（服装设计与工程专业论文）基于网络的三维人体数据库系统的建立及应用.pdf

e s t a b l i s h m e n ta n da p p l i c a t i o no f3 db o d yd a t a b a s e s y s t e mb a s e d o nw e b a b s t r a c t g a r m e n ti n d u s t r yi sa l li m p o r t a n ta p p l i e df i e l do f3 db o d ys c a n n i n gt e c h n o l o g yi nt h e 2 1 s tc e n t m y t b ed e v e l o p m e n to fg a r m e n ti n d a s t r yh a sa l r e a d yt u r n e dt r a d i t i o n a lw a y si n t o e l e c t r o n i ca n dd i 【g i t a lm a n u f a c t u r ew a y s i nt h eg a r m e n ti n d u s t r y ，t h ea p p l yo fs h a p ea n a l y s i s a n dc l o t h i n gm t ma l ln e e dl o t so fb a s i cb o d ys c a n n i n gd a t a ，a n dn e e dh i g h l ye f f i c i e n c y , s a f e l ya n dc o n v e n i e n t l ys t o m g i n ga n ds u p e r v i s i n gi tt oo b t a i nb e t t e ru s ec a p a b i l i t y w i t ht h e h i g hd e v e l o p m e n to f3 d $ c a l m e ri n e c e n ty e a r s , a l lt h ec o u n t r yo ft h ew o r l dh a v ef u l l y r e a l i z e dt h ei m p o r t a n tm e a n i n go fe s t a b l i s h i n gb o d yd a t a b a s ea d a p t i n gt oh o m e l a n db o d i l y f o r mc h a r a c t e r i s t i c s w h a t sm o r e , w i t ht h eh i g hd e v e l o p m e n to fi n t e r n a t i o n a ln e t w o r ki n r e c e n ty e a r s ，d r e s sd e s i g nb a s e dn e t w o r kw i l lg r a d u a l l yb e c o m et h em a i n s t r e a m i nt h ef i e l d o fg a r m e n t ，e s t a b l i s h i n gb o d ys c a n n i n gd a t a b a s e ，e s p e c i a l l ye s t a b l i s h i n g3 db o d ys c a n n i n g d a t a b a s eb a s e dn e t w o r kh a st h em o r es i g n i f i c a n tm e a n i n g b a s e da d v a n c e di n t e r n a t i o n a lu n t o u c h e d3 d b o d y s c a n n e rt e c h m a t ha n d o b j e c t r e l a t i o n a ld a 例b a s c ( o r d b ) a n dj 2 e e ( j a v a2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n ) t r u s s s y s t e m , t h ep a p e rm a i n l ya i m sa tt h eu s e o f3 d b o d ys c a n n i n g sd a t at or e s e a r c h ，a n da i m sa t e s t a b l i s h i n g3 db o d yd a t a b a s es y s t e mw h i c h i sb a s e dw e b ，a n dc a i t i e so ne m b e d d e dr e s e 盯c h o nt h ed e s i g no fd i s t r i b u t i n gm a n a g es y s t e m ，3 db o d yd a t a se n t e r ，q u e r ya n ds t a t i s t i c a l a n a l y s i s ，t h ec h o i c ea n do p t i m i z i n go fb o d ys h a p ea n a l y s i sm e t h o d ，t h eb a s i cm o d eo f c l u s t e ra n a l y s i sa n ds oo n o nt h eb a s eo ft h er e s e a r c h , w eh a v ed e s i g n e da n di m p l e m e n t e d 3 db o d yd a t a b a s eb a s e dn e t w o r kf i n a l l y , m a k i n gu s eo fm o r et h a ns e v e nh u n d r e ds t y l e b o o k d a t aw h i c ha r em e 锚u r e db y3 db o d y a n d e rt e c h m a t hb e l o n g i n gt oc o s t u m ee n g i n e e r i n g c e n t e ro fx i a l lp o l y t e c h n i cu n i v e m i t y ，w eh a v ee x a m i n e df e a s i b i l i t ya n dp r a c t i c a b i l i t yo ft h e s y s t e m ，a n di th a sp m v e dt h a tt h eb o d y d a t a b a s es y s t e mw h i c hw eh a v ed e s i g n e dh a v e p r i m e l ys a t i s f i e dw i t ht h en e e do fg a r m e n t sm t mp r o d u c t i o n ， i nt h ep a p e r , w eh a v ep a r t i c u l a r l yi n t r o d u c e dj 2 e ea p p l i c a t i o ns y s t e m sf r a m ea n d t h o r o u g h l yd i s c u s s e dt h es u p e r i o r i t yo f e s t a b l i s h i n gd i s t r i b u t i n gm u l t i l a y e ra p p l i c a t i o ns y s t e m o nt h ej 2 e e p l a t f o r m ，a n da n a l y s e dt h ee x i s t e n tl i m i t a t i o no ft r a d i t i o n a lb o d i l yf o r ma n a l y s i s m e t h o d s ，a n db r i n g e df o r w a r da no p i n i o nt h a tw ea p p l i e dm u l t i v a r i a t es t a t i s t i c a la n a l y s i s i n t ot h er e s e a r c hf i e l do fh u m a nb o d ye n g i n e e r i n g ，a n dc a r r i e do u ta n a l y s i n gt h es h a p e c h a r a c t e r i s t i co ft h eg o a lc o l o n yb ym a k i n gu s eo fk - m e a n sc l u s t e ra n a l y s i sw h i c hi so n eo f m u l t i v a r i a t es t a t i s t i c a la n a l y s i s ，a n di m p r o v e dt h em e t h o do nt h ec h o i c eo fc h a r a c t e r i s t i c v a r i a b l ei nt h et r a d i t i o n a ls h a p ea n a l y s i sm e t h o da n do i lt h ec h o i c eo fo r i g i n a lc l u s t e rc e n t e r i nt h ec l u s t e ra n a l y s i sm e t h o d ，a n df i n a l l yw eh a v em a d et h a tt h er e s u l to fs h a p ea n a l y s i s c o u l de n r e nm o r ee x a c t l yr e f l e c ts h a p ec h a r a c t e r i s t i co ft h eb o d y ht h ep a p e r w ch a v et h o r o u g h l yr e s e a r c h e d3 db o d yd a t a b a s es y s t e mb a s e d n e t w o r k , d e s i g n e da n di m p l e m e n t e dt h e3 db o d yd a t a b a s es y s t 融皿cs y s t e mc a l lp r o v i d e s e r v i c ef o rc l o t h i n ge n t e r p r i s ea n dp r o v i d ef a v o r a b l ed a t as u p p o r tf o rd r e s sd e s i g n i n ga n d p r o d u c t i o no f t h ee n t e r p r i s e 。m e a n w h i l e , t h es y s t e mh a sa l s om e tt h e1 1 e e d so ft h et e a c h i n g a n dr e s e a r c hf o rt h ec l o t h i n gu n i v e r s i t ya n ds 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 a tl 酗t ，t e x t u a l r e s e a r c hw o r kw i l lp l a yag o o dh e l pr o l ei nt h ep o p u l a r i z i n go ft h ef u t u r e3 1 3b o d ys c a i l n e r a n di nt h er e s e a r c ho fc l o t h i n gm t m ， g u om i n ( f a s h i o na n da r td e s i g nc o l l e g e ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rz h a n gx i n k e y w o r d s ：3 db o d ys c a n n e r , b o d ys c a l m e rd a t a b a s e ，j 2 e e ，d u s t e ra n a l y s i s ，s h a p ea n a l y s i s 西安工程大学学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工程大学有关知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间学 位论文工作的知识产权归属西安工程大学。本人保证毕业离校后，使用学位论文工作成 果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工程大学学院有权保留送交 的学位论文的复印件，允许学位论文被查阅或借阅；学校可以公布学位论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存学位论文 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名： 指导老师签名： 日 期： 研钮 j 矿认 o ，73 ，2 西安工程大学学位论文独创性声明 禀承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在导 师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，学位论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，不包括本人己申请 学位或他人已申请学位或其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所作的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了感谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担相关责任。 学位论文作者签名； 日 惭缸 期：搠亭歹同御 第1 章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究背景 人体测量技术【1 l 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【2 】和利用计算机技术测量、处理和分析的方向发展p 】。 而且，目前三维人体测量系统在国外也已经商品化，其技术已经较为成熟，其中法、美、 日等国利用自然光光栅原理，分别用4 0 毫秒、1 0 秒、1 8 秒，即可完成三维人体数据 的测量。现在，国际上常用的三维人体测量技术一般都是非接触式的，通过光敏设备捕 捉投射到人体表面的光在人体上形成的图像，然后通过电脑图像处理来描述人体的三维 特征。三维人体测量系统具有测量时间短。获取数据量大等多种优于传统测量技术的特 点。目前，3 d 人体扫描仪还广泛应用于：人体测量学研究、服装工业( 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( 3 d s c a n n e r ) 进行 测量。目前，非接触式3 d s 洫舀在服装工业中的发展应用主要体现在下面几个方面【4 j ： ( 1 ) 3 d 人体测量数据库及其应用一服装号型的修改与制定 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正确的反映目 标客户人群的体型特征。受测试工具、方法限制，多数数据已不能反映现代人群。而 3 ds c _ t n n c r 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 且可以有效的管理和使用( 比较、分析、应用) 。还可以追踪、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 提供了理论依据。 ( 2 ) 标准人台、人体模型的建立。 非接触式3 d s c a n n e r 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、人体模型提供了比较完备的数据。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、样板的修改和拟订应用这一技 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 服装设计建立在入体测量获得的人台或入体模型基础之上，通过再现“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 第1 章绪论 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 a c t 为手段进行商务贸易。网络的发展与普 及为电予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 装工业的发展中，基于非接触式3 d 人体测量技术建立服装电子商务模式是服装工业发 展的必然趋势 1 。2 国内外研究现状 2 1 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，据有关研究显示，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，在德国，造成每年 9 7 亿欧元的损失，同样，在美国，造成2 8 0 亿美元的损失。服装的合体性差对消费者 而言，同时也会造成乳房韧带拉伤、乳头摩擦受损等伤害。自动化、市场快速反应是服 装生产竞争的焦点。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和个性化生产成为现实 随着3 d s c a n n e r 在近些年的飞速发展，世界上出现了1 0 多种3 d 人体扫描仪，系 统类型有激光( 如德国的t e c h m a t h ) ，自然光( 如美国的t c 2 ) 等等。这些都表明3 d 人体测 量技术正在逐步走向成熟，并且己应用于很多领域。而建立适应各国人体特征的人体数 据库系统，可以更好的适应现代化工、农业和国防建设等因此世界各国都充分地意识 到了建立人体测量数据库的重大意义，并且在人体测量数据库的建立方面投入很大的精 力。目前，世界上已有9 0 多个大规模的人体测量数据库，其中欧美国家占了大部分， 亚洲国家约有1 0 个，而日本占了一半以上嘲。例如，长庚大学和台湾清华大学等院校 和企业已经花了近5 年时问，联合进行了非接触式人体测量技术和台湾人体数据库的研 究，取得了一定的成果1 6 】。欧洲人体数据库( e u r o p e a n a n t h r o p o m e t r i cd a t a b a s e ，f a d ) 初步 建立了存储男女样本各5 5 0 0 人的人体测量数据斟7 1 这些数据库的相似处在于：都采用 先进的非接触式3 ds c a n n e r 搜集人体信息，面向特定的人群有组织的采集样本。因此 数据库不仅能够保存传统意义上的人体尺寸信息，还包括人体的3 d 的扫描信息。不同 的国家所采用的3 ds c a n n e ：虽然产自不同公司，在型号等方面有所区别，但是通过 v r m l 文件这种通用格式可以进行交互。 三维人体测量系统的商品化，开拓了人体尺寸数据库的研究领域在国外，英国 2 第1 章绪论 3 d 电子商务中心( t h ec e n t r ef o r3 de l e c t r o n i cc o m m e r c e ) 在网上开展了三维人体数据 方面的商务活动嘲c a s e r ( c i v i l i a na m e r i c a na n de u r o p e a ns u r v e yo fa n t h r o p o m e t r y r e s e a r c h ) 人体测量研究计划，在美国，荷兰，意大利等得到了广泛的应用1 9 1 。日本h q l 协会( r e s e a r c hi n s t i t u t eo fh u m a ne n g i n e e r i n gf o rq u a l i t yl i f e ) 提出了人体测量和增进人 类福址计划。美国l a n d * s e n d 公司运用三维人体测量技术，在网上建立了顾客的电子模 型( 即虚拟模特) ，顾客只要点击“t r y i t - o n ”按钮，虚拟模特就可试穿该公司所推出的 服装，并利用三维设计系统对试穿服装进行互动设计，直到顾客满意为止l l o l 。 在国内，上海东华大学与日本华歌尔、中国恒源祥合作，开展了中国人体体型研究， 针对我国江浙沪三地区2 0 - 5 5 岁女性，利用美国记三维人体测量系统采集了大量的人 体体型数据，进行了面向电子化量身定制服装c m t m 的人体体型分析系统设计与实现 方面的研究，将服装型号从原先的4 种增加到7 种，为建立中国地域性的号型标准奠定 了基础【1 1 i 东华大学还进行了面向电子化量身定制服装c m t m 三维人体铡量数据库的 研究与实现方面的研究。 1 3 课题研究意义 随着近几年来国际互联网的高速发展，网络服装设计将逐渐成为主流。在服装领域， 建立人体测量数据库，尤其是基于3 ds c a n n e r 的人体测量数据库更具极其重要的意义。 服装产业的发展已经由传统方式转向电子化、数字化的生产方式。人体体型分析和服装 的量身定制( m n 哪的应用都需要大量的人体测量基础数据，并且需要对这些数据进行高 效、安全、方便的存储、管理，以取得较佳的使用性能。因此建立基于3 ds c a n n e r 的 人体测量数据库是必不可少的在服装产业从传统模式到趋于数字化、网络化的今天， 基于i n t e r n e t 的人体测量数据库系统【1 2 l 可以实现数据的共享( 上传和查询) 和标准化 一种基于i n t e r n e t 的远程数据传输和监控系统为服装设计网络化和服装企业信息化提供 了有效的技术支撑。人体测量数据库的建立将为数字化的服装定制系统以及人体体型分 析提供良好的技术基础 因此，本课题开发的基于i n t e r n e t 的三维人体测量数据库管理系统，不但可以为服 装生产企业提供服务，而且为企业的服装设计与生产提供了良好的数据支持，同时也可 以使服装院校和科研机构【1 3 】的研究人员远程登陆该系统以满足其在服装设计理论方面 的教学和研究需要最后，本文的研究工作将为未来的3 d 人体测量技术的应用和推广 起到良好的帮助作用。 1 4 课题研究内容 本文主要针对三维人体测量数据的使用进行研究，以建立基于网络的三维人体数据 库系统为目标，对人体数据库系统的设计，三维人体数据的录入，查询和统计，人体体 型分析方法的选择和优化，聚类分析的基本模式等问题进行了深入的研究。在这些研究 3 第1 章绪论 的基础上，设计并实现基于网络的三维人体数据库系统。 综上所述。本文的研究内容主要体现在以下几个方面： ( 1 ) 在分析三维人体数据的基础上进行系统的需求分析与建模； ( 2 ) 设计并实现基于网络的三维人体数据库系统： ( 3 ) 对系统实现中的关键算法进行研究 作者在本课题的研究中主要做了如下工作： ( 1 ) 课题相关的研究现状及发展方面资料的查阅； ( 2 ) 分析此人体数据库系统的需求并进行建模； ( 3 ) 人体数据库的设计及样本数据的录入，以及数据录入前对数据进行预处理，如对数 据进行散点图分析，剔除奇异数据； ( 4 ) 详细分析现有体型分析方法存在的不足，深入研究聚类分析的各种方法，聚类系统 的体系结构阐述了如何利用聚类分析算法对目标群体的体型特征进行分析，并选搀 k - m e a n s 的聚类方法作为研究的重点，利用这种方法在人体体型分析模块中实现了对人 体体型特征的分析，取得良好的分析结果还提出了运用其他聚类方法进行人体体型的 分析。同时在数据查询模块中，还实现了其他多种统计分析方法； ( 5 ) 用户手册的书写。 1 5 论文章节安排 本文的章节安排如下： 第一章：绪论；主要介绍了本课题的研究背景、研究内容和研究意义，主要说明了 研究此课题的必要性； 第二章：系统需求分析与建模；主要介绍了软件系统需求分析的任务及原则，并综 合分析了t e c h m 础三维人体扫描仪所产生的数据文件，在此基础上建立了人体数据库 系统的顶层数据流的模型； 第三章：系统总体设计；主要介绍了j 2 e e 架构体系和系统的设计模式，人体数据 库系统的选择及设计，以及系统各功能模块的设计； 第四章：系统的关键算法研究；主要介绍了传统体型分析方法存在的不足。然后介 绍了一些聚类的知识，最后选取了用r - m a b m 聚类算法实现了人体体型的细分，并提出 了用其他聚类方法分析人体体型； 第五章：系统的实现；主要介绍了系统及系统的开发环境，实现了系统的数据录入、 查询和统计分析模块，并结合用户手册说明了这些关键模块的使用，最后还考虑了系统 的安全性： 结束语：主要总结了本文。再次说明研究本课题的必要性，并指出了本文中的一些 欠考虑之处以及一些技术展望。 4 第2 章系统需求分析与建模 第二章系统需求分析与建模 2 1 前言 在前一章绪论中，主要介绍了本课题研究的背景，国内外研究现状以及课题研究的 主要内容，同时介绍了随着蓬勃发展的三维人体测量技术尤其是5 ds c a n n e r 应用于服 装产业之后，对于服装生产所产生的革命性交化，以及由此而引发的建立基于网络的 3 d 人体测量数据库的必要性。 本章在绪论的基础上，将介绍一些三维人体扫描数据及软件系统需求分析与建模方 面的知识。 2 2 需求分析任务及原则 2 2 1 任务 需求分析f 1 4 l 是软件开发过程的开始阶段，是指开发人员要准确理解用户的要求，进 行细致的调查分析，将用户非形式的要求陈述转化为完整的需求定义，再由需求定义转 换到相应的形式功能规约( 需求规格说明) 的过程。其任务根据用户对系统的要求，通常 可分为如下两类： ( 1 ) 功能性需求 主要说明了待开发系统在功能上实际应做到什么，是用户最主要的要求。通常包括 系统的输入，系统能完成的功能、系统的输出及其他反应 ( 2 ) 非功能性需求 从各个角度对所考虑的可能的解决方案的约束和限制。主要包括：过程需求( 如交 付需求、实现方法需求等) 、产品需求( 如可靠性需求、可移植性需求、安全保密性需求 等) 和外部需求( 如法规需求、费用需求等) 等 本文主要就功能性需求进行分析和阐述。 2 2 2 原则 目前存在着许多需求分析的方法，虽然各种方法都有其独特的描述方法，但不论采 用何种方法。需求分析都必须遵循以下基本原则： o 表示实体 表示实体间的联系。与实体间的连线上需用数字标明具体的对应关系 表示与实体有关的属性 用于实体、属性及联系的连接 目前，最常用的数据库模型是关系模型，它是通过一张二维表来表示和处理实体集 合和属性关系的数据库系统方法因此，本文在数据库的逻辑结构设计当中就是使用的 6 第2 章系统需求分析与建模 e - r 模型。具体的设计见第三章的数据库设计一节 数据建模的其他图形工具 ( 1 ) 层次方框图 层次方框图通过树型结构的一系列多层次的矩形框描述复杂数据的层次结构。树型 结构顶端的矩形框只有一个，用与代表完整的数据结构下面层次的矩形框是对完整数 据结构的逐步分解和细化褥到的数据子集：底层的矩形框代表组成该数据结构的基本元 素，是数据的最小单位，不可再分割。层次方框图非常适合描述白顶向下的需求分析方 法中数据的层次关系。系统分析员可以从对顶层信息的分类开始，沿着层次图中的每条 路径逐步细化，直到确定了数据结构的全部细节为止。 ( 2 ) w a m i e r 图 w a m i e r 图是法国科学家w a m i e r 提出的另一种描述数据层次结构的图形工具与 层次方框图类似，w a r n i e r 图也采用了树型结构表示数据，但与层次方框图相比，w a m i e r 图对数据的描绘手段更加丰富。利用w a r n i e r 图可以清楚地表明数据的逻辑结构中某类 信息的重复出现以及某些特定信息出现的条件约束。 2 3 2 功能建模 在需求分析阶段，数据流( 也称信息流) 是系统分析的基础所谓数据流。形象地说 就是系统中“流动的数据结构数据流图( d f d ，d a t af l o wd i a g r a m ) 是描述软件体系中 数据处理过程的一种有力的图形工具数据流图从数据传递和加工的角度出发，刻画数 据流从输入到输出的移动和变换过程。由于它能够清晰地反映系统必须完成的逻辑功 能，所以它已经成为需求分析阶段中功能建模最常用的工具 数据流图中的基本符号有四种，分别是：数据的源点和终点、数据流、数据存储和 加工。在下表2 - 3 中列出了以下四种基本符号： 表2 3 数据流图中的基本符号 ( 1 ) 数据的源点或终点 数据的源点或终点用于反映数据流图与外部实体之间的联系，表示图中的输入数据 来自哪里或处理结果送向何处； ( 2 ) 数据流 数据流是数据在系统中( 包括数据处理之间、数据处理和数据存储之间以及数据处 7 第2 章系统需求分析与建模 理和数据的源点或终点之间) 的传输通道，数据流符号的箭头指明了数据的流动方向； ( 3 ) 加工 加工也称为数据处理，是对系统中的数据流进行的某些操作或变换； 数据存储 在数据流图中用于保存数据的数据文件被称为数据存储，它可以是数据文件或任何 其他形式的数据组织。流向数据存储的数据流可理解为向文件写入数据或对文件进行查 询，流出数据存储的数据流可理解为从文件中读取数据或得到查询结果。 下面本文就先综合分析了t e c l u u a t h 三维人体扫描的数据文件，然后建立了系统的 模型，即系统人体数据库系统的模块层次方框图和顶层数据流图 2 4 非接触式三维人体扫描仪t e c h m t h 介绍 2 4 1 原理 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，通过应用光敏设备来捕捉投射到人体表 面的光( 激光、白光及红外线) ，进而通过在人体上形成的图像来描述人体的3 d 特征 国际上常用的人体扫描仪有t 坍t e l m a t 的s y m c a i ) , t u r b of l a s h 3 d ，记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 m m c - v i t 惦等( 见表2 - 2 ) 表2 2 当前主要3 d 人体扫描系统 3 d 非接触式扫描系统具有扫描时间短，精确度高、扫描仪在测量部位多等多种优 于传统测量技术和工具的特点本文所用的德国的t e c h m a t h 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，精确度为l 啪l 图3 1j 2 e e 多层体系结构 客户层：用来与用户交互，并把来自系统的信息显示给用户7 w e b 层：即服务器端表示层w e b 层产生表示逻辑，并接收来自客户端的用户反 馈。在所接收的客户请求的基础上，表示层对用户的请求产生相应的回应 业务层：这一层处理应用的核心业务逻辑业务层为低层业务服务组件提供必要的 接口业务组件通常被实现为e j b 容器内的f _ j b 组件其中，e j b 容器提供组件生命 周期、管理持久性、事务和资源分配等 数据层：这一层为企业的信息系统服务，包括数据库系统、事务处理系统和企业资 源计划等。 3 23 j 2 e e 平臼的应用组件 j 2 e e 平台由一整套服务( s c i c c s ) ，应用程序接r ( a p i s ) 和协议构成，它对开发基于 w e b 的多层应用提供了功能支持，整个j 2 e e 技术框架的体系结构如下图3 - 2 所示： 1 5 第3 章系统总体设计 j 2 e e 应用服务器 w e b 包容器 c 专2 爿兰苎兰兰竺 广1 厂_ ! _ l 浏览器竺jl 型l 堡兰竺 j a 、, a m a i _ l 酸 奏蚕藿萤茎萎襄基墓毫 c = = = ： 邮件服务器 l 页面l 、，。_ l j a v a a p p l e t l 再穹邑 剥目录服务器 e j b 容器包 g m l r m i 围囤匿 o = = 刮j a h 应用程序 购p l 客户螭应用程序 ： b 制c o b a , 腱f r b r 蕈蚕摹萤，蚕茎襄每墓葛 j m s 高 穹邑仨= = 爿 消息队列 l 图3 2j 2 e e 技术框架的体系结构 j 2 e e 所提供的组件服务如下： ( 1 ) 表示逻辑层组件 。s e r v l c t s e r v l c t 是在服务器一端，运行于w e b 容器内的表示逻辑组件。正如a p p l e t 扩展 了w e b 浏览器的基本功能一样，s e r v l e t 扩展了w e b 服务器的功能一提供编程能力以及 动态生成w e b 页的能力 s c r v l e t 的主要功能是接收来自客户端w e b 浏览器的h t r p 请求，处理输入参数， 在内部的方法中执行操作，如访问数据库、访问别的s e r v l e t 方法、调用f j b 等等。然 后将处理结果返回给客户端再把结果以浏览器可以显示的 n r p 方式进行回传。它与 传统w e b 服务器上的c g i ，p e r l 脚本差不多。c g i 脚本和s e r v l e t 的一个主要不同是： c o l 脚本对于每次请求都启动一个全新的进程一一需要额外的系统开销，而s e r v l e t 的 执行只要在s e r v l e t 引擎内启动一个独立的线程就行了。因此s e r v l e t 的扩展也更好。 j a v as e r v e rp a g e ( j s p ) 虽然s e r v l e t 可以产生h t r p 输出，但显示处理结果的更好的办法还是使用j s p 组 件( j a v as e r v e rp a g e ，j a v a 服务器页面) 。j s p 和s e r v l e t 一样。也是运行在w e b 容器内的 表示逻辑组件，两者在功能上略有不同。 j s p 结合了h t m l 和j a v a ，也就是说，j s p 既可以包含h t m l 代码也可以包含j a v a 1 6 第3 章系统总体设计 代码。其中h t m l 代码直接发送给浏览器，而j a v a 代码则在剥离之后，由服务器解释 执行。因此j s p 对于提高h t m l 标签的智能化非常有用。 在j s p 内添加可重用的j a v a 代码块的最好办法就是使用j s p 标签库。j s p 标签库开 发简单，它既方便了在h t m l 标签内增加j a v a 代码，又可以使得h t m l 代码和j a v a 代码能很好地隔离开，易于维护。 在w e b 容器内，j s p 常常作为s e r v l e t 的补充，用于显示s e r v l e t 的处理结果。并且 在使用j s p 时可以使用j a v a b e a n 来进行更加灵活的处理。 ( 2 ) 业务逻辑层组件 。e n t e r p r i s ej a v a b e a n ( e j b ) e j b 是j 2 e e 中的分布式、可伸缩业务逻辑组件。在企业j a v a 项目中，e j b 组件用 于封装核心业务逻辑和数据模型元素。 e i b 组件的运行环境就是e j b 容器。j 2 e e 在规范中定义了应用e j b 代码和容器环 境两者的关系( c o n t r a c t ) 。e j b 组件有一个存活和活动的容器，为了让客户进行透明调用， 它还必须有一个本地和远程按白，客户能够通过这些b e a n 的本地接口，定位到某个 b e a n ，并产生这个b e a n 的一个实例。这样，客户就能够通过远程接口调用b e a n 的应 用方法。同时还应该有一个相关的配置文件，以便告诉容器它要怎样的生命周期。 e j b 分为会话b e a n ( s e s s i o nb e a n ) 、实体b e a n ( e n t i t yb e a n ) ；从e j b 2 0 标准开始还 引入了种新的消息驱动的b e a n ( m e s s a g e - d r i v e nb e a n ) 。 会话b e a n 管理会话过程，处理业务逻辑，为会话用户提供服务它的生存周期就 是调用它的客户代码和它进行会话的过程。会话断开后，容器就将会话b e a n 的实例回 收。实质上会话b e a n 代码的一次执行就完成了一次业务逻辑处理过程。会话b e a n 分 为两类：有状态会话b e a n 和无状态会话b e a n 有状态会话b e a n 保留调用它的客户程序 的某些状态，并在运行过程中持续跟踪客户程序状态的变化无状态会话b e a n 在运行 过程中不保留它的调用者的任何信息，是无状态的和匿名的会话b e a n 。 实体b e a n 代表业务逻辑处理过程对底层数据库中持久性数据的操作。实体b e a n 代表底层相对稳定持久的数据，其生存周期要长于会话b e a n 。不同于会话b e a n ，实体 b e a n 可以让多用户并发访问，即支持对数据库的并发访问只要通过事务处理机制， 就能保证操作的互斥性和完整性实体b e a n 分为b m pb e a n ( b e 如m a n a g e dp e r s i s t e n t b e a n ，自我管理的b e a n ) 和c m pb e a n ( c o n t a i n e r m a n a g e dp e r s i s t e n tb e a n ，容器管理的 b e a n ) 两类。b m pb e a n 是由组件开发人员自行编写代码实现数据持久性- c m pb e a n 由 容器负责实现数据持久性。开发者只需向容器指明b e a n 属性到相应数据库表的映射。 消息驱动的b e a n 是e i b 2 0 规范新增加的标准。这是一种新的基于j m s ( j a v a m e s s a g e s e r v i c e 。j a v a 消息服务1 的可对消息事件进行处理的e j b 。与会话b e a n 和实体b e a n 的 调用者相同步的工作方式不同，消息b e a n 与客户程序异步执行，它在消息队列中的某 1 7 第3 章系统总体设计 个消息到来时执行，调用消息b e a n 的客户程序只需创建b e a n 的实例并把消息传给它 来使消息b e a n 执行相关操作。 3 24 j 2 e e 平台的企业服务 j 2 e e 的优势之一在于它提供了很多企业级应用所需要的底层服务，并可以通过标 准的协议访问这些服务。这简化了程序设计，使开发人员可以把精力集中到业务逻辑的 开发实现上来，并且提高了程序组件的可移植性。 j d b c ( j a v ad a b b l ec o n n e c t i v i t y ，j a v a 数据库连接) a p i 提供了与底层具体数据库无 关的标准接口应用程序组件可以通过j d b c 连接数据库服务器、处理事务、执行s o l 语句、调用存储过程等。 j t a ( j a v a t r a n s a c t i o n a p i ，j a v a 事务接n ) a p z 提供了访问j a v a 事务管理服务的接口。 j t a 定义了一套标准的j a v a 接口用于事务管理器与系统中事务性的应用程序、j 2 e e 服 务器和控制共享资源的管理程序联系 j n d i ( j a v an a m i n ga n dd i r e c t o r yi n t e r f a c e ，j a v a 命名和且录接i ) a p i 提供访问名字 和目录服务的接口，向应用程序提供标准的目录操作。应用程序可以通过这套接口用名 字存取对象。j n d i 是与实现无关的，因而可以通过它访问l d a p ，d n s ，n i s 和c o s 等命名和目录服务系统。 。 j m s 0 a v am e s s a g es e r v i c e ，j a v a 消息服务) 提供了访问j a v a 消息服务的a p i 。j a v a 消息服务提供了可靠的点到点和基于主题的发布一征订方式的消息传输机制，并提供了 一种异步处理请求、报告和事件的方法 安全服务接口：可以通过此接口访问j 2 e e 提供的各种安全服务，j 2 e e 平台定义的 安全服务采用身份认证和资源授权访问的形式保证企业资