郭云昕　張　微　劉詠梅　奚　桐

1. 東華大學(xué) 服裝·藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院(中國(guó)) 2. 上海市服裝研究所(中國(guó))

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歡迎訂閱《國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)》《產(chǎn)業(yè)用紡織品》三維人體測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀和比較

郭云昕1張微2劉詠梅1奚桐2

1. 東華大學(xué) 服裝·藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院(中國(guó)) 2. 上海市服裝研究所(中國(guó))

針對(duì)服裝定制過(guò)程中的人體尺寸提取技術(shù)，介紹了國(guó)內(nèi)外非接觸式人體測(cè)量方法，分析了各類(lèi)測(cè)量方式的原理、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。比較結(jié)果顯示：被動(dòng)式非接觸測(cè)量方法簡(jiǎn)單易行，但測(cè)量誤差難以確定，不適用于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量或精確測(cè)量；主動(dòng)式測(cè)量方法中基于白光和激光的掃描技術(shù)測(cè)試速度高且精確度高，但操作復(fù)雜，設(shè)備昂貴。通過(guò)對(duì)測(cè)量方式及儀器的比較發(fā)現(xiàn)，基于紅外深度傳感的測(cè)量方法和毫米波技術(shù)已有一定的市場(chǎng)接受度，是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

三維掃描技術(shù)； 人體測(cè)量； 紅外深度傳感； 毫米波技術(shù)

人體測(cè)量是指借助某種工具獲得人體特征部位的尺寸數(shù)據(jù)。通過(guò)人體測(cè)量可進(jìn)一步確定個(gè)體或群體之間人體尺寸上的差別，這是服裝設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的基礎(chǔ)性工作。人體測(cè)量數(shù)據(jù)不但廣泛運(yùn)用于學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，還具有極高的商業(yè)價(jià)值。服裝行業(yè)從古代的小作坊單件流模式到工業(yè)化大批量生產(chǎn)，至當(dāng)今面向顧客個(gè)性化需求的大規(guī)模定制，在每一個(gè)發(fā)展階段都離不開(kāi)人體測(cè)量技術(shù)的更新?lián)Q代。如今人們生活條件改善，崇尚個(gè)性，服裝定制正成為服裝領(lǐng)域的發(fā)展主流，因而定制的首要步驟——量體的技術(shù)研發(fā)尤為重要。

三維人體測(cè)量技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代中期，它可實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，并應(yīng)用于人體數(shù)據(jù)庫(kù)建立、服裝量體定制、人體工程學(xué)、醫(yī)學(xué)及博物館陳列等[1-3]技術(shù)領(lǐng)域。與手工測(cè)量方式相比，三維人體測(cè)量技術(shù)測(cè)量速度更快，且無(wú)主觀(guān)人為因素引起的測(cè)量誤差，因此結(jié)果更加可靠，目前已廣泛運(yùn)用于各大院校和研究機(jī)構(gòu)的科研工作中。通過(guò)與計(jì)算機(jī)輔助服裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)相結(jié)合，三維掃描儀器的測(cè)量結(jié)果可與CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)及CIMS( 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等軟件對(duì)接，實(shí)現(xiàn)人體測(cè)量和服裝設(shè)計(jì)一體化。本文基于服裝定制過(guò)程對(duì)人體尺寸快速提取的需求，對(duì)各類(lèi)三維人體掃描方式及儀器進(jìn)行了比較分析。

1　國(guó)內(nèi)外三維人體測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀

非接觸三維人體測(cè)量技術(shù)基本是以光學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合軟件應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像學(xué)及傳感技術(shù)等多種科學(xué)為一體的跨學(xué)科技術(shù)[4]。按照測(cè)量方式的不同可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類(lèi)[5]。

主動(dòng)式是指測(cè)量?jī)x器主動(dòng)對(duì)被測(cè)物投射光束，通過(guò)電荷藕合器件(CCD)相機(jī)得到被測(cè)人體表面所形成的圖像，對(duì)不同角度所攝圖像進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，拼合得到完整的點(diǎn)云圖像，所得到的原始點(diǎn)云圖還需進(jìn)行圖像增強(qiáng)、去噪、平滑及邊緣銳化等處理，根據(jù)特征部位的定義提取相應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)或進(jìn)行算法計(jì)算得到需要的尺寸數(shù)據(jù)。主動(dòng)式方法根據(jù)光源的不同可以分為基于普通光的掃描技術(shù)(如摩爾條紋法和白光相位法)、基于激光的掃描技術(shù)和基于紅外的深度傳感技術(shù)等。

被動(dòng)式方法是指利用攝影成像技術(shù)，直接拍攝人體圖像進(jìn)行測(cè)量的方法，因過(guò)程中不需要對(duì)被測(cè)對(duì)象投射光束，故稱(chēng)之為被動(dòng)式三維測(cè)量方法。

1.1被動(dòng)式三維人體測(cè)量技術(shù)

被動(dòng)式人體測(cè)量技術(shù)根據(jù)拍攝采用的攝像機(jī)數(shù)可分為單目視覺(jué)法、雙目視覺(jué)法和三目視覺(jué)法。單目視覺(jué)法即只采用一臺(tái)攝像機(jī)，其儀器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，擺放要求低，也不存在雙目和三目中各個(gè)攝像機(jī)之間匹配的難題[6]。

英國(guó)的Loughborough人體陰影掃描裝置[7]即采用單目視覺(jué)法。被測(cè)人員站立在儀器轉(zhuǎn)盤(pán)中，由攝像機(jī)記錄投射在人體的光線(xiàn)，身體形狀由一系列切面表達(dá)，橫截面輪廓線(xiàn)由一個(gè)16點(diǎn)連成的曲線(xiàn)表達(dá)，以此建立三維身體的表面模型。加拿大的VisImage人體測(cè)量系統(tǒng)[8]利用系統(tǒng)照相機(jī)捕獲被測(cè)者的數(shù)字圖像后，由電腦程序自動(dòng)計(jì)算人體37項(xiàng)尺寸測(cè)量值，此系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，測(cè)量速度快，系統(tǒng)成本低，2005年加拿大政府指定其為防生化武器制服的專(zhuān)用尺碼選擇設(shè)備。葛彥等[9]采用一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)拍攝人體正面和側(cè)面全身照，并且拍攝前在被測(cè)者身上貼上待測(cè)點(diǎn)，后期處理時(shí)根據(jù)照片標(biāo)桿尺寸和實(shí)際標(biāo)桿尺寸的比例計(jì)算得到人體實(shí)際尺寸。方金等[10]在三維測(cè)量技術(shù)中融入了鏡面系統(tǒng)，特殊之處在于拍攝照片時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部可依靠鏡面反射同步得到人體不同位置的照片(圖1)，這一系統(tǒng)既避免了單目系統(tǒng)一個(gè)攝像機(jī)依次拍照造成的誤差，也避免了雙目或多目傳感器內(nèi)每個(gè)攝像機(jī)拍攝非嚴(yán)格同步產(chǎn)生的偏差。宋昌江等[11]使用對(duì)人體無(wú)害的CCD白光攝像機(jī)設(shè)計(jì)了雙目系統(tǒng)，試驗(yàn)表明最終測(cè)量人體的誤差低于1mm，但測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，需16～20s。

圖1　單照相機(jī)鏡面組合系統(tǒng)

可見(jiàn)，被動(dòng)式三維人體測(cè)量技術(shù)雖然有簡(jiǎn)單易行、速度高、輕巧便攜、成本低及自動(dòng)化程度較高等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也比較明顯。一是被動(dòng)式測(cè)量法中使用的攝像機(jī)對(duì)拍攝環(huán)境要求較高，被測(cè)者必須站在指定位置，攝像機(jī)鏡頭必須保持水平和垂直，拍攝者和被拍攝者間需要高度配合；二是攝像機(jī)都有一定的視角，拍攝距離也有限，因此誤差難以確定[12]；三是使用人體寬度和厚度等尺寸代入回歸方程計(jì)算人體尺寸，對(duì)于人體胸部、臀部等曲面復(fù)雜部位難以完全復(fù)原，誤差較大。胡海滔等[13]對(duì)照相法測(cè)量人體尺寸進(jìn)行的驗(yàn)證也表明，使用照相法所得到的結(jié)果不能滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，只有在明確測(cè)量對(duì)象允許誤差較大時(shí)才可考慮使用被動(dòng)式三維人體測(cè)量技術(shù)，而在人體數(shù)據(jù)庫(kù)建立、標(biāo)準(zhǔn)制定和生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用中則不應(yīng)采用這種測(cè)量技術(shù)。

1.2主動(dòng)式三維人體測(cè)量技術(shù)

1.2.1莫爾條紋法

莫爾條紋法是將結(jié)構(gòu)光射到被測(cè)物——人體表面，人體表面的凹凸不平使投射的光柵不再規(guī)律排列，此柵線(xiàn)與基準(zhǔn)柵線(xiàn)通過(guò)干涉得到的莫爾等高線(xiàn)含有數(shù)據(jù)信息，通過(guò)分析即可獲得尺寸數(shù)據(jù)。但此法一般提取的莫爾條紋數(shù)只能是整數(shù)級(jí)的，提取分析的數(shù)據(jù)不完整，因此測(cè)量精度和數(shù)據(jù)量受到了很大限制。雖然市場(chǎng)上已經(jīng)推出了采用此原理研發(fā)的設(shè)備，但在三維測(cè)量技術(shù)的發(fā)展中，莫爾條紋原理的設(shè)備數(shù)據(jù)可使用性不強(qiáng)。香港理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的CubiCam[14]，即為采用莫爾條紋法原理制作的三維掃描儀，它使用正常光進(jìn)行快速照明，僅需1 s，即可在短距離(測(cè)量物與相機(jī)間距較小)內(nèi)生成人體圖像輪廓，這種高分辨率的莫爾圖像甚至可消除人體自主呼吸產(chǎn)生的測(cè)量偏差。

1.2.2白光相位法

白光相位法使用的是普通光照明技術(shù)，與莫爾條紋法類(lèi)似，它同樣是將人體表面凹凸不平產(chǎn)生的變形光柵錄入計(jì)算機(jī)后分析得到人體表面輪廓信息，從而計(jì)算得到人體尺寸[15]。不足之處是該法難以獲得人體隱藏面積的數(shù)據(jù)，如腋窩、大腿分叉處、下顎等，因而造成人體三維數(shù)據(jù)部分缺失，且由于照相機(jī)易受白光影響，該設(shè)備需要在暗室中操作?？傮w而言，基于白光相位的人體三維測(cè)量技術(shù)成本較低，測(cè)量結(jié)果相對(duì)可靠，數(shù)據(jù)處理時(shí)間短，可用于快速定制生產(chǎn)。

美國(guó)的[TC]2和法國(guó)的SYMCAD OptiFit是常用的利用白光相位原理制造的三維測(cè)量?jī)x。[TC]2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了用于商業(yè)化用途的白光分層輪廓測(cè)量技術(shù)(PMP)[16]。系統(tǒng)共有6臺(tái)照相機(jī)，分別安裝在對(duì)稱(chēng)的3個(gè)臺(tái)柱上(圖2)，通過(guò)對(duì)6臺(tái)照相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行連接，得到人體大約95%部位的數(shù)據(jù)。所測(cè)的一系列數(shù)據(jù)可直接與服裝打板、變版的CAD軟件對(duì)接，實(shí)現(xiàn)從人體測(cè)量、快速變版到自動(dòng)裁床等一系列自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程。從[TC]2第五代產(chǎn)品開(kāi)始使用的均為Primesense公司的深度傳感技術(shù)。

圖2　[TC]2在投影機(jī)、攝像機(jī)和掃描物體之間的三角測(cè)量

OptiFit系統(tǒng)采用普通白光進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試不受人體運(yùn)動(dòng)和內(nèi)衣顏色的影響，具有人體尺寸提取及體型分析功能，并提供數(shù)據(jù)傳輸模塊，該模塊提供開(kāi)放式平臺(tái)，可以連接大多數(shù)CAD/CAM系統(tǒng)，因而可使用這一軟件實(shí)現(xiàn)量身定制。OptiFit整個(gè)系統(tǒng)還可裝載在中等大小的卡車(chē)或20 in的集裝箱(5.900 m×2.424 m×2.393 m)內(nèi)[17]，實(shí)現(xiàn)三維掃描儀器的可移動(dòng)性。

1.2.3激光測(cè)量法

激光測(cè)量法即三角測(cè)量法，運(yùn)用相似三角形的原理，用多個(gè)激光測(cè)距儀在不同方位接收激光在人體表面的反射光，通過(guò)對(duì)反射光的時(shí)間間隔、光軸角度及強(qiáng)度等進(jìn)行分析，得到數(shù)據(jù)信息[18]。激光測(cè)量法的精度很高，不受環(huán)境光線(xiàn)的干擾，但對(duì)篩選后所用激光的發(fā)射功率有限制，以確保對(duì)人體無(wú)害。由于激光掃描頭需結(jié)合智能機(jī)械搖臂或機(jī)械滑軌進(jìn)行掃描，搖臂需設(shè)有位置傳感器，因而對(duì)機(jī)械精度要求較高，因此該掃描系統(tǒng)價(jià)格昂貴。目前市場(chǎng)上的一些主流激光掃描儀的掃描時(shí)間較長(zhǎng)，測(cè)量過(guò)程中被測(cè)者搖擺、呼吸和姿態(tài)的變化對(duì)最終數(shù)據(jù)結(jié)果影響顯著。

德國(guó)Human Solutions公司開(kāi)發(fā)的掃描系統(tǒng)[19]能在2s內(nèi)完成掃描，如此短的時(shí)間可有效避免人體晃動(dòng)等造成的掃描問(wèn)題[20]。每個(gè)人體三維掃描儀包括4個(gè)柱子，體積小，輸出結(jié)果能提供豐富的人體尺寸。Human Solutions公司還開(kāi)發(fā)了全球第一輛裝備三維人體掃描系統(tǒng)的卡車(chē)——Scanliner，車(chē)上有測(cè)量掃描區(qū)、更衣室及等待室等部分，顧客在車(chē)上十幾秒內(nèi)就可完成測(cè)量工作，但缺點(diǎn)是仍然需要更衣測(cè)量，造成諸多不便。

與Human Solutions公司的產(chǎn)品相比，美國(guó)的Cyberware測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用的技術(shù)及結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，成本更高。Cyberware隨掃描頭垂直移動(dòng)的相機(jī)從4個(gè)角度記錄圖形數(shù)據(jù)(圖3)，系統(tǒng)大約需16s 來(lái)完成測(cè)量，并得到三維數(shù)據(jù)和一個(gè)24點(diǎn)位的彩色結(jié)構(gòu)圖。

圖3　Cyberware全身掃描系統(tǒng)

1.2.4基于紅外深度傳感的測(cè)量法

近年來(lái)，隨著Kinect傳感器(圖4)等深度信息獲取設(shè)備的出現(xiàn)，基于深度圖像融合獲得人體三維模型，并提取三維尺寸信息等技術(shù)引起了人們的關(guān)注。由紅外相機(jī)不斷向外發(fā)射紅外結(jié)構(gòu)光，通過(guò)光學(xué)三角測(cè)量可得到真實(shí)世界的以毫米為單位的深度圖像[21]，獲取的多幅深度圖像能融合完成物體三維重建。2010年，自Kinect發(fā)布后，其小巧便攜的特性、低廉的價(jià)格及較好的掃描精度等特點(diǎn)，在平衡成本和實(shí)用性之間取得了巨大進(jìn)步。Kinect的硬件配置主要包括彩色攝像頭、紅外攝像頭、紅外投影機(jī)、麥克風(fēng)及MovingTouch傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)等。

圖4　Kinect

科研人員利用Kinect進(jìn)行了三維測(cè)體設(shè)備的構(gòu)建，并對(duì)采集的深度數(shù)據(jù)重建人體三維模型的方法和系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

Alexander Weiss等[22]實(shí)現(xiàn)了基于單個(gè)Kinect的家用型三維人體重建系統(tǒng)，提出了一種從Kinect的含有噪聲的單目RGB彩色圖像和粗糙的深度圖像中獲取三維人體模型的方法。通過(guò)人體在Kinect前的移動(dòng)獲得多個(gè)視角的單目數(shù)據(jù)，綜合這些單目數(shù)據(jù)得到準(zhǔn)確的人體模型估計(jì)(本文定義為方法1)。試驗(yàn)表明，獲得的三維人體的精確度相對(duì)于費(fèi)用較大的商業(yè)掃描系統(tǒng)具有競(jìng)爭(zhēng)性。

宋詩(shī)超[23]同樣利用一臺(tái)Kinect對(duì)模型正反面進(jìn)行拍攝，得到深度圖像及深度數(shù)據(jù)，選取三點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)齊法將不同角度拍攝的人體分塊點(diǎn)云拼接起來(lái)后，再采用Delaunay三角剖分算法對(duì)儀器獲取的人體點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行粗略的建模，形成由三角片拼合的體表模型(圖5)，完成對(duì)人體模型的重建工作。他還對(duì)人體表面各部分特征進(jìn)行了編碼定義，實(shí)現(xiàn)了尺寸數(shù)據(jù)的自動(dòng)化提取(本文定義為方法2)。

圖5　人體點(diǎn)云數(shù)據(jù)粗略的建模

Yin Chen等[24]將兩臺(tái)Kinect分別置于被測(cè)者正前方和正后方，每臺(tái)Kinect由自動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，分別在各自縱向平面上升降，拍攝被測(cè)者的上部、中部和下部。使用新的超對(duì)稱(chēng)三階圖匹配算法將得到的點(diǎn)云圖像拼合，前后圖像之間缺失的間隙可由二次樣條曲線(xiàn)彌補(bǔ)(本文定義為方法3)。測(cè)量時(shí)間僅需3 s，能很好地避免因試驗(yàn)者移動(dòng)產(chǎn)生的測(cè)量誤差，但測(cè)量精度較低。

朱江濤[25]同樣使用兩臺(tái)Kinect來(lái)獲取人體站立姿勢(shì)下完整人體的精確數(shù)據(jù)，分別得到人體上、下部分生成的三維點(diǎn)云。使用調(diào)整算法對(duì)去噪后的兩片三維點(diǎn)云預(yù)處理，最后用迭代最近點(diǎn)算法(ICP)配準(zhǔn)兩片三維點(diǎn)云獲得完整人體三維點(diǎn)云模型(圖6)。但該系統(tǒng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的人體尺寸提取，需依靠半手工方式，手動(dòng)選取測(cè)量點(diǎn)，再由計(jì)算機(jī)通過(guò)算法運(yùn)算得到尺寸值(本文定義為方法4)。

圖6　Kinect獲取三維點(diǎn)云的拼合

Jing Tong等[26]使用3臺(tái)Kinect的掃描系統(tǒng)來(lái)獲取人體完整的三維模型。為避免干涉現(xiàn)象，系統(tǒng)使用2臺(tái)Kinect分別掃描人體的上部分和下部分，且兩部分沒(méi)有重疊，使用另一臺(tái)Kinect從相對(duì)方向采集人體的中間部分(本文定義為方法5)。系統(tǒng)提出了一種在非剛性形變下將不同身體部位拼接起來(lái)的配準(zhǔn)算法。試驗(yàn)表明，系統(tǒng)采用的重建方法有效，但是由于Kinect采集的深度數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，系統(tǒng)重建的人體還是無(wú)法達(dá)到有些應(yīng)用要求，且系統(tǒng)存在偶爾不能配準(zhǔn)成功的情況，反復(fù)迭代的配準(zhǔn)策略也會(huì)在一定程度上影響算法的時(shí)間，因而系統(tǒng)采用固定裝置，故不適合于便捷、手持、移動(dòng)的快速掃描。

表1所示為幾種使用Kinect深度傳感器構(gòu)建的三維人體測(cè)量系統(tǒng)的參數(shù)對(duì)比。

研究現(xiàn)狀后發(fā)現(xiàn)，使用新興技術(shù)Kinect深度傳感器獲得人體三維模型的最大優(yōu)點(diǎn)在于其體積小、便攜度高且成本低，但實(shí)際運(yùn)用還存在以下問(wèn)題：Kinect攝像頭獲取的原始深度數(shù)據(jù)比較粗糙，深度圖像噪聲較大，尺寸不一致，而基于Kinect的三維重建系統(tǒng)需在提高速度的基礎(chǔ)上兼顧精度；使用單臺(tái)Kinect測(cè)量得到的人體不同角度深度圖像，或是使用幾臺(tái)Kinect獲得的不同角度深度圖像后，如何使用精確度和速度較高的算法將這些深度圖像融合重建成完整的人體三維模型是目前的難點(diǎn)。

目前已投入市場(chǎng)、技術(shù)較為成熟的配置深度傳感器的三維掃描儀有法國(guó)Telmat公司的SYMCAD III 3D Body Scanner和美國(guó)的Size Stream 3D Body Scanner。

基于深度傳感器的測(cè)量方法只能對(duì)人體表面進(jìn)行掃描，若要獲得凈體尺寸，被測(cè)者仍需脫去外衣，穿著內(nèi)衣或緊身衣(健身衣、泳衣)等進(jìn)行測(cè)量，也可采用另一種解決方案，即通過(guò)大數(shù)據(jù)測(cè)量，獲得顧客穿著較貼體服裝(T恤、襯衫等)與其凈體尺寸差量的計(jì)算式，由此便可在得到測(cè)量數(shù)據(jù)后，自動(dòng)生成其凈體尺寸，使被測(cè)者不脫衣測(cè)體成為可能。

1.2.5毫米波技術(shù)

毫米波技術(shù)目前主要應(yīng)用于檢查人員是否攜帶危險(xiǎn)、違禁物品的場(chǎng)合。與紅外線(xiàn)相比，毫米波波長(zhǎng)更長(zhǎng)，且具有較強(qiáng)的繞射能力；與厘米波相比，毫米波成像可提供合適的分辨率[27]。目前，毫米波技術(shù)基礎(chǔ)理論的研究已較為成熟，但若投入實(shí)際應(yīng)用還存在著較多問(wèn)題。一是毫米波器件尤其是高頻段器件相對(duì)昂貴，制約了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；二是應(yīng)用于人體掃描領(lǐng)域時(shí)，圖像的分辨率是有待解決的最大問(wèn)題。

毫米波應(yīng)用于人體掃描領(lǐng)域的代表產(chǎn)品有Me -Ality試衣間。Me -Ality試衣間是美國(guó)Bloomingdales公司的產(chǎn)品，該掃描系統(tǒng)主要服務(wù)于終端成衣店，通過(guò)毫米波技術(shù)實(shí)現(xiàn)顧客無(wú)需脫衣便可獲取三圍尺寸信息的效果。顧客可以在服裝店內(nèi)當(dāng)場(chǎng)獲得自己的尺寸信息，進(jìn)而可挑選合適號(hào)型的服裝，避免因尺寸不合適而進(jìn)行的費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的重復(fù)試衣。Me -Ality工作頻率僅為通話(huà)時(shí)長(zhǎng)10 s手機(jī)的工作頻率的千分之一。目前Bloomingdales公司已擁有超過(guò)100萬(wàn)位顧客的信息。

2　三維人體測(cè)量技術(shù)的比較與分析

就本文介紹的目前市場(chǎng)上三維人體測(cè)量技術(shù)所使用的原理及一些儀器而言，目前對(duì)三維人體掃描儀器進(jìn)行的比較和評(píng)價(jià)還僅針對(duì)測(cè)量本身，如掃描時(shí)間、計(jì)算時(shí)間，以及數(shù)據(jù)誤差等，若要投入單量單裁(MTM)、大規(guī)模定制等實(shí)際智能生產(chǎn)制造中，掃描系統(tǒng)的后臺(tái)要求、與CAD系統(tǒng)的銜接性、測(cè)體實(shí)施簡(jiǎn)便程度及性?xún)r(jià)比等也都是重要的考量指標(biāo)。一般而言，投入市場(chǎng)應(yīng)用的三維人體掃描儀都擁有一定的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，從設(shè)備的外觀(guān)設(shè)計(jì)、制造成型至測(cè)量軟件的編寫(xiě)都是公司自主研發(fā)的。實(shí)際使用中，不同的儀器采用的編程算法不同，取點(diǎn)算法不同，人體取點(diǎn)位置也不相同，采用三維人體測(cè)量?jī)x器進(jìn)行的測(cè)試尚未形成一定的標(biāo)準(zhǔn)，不同的測(cè)量?jī)x器對(duì)同一個(gè)人的測(cè)量結(jié)果會(huì)存在一定差異[28]，所以自主研發(fā)的測(cè)量系統(tǒng)或者程序有無(wú)自帶原始數(shù)據(jù)輸出功能也是重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

具體的對(duì)比參數(shù)應(yīng)包括掃描方式、測(cè)量時(shí)間、處理時(shí)間(建模與輸出數(shù)據(jù)所需時(shí)間)、測(cè)量精度、儀器尺寸、質(zhì)量、性?xún)r(jià)比、環(huán)境要求和價(jià)格等。

一些三維人體測(cè)量?jī)x器的掃描處理時(shí)間、精確度、環(huán)境要求及價(jià)格的對(duì)比如表2所示。分析發(fā)現(xiàn)：

——國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在三維人體測(cè)量領(lǐng)域的研究起步較早、技術(shù)成熟、設(shè)備掃描精度高，成果的商用程度也相對(duì)較高，目前中國(guó)市場(chǎng)中的主流三維測(cè)量?jī)x器大部分產(chǎn)自國(guó)外。相同技術(shù)下，國(guó)內(nèi)的掃描儀器較之國(guó)外價(jià)格更便宜。

——激光掃描儀的掃描時(shí)間雖大于白光三維掃描儀，但精確度更好，在正常室內(nèi)環(huán)境下即可完成測(cè)量，對(duì)被測(cè)者內(nèi)衣顏色也沒(méi)有要求，而白光系統(tǒng)的三維掃描儀由于照射的是普通光，因此測(cè)試需在暗室中進(jìn)行，以避免外界光線(xiàn)的影響，且被測(cè)者還需穿著淺色內(nèi)衣，以防掃描數(shù)據(jù)的缺失。

——基于白光、激光的三維掃描系統(tǒng)目前已經(jīng)比較成熟，掃描精度高，但系統(tǒng)設(shè)備昂貴，性?xún)r(jià)比不高，不適合作為商業(yè)應(yīng)用，推廣到終端店鋪使用。

——基于Kinect的三維人體測(cè)量系統(tǒng)最突出的優(yōu)點(diǎn)是其體積小、便攜度高且成本低，使用多臺(tái)Kinect同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，可以在3s內(nèi)完成整個(gè)測(cè)體過(guò)程，在實(shí)際應(yīng)用中有著廣闊的前景，但其測(cè)試的精確度相較于其他成熟產(chǎn)品則略顯不足，如何在提高測(cè)量速度的基礎(chǔ)上提升精確度是未來(lái)的研發(fā)重點(diǎn)。

——毫米波成像技術(shù)應(yīng)用于三維人體測(cè)量領(lǐng)域的最大優(yōu)點(diǎn)在于它可進(jìn)行不脫衣測(cè)量，這是現(xiàn)有技術(shù)中唯一可以實(shí)現(xiàn)不脫衣測(cè)量的方法。從應(yīng)用角度而言，便攜、價(jià)低、高分辨率、穩(wěn)定可靠等是毫米波成像系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

——近幾年紅外深度傳感器吸引了眾多研究者的關(guān)注，它擁有傳統(tǒng)三維測(cè)量系統(tǒng)所不具備的一些特點(diǎn)，如價(jià)格較低、拍攝速度較高、精確度高、對(duì)環(huán)境條件要求少等，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，適用于面向客戶(hù)，在服裝店中擺放使用。

表2　三維人體測(cè)量?jī)x器性能比較

3　結(jié)語(yǔ)

三維人體測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比具有準(zhǔn)確、快速的優(yōu)勢(shì)，適合大批量量身定制的服裝的生產(chǎn)。將智能測(cè)量人體三維技術(shù)與后續(xù)服裝制作過(guò)程中的CAD/CAM結(jié)合，形成智能制造系統(tǒng)是服裝業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但目前三維人體測(cè)量技術(shù)還不成熟，存在很多有待改進(jìn)的問(wèn)題，如人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)定義如何在

計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)；測(cè)量尺寸如何轉(zhuǎn)化為成衣，以及測(cè)量設(shè)備的價(jià)格如何適應(yīng)市場(chǎng)等。

人們生活方式的改變促進(jìn)了服裝行業(yè)的智能化變革，推進(jìn)了三維人體測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)測(cè)量迅速、結(jié)果精準(zhǔn)、價(jià)格低廉的儀器設(shè)備是研發(fā)的重點(diǎn)。另外，采用不脫衣的方式得到人體凈體尺寸也是未來(lái)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向。

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The situation and comparison of three-dimensional body measurement technology

GuoYunxin1,ZhangWei2,LiuYongmei1,XiTong2

1. Fashion·Art Design Institute, Donghua University, Shanghai/China 2. Shanghai Garment Research Institute,Shanghai/China

Based on human dimension extraction technology in the process of apparel customization, the non-contract body measurement both at home and abroad was introduced， and the principles, features and development trends of the various measuring method were analyzed. The results of comparison showed that passive non-contact body measurement methods were simple to operate, but it was difficult to determine the measuring error, so they were not suitable for standard and accurate measurement. The white-light and laser scanning techniques in active non-contact body measurement method had fast speed and high precision, but the operation was complicate and the price of device was relatively expensive. By comparing measurement methods and instruments, it can be found that infrared depth sensor measurement methods and millimeter wave technology could be accepted by the public and the market, so the technology might be the future trend of development.

three-dimensional scanning technology； human body measurement； infrared depth sensor； millimeter wave technology