[发明专利]基于椭圆傅里叶描述的成年男子系列人台构建方法

权利要求书

1.一种基于椭圆傅里叶描述的成年男子系列人台构建方法，其特征在于，其步骤为：

（1）采用抽样统计的方法确定目标群体的控制部位尺寸均值；

（2）对每个控制部位尺寸设定一定的容差范围，根据均值和容差范围进行条件抽样，对抽样样本进行三维扫描，获得样本的三维模型数据；

（3）将每个样本的三维扫描数据转化为一组均匀间隔的水平断面轮廓曲线，并将每个水平断面曲线按照人体的前中心或后中心对齐，将对齐后的轮廓曲线，转换为椭圆傅里叶级数的形式进行描述；利用椭圆傅里叶的特性，对抽样群体的三维平均形态进行计算，得到三维虚拟人台模型。

2.根据权利要求1所述基于椭圆傅里叶描述的成年男子系列人台构建方法，其特征在于，所述步骤（1）中进行目标人群抽样测量的详细步骤为：

（1.1）按地区、性别、年龄段、体型类别，对目标人群进行抽样测量，并进行统计分析，得到目标人群的控制部位尺寸均值和标准差；

（1.2）依据步骤（1.1）的统计结果，确定目标人群的总体特征，并以身高、胸围等控制部位尺寸统计均值为中心，标准差为阈值，对目标总体进行条件抽样，即抽样样本的各部位测量尺寸都必须在区间内；对条件抽样的样本的进行三维扫描，获得P个抽样样本的三维模型数据；根据抽样测量结果计算各测量部位尺寸的均值和标准差数据。

3.根据权利要求2所述基于椭圆傅里叶描述的成年男子系列人台构建方法，其特征在于，所述步骤（1.1）中，所述体型类别依据国家标准的体型分类方法，或者按臀胸差进行分类。

4.根据权利要求2所述基于椭圆傅里叶描述的成年男子系列人台构建方法，其特征在于，所述步骤（1.1）中，测量方法采用马丁仪器的手工接触式测量法或三维扫描非接触式测量法。

5.根据权利要求2所述基于椭圆傅里叶描述的成年男子系列人台构建方法，其特征在于，所述步骤（1.1）中，测量的主要部位尺寸有：身高、胸围、腰围、臀围，肩宽、坐姿颈椎点高。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述基于椭圆傅里叶描述的成年男子系列人台构建方法，其特征在于，所述步骤（3）的详细步骤为：

（3.1）将各样本三维模型的躯干部分，以M个，等距的水平平面，即平行于XOY平面进行分割，获得躯干部分各个水平断面的轮廓曲线，且第一个平面通过大腿根部，最后一个平面通过第七颈椎点；

（3.2）以各断面曲线轮廓的起始点设定为与人体正中平面的交点，即各水平断面与前中或后中的交点，按以下方法将各断面曲线转换为椭圆傅里叶描述子：

各水平断面轮廓上各采样点在x，y轴上投影的椭圆傅里叶级数展开为：

x(t)=A0+Σn=1N[Ancos(2πntT)+Bnsin(2πntT)]---(1)]]>

y(t)=C0+Σn=1N[Cncos(2πntT)+Dnsin(2πntT)]---(2)]]>

其中：A₀为轮廓中心点x坐标；C₀为轮廓中心点y坐标；n为谐波次数；N为最大谐波次数，即近似逼近的椭圆个数；t为点沿轮廓的累积位移，即轮廓起点到点p弧长；T为总的累积位移，即轮廓周长；

将轮廓离散为K个采样点近似描述，则X方向的椭圆系数A_n，B_n分别为：

An=T2n2π2Σp=1KΔxpΔtp[cos(2πntpT)-cos(2πntp-1T)]---(3)]]>

Bn=T2n2π2Σp=1KΔxpΔtp[sin(2πntpT)-sin(2πntp-1T)]---(4)]]>

Y方向的椭圆系数C_n，D_n分别为：

Cn=T2n2π2Σp=1KΔypΔtp[cos(2πntpT)-cos(2πntp-1T)]---(5)]]>

Dn=T2n2π2Σp=1KΔypΔtp[sin(2πntpT)-sin(2πntp-1T)]---(6)]]>

其中：K为轮廓的总采样点数；n为谐波次数；Δx_p为从轮廓点p到轮廓点p+1两点间沿X轴方向的位移量；Δy_p为从轮廓点p到轮廓点p+1两点间沿Y轴方向的位移量；T为轮廓周长；Δt_p为轮廓点p到轮廓点p+1间的距离，即

Δtp=Δxp2+Δyp2---(7)]]>

轮廓的中心点O在x，y轴方向的投影，即傅里叶级数的直流分量，分别为：

A0=1TΣp=1K[Δxp2Δtp(tp2-tp-12)+ϵp(tp-tp-1)]---(8)]]>

C0=1TΣp=1K[Δxp2Δtp(tp2-tp-12)+σp(tp-tp-1)]---(9)]]>

其中：

ϵp=Σj=1p-1Δxj-ΔxpΔtpΣj=1p-1Δtj---(10)]]>

σp=Σj=1p-1Δyi-ΔypΔtpΣj=1p-1Δtj---(11)]]>

且：ε₁=σ₁=0；

取谐波次数N将人体躯干各水平断面轮廓描述为一组椭圆傅里叶描述子E，并记录各水平断面的位置Z坐标；

（3.3）对P个样本的椭圆傅里叶系数矩阵E进行平均值计算，根据计算的平均值拟合计算出各个水平断面的平面轮廓曲线，并根据各断面的Z坐标的均值依次叠放排列各断面，形成平均三维模型。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述基于椭圆傅里叶描述的成年男子系列人台构建方法，其特征在于，利用三维打印设备将三维平均模型进行打印输出或立体成型，得到实体的人台。