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研究生: 林長慶
Lin, Chang-Ching
論文名稱: 人體掃描機之研發與其點資料處理之研究
A study on the Development of a Body Scanner and Processing of the Scanned Data
指導教授: 蔡明俊
Tsai, Ming-June
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 116
中文關鍵詞: 人體掃描機
外文關鍵詞: Body Scanner
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  • 本文主要的目標為探討雷射掃描式人體量測系統之設計、製造,並進行人體掃描點資料處理之研究。主要的研究內容包括點資料的定位、人體拓樸區塊的分割、適合人體不同拓樸區塊的濾點方法以及人體點資料三角網格化之表面重建。
    首先,點資料定位乃是針對不同攝影機之座標系統,找出其視角重疊區域間之資料轉換關係。發展一新的「滑動對正法」,在多次座標轉換後,取得誤差值最小的定位位置。
    接著計算人體之主軸偏移角,並把資料作轉正動作,然後找出特徵點位置,並將人體分割成五大拓樸區塊,經由影像處理的技術與資料幾何之關係,針對不同之區塊進行雜訊點濾除。透過資料之修補與壓縮技術,便可得到較緊密之資料格式。此檔案除了能方便後續之特徵搜尋外,並可利用來建構三角網格,再經由轉換關係,即取得人體表面資料網格重建的結果。

    The subjects of this study are to design and construct a body scanner for anthropometric purposes and to process the scanned data. The major contents include the registration of point data, adaptive removal of the noise data form different body parts, segmentation of data cloud into meaningful regions, and the mesh construction of the human body.
    For the data registration, the overlapped zones detected from different cameras are first located. A so-called “sliding registration” method was developed and the corresponding transformation matrices are computed, which depends on the least registration error.
    After the correction of the principal axes, a cusp finding algorithm found the armpits and crotch. The human body was then separated and coded into five range images representing different body parts. Noise points in different parts were filtered out through image processing technique. The data can be reduced to one-hundredth of the original size if the regular data compression method is further used. The Delaunay triangulation of the human body was also conducted on each segment and assembled together. It is found that the coded image files also reduce the difficulty of the mesh construction very much.

    摘要……………………………………………………………I 英文摘要…………………………………………………… II 誌謝…………………………………………………………III 目錄……………………………………………………… …IV 表目錄………………………………………………………VII 圖目錄………………………………………………… …VIII 第一章 前言………………………………………………… 1 1.1 研究動機與目的…………………………………………1 1.2文獻回顧………………………………………………… 2 1.3 系統簡介…………………………………………………4 1.4 論文綱要…………………………………………………5 第二章 電腦視覺系統……………………………………… 6 2.1自動化人體掃描機之設計…………………………… …7 2.1.1 尺寸之設計……………………………………………7 2.1.2 控制元件………………………………………………9 2.1.3 馬達之選用……………………………………………12 2.2 攝影機鏡頭Distortion校正……………………………13 2.2.1 鏡頭Distortion校正設備……………………………13 2.2.2 鏡頭Distortion校正原理……………………………13 2.3攝影機模型與其校正參數………………………… ……19 2.3.1攝影機模型………………………………………… …19 2.3.2攝影機校正參數推導……………………… …………21 2.4空間深度計算…………………………………… ………23 2.4.1雙攝影機深度計算模式…………………… …………23 2.4.2單攝影機深度計算模式………………………… ……26 2.5雷射線細化……………………………………… ………28 2.6雷射面校正……………………………………… ………30 2.7攝影機間的座標轉換……………………………… ……32 2.8視覺系統實驗……………………………………… ……37 2.8.1攝影機參數校正實驗結果…………………………… 37 2.8.2雷射面校正實驗……………………………………… 42 第三章 點資料定位……………………………………… …46 3.1點資料定位原理…………………………………… ……47 3.1.1點資料重疊區域計算……………………………… …47 3.1.2點資料定位方法……………………………………… 50 3.2點資料定位之結果與評估………………………… ……62 3.2.1圓柱體點資料定位………………………………… …62 3.2.2人體點資料定位…………………………………… …64 第四章 點資料型態之處理…………………………… ……66 4.1點資料前置處理……………………………………… …67 4.1.1點資料的分層……………………………………… …67 4.1.2點資料之形心與主軸計算……………………… ……67 4.1.3每層點資料的排序………………………………… …73 4.2找尋人體特徵點……………………………………… …77 4.2.1腋下點之搜尋與手之分割…………………………… 77 4.2.2胯下點之搜尋與腳之分割……………………… ……86 4.3人體輪廓圖…………………………………………… …88 4.4 點資料轉換影像型態……………………………………89 4.4.1頭部座標系統轉換、濾點及影像編碼與修補…… …89 4.4.2肩部座標系統轉換、濾點及影像編碼與修補…… …94 4.4.3身軀座標系統轉換、濾點及影像編碼與修補……… 97 4.5檔案標記與壓縮………………………………………… 99 第五章 點資料之網格化……………………………………101 5.1點資料網格化原理………………………………………102 5.2點資料影像網格化與其轉換成空間形式之網格………104 5.2.1三角網格之檔案格式…………………………………105 5.2.2頭部點資料網格化……………………………………106 5.2.3肩部與身軀點資料網格化……………………………108 第六章 結論與建議…………………………………………110 參考文獻………………………………………………… …113 自述……………………………………………………… …116

    1.Amenta, N., Bern, M., and Kamvysselis, M., “A New Voronoi-Based Surface Reconstruction Algorithm,” Proceedings of the 25th annual ACM Conference on Computer Graphics, pp. 415-421, 1998.
    2.Besl, P. J., and McKay, N. D., “A Method for Registration of 3-D Shapes,” IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol.14, No.2, pp. 239-256, 1992.
    3.Cyberware: http://www.cyberware.com [June 2003].
    4.Dorai, C., Weng, J., and Jain, A. K., “Optimal Registration of Multiple Range Views,” IEEE Proceedings of the 12th IAPR International Conference on Pattern Recognition, Vol.1, pp. 569-571, 1994.
    5.Hamamatsu: http://usa.hamamatsu.com/sys-industrial/blscanner [June 2003].
    6.Ito, Y., and Nakahashi, K., “Surface Triangulation for Non-trimmed Surface Models,” Proceedings of the 15th AIAA Computational Fluid Dynamics Conference, 2001.
    7.Ju, X., Werghi, N., and Siebert, J. P., “Automatic Segmentation of 3D Human Body Scans,” Proceedings of IASTED International Conference on Computer Graphics and Imaging, 2000.
    8.Karkanis, T., and Stewart, A. J., “Curvature-Dependent Triangulation of Implicit Surfaces,” IEEE Computer Graphics and Applications, Vol.21, No.2, pp. 60-69, 2001.
    9.Wang, M. J., Wu, W. Y., Huang, L. K., and Wang, D. M., “Corner detection using bending value,” Pattern Recognition Letters, Vol.16, pp. 575-583, 1995.
    10.Nurre, J. H., Connor, J., Lewark, E. A., and Collier, J. S., “On Segmenting the Three-Dimensional Scan Data of a Human Body,” IEEE Transactions on Medical Imaging, Vol.19, No.8, pp. 787-797, 2000.
    11.Stein, G. P., “Lens Distortion Calibration Using Point Correspondences,” IEEE Proceedings of Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 1997.
    12.Simmons, K. P., “Body Measurement Techniques : A Comparison of Three-Dimensional Body Scanning and Physical Anthropometric Methods,” North Carolina State University, Raleigh, North Carolina, 2001.
    13.Tsai, J. D., and Vonderohe, A. P., “A Generalized Algorithm for The Construction of Delaunay Triangulations in Euclidean n-Space,” Proceedings of GIS/LIS, 1991.
    14.Vitronic: http://www.vitus.de/english/ [June 2003].
    15.Webster, R. W., and Wei, Y., ““ARINE P.” – A Robot Golfing System Using Binocular Stereo Vision and a Heuristic Feedback Mechanism,” Proceeding of the 1992 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and System, pp. 2027-2034, 1992.
    16.安乃駿, “五軸拋光機器人之工件位置與工具校正,” 國科會大專學生參與專題研究計畫成果報告, 國立成功大學機械工程學系, 台南, 2002.
    17.李翔詣, “3D人體掃描設備介紹,” 3D人體掃描應用研討會, 財團法人中國紡織工業研究中心, 台北, 2000.
    18.陳冠宏, “3D人體點資料的特徵萃取與電腦人模建立,” 國立成功大學機械工程研究所碩士論文, 台南, 2001.
    19.陳治評, “自動化人體計測與電腦人模之建立,” 國立成功大學機械工程研究所碩士論文, 台南, 2003.
    20.許又仁, “應用電腦視覺技術於模具表面幾何特徵辨識之研究,” 國立成功大學機械工程研究所碩士論文, 台南, 2002.
    21.黃佳豪, “以特徵為基礎的交談式電腦視覺模具幾何辨識系統,” 國立成功大學機械工程研究所碩士論文, 台南, 2000.
    22.黃宏龍, “以NC建模並考慮磨耗率之自動化精密拋光研究,” 國立成功大學機械工程研究所碩士論文, 台南, 2001.
    23.蔡明俊, “影像編碼壓縮方法及具人體特徵的資料結構”,中華民國專利。申請案號:090131577,專利核淮審定書字號(92)智專二(二)04083字第09220535030號, 2003.
    24.蔡明俊, 黃宏龍, 林長慶, 陳治評, “三度空間人體掃描機”,中華民國專利。申請案號:091211434,專利核淮審定書字號(92)智專二(三)05577字第09220483850號, 2003.

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    2005-07-10公開
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