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三维人体扫描实验结果分析

三维人体扫描实验结果分析

发布时间:2015-06-04 10:19

实验结果
1、标 定
为了确定装置的精确度,设计了1个已知柱体(半径24 em)、高度180 cm)以及圆柱面上各色块的角点的三维坐标值的标定靶,如图6所示。圆柱体上的各个色块的竖直方向上的高度相同,水平方向上的弧长不同,这样圆柱体上各个角点的坐标值就成非线性关系,因而提高了标定的精确度。对于现实相机和虚拟相机都至少选择30个标定点进行标定计算。

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根据每2台相机对空问中的同一个标定点的计算值进行误差分析。例如:2台相机拍摄到标定靶上的空间中的同个点P。,根据第l台相机和另1台相机拍摄的图像换算得到的三维坐标分别记为P’,和P”.。用P’.和P”i之间的欧几里得距离计算误差㈤

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本文的扫描系统选择了31个相同的标定点,标定点的平均误差为2.03 mm,标准偏差为0.86 mm。

2、激光光带中心提取
激光光带中心提取的速度和精度会直接影响到扫描系统的性能,所以在研究和比较几种常用的激光光带中心提取算法(如图像细化法、曲线拟合法、质心法、Hessian矩阵法等方法)后,采用具有定位精度高、计算速度快等优点的质心法来提取激光光带中心‘1“。首先采用滤波法去除光带上的噪声干扰,再用大律法获取光带图像的阈值。以此阈值为依据,以列为单位寻找满足这个阈值要求的点,并初步断定此极值点为光带中心点并计算出这列的光强阈值t。假设大值点的位置为该列的第Y…行,阈值为t,然后在大值点的上下各选n个大于阈值的像素点,通常忍取10~15。然后可按式(14)进行曲线的重心运算。

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,(z,,Y。)为相应像素点的灰度值,(x。,Y。)为所求的光带中心点的坐标。
又因为CCD相机采集到的图像光强符合高斯分布,可以利用Hessian矩阵法¨6。计算图像中光带的法线方向,并求出法线方向上的极值点,因而得到光带中心线的亚像素位置。这样得到的光带中心点的坐标更精确。

3、人体扫描
选择l位身高165 cm的女性进行扫描实验。被扫描者面对真实相机站立。人体正面表面数据是由真实相机直接拍摄的,共采集到3l 286个数据点,标准误差为0.73 mm。水平方向上2个相邻点的间距大不超过3.1 mm。人体正面数据点云图如图7所示。

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人体背面的左右两侧不是真实相机直接拍摄的,相当于相机在平面镜中2个虚拟相机对目标从左右两侧拍摄所得到图像,所得到的图像像素精度比正面的要低,每个侧面大概获得人体表面16 784~18 372个点,标准误差为0.92~1.08 mm,水平方向上的相邻两点的间距大不超过3.9 mm。图8为人体左右两侧背面合并后的人体背面点云图。表l示出当前主要商用三维人体扫描仪耗时和精度。和当前商业用的三维扫描系统相比较,本文

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的扫描系统虽然精度低些,但是扫描时间较大多数系统有明显缩短。因此,本文的扫描系统精度能够满足服装设计和制版等相关工作的要求,可用于三维服装设计以及虚拟立体裁剪。

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