論網絡服裝設計體系的開發

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一、三維人體掃描系統在服裝領域的應用

1服裝合體度評價

目前，服裝合體度評價的方法包括服裝穿著者的評價、專家評估及客觀測量。提高服裝合體度的方法包括服裝定制系統的創建和測試、為試穿而開發的尺寸體系、為設計而收集數據、功能性或保護性服裝的尺寸系統。在過去的研究中關于合體度很難或不能給出一個明確的評價標準。因為人體在尺寸、體型和姿勢上存在很多變量，這些變量跟服裝的所要表現的功能性、款式和面料屬性所決定的合體度均有關系。合體度是一個三維的概念，它是理解服裝與人體關系的媒介，由視覺評價來量化與鑒別，視覺評價包括5個指標，分別為松量、紋理、線條、系列和平衡。一般來講，主觀評價缺少可靠性，穿著者和專家的意見往往會發生沖突，因此量化服裝與人體之間的關系才能對其合體度做出客觀的評價，才能真實的反映出兩者之間的關系。收集數據的傳統方法是手工測量，這不可避免的會產生一定的誤差，不能真實反映人體與服裝的空間關系。三維人體掃描技術則能實現人體與服裝尺寸的真實對比，而且方便、快捷、直觀。一般方法是：裸態人體三維掃描———穿著服裝狀態三維掃描———修補數據———橫截面法間隙對比———數據分析。三維掃描的截面對比如圖3所示。由三維掃描系統得到的服裝橫截面能夠為比較不同材料制作的服裝產生的合體度評價提供有用的信息，但是這種方法也存在一定的缺陷，其中之一就是它只能捕捉到服裝的表層，而與人體直接接觸的是服裝的內層，內外之間存在一定的厚度，目前無法避免。但是三維掃描系統在服裝合體度上的應用的確是一大突破。

2航天裝備設計

傳統的人體測量方法對航天服及航天工具制作存在著一定的挑戰，因為宇航服比較笨重，但要允許操作者在其中移動，這會限制識別身體坐標的能力。美國宇航局已經在研究從傳統方法到三維掃描系統的應用來對宇航服進行設計［3］。如計算目標人群的最大頭圍來估計用來交換的空氣體積。傳統方法是測量頭部最大圍度和寬度，利用公式求得頭部體積，這忽略了頭部輪廓會因人而異，并不是一個規則的橢球形，如圖4所示。三維掃描技術的應用則恰恰彌補了這一空白，能夠快速、準確的獲得決定頭部體積的各個測量項，達到真實的效果，如圖5所示。考慮到一定的功能性，航天服的設計要留夠足夠的空間，便于航天員操作及活動，這時估計服裝與人體之間的松量顯得尤為重要。傳統的評價手法更傾向于主觀，不夠準確，對其松量進行量化是必要的。三維掃描技術能夠實現這一設想，通過比較裸態與穿著服裝狀態掃描的數據，能夠非常直觀的觀察服裝與人體之間的空間，通過橫截面法計算出空隙量，根據這些量化的數據修改樣板，達到理想效果。不同尺碼宇航服的穿著效果不同，如圖6所示。

3鞋靴設計

腳在人們的日常活動中起著重要作用，如支撐身體、通過杠桿原理推動身體前進和緩沖等。因此，鞋子也就占據著重要角色，如果鞋子不合適會影響到腳的功能，多數腳病都是由鞋子引起，腳與鞋子的關系成為了廣大學者的研究對象。LauraLucíaPEREZ等人針對軍事用鞋進行了研究［4］。受軍隊環境的特殊性影響，鞋子的設計除注重舒適性之外，功能性也是考慮因素之一。對鞋子的評估指標不僅包括舒適度，因此理解鞋子不同部分的功能及各個部分所使用的材料性能顯得尤為重要。為了得到更加合理、直觀的腳部與鞋子的空間數據，收集腳部的人體測量數據也是必要的。在軍事用鞋的設計中，有兩個重要因素需要被考慮，一是環境條件，行軍環境可能會受到蚊蟲叮咬而感染，濕度較大，衛生條件差；二是承受重壓，導致膝蓋受傷。目前的困難之一是如何把環境因素、人體及保護體系聯系起來開發產品設計標準。具體問題就是尺碼和濕度。尺碼的分類利用三維掃描系統，通過掃描75名士兵的腳部數據，定義了15個測量項，經過靜態分析，得出相關因素，分析腳部特征，修正現有的尺碼標準，為軍事用鞋的設計提供準確的參考依據。腳部測量項參考點如圖7所示。從收集的資料來看，李慧等人利用三維掃描技術對鞋子壓力舒適性進行了研究［5］，在了解人體足部生理結構、骨學性能和運動生物力學的基礎上，使用三維掃描儀，以在校大學生為志愿者，對足部數據進行收集，一共提取了能夠區分人體足型的5個特征測量項，分別是跖趾圍長、跖趾關節高度、腳長、足弓高度、腳趾與腳底平面的夾角，如圖8所示。以這些數據為基礎，進而研究足部形狀，同時建立足部壓力分布測量系統，對不同足型進行足底壓力測量，并進行主觀評價。

二、服裝設計體系開發

隨著科技的發展和電子網絡的普及，電子商務將成為服裝銷售的主要途徑。三維掃描技術作為客觀評價服裝的工具因其方便、快捷、準確的特點，與現代電子商務結合是必然趨勢。

1服裝設計體系

未來的服裝設計開發系統必然是三維———二維———三維的相互轉換，因此會融合現有的服裝技術，如三維掃描、服裝CAD制版和三維試衣等。根據現有資料，對服裝設計開發體系做出預測，如圖9所示。

2裸態三維掃描

裸態三維掃描過程主要是為獲得基本數據庫，是整個服裝設計體系的基準。它建立在大樣本的基礎上，目的是為了得到準確的號型分類。服裝號型是服裝行業生產設計的重要依據。由于目前使用的號型標準所基于的數據多數來源于手工測量，數據的準確性無從考證，導致號型分布混亂，無法真實反映消費者的身體特征，在購買服裝時達不到理想效果。三維人體掃描系統的出現解決了人體形態數據化的問題，對于人們真正認識人體具有重大意義，同時相對于傳統測量方法具有較高的準確性，因此基礎尺寸數據庫的更新三維掃描系統將會起到重大作用。由于是基礎數據收集，即裸態掃描，這就避免了面料帶來的誤差，更能說明數據來源的可靠性。三維掃描后，基于掃描數據，可從3個層次對人體形態進行特征進行分析：第一層次為人體的體型類別分析，需要數據較少，多為關鍵部位數據（胸、腰、臀圍），結合人體身高、體重，對比后對形態特征進行分類；第二層次為人體的局部特征分析，包括正面形態特征分析和側面形態特征分析。如圖10所示，從掃描數據中提取正、側面輪廓數據，對比后對其進行分類，能對人體局部形態進行量化，前文中講到的胸部數據體系的建立就屬于局部特征分析；第三層次為基于人體三維框架的特征分析，所需信息量較大，主要用于制作標準化人臺［6］。裸態三維掃描的另一個目的是根據人體數據庫建立虛擬裸態模特，按不同體型存儲，以供試衣使用。人體三維特征框架如圖11所示。

3原型樣板

原型樣板的制作一般有3種方法：立裁、手繪和CAD制版。這些方法多數依靠經驗，需要花費大量時間，隨著三維掃描系統的出現，對三維數據直接展開成二維面片的研究逐漸出現，但是根據目前的研究成果來看，這一問題并未徹底解決。具體的方法有從三維人體掃描得到數據后，進行人體識別，將識別后的模型Delaunay三角化，對三角化后的人體模型進行C均值模糊聚類的人體曲面分割，基于最小二乘法的多邊形近似及展開，最后自動生成服裝樣板，即以下5個步驟：人體識別、建模、聚類分割、多邊形回歸和多邊形展開［7］。該方法雖然實現了點云數據到二維面片的直接轉化，但是依然存在一些缺陷：對于不同的人體多邊形近似的結果和生成的板型不同，會受到聚類量、角距離和側地距離之間權重的影響；僅限于原型展開，加入松量無從下手；如何檢驗所生成的樣板仍待解決。因此，關于這方面的問題還需要進行更加深入的研究，簡單易行的轉換方法還需要探索。

4修板

樣板修正是基于三維掃描數據的，在樣衣完成后在穿著狀態下進行三維掃描，運用橫截面對比的方法比較裸態與著裝狀態服裝與人體的間隙量，進而修改樣板。

5成衣人體三維掃描

穿著成衣掃描的數據是為了建立第二個數據庫，這個數據庫保存三維著裝效果，以供消費者試衣使用。

6虛擬試衣

虛擬試衣主要是針對網購客戶設計的工具。在電腦中虛擬人體，陳列系列服裝，不僅可以立體展示服裝特點，能夠模擬不同材質的面料性能，而且可以讓消費者根據自己的體型特征選擇不同的試衣模特。這些試衣模特來源于人體基本數據庫，由于它是基于三維掃描建立的，因此具有一定的說服力，然后消費者選擇自己喜愛的服裝，電腦自動完成試衣過程。試衣模特最好是真人，最后以三維動畫的形式展示給消費者。運動品牌skins官網上的產品展示大致如以上形式，如圖12所示。瀏覽者可拖動鼠標旋轉服裝，服裝基本類似人體穿著，但是依然存在一些不足之處：展示模特單一，消費者無法判斷自身體型穿著效果；非真人展示，與實際穿著效果有一定差距。

三、結語

三維掃描技術因其直觀性、真實性，能夠反應出人體與服裝的關系，對于我們充分認識人體至關重要，在服裝領域的應用也十分廣泛，但是目前多在研究領域使用，并未投放到生產中。因此，如何將三維掃描技術應用到服裝設計、生產和銷售環節，并將其系統化是未來的趨勢。（本文作者：周慧平 單位：北京服裝學院）