（计算机应用技术专业论文）面向emtm的人体数据准备与交换系统研究.pdf

摘要 随着计算机和网络通信技术的迅猛发展，特别是为服装 制造服务的三维人体扫描仪的出现，使得利用计算机技术实 现数字化服装定制成为可能。电子量身定制服装e m t m ( e l e c t r o n i cm a d et om e a s u r e ) 是2 1 世纪新兴起的一种 服装生产方式，它利用现代三维人体扫描技术、计算机技术 和网络技术将服装生产中的人体测量、体型分析、款式选择、 服装设计、服装定购、服装生产等各个环节有机地结合起来， 实现高效快捷的数字化服装生产链条。作为一种全新的服装 生产方式，电子量身定制生产已经成为国内外服装生产领域 研究的重点，并将成为未来数字化服装生产的一个重要的发 展方向。 本文以上海市科委研究项目“中欧合作电子化量身定制 服装一e m t m 关键技术研究”( 0 4 5 1 0 7 0 2 6 ) 为课题研究背景， 研究重点放在了面向e m t m 的三维人体信息数据库的构建、 人体数据准备与交换、e m t m 系统的实现等关键技术上。 本文基于服装学院从美国购得的国际先进的非接触式 三维人体扫描仪t c 2 ，参照了国外最新的三维人体数据库研 究发展成果和现在项目的自身背景情况，分析了e m t m 系统 的基本功能。通过对e m t m 系统的总体逻辑结构的分析，提 出把e m t m 系统划分为三个子系统，三维人体数据库准备与 交换系统、三维人体体型号型建模分析系统、三维人台生成 及应用系统。本文着重于三维人体数据库准备与交换系统的 分析、设计和实现，建立该子系统为其它两个子系统提供服 务的平台，也为用户提供交互界面。 本文研究了三维人体体型号型建模分析子系统，对其中 所包含的几种算法进行了分析，同时也分析了三维人台生成 面向e 砌附的人体数据准备与交换系统研究 及应用子系统中的三种生成个体服装人体模型的方法，设计 了这些过程所需要的数据模型，为这两个子系统运作提供了 良好的服务。本文还对数据交换中的问题进行了讨论，分析 了跨域查询人体数据中的数据安全问题并提出了解决方案。 本文对数据库和系统功能进行了分析和具体实现，按照预定 的系统目标，建立了数据库的物理结构，架构了整个系统的 框架，实现了代码，建立了基于w e b 的三维人体数据库准备 与交换系统。利用我校与服装企业合作采集的江浙沪地区人 体测量样本数据，对本文所实现的系统进行检验，在服装设 计专家的参与下对系统中的各个子模块进行了验证，取得了 良好的分析结果。 本文在对面向e m t m 关键技术研究的基础上，设计并实 现了e m t m 系统，该系统已经为服装生产企业提供了服务， 并为企业的服装设计和生产提供了良好的数据支持。同时， 该系统还满足了服装院校和科研机构在服装设计理论方面 的教学和研究需要。本文的研究工作将为我国未来的e m t m 研究和推广起到良好的帮助作用。 关键字：电子量身定制服装，三维人体数据库，w e bs e r v i c e ， s p r i n g ，a j a x a b s t r a c t a st h e r a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g ya n d n e t w o r k s ，e s p e c i a l l yw i t ht h ea p p e a r a n c eo f t h et h r e ed i m e n s i o n s c a n n e rw h i c hp r o v i d e sas t r o n gs u p p o r tt or a gt r a d e ，i ti s i m p o s s i b l e t or e a l i z e 。m a d et om e a s u r e ”w i t h c o m p u t e r t e c h n o l o g y e l e c t r o n i cm a d et o m e a s u r ei san e wm o d eo f c l o t h i n gp r o d u c t i o ni nt h e2 1 s tc e n t u r y e m t mu t i l i z e s3 d b o d ys c a n n i n gt e c h n o l o g y , c o m p u t e rt e c h n o l o g ya n dn e t w o r k t e c h n o l o g yt o c o m b i n eb o d ym e a s u r e ，s h a p ea n a l y s i s ，s t y l e c h o i c e ，c l o t h i n gd e s i g n ，c l o t h i n go r d e r , c l o t h i n gp r o d u c t i o n t o g e t h e r i th a sr e a l i z e dt h ec o n v e n i e n ta n ds w i f ti n d u s t r yc h a i n i th a sa l r e a d yb e c o m et h ef o c a lp o i n to fr e s e a r c ha n ds t u d yi n t h ef i e l do fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lc l o t h i n gp r o d u c t i o n e m t mw i l lb e c o m ea ni m p o r t a n td e v e l o p i n gd i r e c t i o no f d i g i t i z e dc l o t h i n gp r o d u c t i o ni nt h ef u t u r e t h i s p a p e rr e g a r d s “t h ek e yt e c h n o l o g y r e s e a r c ho f e l e c t r o n i cm a d et om e a s u r ew i t hc h i n aa n d e u r o p e c o o p e r a t i o n ( 0 4 510 7 0 2 6 ) a st h eb a c k g r o u n do fs t u d y i n g 。t h i s p r o j e c ti su n d e rt h ec a r eo fs h a n g h a is c i e n c ea n dt e c h n o l o g y c o m m i s s i o n t h ef o c a lp o i n to ft h i sp a p e ri so nt h ek e y t e c h n o l o g yr e s e a r c ho fe m t m ，w h i c hi n c l u d e st h eb u i l d i n go f t h r e e - d i m e n s i o n a lh u m a nb o d yd a t a b a s e ，t h ep r e p a r i n ga n d e x c h a n g i n g h u m a nb o d yd a t a ，a n dt h ei m p l e m e n t a t i o no f e l e c t r o n i cm a d et om e a s u r es y s t e m i nt h e l i g h t o ft h er e s e a r c hr e s u l to ft h el a t e s t t h r e e d i m e n s i o n a lh u m a nd a t a b a s ea b r o a da n d t h e b a c k g r o u n do fp r o j e c t sn o wb e i n g d e a l tw i t h ，t h i s p a p e r 面向e 删的人体数据准备与交换系统研究 a n a l y z e st h eb a s ef u n c t i o no ft h ee l e c t r o n i cm a d et om e a s u r e s y s t e ma c c o r d i n gt ot h eu n t o u c h e d 3 d - - b o d y - - s c a n n e rb o u g h t f r o ma m e r i c a n b ya n a l y z i n gt h ew h o l el o g i cs t r u c t u r eo ft h e e l e c t r o n i cm a d et om e a s u r es y s t e m ，w ed i v i d et h ew h o l e s y s t e mi n t ot h r e ed i f f e r e n ts u b s y s t e m ：t h es y s t e mo fp r e p a r i n g a n de x c h a n g i n gt h r e e - d i m e n s i o n a lh u m a nd a t a b a s e ，t h es y s t e m o fa n a l y z i n ga n dm o d e l i n gt h eb o d ys h a p ea n dt h es y s t e mo f g e n e r a t i n gb o d ym o d e la n di t sa p p l i c a t i o n t h i sp a p e rf o c u s e s o nt h e a n a l y s i s ，d e s i g n a n dr e a l i z a t i o no ft h e s y s t e m o f p r e p a r i n ga n de x c h a n g i n gt h r e e d i m e n s i o n a lh u m a nd a t a b a s e t h i ss u b s y s t e ms e tu pt h ep l a t f o r mo nw h i c hi tp r o v i d e st h e o t h e rt w os u b s y s t e m sw i t hs e r v i c e i ta l s om a k e su s e r sb ea b l e t ou s ei te a s i l yb yi n t e r a c t i n gi n t e r f a c e t h i sp a p e rs t u d i e st h es y s t e mo fa n a l y z i n ga n dm o d e l i n g t h eb o d ys h a p e ，a n da n a l y z e ss e v e r a la l g o r i t h m sw h i c ha r eu s e d i nt h es y s t e m i ta n a l y z e st h r e em e t h o d sw h i c ha r eu s e di nt h e s y s t e mo fg e n e r a t i n gb o d ym o d e la n d i t sa p p l i c a t i o nt og e n e r a t e s p e c i a lh u m a nb o d ym o d e l ，d e s i g n st h ed a t am o d e lw h i c hi s n e e d e db yt h e s ep r o c e s s ，a n dp r o v i d e st h e s et w os u b s y s t e m s w i t hg o o ds e r v i c e s t h i sp a p e ra l s od i s c u s s e st h ep r o b l e m so f d a t ae x c h a n g e i tp u t sf o r w a r dt h es o l u t i o nt ot h ep r o b l e mo f d a t as a f e t yw h i c ha p p e a r sw h e nu s e r sq u e r y i n gt h eb o d yd a t a f r o md i f f e r e n ts e c t i o n s t h i sp a p e ra n a l y z e sa n dr e a l i z e st h e d a t a b a s ef o re m t ma n dt h es y s t e mf u n c t i o n s w es e tu pt h e p h y s i c a ls t r u c t u r eo f t h ed a t a b a s ea c c o r d i n gt os u p p o s e ds y s t e m o b j e c t ，t h e ne s t a b l i s ht h ef r a m e w o r ko ft h ew h o l es y s t e m a f t e r d o i n gs o ，w ef i n i s hc o d m ga n dr e a l i z et h es y s t e mo fp r e p a r i n g a n de x c h a n g i n gt h r e e d i m e n s i o n a lh u m a nd a t a b a s eb a s e do nt h e w e b w eu t i l i z e dt h es a m p l ed a t ag a t h e r e db yo u ru n i v e r s i t ya n d 面向e g t l 4 的人体数据准备与交抉系统研究 c l o t h i n ge n t e r p r i s e st oe x a m i n e t h ee l e c t r o n i cm a d et om e a s u r e s y s t e m t h ee x p e r ti nc l o t h i n gd e s i g np r o v e st h a ti th a sm a d e t h eg o o dr e s u l ti nt h i ss y s t e m t h i sp a p e rm a i n l yr e s e a r c hk e yt e c h n o l o g yf o re m t m w e h a v ed e s i g n e da n di m p l e m e n t e da l le l e c t r o n i cm a d et om e a s u r e s y s t e m t h i ss y s t e mh a sa l r e a d yp r o v i d e ds e r v i c ef o rc l o t h i n g e n t e r p r i s e s t h i ss y s t e mh a so f f e r e dt h eg o o dd a t as u p p o r tf o r d r e s sd e s i g n i n ga n dp r o d u c t i o n t h i ss y s t e mh a sm e tt h en e e d s o ft h er e s e a r c ha n dt e a c h i n gf o rt h ec l o t h i n gu n i v e r s i t i e sa n d s c i e n t i f i cr e s e a r c hi n s t i t u t i o n s t h er e s e a r c hw o r ko ft h i sp a p e r w i l lp l a yf lg o o dr o l ef o rf u t u r er e s e a r c ha n dp o p u l a r i z a t i o no f e m t mi no u rc o u n t r y b a iy u f a n ( c o m p u t e ra p p l i c a t i o n ) s u p e r v i s e db y s 坠nl i k e yw o r d s ：e m t m ，3 dh u m a nb o d yd a t a b a s e ，w e b s e r v i c e , s p r i n g ，a j a x v 学位论文原刨性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：1 匆星a 日期：幽衫年；月矿e t 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本版权书。 不保密口。 学位论文作者签名：p 呈乜指导教师签名 日期：玉，年；月矿日日期：衫年；月矿日 第一章绪论 1 1研究背景与问题提出 传统服装定制方式主要有两种，一种是手工定制的方式，设计者 用软尺等工具为用户测量体型数据，并根据用户的体型数据为用户裁 制服装。二是按照号型系列标准制作、生产服装。这种定制方式是将 人体体型进行分类，并根据不同的体型特征制定出一系列的号型标准。 手工定制的方法在世界各国已经存在了很多年。但是，它存在几 点的不足，一是消耗的时间长，二是根据裁缝的经验和判断，缺乏量 化的标准，不适合于大批量的服装定制生产，三是设计的精度存在问 题，需要多次修改。当用户定制服装时，首先判断用户所属的体型类 别，然后再确定用户体型所对应服装号型。相比较第一种方法，第二 种按照号型系列标准的定制方式，在批量的服装定制生产中虽然有了 很大的改善，但是这种方式也存在许多问题：一是个体体型对标准体 型的离散性使工业化生产的服装不能满足对“合身”要求高的服装类 型的个性化需求。二是目前的号型系列标准分类方法比较陈旧( 我国 所制定的四类号型系列标准是在1 9 9 1 年制定的，将人体分为y 、a 、b 、 c 四种体型川) ，已经不适应目前人体的体型特征。 随着服装生产技术的发展，服装c a d 技术从简单的、辅助服装样 版制图、放码、排料和模拟试衣工具向复杂的、带有专家系统和高级 智能特征的“后服装c a d 时代”发展。工业化的量身定制m t m ( m a d e t o m e a s u r e ) 的概念也应运而生。m t m 是将人体测量、款式选择、体型分 析、服装设计、服装定购等环节有机的结合起来，实现快速的服装定 制生产。但是目前m t m 存在的问题是其生产的部分阶段仍处于手工生 产阶段，有些生产阶段的决策行为依赖操作人员本身的知识结构和工 作经验。这就限制了其工业化的应用。工业化的m t m 己成为当前服装 业发展迫切需要解决的重要问题。 面向e 砌啊的人体数据准备与交换系统研究 计算机和网络通信技术的迅猛发展，特别是为服装制造服务的三 维人体扫描仪的出现，使得利用计算机技术实现的数字化、网络化、 电子化的m t m 生产( e l e c t r o n i cm a d et om e a s u r e ，e m t m ) 成为可能。 e m t m 量身定制系统是在m t m 的基础上的改进和发展，它是一种高度自 动化、电子化、个性化的工业化生产方式，是计算机技术、数据库技 术以及网络技术的发展与现代服装工业结合的产物嘲。 e m t m 是二十一世纪我国服装制造业发展的重要方向，它担负着我 国1 3 亿人口服装合体性的使命。随着我国社会和经济的不断发展，在 当前以顾客为中心的消费时代，人们开始追求个性化的服装设计，希 望能够穿着适合自己体形特征和审美需要的服装。因此，服装的合体 性在服装设计中占据着非常重要的地位。对消费者来说，与自己的体 型不配的服装，即使喜欢，也只能遗憾地放弃。对生产厂商来说，销 售地区的服装合体性问题会导致服装的大量积压。中国巨大的人口数 量和地域分布的差异性必然对服装设计、生产和销售中的合体性和匹 配性要求提出巨大的挑战。 因此研究e m t m 的关键技术对于我国服装企业的数字化发展具有 十分重要的理论和实践意义： 首先，e m t m 实现了服装量身定制方式从人体测量一设计一加工一 销售全流程价值链的数字化和网络化。由此，量身定制的周期大大缩 短。 其次，为顾客消费者提供量身定制服装服务和服装购买过程中的 合体性和个性化服务。 再次，为服装企业在服装工业化、批量化生产、设计和销售中满 足服装合体性和匹配性的需求提供强大的支持。这对于中国服装业具 有不言而喻的巨大经济社会意义。 针对上述问题，本文依托“中欧合作服装e m t m 关键技术的研究” 项目，展开研究工作。研究重点放在e m t m 系统中关键技术的研究方面。 2 面向e l e r m 的人体致据准备与交换系统研究 1 2e m t m 研究现状分析 目前，在欧洲已经有二十多所院校和十几家大型的服装制造企业 共同参与到e m t m ( 欧洲的电子裁缝e t a i l o r 伽的研制) 系统的研究 之中。同时，欧洲，日本和美国已经分别开发出自己的e m t m 系统，并 且已将该系统投入市场进行试运行。如英国的b a i r dm e n s w e a r 西服 公司，其销售到国内和国际市场的西服中有8 0 是通过数字化服装定 制系统完成的，并且服装系列涵盖了由不同款式、颜色和规格的成千 上万种组合。又如，英国的服装号型标准系列s i z e u k ；美国正 在建立新的s i z e u s a ( 美国服装号型标准系列6 1 ) 等。这些作为e m t m 中的基础技术和系统发展更是迅速。目前，欧洲纺织服装组织已将数 字化服装定制作为今后服装工业发展的一个重要研究方向。但是，e m t m 的研究带有极强的区域性。不同的种族、国家对于e m t m 的研究都 在我国，e m t m 技术的研究比较滞后，e m t m 的许多关键技术基本 上未能得到解决。目前我国还没有自行研制的适合我国服装行业的数 字化服装定制系统。因此e m t m 的研究对于2 1 世纪我国服装行业的发 展至关重要。 1 3e m t m 关键技术概述 e m t m 强调在网络化的环境中实现m t m 的设计、生产和销售，其且 杯是改进传统的服装定制方式，从根本上提高服装定制的效率和服装 企业的生产效益。基本思想是利用数字化和网络化的技术，将三维人 体扫描测量技术、数据库技术、数字化人体体型分析、人体体型与服 装号型的自动映射、服装c a d 设计、网络服装定制销售等环节通过网 络化的方法和环境结合起来，完成从数据采集、人体数据存储与分析、 服装设计、服装生产到销售的过程全部用数字化的方式实现的新一代 的服装定制理念。e m t m 的系统结构如图1 - 1 所示。 面向e r r m 的人体数据准备与交换系统研究 图1 - 1e m t m 的系统结构 从图卜1 可以看出，e m t m 运作的核心就是采用三维人体扫描仪( 3 d s c a n n e r ) ，非接触、全自动、快速的获取顾客个体人体数据，依据人 体体型和某种服装款式号型的对应关系，寻找和该人体体型最接近的 号型规格，达到从标准化的人体体型到个体的人体体型的映射，用户 以和企业以网络为定制媒介进行定制和生产。因此e m t m 是新一代的电 子化、工业化的m t m 。 e m t m 中的关键技术主要包括两个部分：基于三维人体扫描测量的 技术和应用：基于数字仿真的三维虚拟试穿技术的应用。e m t m 是一 个庞大的系统，它的研究是一个需要长期探索的过程。本文研究的关 键问题集中体现在下面几个方面： 第一，三维人体扫描测量仪可获取的人体测量数据是否可以满 足e m t m 应用的要求，数据可利用状况如何。采用什么样的方法实现面 向e m t m 需求的三维人体扫描测量仪输出数据的抽取和处理。 第二，数据库存储内容包括人体社会属性信息、人体扫描信息、 人体尺寸信息、人体照片信息、人体分析信息、三维人台以及一些人 体采集信息与人体标准信息等，如何一个提供合理的、优化的人体数 据存储结构并具有可扩展性 第三，如何实现基于w e b 的三维人体数据库准备系统。 第四，如何实现三维人体数据库和异构系统之间的数据交换中 面向e m n i 盼人体数据准备与交换系统研究 的问题( 如数据结构不一致问题，安全性问题) 1 4论文的研究内容和组织 本文的主要内容分成七章 第一章：绪论。主要介绍了本课题的研究背景、关键技术以及研 究意义，在此基础上针对性地提出了本文的研究内容和需要解决的关 键技术，并且列出了论文的组织和结构。 第二章：基于三维扫描的人体数据库发展。主要阐述了三维人体 扫描仪在服装领域的应用，介绍了本文的硬件环境一非接触式三维人 体扫描仪t 一最后分析了人体数据库发展现状。 第三章：e m t m 系统研究。主要论述了e m t m 系统的基本功能，提 出了这些基本功能需要三维人体数据库准备系统的存在才能实现。通 过对e m t m 系统的总体逻辑结构的分析，将e m t m 系统分为三个子系统： 三维人体数据库准备与交换系统、三维人体体型号型建模分析系统、 三维人台生成及应用系统。并且分别对三个子系统进行了功能分析， 论述了它们之间的关联。 第四章：三维人体数据库准备与交换系统分析。本章分别对三维 人体体型号型建模分析子系统和三维人台生成及应用子系统的各个主 要算法进行了分析，分析了这些算法的输入、处理和输出，并对它们 需要的数据存储接口进行了讨论。还讨论了数据交换中可能出现的问 题，为解决这些问题，对相关的解决方案进行了探讨。最后还分析了 跨域查询人体数据中的数据安全问题并提出了解决方案。 第五章：三维人体数据准备与交换系统设计及建立。对于别的子 系统进行详细分析的基础上，对数据库进行了分类和设计，同时对功 能流程进行了分析和设计。按照预定的系统目标，使用s p r i n g 技术实 现了整个系统的框架，进而采用a j a x 进行了代码实现，实现了基于 w e b 的三维人体数据库准备与交换系统，并在此基础上通过个例来验 证了系统的有效性。 5 面向e m t m 的人体数据准备与交换系统研究 第六章：总结与展望。主要对本文所做的工作进行了总结，并对 今后的研究工作进行了展望。 6 面向e 椰的人体数据准备与交换系统研究 第二章基于三维扫描的人体数据库发展 2 1 三维人体扫描仪在服装领域的应用 对于三维人体数据库来说，其最终目的是为了满足最终用户的需 要，使得用户能使用该系统对自身人体信息和其它一些相关信息进行 存取并能裉据这些信息来实现量身定制，只有这样系统才真正地达到 实用的目的。在整个系统中关于用户的三维测量数据的获取来源有两 种：一是人工手动测量，二是应用现有的计算机高新技术测量。随着 蓬勃发展的三维人体测量技术尤其是三维人体扫描仪应用于服装产业 后，对于服装生产所产生的革命性变化，同时为建立三维人体数据库 创造了客观条件。 人体测量技术在近几十年的发展中，大致经历了由接触式到非接 触式、由2 d 到3 d 的发展阶段，并且向着自动测量和利用计算机测量、 处理和分析的方向发展”。目前，3 d 人体扫描仪广泛应用于：人体测 量学研究、服装工业( m t m 量身定制系统，虚拟试衣) 、娱乐业( 如电 影特技) 、计算机动画和医学等领域。 当前3 d 人体测量技术的主要特点是采用非接触式三维人体扫描 仪进行测量。3 d 人体扫描的主要方法有o j ：光学图样法( 干涉法，莫 尔法，相位法等) 和基于图像传感器的光电法。其中普遍使用的是莫 尔条纹法( 又称云纹法) ，其基本原理是：当利用两块光栅重叠或光栅 和它的影像重叠时，栅线交点的轨迹被称为莫尔条纹( m o i r e f r i n g e ) 。 如把光栅换成格栅( 二光栅) 、利用格栅就可形成测物体表面轮廓的等 高线即莫尔等高线图( o i r e t o p o g r o p h y ) 。1 9 7 0 年高崎和m e a d o u s 分别 发表了格栅照射法计量原理、1 9 7 1 年吉泽又发表了格栅投影法。从而 面向e m 瑚的人体数据准备与交换系统研究 使莫尔等高线的三维测量达到了实用的程度。莫尔条纹等高线测量是 一种非接触式的三维测量方法。根据产生条纹的方法不同，可分为照 射型和投影型。 2 l 世纪，服装产业是3 d 人体扫描技术的一个重要应用领域。如 何在短时间内根据终端客户或客户群本身的特征生产、销售令客户满 意、合体舒适性高的服装是提高行业竞争力，企业创收盈利的重要途 径。有关研究显示，虽然市场上服装的品牌众多，款式纷呈，但在服 装的合体程度上却不尽如人意。由于服装不合身，在销售尝试时造成 有的服装不合身，造成实际销售量比预计降低；同时服装的合体性差 对消费者而言会造成身体上的受损伤害。世界各国在二十世纪7 0 年代 就开始意识到这一点并开始三维人体自动测量在服装领域的应用研 究。美国、英国、德国和日本等服装业发达的国家开始得较早，大致 在7 0 年代中期开始，且提出了许多新的测量原理和方法，而我国在这 方面的研究开展得较晚”1 。国际上现已研制与开发了具有一定功能的 人体测量系统，并在实际中得到使用。其中有代表性的有：美国纺织 及服装技术中心的分层轮廓测量系统、英国防卫服装纺织研究所的自 动人体测量系统及全身扫描系统等。在此方面，国外某些公司做的己 相当成熟，如英国的b a i r d m e n s w e a r 西服公司，销售到国内、国际市 场的西服有8 0 是通过量体定制系统完成的，服装系列涵盖了不同款 式、颜色、规格的上万种组合，相比之下我国这方面还比较薄弱。我 国在8 0 年代中后期在一些高等院校与研究所进行这方面的研究，主要 有总后军需装备研究所和北京服装学院共同研制的人体尺寸测量系 统、西安交通大学激光与红外应用研究所的光电人体尺寸测量及服装 设计系统等”。自动化、市场快速反应是服装生产是竞争的焦点。非 接触式三维人体测量仪的出现大大改善了服装行业的服装和体型问 题，使得服装的量身定制，个性化生产成为现实。 目前，非接触式三维人体扫描仪在服装工业中的发展应用主要体 现在下面几个方面“”： ( 1 ) 3 d 人体测量数据库及其应用服装号型的修改与制定。 8 面向酬礓的人体数据准备与交换系统研究 目前世界各国已认识到建立人体数据库的重要性，并相继展开这 一方面的研究。批量生产的服装的合体性差的关键原因在于目前所使 用的号型系统不能够真确的反映目标客户人群的体型特征。受测试工 具、方法限制，多数数据以不能反映现代人群。而三维人体扫描仪的 出现使得对不同客体人群、地域、国家的人体进行灵活准确地测量， 获得有效数据成为可能，因此建立客观、精确反映人体特征的人体数 据库，不仅方便易查而且管理和使用( 比较、分析、应用) 。可以追踪、 研究客体、客体群组的整体变化情况，建立“流动”的人体数据库。 为服装号型的修订、更新及人体体型的细分提供理论依据。 ( 2 ) 标准人台、人体模型的建立。 非接触式三维人体扫描仪在服装工业中的发展应用的另一个方面 是为服装用标准人台、人体模型提供比较完备的数据。服装用标准人 台、人体模型是企业用于纸样设计、研究进行服装立体设计裁剪的重 要工具之一。用这一技术建立“假人”可用于作测量、评价服装的隔 热、透湿等舒适指标的重要工具；标准人体模型则专门用于服装压力、 宽松量的研究。设计师可以在人模上直接进行服装设计、样板的修改 订。应用这一技术同样能建立特体模型开展对特殊体型的服装产品的 研究( 驼背、肥胖、以及人体在不同状态下的皮肤的拉伸变形等研究 服装放松量等问题) 。 ( 3 ) 服装3 d 设计。 3 d 服装设计建立在人体测量获得的人台或人体模型基础之上，透 过再现“实人”，在“真人”上进行交互式立体设计( 在人模上用线勾 勒出服装的外形和结构线) ，配合相应软件生成二维的服装样板片。它 也为原型板的建立和服装样板的系列化设计提供快捷、便利的研究方 案。 ( 4 ) 基于b s 的服装电子商务。 电子商务是新兴的商务模式，它以i n t e r n e t 为手段进行商务贸 易。在e m t m 系统中，这一阶段属于服装销售阶段。网络的发展与普及 为电子商务的发展提供了应用条件。早在1 9 9 8 年2 月，美国服装业协 9 面向e m 憎的人体数据准备与交换系统研究 会就宣称，该协会有数百家成员公司将在因特网上向全世界的用户制 作最新款式的服装，提供最出色的服务。这将使美国生产的服装和纺 织品在国际市场上占有的份额大大提高。在未来服装工业的中，在非 接触式3 d 人体测量技术基础上建立服装电子商务模式是服装工业的 发展趋势。 近年来，随着人体扫描技术在服装行业进一步的广泛应用，各种 非接触式3 d 人体扫描仪相继问世。非接触式3 d 人体测量技术，通过 应用光敏设备捕捉设备投射到人体表面的光( 激光、白光及红外线) ， 在人体上形成的图像，描述人体3 d 特征。国际上常用的人体扫描仪有 1 t e l m a t 的s y m c d 、t u r b of l a s h 3 d 、t c l 3 t 6 、t e c h m a t h r a m s i s 、 c y b e r w a r e w b 4 、v i t r o n i c w it u s 等( 见表2 1 ) 。 表2 1 当前主要3 d 人体扫描系统 扫描系统系统类型扫描系统系统类型 t u r i n g光p u l s s c a n n i n g光 c o g n i t e n s 光v i c t r o n i c激光 h a m a m a t s u 光 h a m a n o 激光 自然 t c 23 d s c a n n e r激光 光 l o u g h b o r o u g h光 p o l h e m u s激光 w i c k sa n dw i1 s o n光t e c h m a t h激光 i m a g et w i n光 c y b e r w a r e激光 t e m a t 光 扫描仪的作用是为服装制造业提供一个可直接计算的系统，同时 提供可用于服装c a d 技术的数据( j o n e s ，w e s t ，h a r r i s 和r e a d ，1 9 8 9 ) 。 3 d 身体扫描仪使用各类光学的光源获得身体的外表面。3 d 非接触式扫 描系统具有扫描时间短，精确度高、测量部位多等多种优于传统测量 技术和工具的特点。德国的t e c h m a t h 扫描仪在2 0 秒内完成扫描过程， 可捕捉人体的数万个数据点，获得人体相关的8 5 个部位尺寸值，精确 面向洲的人体数据准备与交换系统研究 度为 区段之间。 表4 3 数字签名过后的s o a p 消息 4 4 面向e m t m 的人体数据准备与交换系统研究 4 6 ，2 三维人体数据分段加密 目前三维人体数据交换应当使用x m l 作为传输的载体。由于 x m l 有很完整的结构性，由多个元素( e l e m e n o 所组成，因此能够依据 元索做不同的加密保护，让企业和相关用户仅能够存取授权的部分， 或者做授权的动作。当三维人体数据以x m l 承载以后，消息的保护 不再局限“传输层”的保护，在传统“传输层”的保护经常使用s s l ， 但在实际运作上，当接受端的企业机构服务期接收外部资料后的第一 个动作就是解密由s s l 保护的人体数据资料，在这个步骤之后，所有 资料以明文方式存储是不合理的做法，但若不对原文件的部分区段解 密，将无法判断该份查询文件的下一步处理顺序，因此在一份文件中 应对不同的区段分别施以不同的密钥加密。 面向e h i m 的人体数据准各与交换系统研究 图5 - 9 跨域查询人体数据 ( 1 ) 查询资料： 较为单纯，因此仅仅需要将查询文件( 由以下内容组成：查询端 基本资料、用户基本资料，设计师基本资料、查询指令) v a 查询端设计 师的私钥签名后通过s s l 传送到对方即可。( 设计师主要任务是依据 生成的个性化人台进行衣片生成，为用户定制服装) ( 2 ) 查询人体数据资料库 响应端接到查询文件后便由资料库中调阅人体数据资料，并组成 回应文件( 由以下内容组成：服务端的基本资料、用户基本资料、设计 师基本资料、人体资料) ，之后以“设计师s e s s i o nk e y ”( 1 0 s ) 对用 户基本资料内容进行加密，并以“用户s e s s i o nk e y ”( k c s ) 对人体资 料内容进行加密。 面向e g t g 的人体数据准备与交换系统研究 ( 3 ) 第一层加密机制 查询端的a ps e r v e r ( 对外服务沟通窗口) 接收到响应文件后，经过 s s l 解密，便可看到响应段段基本资料及设计师基本资料两部分内容， 因此可以依据设计师基本资料将资料传送到设计师所在企业的应用系 统，但在这时候的用户基本资料及人体资料仍是被加密的状态。在此 便是保证“暂存资料的私密性”。 ( 4 ) 取得用户同意而读取实际人体数据资料： 设计师必须以其i c 卡中的私钥取得k - d s 以便读取用户基本资料，接 着再以用户i c 卡上的私钥取得z _ c s 以读取实际人体数据资料。 4 7 本章小结 本章分别对三维人体体型号型建模分析子系统和三维人台生成及 应用子系统的各个主要算法进行了分析，分析了这些算法的输入、处 理和输出，并对它们需要的数据存储接口进行了讨论。还对数据交换 中可能出现的问题进行了讨论，为解决这些问题，对相关的解决方案 进行了探讨。最后还分析了跨域查询人体数据中的数据安全问题并提 出了解决方案。本章的工作为三维人体数据库准备与交换系统的架构 设计及建立打下了坚实的基础。 第五章三维人体数据准备与交换系统设计及建立 5 1 系统目标 为了提供广大用户快速、便捷以及具有弹性的e m t m 系统，三维数 据库准备和交换系统势必要和其他子系统实现无缝结合，并与其他异 构系统之问易于互通。在实际应用中能快速导入大量的原始数据为核 心模块运行作准备，为用户和管理人员提供友好界面，实现和外部异 构系统进行无困难的数据交换并同时保证交换数据的安全。 对于本子系统来说，应该达到的目标如下： ( 1 ) 使三维人体扫描测量仪获取的人体测量数据满足e m t m 的具体 应用，利用扫描仪和照片来充实人体数据。 ( 2 ) 实现面向e m t m 需求的三维人体扫描测量仪输出数据的抽取、 处理。 ( 3 ) 提供一个合理的、优化的并可扩展的数据存储结构来存储和 e m t m 应用相关的所有信息。 ( 4 ) 实现基于w e b 的三维人体数据库准备与交换系统的建模，并导 入数据，封装相关算法，提供和其他子系统交互的接口。 ( 5 ) 实现e m t m 系统和异构系统之间的交换实现其通用性，并且解 决其中的安全问题。 ( 6 ) 应用分为两层，前台应用面向用户，后台应用面向管理员。 5 2 数据库和案例分析设计 由前面章节所述，总的来说面向e m t m 的三维人体数据库准备与 交换系统将为e m t m 系统中的各个功能模块提供方便快捷的数据存取 服务，具体来讲有以下四点： ( 1 ) 为用户人体信息数据准备模块提供用户社会属性信息和用户 面向e m w 的人体数据准备与交换系统研究 人体体型信息的数据存取服务 ( 2 ) 为用户体型分析及衣片生成模块提供用户的人体体型数据( 包 括三种来源：手工测量的人体数据、从用户照片得到的体型信息、三 维扫描仪扫描所得的数据) ，并将分析后所得的结果( 包括用户所属的 体型号型分类嘲、生成的个性化三维人台和个性化的原型衣片) 存入 库中。 ( 3 ) 为用户体型分析及衣片生成模块提供体型号型分类标准、三维 标准人台和标准原型衣片的数据支持服务。 ( 4 ) 为体型号型分类标准、三维标准人台和标准原型衣片的建立提 供数据采集的服务。 把e m t m 系统所用到的数据库按照应用分类分成三大类：用户信息 库、分类标准库、人体数据采集库。三大数据库的内容以及彼此之问 的应用关联如图扣1 ，图5 2 所示 分类标准库 早瞥瑟货 c = = 司 用户 图5 一l 用户信息库和分类标准库的结构框图 4 9 面向e l l l l l 的人体数据准备与交换系统研究 2 - 数据录入 i 砷 蕾理员 利。，。| 圜国| 一| 国圄 渗 卜一卜一