同时在压力和温湿度指标的基础上结合心率指标进行判断，结合大数据分析输出服装舒适度情况，并将系统用于判断服装舒适度的压力、温湿度、心率等参考数据展示以用于教学，更加直观。

如图1、图2及图3所示，在本发明此实施例中，压力采集单元21为触力传感器和由ccd摄像头、led光源组成的光学图像获取单元；所述心电信号采集单元22为电极传感器；所述温湿度采集单元23为温度传感器、湿度传感器。同时，信号处理及分析单元4包括触力数据处理单元41、毛羽形态数据处理单元42、心电信号处理单元43、温湿度信号处理单元44、综合数据分析单元45，其中，触力数据处理单元41用于从数据库单元3中获取参考人体1各关键部位的触力数据，计算得到服装在穿着状态和自然重力作用下，服装表面毛羽所产生的触力分布；毛羽形态数据处理单元42用于从数据库单元3中获取参考人体1各关键部位的接触形态光学图像数据进行图像分析，计算得到服装表面毛羽与触力传感器的有效接触面积，毛羽密度指数和参考人体1各关键部位的毛羽密度指数分布；心电信号处理单元43用于从数据库单元3中获取生物表面电信号，并处理得到相应的心电数值信息；温湿度信号处理单元44用于从数据库单元3中获取服装与体表之间的温湿度信号，并处理得到相应的温湿度数值信息；综合数据分析单元45，通过触力数据处理单元41、毛羽形态数据处理单元42计算服装表面毛羽在参考人体1各关键部位产生的压强分布，并根据心电信号处理单元43、温湿度信号处理单元44对处理后的体感数据进行综合分析判断获得服装舒适度信息。本方案采用高精度触力传感器获取数据，操作方便简单，实验数据客观且精准度高，可靠性强；用触力传感器直接获取测量纤维和皮肤的接触力而非摩擦力，与衣物实际穿着时毛羽对人体的接触力影响更加接近，同时采用光学图像获取单元获取衣物表面毛羽与人体模型的接触状态图像，通过图像分析衣物确定表面毛羽的数量和密度，测量结果更加直观。由于衣物表面毛羽的存在，衣物内表面与触力传感器感测面和人体模型外表面实际上是分布式的点接触，有效接触面积是实际接触点的总面积，不包括各个接触点之间的空气间隙区域的面积。有效接触面积和毛羽密度指数可以在一定程度上反应人体感官对衣物的触感，例如，有效接触面积过低，会在皮肤上形成压强超过皮肤痛感阈值的局部压力点而产生刺痒感；有效接触面积过高，会造成空气间隙过少而产生冰冷感。因此，利用图像分析软件对光学图像获取单元获取的接触形态图像数据进行数值分析，得到的有效接触面积和毛羽密度指数，结合触力传感器从人体模型各关键部位获取的触力数据，可以构成反应衣物表面毛羽柔软度和评价衣物穿着舒适度的完成的定量性能指标体系。

如图1所示，数据库单元3为配置有信号采集单元2通讯接口的个人计算机，信号处理及分析单元4为实现对应数据分析处理功能的软件功能模块。为了提高系统的稳定性，在本实施方式中，个人计算机与信号采集单元2之间通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查，在个人计算机每次启动时给信号采集单元2一个信号，信号采集单元2再反馈一个信号给个人计算机，该反馈信号包括各信号采集单元2的id信息，个人计算机对反馈的信号与数据库单元3中的对应id信息进行比对判断，在信号采集单元2存在问题时，或出现某种症状需要处理但暂时不会影响正常运行时，以及传感器的变化在误差范围内时候，做出拒绝使用、警告或正常启用的指示信息。每个信号采集单元2均具有固定的型号、额定载荷、允许使用负荷、极限负荷、灵敏度等id信息，个人计算机通过在数据库单元3中存储各信号采集单元2的各id信息，在更换信号采集单元2或者系统重启时，信号采集单元2发送id信息至可个人计算机，个人计算机将系统中的每个信号采集单元2的id信息与数据库单元3中存储的参考id信息进行对比，检测信号采集单元2是否合法或有效，若检测到系统中的信号采集单元2的id信息与数据库单元3中存储的参考id信息不符，则进行本地警示，实现了对信号采集单元2进行身份识别。在个人计算机的数据库单元3中建立各信号采集单元2的校准数据，根据数据库单元3中信号采集单元2的校准数据对系统中各位置的信号采集单元2进行参数调节以进行校准，实现了信号采集单元2的在线校准，无需将信号采集单元2拆卸下来进行校准，节约时间，降低人工成本。个人计算机的数据库单元3中存储有服装舒适度展示系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，可根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则进行本地警示，实现了对各部件工作状态的预判功能，提前提醒工作人员更换或维修，防止故障发生，提高工作效率。

本面向教学的服装舒适度展示系统的工作原理：首先选取教学适用的参考人体1，通过气候室01调控环境参数，分析服装在不同穿着场景下的舒适度性能表现，具体为：由信号采集单元2采集体感信号，能够方便地集成到服装内部进行压力的短期或长期多点测量，随之将测量数据传输并存储到数据库单元3，采用综合判断的方式对服装舒适度进行分析，即同时在压力和温湿度指标的基础上结合心率指标进行判断，结合大数据分析输出服装舒适度情况，并将系统用于判断服装舒适度的压力、温湿度、心率等参考数据展示以用于教学，更加直观，即凭借信号处理及分析单元4，从数据库单元3内提取人体体感信号进行分析，客观地评价服装舒适度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。