CN112017278B - 一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法，具体为：根据初始志愿者头部数据信息，通过三维建模软件进行初始志愿者的头部参数化三维模型的创建，然后将参数化泳镜外轮廓平面曲线投影至头部三维模型的前表面，得到头部及泳镜对应的三维模型；接收用户的头部数据信息以及对于泳镜的个性化需求，对建立的头部及泳镜的参数化三维模型进行数据修改、调整，得到基于用户需求的头部及泳镜对应的三维模型；将基于用户需求的头部及泳镜对应的三维模型进行改进、渲染，完成泳镜的定制化设计。本发明的通过对用户提供的头部数据信息进行处理和计算，能根据用户的不同审美需求，为用户量身打造最贴合用户头部特征的个性化造型泳镜。

Description

一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法

技术领域

本发明属于产品定制方法技术领域，涉及一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法。

背景技术

随着社会经济的发展，游泳作为一种老少皆宜的健康运动开始得到人们的广泛认可，人们也对游泳的必须设备——泳镜产生了个性化需求，不仅希望泳镜能够完全贴合自己的面部，带来更舒适的穿戴体验，也希望泳镜的造型能够符合自己的审美需求。但目前市场上的泳镜销售绝大多数为成品销售，未能考虑到不同用户的生理特征和穿戴需求，在穿戴时间较长时后往往会产生不适，且造型较为单一，不能够满足用的的个性化审美需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法，通过对用户提供的头部数据信息进行处理和计算，能根据用户的不同审美需求，为用户量身打造最贴合用户头部特征的个性化造型泳镜。

本发明所采用的技术方案是，一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，确定初始志愿者头部数据信息并进行处理；

步骤2，根据步骤1经过处理的初始志愿者头部数据信息，通过三维建模软件Rhino的插件Grasshopper进行初始志愿者的头部参数化三维模型的创建，然后任选一款泳镜作为参数化泳镜，通过grasshopper建立参数化泳镜外轮廓平面曲线，并通过grasshopper命令将参数化泳镜外轮廓平面曲线投影至建立的初始志愿者的头部三维模型的前表面对应的眼部位置处，生成泳镜的外轮廓曲线，再通过扫描、合并命令得到头部及泳镜对应的三维模型；

步骤3，接收用户的头部数据信息以及对于泳镜的个性化需求并进行处理和转化，对建立的初始志愿者的头部参数及参数化的泳镜外轮廓平面曲线进行数据修改和调整，得到用户的头部及基于用户需求的泳镜的三维模型；

步骤4，将基于用户需求的头部及泳镜对应的三维模型进行改进、渲染，完成泳镜的定制化设计。

本发明的特征还在于，

头部数据信息为头部特征点以及不同高度水平面与人体头部外轮廓的交线，其中头部特征点包括头顶点、发际线点、眉毛点、鼻梁点、鼻根点、瞳孔点、太阳穴点、外眼角点、内眼角点、眶下点、颧骨点、鼻尖点、鼻翼端点、鼻下点、上唇中点、嘴角点、两唇中点、下唇中点、唇下点、下巴点、颌下点、上耳根点、耳廓后点，不同高度水平面与人体头部外轮廓的交线分为三类，特征点发际线点、眉毛点所对应的水平面与人体头部外轮廓的交线为A类曲线，特征点鼻梁点、鼻根点、瞳孔点、太阳穴点、外眼角点、内眼角点、眶下点、颧骨点、鼻尖点、鼻翼端点所对应的水平面与人体头部外轮廓的交线为B类曲线，其中眼角点和上耳根点处于同一水平面，特征点鼻下点、上唇中点、嘴角点、两唇中点、下唇中点、唇下点、下巴点所对应的水平面与人体头部外轮廓的交线为C类曲线。

对初始志愿者头部数据信息进行处理具体为：

在初始志愿者头部的23个特征点贴固定大小的圆形贴片，然后拍摄初始志愿者头部的正面和侧面两张正交照片；

建立以上耳根和眼角所在水平面和过上耳根点的铅垂面两平面创建空间直角坐标系，将所建立的空间直角坐标系分别投影在正、侧两张照片中，生成两个直角坐标系，并勾勒出人体头部的正侧轮廓，与过头部特征点做平行于x、y轴的水平线和竖直线相交于头部轮廓点，通过Rhino软件计算出两个平面直角坐标系中23个人体头部特征点和头部轮廓点的坐标，从而确定人体头部关键点的三维坐标。

步骤2具体为：

通过三维建模软件Rhino的Grasshopper插件创建过各人体头部关键点的三维坐标的三种不同类型的轮廓曲线，即就是带有自由参数的Hermite插值曲线，并根据生成的曲线和初始志愿者的头部照片中得到的数据创建初始志愿者的头部参数化三维模型，通过grasshopper建立参数化泳镜外轮廓平面曲线，并通过grasshopper命令将参数化泳镜外轮廓平面曲线投影至建立的初始志愿者的头部三维模型的前表面对应的眼部位置处生成泳镜轮廓线，并通过Grasshopper中的扫描、合并的等命令生成能够随着头部模型的数据变化而变化参数化泳镜三维模型。

步骤3具体为：

给用户头部的23个头部特征点贴固定直径的圆形贴片，然后拍摄用户头部的正、侧两张正交照片，然后按照初始志愿者头部数据信息的处理方法，计算出用户头部个关键点的三维坐标，然后在Grasshopper中对步骤2创建的头部及泳镜对应的三维模型中的初始志愿者的关键点三维坐标进行替换，再对头部模型进行平滑处理，生成用户的头部模型，然后根据用户需求，通过调整参数化泳镜外轮廓平面曲线，使得投影在用户头部模型上的泳镜外轮廓曲线发生改变，从而使泳镜三维模型随数据替换后的用户头部模型和用户需求而改变，得到符合用户需求的泳镜的三维模型。

步骤4具体为：

根据用户对泳镜的个性化需求，对泳镜进行细节的加工、色彩及材质的渲染，完成泳镜的定制化设计。

本发明的有益效果是：本发明首先根据初始志愿者提供的在头部指定特征点的贴有固定大小的圆形贴片的正、侧两张照片，建立坐标系，得到志愿者实际的头部关键点坐标，并基于三维建模软件Rhino的Grasshopper插件进行初始参数化头部模型及与其进行数据链接的泳镜模型的创建，然后根据用户的头部关键点坐标对创建的模型进行调节，实现根据用户的不同审美需求，为用户量身打造最贴合用户头部特征的个性化造型泳镜。

附图说明

图1是本发明一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法的所归纳的人体头部的23个特征点示意图；

图2是本发明一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法所示的已有的头部扫描模型与水平面和铅锤面的相交示意图。

图3是本发明一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法的归纳的人体头部水平截面3种轮廓曲线；

图4是本发明实施例提供的一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法的的初始志愿者头部模型图；

图5是本发明一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法的的初始志愿者头部及与其数据链接的泳镜模型图；

图6是本发明一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法根据用户头部数据及设计需求进行修改后的头部模型及与其数据链接的泳镜模型图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，确定初始志愿者头部数据信息并进行处理，其中，头部数据信息为头部特征点以及不同高度水平面与人体头部外轮廓的交线，其中头部特征点如图1所示，包括1头顶点、2发际线点、3眉毛点、4鼻梁点、5鼻根点、6瞳孔点、7太阳穴点、8外眼角点、9内眼角点、10眶下点、11颧骨点、12鼻尖点、13鼻翼端点、14鼻下点、15上唇中点、16嘴角点、17两唇中点、18下唇中点、19唇下点、20下巴点、21颌下点、22上耳根点、23耳廓后点，并根据对已有的人体头部扫描模型以如图2所示的过以上归纳的特征点的水平面与铅锤面相交，并对头部模型与多个水平面相交的水平截面线进行分析归纳发现，(去除耳部轮廓的)简化后人体头部曲线大致可以分为如图3所示的3种类型，不同高度水平面与人体头部外轮廓的交线分为三类，特征点发际线点、眉毛点所对应的水平面与人体头部外轮廓的交线为A类曲线，特征点鼻梁点、鼻根点、瞳孔点、太阳穴点、外眼角点、内眼角点、眶下点、颧骨点、鼻尖点、鼻翼端点所对应的水平面与人体头部外轮廓的交线为B类曲线，其中眼角点和上耳根点处于同一水平面，特征点鼻下点、上唇中点、嘴角点、两唇中点、下唇中点、唇下点、下巴点所对应的水平面与人体头部外轮廓的交线为C类曲线；

对初始志愿者头部数据信息进行处理具体为：如图1所示，在初始志愿者头部的23个特征点贴固定大小的圆形贴片，然后拍摄初始志愿者头部的正面和侧面两张正交照片；(本方法默认志愿者和用户头部左右对称)，建立以上耳根和眼角所在水平面和过上耳根点的铅垂面两平面创建空间直角坐标系，将所建立的空间直角坐标系分别投影在正、侧两张照片中，生成两个直角坐标系，并勾勒出人体头部的正侧轮廓，与过头部特征点做平行于x、y轴的水平线和竖直线相交于头部轮廓点，通过Rhino软件计算出两个平面直角坐标系中23个人体头部特征点和头部轮廓点的坐标，即就是对应圆形贴片的中心点，如图2所示，从而确定人体头部关键点的三维坐标；

步骤2，根据步骤1经过处理的初始志愿者头部数据信息，结合归纳出的三类头部特征曲线，通过三维建模软件Rhino的插件Grasshopper进行初始志愿者的头部参数化三维模型的创建，如图4所示，然后任选一款泳镜作为参数化泳镜，通过grasshopper建立参数化泳镜外轮廓平面曲线，并通过grasshopper命令将参数化泳镜外轮廓平面曲线投影至建立的初始志愿者的头部三维模型的前表面对应的眼部位置处，生成泳镜的外轮廓曲线，再通过扫描、合并命令得到头部及泳镜对应的三维模型，如图5所示，具体为：

通过三维建模软件Rhino的Grasshopper插件创建过各人体头部关键点的三维坐标的三种不同类型的轮廓曲线，即就是带有自由参数的Hermite插值曲线，并根据生成的曲线创建初始志愿者的头部参数化三维模型，通过grasshopper建立参数化泳镜外轮廓平面曲线，并通过grasshopper命令将参数化泳镜外轮廓平面曲线投影至建立的初始志愿者的头部三维模型的前表面对应的眼部位置处，生成泳镜的外轮廓曲线，再通过扫描、合并命令得到头部及泳镜对应的三维模型。并确保泳镜的外型能够随着头部模型的数据变化而变化，得到头部及泳镜对应的三维模型；

步骤3，接收用户的头部数据信息以及对于泳镜的个性化需求并进行处理和转化，对建立的初始志愿者的头部参数及参数化的泳镜外轮廓平面曲线进行数据修改和调整，得到用户的头部及基于用户需求的泳镜的三维模型，如图6所示，具体为：

给用户头部的23个头部特征点贴固定直径的圆形贴片，然后拍摄用户头部的正、侧两张正交照片，然后按照初始志愿者头部数据信息的处理方法，计算出用户头部个关键点的三维坐标，然后在Grasshopper中对步骤2创建的头部及泳镜对应的三维模型中的初始志愿者的关键点三维坐标进行替换，再对头部模型进行平滑处理，生成用户的头部模型，然后根据用户需求，通过调整参数化泳镜外轮廓平面曲线，使得投影在用户头部模型上的泳镜外轮廓曲线发生改变，从而使泳镜三维模型随数据替换后的用户头部模型和用户需求而改变，得到符合用户需求的泳镜的三维模型；

步骤4，将基于用户需求的头部及泳镜对应的三维模型进行改进、渲染，完成泳镜的定制化设计，具体为：根据用户对泳镜的个性化需求，对泳镜进行造型的加工、色彩及材质的渲染，完成泳镜的定制化设计。

Claims (4)

1.一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：

步骤1，确定初始志愿者头部数据信息并进行处理；所述头部数据信息为头部特征点以及不同高度水平面与人体头部外轮廓的交线，其中头部特征点包括头顶点、发际线点、眉毛点、鼻梁点、鼻根点、瞳孔点、太阳穴点、外眼角点、内眼角点、眶下点、颧骨点、鼻尖点、鼻翼端点、鼻下点、上唇中点、嘴角点、两唇中点、下唇中点、唇下点、下巴点、颌下点、上耳根点、耳廓后点，不同高度水平面与人体头部外轮廓的交线分为三类，特征点发际线点、眉毛点所对应的水平面与人体头部外轮廓的交线为A类曲线，特征点鼻梁点、鼻根点、瞳孔点、太阳穴点、外眼角点、内眼角点、眶下点、颧骨点、鼻尖点、鼻翼端点所对应的水平面与人体头部外轮廓的交线为B类曲线，其中眼角点和上耳根点处于同一水平面，特征点鼻下点、上唇中点、嘴角点、两唇中点、下唇中点、唇下点、下巴点所对应的水平面与人体头部外轮廓的交线为C类曲线；所述对初始志愿者头部数据信息进行处理具体为：

在初始志愿者头部的23个特征点贴固定大小的圆形贴片，然后拍摄初始志愿者头部的正面和侧面两张正交照片；

建立以上耳根和眼角所在水平面和过上耳根点的铅垂面两平面创建空间直角坐标系，将所建立的空间直角坐标系分别投影在正、侧两张照片中，生成两个直角坐标系，并勾勒出人体头部的正侧轮廓，与过头部特征点做平行于x、y轴的水平线和竖直线相交于头部轮廓点，通过Rhino软件计算出两个平面直角坐标系中23个人体头部特征点和头部轮廓点的坐标，从而确定人体头部关键点的三维坐标；

步骤2，根据步骤1经过处理的初始志愿者头部数据信息，通过三维建模软件Rhino的插件Grasshopper进行初始志愿者的头部参数化三维模型的创建，然后任选一款泳镜作为参数化泳镜，通过grasshopper建立参数化泳镜外轮廓平面曲线，并通过grasshopper命令将参数化泳镜外轮廓平面曲线投影至建立的初始志愿者的头部三维模型的前表面对应的眼部位置处，生成泳镜的外轮廓曲线，再通过扫描、合并命令得到头部及泳镜对应的三维模型；

步骤3，接收用户的头部数据信息以及对于泳镜的个性化需求并进行处理和转化，对建立的初始志愿者的头部参数及参数化的泳镜外轮廓平面曲线进行数据修改和调整，得到用户的头部及基于用户需求的泳镜的三维模型；

步骤4，将基于用户需求的头部及泳镜对应的三维模型进行改进、渲染，完成泳镜的定制化设计。

2.根据权利要求1所述的一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

通过三维建模软件Rhino的Grasshopper插件创建过各人体头部关键点的三维坐标的三种不同类型的轮廓曲线，即就是带有自由参数的Hermite插值曲线，并根据生成的曲线创建初始志愿者的头部参数化三维模型，通过grasshopper建立参数化泳镜外轮廓平面曲线，并通过grasshopper命令将参数化泳镜外轮廓平面曲线投影至建立的初始志愿者的头部三维模型的前表面对应的眼部位置处，并确保泳镜的外型能够随着头部模型的数据变化而变化，得到头部及泳镜对应的三维模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

给用户头部的23个头部特征点贴固定直径的圆形贴片，然后拍摄用户头部的正、侧两张正交照片，然后按照初始志愿者头部数据信息的处理方法，计算出用户头部个关键点的三维坐标，然后在Grasshopper中对步骤2创建的头部及泳镜对应的三维模型中的初始志愿者的关键点三维坐标进行替换，然后通过调整参数化泳镜外轮廓平面曲线的投影使得泳镜模型随替换后的头部模型改变，使用户的头部三维模型贴合，再对模型进行平滑处理，生成基于用户需求的头部及泳镜对应的三维模型。

4.根据权利要求3所述的一种基于Grasshopper的泳镜造型定制设计方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

根据用户对泳镜的个性化需求，对泳镜进行细节的加工、色彩及材质的渲染，完成泳镜的定制化设计。