基于三維圖像的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李霽 習(xí)明

關(guān)鍵詞： 三維圖像; 服裝輔助設(shè)計(jì); 三維人體表面模型; 曲線(xiàn)擬合技術(shù); 彈簧質(zhì)點(diǎn)模型; 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911.73?34; TP391.72 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2019）02?0117?03

Design of garment aided design system based on 3D images

LI Ji1， XI Ming2

（1. Jianghan University， Wuhan 430058， China; 2. Wuhan Windoor Information & Technology Co.， Ltd.， Wuhan 430058， China）

Abstract： Since the past clothing aided design system based on the hypertext markup language can only handle the specified clothing types， a garment aided design system based on 3D images is designed. The system is composed of a server and a client. The server provides information service for the system， and the user obtains the required information from the garment style component database in the server by means of the client. The curve fitting technology is adopted to obtain the profile curve of the garment style image and partial value point data to be stored in the clothing style database. The 3D human surface model is reconstructed according to the clothing style database. The dynamic simulation of clothing fitting is realized according to the spring quality point model， so as to complete the virtual fitting of human body and analyze the rationality of garment design. The experimental results show that the designed system can predict the design rationality of different types of garment and has a high prediction performance.

Keywords： 3D image; garment aided design; 3D human body surface model; curve fitting technology; spring quality point model; system design

目前在服裝領(lǐng)域數(shù)字化技術(shù)使用呈現(xiàn)普遍化，提高了服裝公司獲取信息的效率，從而實(shí)行大批量的量體定制的服裝加工計(jì)劃，為每個(gè)用戶(hù)提供的服務(wù)在行業(yè)內(nèi)可稱(chēng)為獨(dú)樹(shù)一幟，不僅增強(qiáng)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，同時(shí)提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)成為企業(yè)研究的重點(diǎn)對(duì)象。近年來(lái)，不少學(xué)者對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了研究，但設(shè)計(jì)的服裝輔助系統(tǒng)都存在一些問(wèn)題：如文獻(xiàn)[1]通過(guò)在傳統(tǒng)橫編計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的基礎(chǔ)上，根據(jù)超文本標(biāo)記語(yǔ)言（HTML5）技術(shù)設(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)橫編CAD系統(tǒng)，但該系統(tǒng)僅能對(duì)橫編針織物服裝進(jìn)行處理，使用性能存在一定的局限性;文獻(xiàn)[2]采用基于 SaaS模式的服裝生產(chǎn)管理系統(tǒng)，結(jié)合 SaaS 模式特性和多租戶(hù)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，但對(duì)每個(gè)用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全性和隔離性還有待研究。面對(duì)這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)基于三維圖像的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從硬件、軟件兩個(gè)方面優(yōu)化服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能。對(duì)不同類(lèi)型的服裝設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)分析，為服裝設(shè)計(jì)提供高效的輔助功能服務(wù)，提高輔助設(shè)計(jì)質(zhì)量[3]。

1 ?基于三維圖像的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 ?系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)服裝結(jié)構(gòu)分析結(jié)果可得，大多數(shù)款式服裝能夠劃分為多種部件類(lèi)別[4]，例如，上裝部分，能夠分成衣領(lǐng)、門(mén)襟、側(cè)縫線(xiàn)與下擺等部件。不一樣的部件組成款式結(jié)構(gòu)也具有差異性。部件輪廓性狀的差異導(dǎo)致了服裝款式的風(fēng)格不同。所以將服裝部件設(shè)成設(shè)計(jì)單元，將其形態(tài)與屬性存儲(chǔ)到服裝款式部件數(shù)據(jù)庫(kù)中[5]。采用曲線(xiàn)擬合技術(shù)[6]獲取服裝款式圖的輪廓曲線(xiàn)和部分型值點(diǎn)資料，將這些曲線(xiàn)以及型值點(diǎn)資料存儲(chǔ)到服裝款式部件數(shù)據(jù)庫(kù)中，為客戶(hù)端進(jìn)行信息采集與分項(xiàng)提供可靠的數(shù)據(jù)。曲線(xiàn)擬合技術(shù)中主要采用B樣條曲線(xiàn)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算[7]，三次B樣函數(shù)本身具備二次連續(xù)性，且計(jì)算簡(jiǎn)單，采用此函數(shù)實(shí)行款式圖輪廓曲線(xiàn)擬合，可增強(qiáng)圖形的逼近效果。

1.2 ?系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在使用基于三維圖像的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，基于服裝款式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)重建三維人體表面模型[8]，根據(jù)三維人體表面性狀具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，把多輪廓線(xiàn)間的形體重新建立流程設(shè)為人體數(shù)據(jù)的等值面建立流程，以此提高人體表面模型重建的質(zhì)量，以便獲取適合人體特征的服裝款式信息[9]。具體過(guò)程為：使用三維全身掃描部件相差H高度對(duì)人體進(jìn)行掃描，獲取人體輪廓線(xiàn);同時(shí)設(shè)定輪廓線(xiàn)平面內(nèi)的采集網(wǎng)絡(luò)是H×H大小，提取元規(guī)格為H×H×H的立方體。將人體輪廓線(xiàn)實(shí)行分區(qū)域處理，把其切割為二維數(shù)據(jù)場(chǎng)，然后根據(jù)高度情況提起體數(shù)據(jù)，使用特殊方式提取等值面，從而實(shí)現(xiàn)三維人體表面模型的建立[10]。

2 ?實(shí)驗(yàn)分析

2.1 ?棉質(zhì)服裝設(shè)計(jì)合理性預(yù)測(cè)

實(shí)驗(yàn)采用10位受試者穿的三種不一樣類(lèi)型的棉質(zhì)服裝實(shí)行舒適性測(cè)試，即為服裝合理性檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)。選取其中15個(gè)樣本設(shè)成樣本集檢驗(yàn)三種系統(tǒng)，對(duì)棉質(zhì)服裝設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果如圖1～圖3所示。

由圖1～圖3可知：基于超文本標(biāo)記語(yǔ)言的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)R2是62.37%;基于SaaS模式的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)R2是76.41%;本文系統(tǒng)的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)R2是87.64%。由此可證本文系統(tǒng)的預(yù)測(cè)效果好。使用F檢驗(yàn)法對(duì)相關(guān)系數(shù)實(shí)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，三種系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)都是顯著性相關(guān)?；诔谋緲?biāo)記語(yǔ)言的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的F檢驗(yàn)結(jié)果是12.599，P值是0.002 1;基于SaaS模式的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的F檢驗(yàn)結(jié)果是20.689，P值是0.003 2;而本文系統(tǒng)的F檢驗(yàn)結(jié)果是38.543，P值為0.007 9，均大于其他兩種系統(tǒng);說(shuō)明本文系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)最顯著。由此可證本文系統(tǒng)對(duì)棉質(zhì)服裝設(shè)計(jì)合理性的預(yù)測(cè)性能優(yōu)于其他兩種系統(tǒng)。

2.2 ?絲質(zhì)服裝設(shè)計(jì)合理性預(yù)測(cè)

實(shí)驗(yàn)采用10位受試者穿的三種不一樣類(lèi)型的絲質(zhì)服裝實(shí)行舒適度測(cè)試，即為服裝合理性檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)。選取其中15個(gè)樣本設(shè)成樣本集檢驗(yàn)三種系統(tǒng)，對(duì)絲質(zhì)服裝設(shè)計(jì)合理性的預(yù)測(cè)效果，結(jié)果見(jiàn)圖4～圖6。

由圖4～圖6可知：基于超文本標(biāo)記語(yǔ)言的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)R2是71.25%;本文系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)是90.58%;基于SaaS模式的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)試和實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)R2是69.58%。由此可見(jiàn)本文系統(tǒng)對(duì)絲質(zhì)服裝設(shè)計(jì)合理性的預(yù)測(cè)效果優(yōu)于其他兩種系統(tǒng)，進(jìn)一步使用F檢驗(yàn)法對(duì)相關(guān)系數(shù)做顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，三種系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)都是顯著性相關(guān)，基于超文本標(biāo)記語(yǔ)言的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的F檢驗(yàn)結(jié)果是31.012，P值是0.000 9，基于SaaS模式的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的F檢驗(yàn)結(jié)果是40.689，P值是0.001 3，而本文系統(tǒng)的F檢驗(yàn)結(jié)果是78.327，P值為1.027 9，均大于其他兩種系統(tǒng)但是本文系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)顯著于其他兩種系統(tǒng)。由此可證本文系統(tǒng)對(duì)絲質(zhì)服裝設(shè)計(jì)合理性的預(yù)測(cè)性能高。綜上所述，本文系統(tǒng)對(duì)不同類(lèi)型服裝設(shè)計(jì)合理性都可實(shí)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)分析，能夠?yàn)榉b設(shè)計(jì)過(guò)程提供高質(zhì)量的輔助服務(wù)，提高服裝設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3 ?結(jié) ?論

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，基于超文本標(biāo)記語(yǔ)言的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)棉質(zhì)與絲質(zhì)類(lèi)型服裝設(shè)計(jì)合理性的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)R2分別是62.37%，71.25%;基于SaaS模式的服裝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)棉質(zhì)與絲質(zhì)類(lèi)型服裝設(shè)計(jì)合理性的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)R2分別是76.41%，69.58%;本文系統(tǒng)對(duì)棉質(zhì)、絲質(zhì)類(lèi)型服裝設(shè)計(jì)合理性的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)R2分別是87.64%，90.58%。能夠得出本文系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)顯著于其他兩種系統(tǒng)，對(duì)不同類(lèi)型服裝設(shè)計(jì)合理性具有預(yù)測(cè)性能高的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 高梓越，叢洪蓮，蔣高明，等.基于超文本標(biāo)記語(yǔ)言5的橫編計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)[J].紡織學(xué)報(bào)，2017，38（10）：132?137.

GAO Ziyue， CONG Honglian， JIANG Gaoming， et al. Computer aided design system for flat?knitted fabric based on hyper text markup language 5 [J]. Journal of textile research， 2017， 38（10）： 132?137.

[2] 毋濤，何科訓(xùn).基于SaaS模式的服裝生產(chǎn)管理系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2016，26（2）：105?109.

WU Tao， HE Kexun. Research on clothing production management system based on SaaS mode [J]. Computer technology and development， 2016， 26（2）： 105?109.

[3] 董雪峰，朱寧.基于3D打印與三維圖像處理的服裝信息提取方法研究[J].機(jī)床與液壓，2017，45（18）：111?116.

DONG Xuefeng， ZHU Ning. Research on the method of garment information extraction based on 3D printing and 3D image processing [J]. Machine tool & hydraulics， 2017， 45（18）： 111?116.

[4] 羅岐熟.計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程輔助服裝設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[J].染整技術(shù)，2017，39（9）：8?10.

LUO Qishu. Research on the realization of computer remote assistant garment design management system [J]. Textile dyeing and finishing journal， 2017， 39（9）： 8?10.

[5] 姚礪，李?yuàn)W瓊，王慧潔.個(gè)性化人體特征曲線(xiàn)驅(qū)動(dòng)的三維服裝變形[J].計(jì)算機(jī)仿真，2015，32（7）：426?432.

YAO Li， LI Aoqiong， WANG Huijie. 3D fashion distortion drived by personalized body characteristic curve [J]. Computer simulation， 2015， 32（7）： 426?432.

[6] 楊景照，李國(guó)喜，吳寶中，等.三維模型大尺度坐標(biāo)測(cè)量輔助設(shè)計(jì)與評(píng)估方法[J].國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36（4）：140?145.

YANG Jingzhao， LI Guoxi， WU Baozhong， et al. Three dimensional CAD?based computer aided design and assessment method for large scale coordinate measurement [J]. Journal of National University of Defense Technology， 2014， 36（4）： 140?145.

[7] 錢(qián)孟堯，蔡欣.和諧原則的服裝系列設(shè)計(jì)審美形式[J].絲綢，2014，51（12）：39?43.

QIAN Mengyao， CAI Xin. Aesthetic form of clothing series design under harmony principle [J]. Silk， 2014， 51（12）： 39?43.

[8] ZHU H. Aided design method on geophysical prospecting for petroleum based on 3D visualization [J]. Journal of information & computational science， 2014， 11（4）： 1303?1311.

[9] 劉志，尹世超，潘翔，等.基于特征線(xiàn)條的三維模型檢索方法[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2016，28（9）：1512?1520.

LIU Zhi， YIN Shichao， PAN Xiang， et al. 3D model retrieval method based on feature lines [J]. Journal of computer?aided design & computer graphics， 2016， 28（9）： 1512?1520.

[10] ZHANG M， LIN L， PAN Z， et al. Topology?independent 3D garment fitting for virtual clothing [J]. Multimedia tools & applications， 2015， 74（9）： 3137?3153.