三維人體掃描實(shí)驗(yàn)結(jié)果解析
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1、標(biāo) 定
為了確定裝置的度,設(shè)計(jì)了1個(gè)已知柱體(半徑24 em)、高度180 cm)以及圓柱面上各色塊的角點(diǎn)的三維坐標(biāo)值的標(biāo)定靶,如圖6所示。圓柱體上的各個(gè)色塊的豎直方向上的高度相同,水平方向上的弧長(zhǎng)不同,這樣圓柱體上各個(gè) 角點(diǎn)的坐標(biāo)值就成非線(xiàn)性關(guān)系,因而提高了標(biāo)定的度。對(duì)于現(xiàn)實(shí)相機(jī)和虛擬相機(jī)都至少選擇30個(gè)標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定計(jì)算。
根據(jù)每2臺(tái)相機(jī)對(duì)空問(wèn)中的同一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的計(jì)算值進(jìn)行誤差分析。例如:2臺(tái)相機(jī)拍攝到標(biāo)定靶上的空間中的同個(gè)點(diǎn)P。,根據(jù)第l臺(tái)相機(jī)和另1臺(tái)相機(jī)拍攝的圖像換算得到的三維坐標(biāo)分別記為P’,和P”.。用P’.和P”i之間的歐幾里得距離計(jì)算誤差㈤
本文的掃描系統(tǒng)選擇了31個(gè)相同的標(biāo)定點(diǎn),標(biāo)定點(diǎn)的平均誤差為2.03 mm,標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.86 mm。
2、激光光帶中心提取
激 光光帶中心提取的速度和精度會(huì)直接影響到掃描系統(tǒng)的性能,所以在研究和比較幾種常用的激光光帶中心提取算法(如圖像細(xì)化法、曲線(xiàn)擬合法、質(zhì)心法、 Hessian矩陣法等方法)后,采用具有定位精度高、計(jì)算速度快等優(yōu)點(diǎn)的質(zhì)心法來(lái)提取激光光帶中心‘1“。首先采用濾波法去除光帶上的噪聲干擾,再用大 律法獲取光帶圖像的閾值。以此閾值為依據(jù),以列為單位尋找滿(mǎn)足這個(gè)閾值要求的點(diǎn),并初步斷定此極值點(diǎn)為光帶中心點(diǎn)并計(jì)算出這列的光強(qiáng)閾值t。假設(shè)zui大值點(diǎn) 的位置為該列的第Y…行,閾值為t,然后在zui大值點(diǎn)的上下各選n個(gè)大于閾值的像素點(diǎn),通常忍取10~15。然后可按式(14)進(jìn)行曲線(xiàn)的重心運(yùn)算。
,(z,,Y。)為相應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值,(x。,Y。)為所求的光帶中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
又因?yàn)镃CD相機(jī)采集到的圖像光強(qiáng)符合高斯分布,可以利用Hessian矩陣法¨6。計(jì)算圖像中光帶的法線(xiàn)方向,并求出法線(xiàn)方向上的極值點(diǎn),因而得到光帶中心線(xiàn)的亞像素位置。這樣得到的光帶中心點(diǎn)的坐標(biāo)更。
3、人體掃描
選擇l位身高165 cm的女性進(jìn)行掃描實(shí)驗(yàn)。被掃描者面對(duì)真實(shí)相機(jī)站立。人體正面表面數(shù)據(jù)是由真實(shí)相機(jī)直接拍攝的,共采集到3l 286個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.73 mm。水平方向上2個(gè)相鄰點(diǎn)的間距zui大不超過(guò)3.1 mm。人體正面數(shù)據(jù)點(diǎn)云圖如圖7所示。
人 體背面的左右兩側(cè)不是真實(shí)相機(jī)直接拍攝的,相當(dāng)于相機(jī)在平面鏡中2個(gè)虛擬相機(jī)對(duì)目標(biāo)從左右兩側(cè)拍攝所得到圖像,所得到的圖像像素精度比正面的要低,每個(gè)側(cè) 面大概獲得人體表面16 784~18 372個(gè)點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.92~1.08 mm,水平方向上的相鄰兩點(diǎn)的間距zui大不超過(guò)3.9 mm。圖8為人體左右兩側(cè)背面合并后的人體背面點(diǎn)云圖。表l示出當(dāng)前主要商用三維人體掃描儀耗時(shí)和精度。和當(dāng)前商業(yè)用的三維掃描系統(tǒng)相比較,本文
的掃描系統(tǒng)雖然精度低些,但是掃描時(shí)間較大多數(shù)系統(tǒng)有明顯縮短。因此,本文的掃描系統(tǒng)精度能夠滿(mǎn)足服裝設(shè)計(jì)和制版等相關(guān)工作的要求,可用于三維服裝設(shè)計(jì)以及虛擬立體裁剪。
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