基于三維掃描的織物懸垂形態(tài)分析

王鵬程 李永貴 劉基宏

摘要： 為了從三維尺度上分析織物懸垂形態(tài)，文章選取了27塊不同懸垂風格織物，將三維掃描儀采集的織物懸垂體點云數(shù)據(jù)作為研究對象，預處理后沿著模型Y軸方向等距離截取得到多條懸垂輪廓曲線，經(jīng)橢圓傅里葉描述后，建立起具有多層懸垂特征曲線的橢圓傅里葉擬合懸垂模型，然后對所構建的懸垂模型進行主成分和模糊C均值聚類分析。實驗結果表明，該方法可有效地將不同懸垂形態(tài)織物分為3類，且各類之間界限清晰;通過對比分析3類懸垂形態(tài)特點，描述了各類懸垂形態(tài)在褶皺線條、波數(shù)和波形形狀的差異。

關鍵詞： 三維掃描;懸垂形態(tài);橢圓傅里葉描述;主成分分析;模糊C均值聚類

中圖分類號： TS101.923.1 ? 文獻標志碼： A ? 文章編號： 1001-7003（2019）05-0034-06 ? ?引用頁碼： 051106

Abstract： In order to analyze fabric drape form in 3D scale， 27 fabrics with different drape styles were selected， and point cloud data of fabric drape collected by 3D scanner were taken as the research object. After preprocessing， several vertical contour curves were obtained by intercepting along the Y axis of the model at equal distance. After elliptical Fourier description， an elliptical Fourier fitting drape model with multilayer drape characteristic curves was established. Then， the principal component analysis and fuzzy C-means clustering analysis were carried out for the drape model. The experimental results showed that this method could effectively classify different kinds of drape fabrics into three categories， and the boundary between them was clear. By comparing and analyzing the characteristics of three kinds of drape forms， the differences in fabric folds， the number of waves and the form of the waveform were described.

Key words： 3D scanning; fabric drape form; elliptic Fourier description; principal component analysis; fuzzy C-mean clustering

織物懸垂形態(tài)是織物因自重下垂而形成圓滑流暢的曲面形態(tài)，是影響服裝造型美感的一項重要指標[1]。在主觀懸垂評定中，不單考慮織物下垂后的遮光面積同時還需考慮懸垂后的整體形態(tài)[2]。目前，對織物懸垂形態(tài)的客觀測量多是采用傘式投影法[3-5]，該方法是在懸垂體俯視投影輪廓的基礎上計算出相應的二維懸垂指標，但具有不同三維懸垂形態(tài)的織物通常也會形成相同的投影形狀。因此，僅通過俯視投影是無法表現(xiàn)織物懸垂的三維特性，同時通過投影降維也丟失了大量的懸垂形態(tài)信息。

為了能更好、更全面地評價織物懸垂性，本文利用非接觸式三維掃描儀采集織物懸垂體表面數(shù)據(jù)，經(jīng)過點云去噪、曲面修補、擺正模型坐標等預處理后，利用一簇XOZ水平面等間距截取懸垂體，得到多條特征懸垂輪廓曲線，并對多條特征懸垂輪廓曲線進行橢圓傅里葉擬合，然后建立具有多層特征曲線的橢圓傅里葉擬合懸垂體模型。通過對擬合模型進行主成分分析和模糊C均值聚類分析，可有效地將不同懸垂形態(tài)織物進行劃分，為服裝設計中面料的選擇提供理論依據(jù)。1 實 驗

1.1 試樣準備

選取27塊市面銷售的不同懸垂風格面料，各塊織物的規(guī)格如表1所示。根據(jù)GB/T23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》將測試面料裁剪成直徑為24cm圓形試樣，開始實驗前，按照GB/T6529—2008《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》對所有測試試樣進行預調濕處理。

1.2 數(shù)據(jù)采集與預處理

實驗設備為先臨三維公司生產(chǎn)的Einscan-s非接觸式三維掃描儀，采用兩個130萬分辨率攝像頭和一個白光光柵投影裝置作為掃描單元。基于三維掃描儀自行搭建織物懸垂形態(tài)數(shù)據(jù)采集平臺[6]，該測試平臺可在3min內完成一塊織物的數(shù)據(jù)采集。

一個完整的織物懸垂體點云數(shù)據(jù)是由多塊不同視角下的點云數(shù)據(jù)組成，因此需要先將多塊點云數(shù)據(jù)進行全局對齊。掃描過程中除了被測物體的點云數(shù)據(jù)外，不可避免地存在噪聲和采集到其他物體的點云信息，有必要對模型進行點云去噪、優(yōu)化處理。由于織物懸垂測試平臺難以保證絕對水平，經(jīng)掃描導入Geomagic后，懸垂體點云數(shù)據(jù)不能很好地與逆向軟件坐標系對齊，因此利用特征平面命令，以支撐圓盤面為基面擬合基準平面，并建立基準平面與坐標平面間的對應關系來擺正懸垂模型（圖1），為下一步精確截取懸垂體做準備。

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