TWI235041B - Characteristic points automatically identification method for three-dimensional space scanning data of human body - Google Patents

Description

1235041 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係涉及-種王度空間人體掃描資料的自 j別是指一種以模擬人類視覺與觸覺的原理為基礎，在不二.·、辨識方法， 前提下針對各特徵點、線雜f，發展出包括輪廓 榡記辦 灰階值偵測、人體等高線等創新辨識手段者。 取小體表圍度、 【先前技術】 按，自從三度空間人體掃描儀於刪年代問世以來，世界各 國白匕相繼投人相關的研究測試，其特徵點辨識1作也從早期的人 工選取進展到今天的自動處理，要如何使資料處理更加快速、辨 識效果更加正確穩定，-直是相關業界所重視矚目的發展方向。 在發展初期，相關研究多半使用預貼標記（pre一marking)的 方法其主要疋在進行掃描工作之前，將特定色彩的標記點貼附 於文试者身上預定部位，再針對掃描結果以人工方式指出這些標 口己的位置，CAESAR δ十晝（Civilian American and European Surf ace Anthropometry Resource)係為一項跨越歐美六國，整合政府單 位、學術研究單位與產業界的大型計畫，此計畫便是利用這種技 術建立了一個超過5〇〇〇人數的三度空間人體計測資料庫；然而， 即使這種方法可以達到較高的辨識率，卻不符合時間經濟性的要 求，特別是在大型計畫的進行過程當中，其資料分析的速度往往 難以跟上掃描的速度，而儘管陸續有其他研究係透過色彩資訊處 理的技術，將指出標記點的工作予以自動化，大幅縮短了資料處 1235041 理的時間，卻仍無法縮短人工預貼標記點的時間，以及避免因此 而產生的人為誤差現象。 之後’為了縮短量測時間、降低人為誤差所造成的影響，遂 有研究嘗試以人體形狀作為基礎，發展出不需要預貼標記點的自 動辨識方法，例如以曲線擬合、曲面建構等方式，將複雜的人體 曲線以近似幾何的形態呈現，進以可利用該等簡易曲線、曲面特 性快速找出特徵所在，而就此種技術手段而言，係以德國Human

Solutions 的 ScanWorX、美國 Cyberware 的 ARNscan software 與 [TC]2 的 Body Measurement Extraction Software 等三套軟體最 為著名；然而，不同人身材體形的差異難免將造成辨識上的阻礙 困難’尤其，當這些軟體被轉用到亞洲人身上時，由於亞洲人與 ^美人種之體型特徵有極大差異，再加上近似性的描述並無法完 整正確地保存人體型態的原始特性，因此對於辨識的成功率以及 準破性而言，實造成相當程度的挑戰與問題點。 是以’針對上述所言，如何研發出一種切合實用性之人體掃 描特徵點辨識方法，實仍有待相關業界及有心人士加以思索突破 者。 有鐘於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針 對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。 【發明内容】 即’本發明之主要目的，係在提供一種三度空間人體掃描資料的自動 化特徵點辨識方法，其主要在於將人體掃描資料的處理作業自動化，從多 1235041 個雜雜點當中擷取重要的幾雜徵點與雜線，再根據這些 用^异出全身上下多項人體尺寸’進以可提供產品設計、體型分析等應 點的以模擬人類視覺與觸覺的原理為基礎，在不須預貼標記 括:'二.對”徵點及特徵線的性質發展出以下數種演算方法，包 深产二tm'將—度空間人體資料投影至二維平面上’利用其曲度與 覺:最細部：=點位置。最小體表圍度:根據體表圍度變化，尋找視 階值，模“二^特徵點位置。灰階值_:將人體色彩資訊轉換成灰 =緩錢，如科鴨亮錢化無騎份。人體 ^線.域人_覺域起來最凸出或最凹_情賊出最高點、最低 ϊώ 將可料獅就之乡處重要人體 製化服纖w====展細於提供客 【實施方式】 自動’係本發明三细人體掃描資料的 =rr前：點肩^ (〇υ (〇8) r 人下多項⑷_ 計測資料庫」的數據，以本實施例係參考「臺灣地區人體 、哥特徵點的起始位置，然後再依照各個 1235041 特徵點的特性發展適用的辨識 、，、# 為基礎點，在不須預貼尸卞、/ ’亚以模擬人類視覺與觸覺的原理 展出以下四種演算方法r包括下’針對各特徵點及特徵線的性質發 用豆么析係將三度空間人體型態f料投影至二維平面上’利 用，、輪廊線曲度與深度上的變化 利 腋窩點（05)、跨下（1〇)、哪 特政點位置，·本方法適用於辨識 (1。)、頸根二曲凹陷點可搜尋出其中之跨下 如第1圖所示，可考慮所有人胸^輪廓分析辨識方法餘頸根點時， 點資料，再選触頂點（2〇)與肩峰點（04)連線間的 位置。若利用該輪靡分析法將三度空===在 ::=:r?r曲度所形成的最凸二 ΐ‘.= 該輪廓分析法將三度空間人體側面型態投影 所形成的^出點可搜 的概略位置，再比較各層點f料的艮圍高 (⑷;而臀圍線⑽的搜尋原理亦；。線高度 掃描所得之城人絲面財之寬輕化 ^ 據 該特徵點位置，·本方法適用於辨識腕點與腰圍線看3^田」 之間的範圍内，測得最小圍度的圈即是腰圍線（===)位1圍線⑽ (三）灰階值_ ••將人體色彩資訊轉換成灰階值（如第5圖 變至(=所示意），模擬出視覺上「看起來比較暗」的感覺，找出具有明顯 党度變化與陰影部份；本方法適用於辨識男性之乳頭點（〇6)與膜寓點 (05) ’如第5圖之（c)所示，係將灰階值較小的點過遽出來，復於胸圍 高度附近處近似®__㈣群中找出中心點，即分別為左、右 點（06) ’腋窩點（〇5)則是從雜、手臂交會處的資料群顿出局部最高 1235041 (四）人體等南線··模擬人類觸覺上「摸起來最凸出」或是「摸起來 最凹陷」的情況，根據具層:欠性的高度變化顯示圖像找出最高點與最低點； 本方法適用於辨識第七赫點（02 )、女性之乳獅（⑹、肩狎骨下角 膝蓋⑽與外踝點⑽、肘點（11)、胸上點⑽與肚臍⑽）； 6圖所示，將驅幹旋轉3G度，在胸圍線（L1)高度附近，具有最 貧料群當巾，指出巾雜即可代表乳獅（()6)所在位置；又如第 示，在腰圍線（L2)高度附近的接近中央處，最為凹陷的_塊區域 即為肚臍（08)所在位置；上述各項辨識方法係可依據翻性擇_ 用、或二者配合使用而達成其最終目的者。 上述本發明所揭之各項觸方法其操作步驟係可參職g圖之 程圖所示，在進行該等輪廓分析、最小體表圍度、灰階值仰】、人: 線等方法之前餘雜過掃描、載人、過_訊、肢節分割、 : 及分類等流程，待藉由本發明所揭各項辨識方法找出特徵點之後，即 用螢幕加以顯示，並可供作測量者。 補充說明的是，本發明最終可使用程式語言⑴包裝成為一套自動 辯識與尺稍«統，彻電異的運算能力快•穩定地獲得 結果。 』 1、三 有關本發明之產業利用性及優點茲舉例如下·· 度空間人體掃描儀相關軟硬體產業·· 辨識與尺寸軟體的基礎，進以搭配三度空間 ίϊΐ 對於具有相同檔案格式的掃招儀，將可直接使用 =本發騎w之倾；錄㈣職格式的朗者，可採用轉槽 方式，或者利用本發明之邏輯重新編輯軟體使用。 田 服裝製造： 透過本發縣人騎職案_鋪得尺寸轉，可朗於客製化服 2 1235041 裝的製作’例如西裝、旗袍、泳裝、貼身衣物等_高度合身性之個 ^化服裝，若脑合電子贿及網關路技術，更紐展成為虛擬的 衣間，拓展服裝業的域管道；另n亦可顧此統計分 析元成體型分類’有助於訂定成衣的尺碼系統，例如軍、警、學生等 各種制服。 3、產品設計 ί==參ΓΓ如此’小至桌椅、大至汽車、飛機的設計’都 1 猎此輔助，製造出符合個人體型得謂化產品，有助於數位人因 ，過，發_人齡倾難_鋪得尺寸料，可料些數據作為 、飛機的設計，；

*能幫助設計師在沒有實體“ 三度空間掃描儀搭配本發_發 的分析了解_民的生長趨勢與健康。〜、、 ’、可藉由數據 10 1235041 【圖式簡單說明】 第1圖 第2圖 苐3圖 第4圖 第5圖 第6圖 第7圖 第8圖 第9圖 【主要元件符號說明】 係本發明辨識方法之實施例圖一。 係本發明辨識方法之實施例圖二。 係本發明辨識方法之實施例圖三。 係本發明辨識方法之實施例圖四。 係本發明辨識方法之實施例圖五。 係本發明辨識方法之實施例圖六。 係本發明辨識方法之實施例圖七。 係本發明可辨識之人體各特徵點、線位置示意圖。 係本發明之整體操作步驟方塊示意圖。 頸根點- —(01) 月上點 ν υ〇 /¾¾. 1¾ ή Η田择丁 ft V υ〇 ； f Π7、 肩月T月卜用 縣你夕冬 广ncn k uy; k丄丄y f 膝盈 拓再丁苔甲μ k丄0 y f 9ΓΠ &貝部』貝點 n>h 月邱固綠 臀圍線 k LI y —(L3) 第七頸椎點-（02) 肩峰點-(04) 乳頭點-(06) 肚臍-(08) 跨下-(10) 腕點-(12) 外踝點-(14) 腰圍線 (L2) 11

Claims (1)

1235041 申請專利範圍·· 1、-種三度空間人體掃描資料的自動化特徵點辨識方法，其係 人體重要特徵點進行辨識的方法，其主要是在不須預貼標記點的前提下， 直接根據人體在三度空_形狀變化_人體之跨下、職點、 肩峰點、胸圍線、臀圍線、臀後緣及特徵部位。 2、依據申請細_丄項所述之三度空間人體掃描資料的自動化 特徵點辨識方法，其中，該辨識方法係利用輪廊分析：其係將三度空間人 體正面型態投影至二維平面上，利用所呈現輪廓線之曲度卿成的最凹陷 點而搜哥iB該其巾之跨τ、馳轉徵位置。 特徵二之三度空間人體掃描資料的自動化 所有介於聊賴蝴====3=1= 大的點，即為該職點所在位置。 I擇與該連線垂直距離最 / 4依據中睛專利範圍第1項所述之三度㈣人體掃描資料的自動化 特徵點辨識方法，其中，該辨識方法係利用輪廓分析··其係將三度空間人 體正面型態投影至二料面上，所呈現肩輕段輪廓狀曲度所形成 的最凸出點而搜尋出該其中的肩峰點特徵位置。 々依據申吻專利扼圍第1項所述之三度空間人體掃描資料的自動化 特徵點辨識方法，其巾，該觸方法係姻輪齡析：其餅三度空間人 體側面型紐影至二維平面上，所呈現臀部區段輪廓線之聽所形成 的最凸出點而搜尋㈣其巾的臀後緣特徵位置。 12 1235041 特徵點辨識方法，d以^述之三度空間人體掃描資料的自動化 體側面型態投影至二維平=識方法係利用輪廓分析：其係將三度空間人 __最爛距而搜尋出====_曲 人祕種三度雜人體掃描資料的自動化特徵點辨識方法，其係針對 .舰物觸咐法，林彡娜敎_前提下，直 體表在三度空財的形狀變化辨識出人體之腕點及腰圍線特徵 特徵點辨識方法述之三，空間人體掃描資料的自動化 據掃描所得之立體人型表面環圍尺寸體f圍度來界定，其係根 觀感最㈣部麵㈣轉腕置尋舰正峨之視覺上 人體=要价1 三度空間人體掃描資料的自動化特徵點辨識方法，其係針對 接#據人/進仃觸的方法，主要係在不須獅標記點的前提下，直 者體體表在三度空間中的形狀變化辨識出人體之乳頭點特徵部位 化特徵點辨 第9項所述之三度空間人體掃描資料的自動 點特徵辨識··其係將掃据所值谓測於男性之乳頭 明，=部份，===度侧其中具有 依據申請專利範圍第9 化特徵點辨識方法，其中，令㈣方、从—度二間人體a資料的自動 、"辨識方法係可利用人體等高線於女性之乳頭 13 1235041 ’特徵辨識··其係模擬人類觸覺感最凸或最凹的情況，根據具層次性的高 又二匕貞不圖找^人體胸部區塊中的最高點，即可觸㈣乳頭點特徵位 、-種二度空間人體掃描資料的自統特徵關識方法，其係針 對人體重科徵點進行_的方法’其主要是在獨獅標記點的前提 下’直接根據人體體表在三度空財的形狀變化辨識出人_腋窩點特徵 部位。 1 3、依射請專利細第1 2項所述之三度空間人體掃描資料的自 動化特徵點觸方法，其巾，該辨識方法係·輪廓分析：其係將三度空 間人體正面型態投影至二維平面上，·所呈現手臂與胸部邊緣輪廊= 曲度所形成的最凹_而搜尋出該腋窩點特徵的概略位置。 特徵2辨識方法，其中，該辨識方法係_灰階值伽彳： =仔之人體正_部區域體表色㈣訊轉換成灰階鋪示鮮，進而= ^視覺誠㈣觸之灰_㈣異度，復配合 ^ 略位置，_近的區域找出其中具有_亮度及明暗斤 高點，即可辨識出該腋寫點特徵的正確位置。 異之乂界。陳的哀 1 5種二度空間人體掃摇資料的自動化特徵點觸方法，其係針 對人體重要職輯行_的枝，主要係在獨腦標記，㈣前提下， 直接根據人體體表在三度郎中的形狀變化辨識出人體之第七頸椎點、肩 14 月曱骨下角、腺甚 16 、依〜外踝點、肘點、胸上點與肚臍之特徵部位者。 動化特徵點辨識I:專t圍第15項所述之三度空間人體掃描資料的自 類觸覺感最凸或最凹的情況，卿财法係彻人體等躲··其係模擬人 點，藉以辨識出該其中的"第七/艮據具層次性的高度變化顯示圖找出最高 之特徵位置。 "員椎點、肩肝骨下角、膝蓋、外踝點與肘點 17、依據申请專利範圍第1 動化特徵點辨識方法，其中，該辨^項所述之三度空間人體掃描資料的自 類觸覺感最凸或最凹的情;:兄，根法係利用人體等高線：其係模擬人 點，藉以辨識出該其中的胸上點^具層次性的高度變化顯示圖找出最低

/、肚臍之特徵位置。 15