专利名称：一种基于人体特征的三维服装放码方法
技术领域：
本发明涉及一种服装放码方法，特别涉及一种基于人体特征的三维服装放码方法。
背景技术：
放码是服装纸样设计的一个重要部分，它是以某个款式的某一个规格尺寸的纸样为基准，兼顾各个规格或型号之间的关系，分配尺寸并计算，绘制出各规格或型号的纸样设计方法。传统的服装放码都是由人手工完成，效率低且容易出错，自从二维服装CAD得到应用后，服装放码的效率有了很大的提高。计算机服装辅助纸样放码可以分为码等分法、点放码法、切开线放码法和自动放码法等。它们虽然操作方法不同，但原理是相同的，即改变纸样边界线的控制顶点的位置实现纸样形状的改变。
虽然与传统的手工放码相比，二维CAD放码方法在效率上已经有了很大的改进，在管理上便利了不少。然而，二维服装放码方法存在一些不足之处。主要有以下两点1)操作复杂。二维放码需要设置纸样上每个控制点的移动方向和移动距离，效率比较低，操作速度比较慢，需要经验非常丰富的师傅才能熟练操作。另外，二维放码分多种方法，包括码等分法、点放码法、切开线放码法和自动放码法等，由于方法不统一，对初学者来说，不容易掌握。2)设计精度低。对于常见的服装款式和标准的人体尺寸，根据一些已经总结的规贝1J，二维放码方法能够处理得比较好，但对于一些特殊形状的服装纸样或非标准的体型，用二维放码的方法获得的纸样精度比较低，需要多次试验才能获得合身的服装纸样。由于二维放码只注重考虑服装尺寸的变化，忽略了人体结构的要求，但是由于人体的复杂性和体型差异，使用通过统一的数据比例进行纸样缩放所绘制的纸样，其合体性会比较差。在三维CAD方面，目前三维服装系统还是以三维服装试穿和模拟为主，还不具备三维放码的功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种速度快、精度较高、节约成本并且应用面较广的基于人体特征的三维服装放码方法。为解决该技术问题本发明采用的技术方案为一种基于人体特征的三维服装放码方法，其特征在于包括下列步骤步骤I :读入一个三维人体模型。三维人体模型可用三角形网格曲面或四边形网格曲面表示。步骤2 :生成三维人体模型的特征点和特征线。人体模型的特征点包括颈、肩、胸、腰、臀和裆等。对于不同类型的三维人体模型，其特征点也有所不同。特征点的确定采用两种方法。一种是交互的方法，即通过鼠标在三维人体模型上点击确定人体特征点的位置；另一种方法是自动识别法，即通过三维人体模型的特征自动识别特征点。自动识别采用文章JoSoFradinho Oliveira,Dongliang Zhang,Bernhard Spanlang, Animating Scanned Human Models, Journal of WSCG 2003(JoaoFradinhoOliveira, Dongliang Zhang, Bernhard Spanlang,扫描人体的动画，WSCG 杂志，2003)中的方法。获得人体的特征点后，生成人体的特征线。特征线包括中心线、颈线、胸围线，腰围线和臀围线等。步骤3 :计算三维人体模型的尺寸。根据三维人体模型的特征点和特征线，按照人体尺寸的测量方法，计算三维人体模型的尺寸。人体尺寸主要分为距离和围度。距离尺寸包括肩宽、颈高、胸高、腰高和臀高等，这些尺寸可以直接根据特征点的位置计算得出。围度尺寸包括颈围、胸围、腰围、臀围、大腿围、膝盖围和脚踝围等尺寸。围度尺寸通过计算三维人体模型横截面的周长获得。步骤4 :读入二维服装纸样。二维服装纸样的边界是由直线与曲线组成的，二维服装纸样可以通过二维设计的方法直接设计得到，也可以是通过三维曲面展开的方法设计得至丨J。曲面展开的方法参见发明专利(申请号20110312749. 6 一种基于立体裁剪的三维服装造型与纸样设计方法)中的方法。
步骤5 :将二维服装纸样放置到三维人体模型上的合适位置，获得二维服装纸样在三维空间中的位置。该位置是将纸样做成服装后穿在人体身上的位置，其具体操作如下a)对于二维方法设计的服装纸样，通过交互操作的方法将二维服装纸样摆放到三维人体模型周围合适的位置。b)对于通过三维曲面展开方法得到的服装纸样，由于它在三维人体模型上的位置是已知的，所以不需要调整纸样在三维人体上的位置。c)记录二维服装纸样边界控制点在三维空间中的位置。为了简化操作，可以用三维人体模型在二维平面上的投影轮廓线代替三维人体模型确定二维服装纸样在三维人体上的相对位置，其步骤如下a)在平面中显示三维人体在不同视向(包括正面、后面、左面和右面)的投影轮廓线。b)调整二维服装纸样的位置，使二维服装纸样与人体轮廓线的相对位置合适。c)记录二维服装纸样边界控制点在其所在投影视图中的位置，计算二维服装纸样边界控制点在三维空间中的位置。步骤6 :计算二维服装纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置关系。二维纸样边界控制点用于控制边界的形状，改变控制点的位置就会改变边界线的形状。为了计算二维服装纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置关系，首先根据人体的特征点和特征线将人体划分为几个区域。具体方法是，从上到下以颈、胸、腰、臀、大腿、膝和踝的特征点作水平特征线，将人体分为六个区域。这些特征线的围度尺寸分别对应颈围、胸围、腰围、臀围、大腿围、膝围和脚踝围的尺寸，高度尺寸对应特征线在竖直方向上的高度。计算二维服装纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置时，首先判断该点落在哪个区域中，然后计算该点的尺寸比例。例如一个控制APi的落在胸围线和腰围线之间，假设该点的Y坐标为Yi,胸围线和腰围线的高度尺寸分别为Ybust和Ywaist,则尺寸比例Ri用以下公式表示Ri = (Y厂Ywaist)/(Ybust-Ywaist)
对于不同类型的人体模型，根据人体的形状特性，区域会有所不同。对于带手臂的人体模型，根据手臂的特征点，分别以肩、肘和腕三个关节特征点将手臂分为两个区域。对衣袖纸样进行放码时，其边界控制点的相对位置以手臂的区域作为参考进行尺寸比例的计算。其尺寸比例为控制点到关节点的距离与臂长的比例。步骤7 :设置三维人体模型的放码尺寸并计算档差。设置一组或多组人体尺寸作为放码尺寸。三维人体模型的原始尺寸被称为基码，其他的尺寸为放码尺寸。放码尺寸与基码尺寸存在一定的尺寸差，这个尺寸差被称为档差。计算放码尺寸与基码尺寸的差值即得到档差。步骤8 :设置纸样的放码基准点。基准点表示纸样放码后，该点在放码后纸样上的位置与原始纸样的相对位置保持不变。步骤9 :计算纸样边界控制点的放码偏移量，并更新纸样的边界形状，对纸样的放码就是计算纸样上每个边界控制点在水平与竖直方向(即X与Y方向)的偏移量。其具体步骤如下a)计算纸样边界控制点在X方向和Y方向上的偏移量。根据步骤6计算的纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置关系，找出该点所在的对应的人体区域，然后采用插值的方法计算控制点的偏移量。例如，假设点Pi在胸与腰特征线之间，胸围周长的档差为DXbust，胸围特征线的高度档差为DYbust，腰围周长的档差为DXwaist，，腰围特征线的高度档差为DYwaist,Pi点的高度尺寸比例为Ri，则Pi点在X方向和Y方向上的的偏移量计算公式分别为Xi = DXwaistX (I-Ri) +DXbustX RiYi = DYwaistX (I-Ri) +DYbustX Rib)将二维服装纸样边界上所有控制点的偏移量计算出来后，更新二维服装纸样边界的形状，获得放码后的二维服装纸样形状；c)移动放码后的二维服装纸样位置使得其基准点与基码的基准点重合，得到放码后的二维服装纸样。步骤10 :根据服装纸样设计要求，调整一些特殊控制点的放码量，获得最终的放码服装纸样。采用上述技术方案，设计师只要将纸样放置到三维人体模型或人体模型轮廓线相对合理的位置，就能自动计算出纸样边界控制点的放码量，实现纸样的放码。这样，基于三维放码的设计方法，相对传统手工设计和二维放码方法，设计速度更快，效率更高，自动化程度高，而且设计师只要具备基本的放码知识就可以进行放码操作。采用该技术方案降低了对设计师复杂的放码计算能力和实践经验的要求，可以被一般的服装设计师普遍使用。采用该技术方案基本上只要一次就能够精确地实现放码，相对于传统手工设计需要多次试做和修改才能获得比较好的二维纸样来说，可以减少材料损耗，降低生产成本，而且设计精 度更高，制成的服装合身性也更好。该发明可以应用于服装设计领域，应用面较广。该发明解决了服装设计领域人们一直想解决的通过计算机快速、精确地纸样放码问题和量身定制的问题，大大加快了服装的设计过程并提高了服装的设计质量。
图I :本发明总体流程2 :三维人体模型图3 :三维人体模型的特征点和特征线图4 :人体模型的截面环图5 : 二维服装纸样图6 :采用三维曲面展开方法获得的纸样图7 :二维服装纸样与三维人体模型的位置对应关系
图8 :二维服装纸样与三维人体轮廓线的位置对应关系图9 :二维服装纸样边界控制点与三维人体模型的位置关系图10 :放码尺寸表图11 :纸样的放码基准点图12 :纸样的放码结果
具体实施例方式本实施例涉及一种基于人体特征的三维服装放码方法，它的总体步骤参见图I :步骤I :读入一个三维人体模型。三维人体模型可用三角形网格曲面或四边形网格曲面表示。图2显示的是一个用于服装设计的2/3身人体模型。该专利涉及的三维人体不仅包括2/3身人体模型，还包括各种全身或半身的人体模型。步骤2 :生成三维人体模型的特征点和特征线。图3所示，人体模型的特征点包括颈、肩、胸、腰、臀和裆等。对于不同类型的三维人体模型，其特征点也有所不同。特征点的确定采用两种方法。一种是交互的方法，即通过鼠标在三维人体模型上点击确定人体特征点的位置；另一种方法是自动识别法，即通过三维人体模型的特征自动识别特征点。自动识别米用文章Joao Fradinho Oliveira, Dongliang Zhang, Bernhard Spanlang, AnimatingScanned Human Models, Journal of WSCG 2003( Joao Fradinho Oliveira, DongliangZhang,Bernhard Spanlang,扫描人体的动画,WSCG杂志,2003)中的方法。获得人体的特征点后，生成人体的特征线。特征线包括中心线、颈线、胸围线，腰围线和臀围线等。步骤3 :计算三维人体模型的尺寸。根据三维人体模型的特征点和特征线，按照人体尺寸的测量方法，计算三维人体模型的尺寸。人体尺寸主要分为距离和围度。距离尺寸包括肩宽、颈高、胸高、腰高和臀高等，这些尺寸可以直接根据特征点的位置计算得出。围度尺寸包括颈围、胸围、腰围、臀围、大腿围、膝盖围和脚踝围等尺寸。围度尺寸通过计算三维人体模型横截面的周长获得。如图4所示，图中的封闭环是经过臀部特征点的水平面切割三维人体模型获得的截面环。截面环是由多边形组成的。计算截面环的长度即获得围度尺寸。步骤4 :读入二维服装纸样。二维服装纸样的边界是由直线与曲线组成的，如图5所示。二维服装纸样可以通过二维设计的方法直接设计得到，也可以是通过三维曲面展开的方法设计得到。图6中的二维服装纸样是通过三维曲面展开的方法得到的。曲面展开的方法采用发明专利(发明专利一种基于立体裁剪的三维服装造型与纸样设计方法，2011年，专利受理号:20110312749. 6)中的方法。
步骤5 :将二维服装纸样放置到三维人体模型上的合适位置，获得二维服装纸样在三维空间中的位置。该位置是将纸样做成服装后穿在人体身上的位置，如图7所示。其具体操作如下a)对于二维方法设计的纸样，通过交互操作的方法将二维服装纸样摆放到三维人体模型周围合适的位置。b)对于通过三维曲面展开方法得到的纸样，由于它在三维人体模型上的位置是已知的，所以不需要调整纸样在三维人体上的位置。c)记录二维服装纸样边界控制点在三维空间中的位置。为了简化操作，可以用三维人体模型在二维平面上的投影轮廓线代替三维人体模型确定二维服装纸样在三维人体上的相对位置，如图8所示。其步骤如下a)在平面中显示三维人体在不同视向(包括正面、后面、左面和右面)的投影轮廓 线·b)调整二维服装纸样的位置，使二维服装纸样与人体轮廓线的相对位置合适。c)记录二维服装纸样边界控制点在其所在投影视图中的位置，计算二二维服装纸样边界控制点在三维空间中的位置。步骤6 :计算二维服装纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置关系。二维服装纸样边界控制点用于控制边界的形状。改变控制点的位置就会改变边界线的形状。为了计算二维服装纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置关系，首先根据人体的特征点和特征线将人体划分为几个区域。具体方法是，从上到下以颈、胸、腰、臀、大腿、膝和踝的特征点作水平特征线，将人体分为六个区域。这些特征线的围度尺寸分别对应颈围、胸围、腰围、臀围、大腿围、膝围和脚踝围的尺寸，高度尺寸对应特征线的在竖直方向上的高度。计算二维服装纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置时，首先判断该点落在哪个区域中，然后计算该点的尺寸比例。如图9所示，一个控制点Pi的落在胸围线和腰围线之间，假设该点的Y坐标为Yi,胸围线和腰围线的高度尺寸分别为Ybust，Ywaist，则尺寸比例Ri用以下公式表示Ri= (Yi-Ywaist)/(Ybust-Ywaist)对于不同类型的人体模型，根据人体的形状特性，区域会有所不同。对于带手臂的人体模型，根据手臂的特征点，分别以肩、肘和腕三个关节特征点将手臂分为两个区域。对衣袖纸样进行放码时，其边界控制点的相对位置以手臂的区域作为参考进行尺寸比例的计算。其尺寸比例为控制点到关节点的距离与臂长的比例。步骤7 :设置三维人体模型的放码尺寸并计算档差。设置一组或多组人体尺寸作为放码尺寸。三维人体模型的原始尺寸被称为基码，其他的尺寸为放码尺寸。在图10中，人体160/84A对应的尺寸为基码。放码尺寸与基码尺寸存在一定的尺寸差,这个尺寸差被称为档差。计算放码尺寸与基码尺寸的差值即得到档差。步骤8 :设置二维服装纸样的放码基准点。基准点表示二维服装纸样放码后，该点在放码后纸样上的位置与原始纸样的相对位置保持不变。图11显示了纸样的放码基准点。步骤9 :计算二维服装纸样边界控制点的放码偏移量，并更新纸样的边界形状，如图12所示。对纸样的放码就是计算纸样上每个边界控制点在水平与竖直方向(即X与Y方向)的偏移量。其具体步骤如下
a)计算纸样边界控制点在X方向和Y方向上的偏移量。根据步骤6计算的纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置关系，找出该点所在的对应的人体区域，然后采用插值的方法计算控制点的偏移量。例如，点Pi在胸与腰特征线之间，胸围周长的档差为DXbust，胸围特征线的高度档差为DYbust，腰围周长的档差为DXwaist，，腰围特征线的高度档差为DYwaist,Pi点的高度尺寸比例为Ri，则Pi点在X方向和Y方向上的的偏移量计算公式分别为Xi = DXwaistX (I-Ri) +DXbustX RiYi = DYwaistX (I-Ri) +DYbustX Rib)将二维服装纸样边界上所有控制点的偏移量计算出来后，更新纸样边界的形状，获得放码后的纸样形状；c)移动放码后的二维服装纸样位置使得其基准点与基码的基准点重合，得到放码 后的纸样。步骤10 :根据纸样设计要求，调整一些特殊控制点的放码量，获得最终的放码纸样。该实施例采用基于人体特征的三维服装放码方法实现纸样的放码，具有速度快、精度高和设计的服装合身的特点。通过计算二维纸样与三维人体模型的相对位置关系，自动计算纸样的放码量。用传统的二维放码方法，操作速度慢，精度也不高。对于非常规人体尺寸的服装纸样，二维放码方法需要多次试做才能获得满意的结果。采用三维放码方法，可以方便地给各种尺寸的人体设计合身的服装，能够实现服装的量身定制。
权利要求
1.一种基于人体特征的三维服装放码方法，其特征在于包括下列步骤 A、读入一个三维人体模型； B、生成三维人体模型的特征点和特征线； C、计算三维人体模型的尺寸； D、读入二维服装纸样； E、将二维服装纸样放置到三维人体模型上的合适位置，获得二维服装纸样在三维中的空间位置； F、计算二维服装纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置关系； G、设置三维人体模型的放码尺寸并计算档差； H、设置二维服装纸样的放码基准点； I、计算二维服装纸样边界控制点的放码偏移量，并更新二维服装纸样的边界形状； J、根据服装纸样设计要求，调整一些特殊控制点的放码量，获得最终的放码服装纸样。
2.根据权利要求I所述的基于人体特征的三维服装放码方法，其特征在于步骤E的具体操作方法为 a)对于二维方法设计的服装纸样，通过交互操作的方法将二维服装纸样摆放到三维人体模型周围合适的位置； b)对于通过三维曲面展开方法得到的服装纸样，由于它在三维人体模型上的位置是已知的，所以不需要调整纸样在三维人体上的位置； c)记录二维服装纸样边界控制点在三维空间中的位置。
3.根据权利要求I所述的基于人体特征的三维服装放码方法，其特征在于步骤E的具体操作方法为用三维人体模型在二维平面上的投影轮廓线代替三维人体模型确定二维服装纸样在三维人体上的相对位置，其方法如下 a)在平面中显示三维人体在不同视向，包括正面、后面、左面和右面的投影轮廓线； b)调整二维服装纸样的位置，使二维服装纸样与人体轮廓线的相对位置合适； c)记录二维服装纸样边界控制点在其所在投影视图中的位置，计算二维服装纸样边界控制点在三维空间中的位置。
4.根据权利要求I所述的基于人体特征的三维服装放码方法，其特征在于步骤F的具体方法为计算服装纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置时，首先根据三维人体模型的特征点和特征线将人体划分为多个区域，并计算人体特征线对应的围度尺寸和高度尺寸，然后判断该点落在哪个区域中，最后计算该点在区域中的尺寸比例。
5.根据权利要求I所述的基于人体特征的三维服装放码方法，步骤I的具体操作方法如下 a)计算纸样边界控制点在X方向和Y方向上的偏移量，根据步骤F计算的纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置关系，找出该点所在的对应的人体区域，然后采用插值的方法计算控制点的偏移量； b)将服装纸样边界上所有控制点的偏移量计算出来后，更新服装纸样边界的形状，获得放码后的服装纸样形状； c)移动放码后的服装纸样位置使得其基准点与基码的基准点重合，得到放码后的服装纸样。
全文摘要
一种基于人体特征的三维服装放码方法，读入一个三维人体模型；生成三维人体模型的特征点和特征线；计算三维人体模型的尺寸；读入二维服装纸样；将二维服装纸样放置到三维人体模型上的合适位置，获得二维服装纸样在三维中的空间位置；计算二维服装纸样边界控制点与三维人体模型的相对位置关系；设置三维人体模型的放码尺寸并计算档差；设置二维服装纸样的放码基准点；计算二维服装纸样边界控制点的放码偏移量，并更新二维服装纸样的边界形状；根据服装纸样设计要求，调整一些特殊控制点的放码量，获得最终的放码服装纸样。该方法设计速度更快，效率更高，自动化程度高，大大加快了服装的设计过程并提高了服装的设计质量。
文档编号G06F17/50GK102708231SQ20121012137
公开日2012年10月3日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者张东亮 申请人:杭州力孚信息科技有限公司