服裝虛擬設計與展示平臺的研究與應用

崔梓盈，黃璐倩，于家伶，張 卓，叢洪蓮

(江南大學 教育部針織技術工程研究中心，江蘇無錫，214122)

隨著時代的發(fā)展和人們生活水平的提高，傳統(tǒng)的服裝生產(chǎn)工藝已經(jīng)無法滿足服裝產(chǎn)品飛速的更新?lián)Q代以及消費者的個性化需求。 由此可見，傳統(tǒng)服裝企業(yè)亟需從勞動密集型向高科技型轉變。 現(xiàn)如今，數(shù)字化技術的應用是服裝業(yè)長遠發(fā)展的必經(jīng)之路，為服裝企業(yè)提供了新的生存環(huán)境和發(fā)展契機。 服裝虛擬設計與展示平臺的出現(xiàn)促進了服裝業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級和結構化調(diào)整，提高服裝制造的效率從而提高產(chǎn)能，使得“多品種、小批量、短周期、快交貨”的生產(chǎn)模式成為現(xiàn)實，而這也是國內(nèi)服裝企業(yè)面對全球經(jīng)濟一體化和在激烈的國際競爭力下生存發(fā)展的需要。

1 服裝虛擬展示技術研究現(xiàn)狀

目前網(wǎng)絡購物平臺應用較多的二維服裝展示，其中包括平鋪圖、懸掛圖、模特試穿圖等，因其缺乏精確性與真實性，容易給消費者帶來不好的網(wǎng)購體驗，三維服裝虛擬展示應運而生。 國外的服裝虛擬展示技術具有代表性的有瑞士Miralab 實驗室的“FlashBack ” 項 目[1]、 法 國 Lectra 公 司 的“e-design”項目、美國的GERBER、德國的EASTER等。 國內(nèi)的有杭州森動數(shù)碼科技發(fā)布的“3D 互動虛擬試衣間”，F(xiàn)ace72、41go 及Okbig 等試衣網(wǎng)站[2]。 目前，服裝虛擬展示技術中常用的方法主要包括人體測量方法、人體建模方法、服裝建模方法、3D 動態(tài)仿真等。

1.1 人體測量方法

人體測量方法可分為接觸式測量和非接觸式測量。 接觸式測量主要包括馬丁測量法、石膏測量法、截面測量法[3]，這些方法雖簡單可行，但耗時較長、精度較低、誤差較大，不利于測量數(shù)據(jù)的采集與分析。 非接觸式測量包括二維和三維兩種測量方式[4]。 在二維測量方法中，李曉久、季開宸等人[5-6]運用擬合曲線模型來估算圍度尺寸，具有一定研究意義。 三維測量方法效率高、精度高，但價格昂貴，主要包括激光測量方法、莫爾條紋測量方法、攝影方法和三維人體掃描測量技術。 其中在掃描過程中需要利用時間差測量法、三角測量法和相位測量法來獲取數(shù)據(jù)[7]。 目前，三維人體掃描技術在服裝領域的應用主要表現(xiàn)在量體裁衣、3D 打印和虛擬試衣等方面。

1.2 人體建模方法

三維人體模型建模方法主要有以下幾類：

(1)基于三維掃描的人體建模

該方法操作簡單、精確性強、應用場合廣，但耗時較多、費用較高，且提取出來的數(shù)據(jù)量大，難以處理，適用于影視制作、場景虛擬、高端需求的個性化定制及虛擬試衣[8]。

(2)基于圖像信息的人體建模

利用獲取的人體照片信息，經(jīng)過圖像處理技術提取出人的幾何特征，從而構建人體模型。 Hilton、Wang 等人[9-10]根據(jù)不同角度拍攝的人體照片，通過提取特征點或圖像分割技術，然后經(jīng)過變形技術建立人體模型。

(3)基于人體測量學參數(shù)的人體建模

將人體測量學參數(shù)的相關理論運用到人體建模中，以創(chuàng)建逼真度高、合理性強的三維人體模型。Kasap、Yao 等人[11-12]根據(jù)人體測量學數(shù)據(jù)，利用幾何、函數(shù)及比例學對人體的骨骼、體型、皮膚等進行建模。

1.3 服裝建模方法

服裝建模在服裝虛擬展示技術中既是重點，也是難點。 目前服裝建模方法主要包括幾何建模、物理建模以及混合建模。 吳義山等人[13]通過對格雷碼編解碼、攝像機/投影儀位置標定、三維點云重建等問題的研究，實現(xiàn)了基于相移結構光重建的服裝建模。 劉驪等人[14]在形狀分析與處理的理論基礎上，將服裝的相關知識與幾何處理技術相結合，提出了一種新的快速構建服裝模型的方法。 顏家峰[15]利用SLIC 超像素分割算法[16]對圖像進行區(qū)域劃分生成二維衣片，再對網(wǎng)格進行細化從而獲得更多頂點后，生成更為逼真的三維模型。

1.4 服裝虛擬展示

真實性是三維虛擬展示區(qū)別于二維虛擬展示的重要優(yōu)勢之一，國內(nèi)外學者就如何提高三維服裝展示的真實性展開了一系列研究，并取得了一定成果。 張慶[17]基于彈簧-質點模型對服裝進行動態(tài)仿真，并對傳統(tǒng)的彈簧-質點模型進行了改進。 韋超[18]采用Remeshing 技術和自適應網(wǎng)格法對皮革面料進行仿真。 目前虛擬仿真技術廣泛應用于各種服裝虛擬設計與展示平臺， 如Optitex[19]、Dressing Sim[20]等制衣軟件以及CLO3D、凌笛Style3D 等國內(nèi)外展示平臺，對服裝進行仿真設計后，通過場景建立、面料渲染等手段給使用者帶來視覺上的真實感受[21]。 這些平臺的出現(xiàn)讓交互式設計成為可能——設計師、企業(yè)及消費者都可根據(jù)各自的想法和需求在平臺上進行協(xié)作設計。 通過三維虛擬展示能直觀地看到服裝的穿著效果，便于設計師和消費者對服裝細節(jié)進行修改，讓消費者足不出戶就能實現(xiàn)個性化定制。

2 服裝虛擬展示平臺開發(fā)現(xiàn)狀

隨著服裝CAD 等技術的不斷發(fā)展，服裝的數(shù)字化設計與虛擬展示變得更加簡單快捷。 用戶通常只需進入網(wǎng)站或者下載一個應用程序就可實現(xiàn)目標，而這些網(wǎng)站和軟件就是服裝數(shù)字化設計和虛擬展示的平臺基礎。 目前市面上的數(shù)字化服裝設計及虛擬展示平臺根據(jù)使用對象的不同，主要分為面向設計師、生產(chǎn)者和面向消費者兩種。

伴隨著消費者要求多元化和時尚產(chǎn)業(yè)的迅速更新?lián)Q代，第一類面向設計師的設計展示平臺在人體三維建模、服裝建模、實感渲染等方面做了大量準備，將重點放在了簡化設計操作、優(yōu)化服裝3D虛擬展示和增強真實感渲染上。 如CLO 3D 軟件為專業(yè)設計者提供精細化設計操作；Browzwear 則提供了3D/2D 同步工具和資源豐富的虛擬服飾部件庫，使設計簡化、展示方便。 此外，國內(nèi)外還涌現(xiàn)了不少優(yōu)秀的類似平臺，如EFI Optitex、Tailornova、凌笛style3d、Marvelous Designer、Browzwear 旗下的Lotta 等。 這些平臺為縮短設計周期，實現(xiàn)設計師與顧客的并行設計提供了極大便利[22]，在服裝生產(chǎn)銷售行業(yè)內(nèi)的普及度正在逐漸擴大。

同時，隨著人們對于個性化服飾的需求的不斷提升，以消費者為服務對象的服裝設計及虛擬展示平臺被持續(xù)且深入地進行開發(fā)。 該類設計平臺目前以線上平臺為主，提供“登錄網(wǎng)站→選擇服裝類型→根據(jù)虛擬展示效果進行部件化設計”的基本流程。 國內(nèi)出現(xiàn)了如云衣定制、酷特云藍、博克服裝定制等針對男女裝日常服飾的展示平臺，也出現(xiàn)了主推古風和二次元服裝的展示定制平臺如于歸等，后者主要面向小眾顧客群體。 國外市面上較為流行的有主打男裝的Hockerty 和Woodies Clothing、主攻女裝的Sumissura、以襯衫類為主的Tailor store和Modern Tailor、主打T 恤的Spreadshirt 等線上平臺。 但是由于技術限制，在這些以面向消費者為主的服裝定制及虛擬展示平臺中，還存在可供設計展示的種類較少，展示角度不全面的問題，仍具有較大的發(fā)展空間。

3 典型服裝虛擬設計與展示系統(tǒng)

3.1 國內(nèi)數(shù)字化服裝設計應用平臺

3.1.1 凌笛

凌笛style3D 平臺的受眾廣泛，對設計師、消費者還是服裝供貨商、進貨商都適用，服飾類型、面料種類多樣。 有部件化改造模塊，可以對袖口、衣領等各個部件進行面料、繡花、文字等的更換，實現(xiàn)個性化定制的目的，同時可以通過360°旋轉查看衣物的各個細節(jié)，改變服飾的穿著背景等操作，更好地實現(xiàn)對服裝的細節(jié)展示以及實現(xiàn)與周圍環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

對于設計師來說，可以快速高效地將二維設計稿轉換為三維模型進行效果展示；對服裝生產(chǎn)商和購買商來說，則可以較為直觀的了解服裝的各項數(shù)據(jù)和整體效果，加強了溝通效率。 但缺少尺寸數(shù)據(jù)的收集，虛擬形象也無法輕易改變。 系統(tǒng)應用方案如圖1 所示。

圖1 凌笛系統(tǒng)應用方案

3.1.2 云衣定制

云衣定制專注于職業(yè)正裝的定制，實現(xiàn)了一人一版、專屬設計，一定程度上整合了部分服裝行業(yè)資源，對于設計師和生產(chǎn)銷售商來說也是一個較好的平臺。 平臺有量體環(huán)節(jié)，消費者可以直接輸入自己的各項身體尺寸數(shù)據(jù)，也可以預約進行線下量體，保證數(shù)據(jù)的準確性。 但在服裝定制方面，只能對男士服裝進行部件化設計改造，對于女士服裝只能改變面料。 雖然實現(xiàn)了服裝的3D 虛擬展示，但是遺憾的是無法創(chuàng)建虛擬形象，不能體現(xiàn)服裝的上身效果。 技術實現(xiàn)方式如圖2 所示。

圖2 云衣定制系統(tǒng)應用方案

3.1.3 酷特云藍

酷特云藍產(chǎn)品種類不多，專注于男裝，特別是男士正裝。 有自主設計板塊且對于樣式面料等都有簡要介紹，方便了消費者的選擇，可以進行3D展示甚至里料展示，操作方便；設計全程可以與專業(yè)著裝顧問進行溝通交互，從較為專業(yè)的眼光來設計自己的衣服，可以隨時保存設計好的半成品或成品，便于下次繼續(xù)設計；售后服務較完善，可以直接進行評價反饋。 技術實現(xiàn)方式如圖3 所示。

圖3 酷特云藍系統(tǒng)應用方案

3.2 國外數(shù)字化服裝設計應用平臺

3.2.1 數(shù)字化設計軟件Browzwear

Browzwear 公司為服裝數(shù)字化設計和虛擬展示建立了多種平臺，通過使用它旗下的軟件工具，設計師可以進行參數(shù)化的人體建模，利用3D/2D 同步工具和資源豐富的虛擬服飾部件庫，進行更簡單的數(shù)字化設計。 先進的光線追蹤渲染技術可以實現(xiàn)3D 仿真，創(chuàng)建逼真的圖像，從而明確不同的位置、剪裁等操作所呈現(xiàn)的效果。 但是軟件專業(yè)性較強，使用費用高，目前只適用于服裝企業(yè)中的設計師等專業(yè)人員。 普通消費者很難通過平臺體會到數(shù)字化設計和虛擬展示帶來的便捷。

3.2.2 線上設計平臺Tailor store

瑞典線上設計平臺Tailor store 面向廣大消費者，主營襯衫、西裝、polo 衫類服飾。 用戶打開頁面，登錄賬號后，通過點擊頁面標題選擇服飾類型，進入相應的局部細節(jié)定制和服飾展示頁面。 以襯衫為例，可定制的面料種類花色有超過一百種，可定制的部件包括領、袖、袖口、門襟、口袋、背部樣式等。 服飾組合設計的過程中會在3D 虛擬展示中進行實時改變。 但該網(wǎng)站上服裝種類較為單一，且只有尺寸固定的服裝正面的3D 虛擬展示，沒有真實人體模型的穿著效果，很難讓消費者產(chǎn)生代入感。

3.2.3 線上設計平臺Hockerty&Sumissura

Hockerty&Sumissura 也是消費者可以直接接觸到的設計平臺之一。 Hockerty 主營男裝，Sumissura主營女裝，服裝種類較為豐富。 進入網(wǎng)頁后選擇服飾類型，然后進入虛擬展示和細節(jié)設計界面，消費者可以通過過濾器根據(jù)季節(jié)、顏色、材料等對百種面料進行篩選，方便選擇。 所有服飾都具備3D 虛擬展示的效果，且部分服飾有人體模型穿著的效果，用戶可以從正面、背面、側面三個方向和折疊狀態(tài)下觀察服裝效果。 人體模型并不能根據(jù)用戶尺寸而改變，有穿著效果的直觀感受，但并不靈活。

4 結語

本文簡要說明了數(shù)字化服裝及服裝虛擬展示技術的研究背景及發(fā)展意義，分析了數(shù)字化技術在服裝業(yè)中應用的優(yōu)勢。 服裝業(yè)的數(shù)字化、智能化技術以及3D 虛擬展示技術越來越成為一種時代發(fā)展潮流，國內(nèi)外出現(xiàn)了許多服裝定制及虛擬展示平臺，廣受設計師、消費者及企業(yè)的青睞。 這些平臺大大縮短了服裝產(chǎn)品從設計到生產(chǎn)再到銷售的時間，滿足了人們對服裝個性化的需求，讓消費者足不出戶通過網(wǎng)絡就能實現(xiàn)虛擬試衣。 但這些平臺目前仍存在一些問題，如：現(xiàn)有的服裝設計平臺以網(wǎng)站為主，移動客戶端軟件數(shù)目較少，功能齊全的軟件更是少之又少；以消費者為用戶對象的設計平臺，缺乏人體模特穿戴效果的虛擬展示和多角度展示，不能實現(xiàn)三維人體造型的個性化。 這些設計平臺以男士正裝為主，女士服裝品類較為單一；對西裝、襯衫等服裝的三維服裝設計技術已較為成熟，而在一些款式多變、品種豐富的服裝設計及展示中，卻無法滿足大多數(shù)人的日常需求。

服裝虛擬展示技術在服裝個性化定制及數(shù)字化服裝行業(yè)有著十分廣闊的發(fā)展應用前景。 國內(nèi)外各虛擬展示平臺在以上提出的有待完善的方面仍有很大的進步空間，而這也成為了服裝業(yè)新的研究發(fā)展方向。 在未來，集設計、虛擬試穿、生產(chǎn)、線上購買及配送于一體的數(shù)字化技術應用將逐漸成為服裝業(yè)發(fā)展趨勢。