一种气囊柔性人台个性化腹部测量方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于人体测量技术领域，尤其设及一种气囊柔性人台个性化腹部测量方法 及系统。
【背景技术】
[0002] 目前有关人体身体部位体型重建与测量的研究大都停留在针对静态下体型固定 的人体体型，运在很多的应用中具有一定的局限性。在倡导充分展示个性化特点的当今世 界，个性化服装的量身定制方兴未艾，运些强调展现个性化特点的行业的蓬勃发展，也给相 关技术革新提出了更高的要求。人体身体部位的变形体型重建与测量必将成为个性化服装 设计W及与人体体型相关的其他领域研究的热点和核屯、问题，正受到国内外研究者的普遍 重视。在=维人体表面成像时，大多数现有的系统使用激光或结构光扫描，如美国阿泰科 artec-S维扫描仪，国内的北京博维恒信公司的3D CaMega DCS系列人体全身扫描系统等。 利用=维扫描仪与传统的手工测量相比，=维扫描仪的人体建模方法速度快，精度高，缺点 是需要获取的数据量大，重建计算速度慢，对拍摄场景要求较高，同时要求测试者保持静 止，在一定程度上限制了它的推广。近几年出现了一种基于立体视觉的方法，在变形测量领 域得到了广泛的研究和应用，该方法利用图像获取设备拍摄待测对象多个角度的图片，利 用特征定位算法处理，自动提取人体特征点或利用事先标定的人体特征点再合成=维人体 模型，进行尺寸测量。其中图像获取设备主要有数码相机，摄像机，CCD传感器等。该方法实 验环境要求低，设备安装简便，自动化程度高，实用性强等优点而受到越来越多研究人员的 青睐。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种气囊柔性人台个性化腹部测量方法及系统，旨在利用 分形维的标定无关性和比例自相似性，完成特征点整像素相关捜索匹配;借鉴群体间相互 学习协作的社会属性W及单一个体自适应调节机制，实现变形后特征点快速收敛到最佳位 置，完成动态腹部变形的体型=维重建。
[0004] 本发明是运样实现的，一种气囊柔性人台个性化腹部测量方法，所述气囊柔性人 台个性化腹部测量方法包括：
[000引摄像机标定，实验中用18 X 18cm黑白交替方格棋盘图案纸，打印后固定在立方棋 盘标定体相邻两面，从不同角度拍摄立方棋盘标定体，获得立方标定体的图像，在左右两图 像中指定36个标祀点，并按顺序存放，采用小孔模型，利用线性算法建立二维图像像素坐标 与=维空间坐标的转换关系模型进而求解透视变换矩阵中的各个元素，得到相机的参数；
[0006] 待测柔性人台腹部充入不同压强的气体并穿上粘缝有标记点的紧身衣，立于测量 平台上，用CMOS摄像机对待测人台成像，将获取的图像通过图像采集卡输入计算机，获取待 测人台多种腹部体型的图像；
[0007] 对得到的人台腹部图像，采用特征点提取算法，提取腹部图像的特征点；
[0008] 设计子区大小根据变形程度自适应调节的楠圆形子区，再提出基于子区面积的分 形维数并引入子区主方向，构造新的组合特征向量描述子；
[0009] 基于新构造的分形维特征向量用相似度函数完成特征点之间的粗匹配；
[0010] 提出互相学习的自适应粒子群算法用于亚像素精定位，得到图像在时间序列上的 变形精匹配；
[0011] 基于立体视觉系统模型，通过获取待重建对象的多幅不同视角的图像信息，提取 图像的特征角点，完成不同视角图像中各特征角点间的立体匹配，建立图像特征点的二维 像素坐标与其对应的=维世界坐标之间转换的关系模型，得到图像像素点对应的=维空间 坐标，完成人台腹部体型=维重建;本系统中加入的变形匹配则可W实现同一视角下不同 腹部体型图像在时间序列上的特征角点匹配，再结合立体视觉模型实现人台多种个性化腹 部体型的=维形貌重建，提取多种人台腹部体型尺寸。
[0012] 本测量系统采用粗-精两步法实现了亚像级的特征点变形匹配，大大提高了变形 匹配的精度。提出互相学习的自适应的群智能优化算法在保证高精度的前提下，其时间开 销大幅下降，运算效率明显提高，具有很强的实时性，尤其是处理大数据量时，本文方法的 时间优势更为显著。
[0013] 进一步，所述黑白交替棋盘图案的每个小方格的大小为3cmX3cm，每面棋盘图案 大小为18 X 18cm。
[0014] 进一步，所述在不同角度拍摄到的立方标定体两侧面的图像中标定36个对应的标 祀点，并按顺序存放。
[0015] 进一步，所述待测人台穿的紧身衣前片各粘缝了620个标记点，标记点的形状设计 为近似球体的小凸点，标记点自身直径小于2mm。
[0016] 进一步，所述用化rris角点提取算法提取图像中的特征点；
[0017] 进一步，所述新组合特征描述子中大小自适应调节的楠圆形子区域构造方法采用 楠圆形子区，依据变形程度的大小自适应调节子区大小，变形程度由子区结构密度参数来 衡量，定义如下：
[0019] 式中，fi表示子区中像素点灰度值，/,.表示子区像素灰度平均值，A是子区中像素 点的个数；
[0020] 所述基于面积的分形维构造方法如下：
[0021] 将分形盒中集合元素的灰度值和概率信息融入分子部分，数学描述如下：
[0023] 式中，R表示待覆盖图像的尺寸大小；
[0024] 用待覆盖范围的面积代替边长，则有：
[0026] 在楠圆子区中加入主方向参数，将楠圆区域每30°划分一子区域，然后计算每一区 域的梯度绘制梯度直方图，梯度直方图的峰值为主方向，最后将楠圆的长轴旋转至主方向。
[0027] 进一步，所述用到的相似度函数是两个特征之间的欧氏距离：
[002引 Si,j = exp(-|Dit(i)-D后(j) I );
[0029] 其中:％(i)，D后(i)分别为变形前，变形后某一特征点子区的分形维数；
[0030] 所述自适应调节的粒子群算法是指根据整体变形程度不同自适应决定粒子飞行 的速度和范围，具体到X和y方向各自变形程度也存在差异，因此根据X和y方向各自的变形 程度决定粒子每一维方向上反映各自飞行速度的随机因子；
[0031] 所述互相学习的自适应粒子群算法是指在标准的粒子群算法基础上充分利用整 像素粗匹配阶段获得特征点整像素位置坐标和前后邻近特征点间相对位置的关联关系作 为历史信息。
[0032] 进一步，所述采用立体视觉系统模型，如公式：
[0034] 其中，（X，Y，Z，1)为真实物体对应的S维世界坐标，（m，Vi，1)，（U2，V2，1)为对应点 =维世界坐标在不同角度成像图像中的二维齐次坐标，Ml, M2为摄像机标定参数投影矩阵。
[0035] 本发明另一目的在于提供一种气囊柔性人台个性化腹部测量方法的系统，所述系 统包括:CM0S摄像机、图像采集卡、计算机、腹部气囊、电子充气累；
[0036] CMOS摄像机的后端连接有图像采集卡，图像采集卡安装在计算机中，腹部气囊设 置在人台的腹部位置，电子充气累通过气管连接腹部气囊。
[0037] 本发明另一目的在于提供一种气囊柔性人台个性化腹部测量方法的服装设计系 统。
[0038] 本发明的另一目的在于提供一种使用所述气囊柔性人台个性化腹部测量方法的 变形测量系统。
[0039] 本发明提供的气囊柔性人台个性化腹部测量方法及系统，提出了一种粗-精相结 合的变形图像像素点坐标定位思想，整像素粗捜索阶段，结合多气囊柔性人台腹部变形实 际情况，设计了大小可自适应调节的楠圆形子区域，利用分形维的标定无关性和比例自相 似性，定义了一种基于子区面积的分形维数用于描述像素点的属性，完成特征点整像素相 关捜索匹配;亚像素精定位阶段，借鉴群体间相互学习协作的社会属性W及单一个体自适 应调节机制，设计了互相学习的自适应粒子群优化算法，实现变形后特征点快速收敛到最 佳位置，完成动态腹部变形的体型=维重建。是实现变形前后同名特征点整像素粗匹配和 亚像素精定位两过程。在整像素粗匹配阶段，尝试运用大小可自适应调节的楠圆形子区，借 鉴了分形维理论，提出了一种新的基于子区面积的分形维数，并引入子区主方向特征，进而 构建了一个新的组合特征描述向量，用于整像素捜索，有效提高了粗定位精度;在亚像素精 确定位阶段，在标准的粒子群算法基础上充分利用整像素粗匹配阶段获得特征点整像素位 置坐标和前后邻近特征点间相对位置的关联关系等历史信息，提出一种互相学习的自适应 粒子群算法，该算法中粒子飞行速度细化到每一维上的飞行速度，可根据每一特征点变形 程度自适应调整，该算法保证高定位精度的前提下，大大缩短了迭代时间，提高了算法运行 效率。
[0040] 与现有的测量人台腹部尺寸的方法相比，本发明方法操作简单方便，成本低，重建 速度快，精度高;符合实际应用条件，具有很强的实用性和高效性，适合在服装设计等个性 化人体定制等相关行业推广应用，也可为当前变形测量等相关工业领域提供另一种替代的 且切实可行的，有价值的参考方案。
【附图说明】
[0041] 图1是本发明实施例提供的气囊柔性人台个性化腹部测量系统结构示意图；
[0042] 图中：1、CMOS摄像机;2、图像采集卡;3、计算机;4、腹部气囊;5、电子充气累。
[0043] 图2是本发明实施例提供的人台变形匹配立体=维重建流程框架图；
[0044] 图中：图（a)是腹部测量系统整体框架；图（b)是测量系统第一阶段一一整像素粗 捜索阶段具体流程;图（C)是测量系统第二阶段一一亚像素精定位阶段具体流程。
[0045] 图3是本发明实施例提供的互相学习的自适应调节粒子群算法思想示意图。
[0046] 图中：1、CMOS摄像机;2、图像采集卡;3、计算机;4、腹部气囊;5、电子充气累。
【具体实施方式】
[0047] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合实施例，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W解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0048] 下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
[0049] 如图1所示，本发明实施例的气囊柔性人台个性化腹部测量系统主要包括:CM0S摄 像机1、图像采集卡2、计算机3、腹部气囊4、电子充气累5。
[0050] CMOS摄像机1的后端连接有图像采集卡2,图像采集卡2安装在计算机3中，腹部气 囊4设置在人体的腹部，电子充气累5通过气管连接腹部气囊4。
[0051] 设置有四台CMOS摄像机1。
[0052] 下面结合附图2和3具体实施例对本发明的应用原理作进一步的说明。
[0053] 步骤1:摄像机标定
[0054] 1.1在一立方体表面固定上黑白方格相间的棋盘图案纸，每个方格的大小为3cmX 3cm