基于人工智能3D虛擬試穿系統(tǒng)的服裝設(shè)計與定制模式的研究

（無錫太湖學院，江蘇 無錫 214000）

服裝制造業(yè)是一種傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展歷史悠久，最早可追溯到一戰(zhàn)時期的第一次工業(yè)革命。二戰(zhàn)后，世界紡織生產(chǎn)也開始由英國轉(zhuǎn)移到美國、德國和日本等其他國家。20世紀70年代以后，服裝生產(chǎn)業(yè)逐漸向發(fā)達國家轉(zhuǎn)移，如韓國、香港和臺灣等成為新型的工業(yè)化國家。隨后，80年代開始向中國大陸轉(zhuǎn)移，并且發(fā)展非常迅速。到1994年，我國的紡織和服飾出口已經(jīng)升至世界第一位[1]。90年代以來，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，服裝制造設(shè)備也在不斷地創(chuàng)新和改進，發(fā)達國家服裝制造行業(yè)結(jié)構(gòu)也在不斷調(diào)整，已從勞動密集型產(chǎn)業(yè)向資本密集型、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)逐步轉(zhuǎn)變。

由于服裝制造業(yè)與人們最基本的生存需求緊密相關(guān)，任何一個國家都不能脫離服裝制造業(yè)，因此服裝制造業(yè)又被稱為"永恒產(chǎn)業(yè)"。服裝制造業(yè)的下游是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，而現(xiàn)代服裝制造業(yè)是技術(shù)與資本相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)。服裝制造業(yè)的這一特殊特點，決定著它在國民經(jīng)濟的發(fā)展過程中，必將成為經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的重點和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的對象。在國際紡織服裝行業(yè)格局發(fā)生變化，以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、產(chǎn)能過剩的背景下，我國服裝制造行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，但同時也存在著進一步的上升空間。

由于服裝的使用對象是人，人體就是服裝設(shè)計的重要對象，既使服裝款式千變?nèi)f化，但最終仍然受限于人人體結(jié)構(gòu)。不同的地區(qū)、不同的年齡、不同的性別、人體骨骼在運動和靜止的狀態(tài)下，在服裝上的表現(xiàn)形式都各不相同。只有深入觀察和理解人體結(jié)構(gòu)，才能充分發(fā)揮服裝藝術(shù)的作用。

人體尺寸的采集在服裝設(shè)計和生產(chǎn)中起著重要作用。美英和其他發(fā)達國家的人體測量系統(tǒng)比較完善，可以定期對人體大小數(shù)據(jù)進行采集、更新。我國在80年代也曾對成人進行過一次測量，但時至今日，中國的體型已經(jīng)有很大的變化了。因此，人體相關(guān)數(shù)據(jù)的收集和數(shù)據(jù)庫的建立是服裝設(shè)計和生產(chǎn)行業(yè)值得研究的課題。在該數(shù)據(jù)庫的支持下，基于人工智能的三維虛擬試衣系統(tǒng)，將為服裝設(shè)計、定制和生產(chǎn)提供新的模式參考。

1 目前服裝行業(yè)存在的問題

1.1 設(shè)計偏差大，設(shè)計效率存在瓶頸

傳統(tǒng)服裝業(yè)的設(shè)計流程停留在設(shè)計師畫設(shè)計概念圖，將設(shè)計意圖口頭傳遞給打版師，打版師在實體人臺（各品牌人臺不同）上手工比對進行2D制版，并且按傳統(tǒng)的固定比例進行放碼（SML各尺碼）操作。設(shè)計過程全憑人工經(jīng)驗，每個步驟產(chǎn)生的誤差積累，導致嚴重的設(shè)計偏差，不同的設(shè)計尺碼標準不同，各尺碼覆蓋率低，客戶體驗感差。另外，傳統(tǒng)服裝企業(yè)缺乏體型數(shù)據(jù)、款式數(shù)據(jù)的有效積累，依靠人員經(jīng)驗開發(fā)新款的時間和數(shù)量都存在很大瓶頸。

1.2 庫存及資金積壓嚴重

布料的過度消耗導致資源浪費和環(huán)境污染問題。服裝行業(yè)仍停留在無目的設(shè)計-生產(chǎn)-推銷的模式，而不是根據(jù)客戶需求生產(chǎn)。追求加大生產(chǎn)量減少單件成本的傳統(tǒng)方式導致原材料的過度消耗，生產(chǎn)資金投入巨大，而生產(chǎn)后滯銷又帶來庫存積壓問題。據(jù)UNFCCC統(tǒng)計，全世界二氧化碳排放量8%來自于服裝業(yè)，超過了航空業(yè)和運輸業(yè)的總和。服裝業(yè)是地球上污染最大的十大產(chǎn)業(yè)之一，制作一件純棉T恤所需的水幾乎相當于一個人一年的飲水量。

1.3 人工成本高

紡織服裝行業(yè)是典型的勞動密集型產(chǎn)業(yè)，人工成本占比明顯高于其他先進制造業(yè)等行業(yè)。較高的人工成本，會大大降低企業(yè)的盈利能力。

1.4 管理成本高

原材料價格上漲、企業(yè)招工難、人員流動性大、新生代的年輕人不愿從事相關(guān)職業(yè)、企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級壓力大等因素，導致企業(yè)整體運營管理成本不斷增大。

針對以上問題，服裝企業(yè)一直在探索智能轉(zhuǎn)型，但是目前的轉(zhuǎn)型方式普遍停留在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能制造，沒有解決根本問題。而直面消費者的按需生產(chǎn)模式、生產(chǎn)線前端設(shè)計環(huán)節(jié)的精細數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型需要專業(yè)IT人士、圖形學專家、算法工程師等高科技人才的合作，但這些都不是服裝企業(yè)的強項。

國際上，服裝行業(yè)設(shè)計3D模擬呈現(xiàn)已成趨勢，越來越多的動畫設(shè)計師、IT工程師進入時裝設(shè)計行業(yè)，利用3D模擬技術(shù)縮短服裝新款開發(fā)周期。環(huán)保的理念也為各個品牌所推崇。但是，設(shè)計偏差仍然存在。

總體來說，從消費者需求出發(fā)，將服裝設(shè)計數(shù)據(jù)化后，通過數(shù)碼化虛擬呈現(xiàn)，精準把控設(shè)計的每個環(huán)節(jié)，做到所見即所得，實現(xiàn)按需生產(chǎn)的環(huán)?？沙掷m(xù)模式，是解決行業(yè)資源浪費、庫存積壓、資金浪費、設(shè)計瓶頸等問題的根本方法，也是全球科技工作者和時尚工作者正在合作攻克的技術(shù)難題。

2 服裝定制行業(yè)存在問題的解決方法

針對服裝定制行業(yè)存在的問題，下面從高精度掃描虛擬建模系統(tǒng)、基于人體數(shù)據(jù)演算優(yōu)化的數(shù)碼人臺生成、3D服裝設(shè)計制版、設(shè)計數(shù)據(jù)標準化及數(shù)據(jù)庫的建立、衣服模型3D虛擬重建、面料物理特性的模擬等步驟逐一說明其技術(shù)特點和優(yōu)勢。

2.1 高精度掃描虛擬建模系統(tǒng)

虛擬建模系統(tǒng)是利用三個掃描立柱集成多個日本原產(chǎn)高精度攝像頭，通過無輻射的自然光2s拍攝，獲取人體150萬個點群，通過算法自動建模還原真實人體形態(tài)，并計算關(guān)鍵部位尺寸，形成3D通用的obj格式文件。該文件格式既可導入3D設(shè)計制版軟件進行后續(xù)的設(shè)計步驟，也可經(jīng)修正后生成消費者個人3D人像，實現(xiàn)精準的虛擬試穿[2]。

2.2 基于人體數(shù)據(jù)演算優(yōu)化數(shù)碼人臺的生成

人臺是后續(xù)設(shè)計制版等步驟的源頭，其精準度決定最終服裝成品能否符合市場需求。一方面，中科數(shù)泰技術(shù)公司通過收集海量的中、日女性體型數(shù)據(jù)，率先建立了亞洲成年女性人體數(shù)據(jù)庫，并以此為基準，經(jīng)過長期大量精細的對比運算，按照國家、地區(qū)、年齡、體型特征進行分類、分析并優(yōu)化，得出最具覆蓋性的優(yōu)化數(shù)據(jù)，制作出獨一無二的數(shù)碼人臺模型——“黃金?！?。在這個模型基礎(chǔ)上進行的服裝設(shè)計和版樣制作，可以使成衣的尺寸與人體精準吻合。另一方面，公司借助掃描系統(tǒng)和演算技術(shù)，可為服裝行業(yè)的企業(yè)定制數(shù)碼人臺。既可掃描客戶指定實體人臺，經(jīng)過修正得出數(shù)碼人臺，也可掃描特定群體或者典型個體消費者，經(jīng)過演算修正制作出更具針對性的數(shù)碼人臺，以確保后續(xù)設(shè)計制版源頭的精確性。

2.3 3D服裝設(shè)計制版

運用3D虛擬立裁手法，能將服裝的數(shù)據(jù)精度細化至百萬分之一米，設(shè)計制版效率提升幾十倍，從科學的角度掌控服裝的尺碼和切割線的布局。目前世界范圍內(nèi)的各種制造行業(yè)能夠使用最先進的SIGGRAPH技術(shù)進行多品種生產(chǎn)的實例基本還未出現(xiàn)，服裝行業(yè)已經(jīng)成為最有可能通過這種方式實現(xiàn)升級突破的行業(yè)。

2.4 設(shè)計數(shù)據(jù)標準化及數(shù)據(jù)庫的建立

目前，服裝行業(yè)的設(shè)計數(shù)據(jù)都沒有進行系統(tǒng)化整理，各個版師的不同設(shè)計難以形成企業(yè)的固定資產(chǎn)，設(shè)計制版數(shù)據(jù)經(jīng)常隨著人員的流動而流失，造成品牌廓形的變動，加劇設(shè)計尺寸的混亂。要解決這些問題，必須建立服裝部件可替換的服裝版型數(shù)據(jù)庫。要做到服裝部件的自由替換，就必須要遵守相應(yīng)的數(shù)據(jù)標準進行設(shè)計；要對接后續(xù)衣服模型的自動3D虛擬重建，也必須根據(jù)系統(tǒng)要求建立標準化數(shù)據(jù)庫。中科數(shù)泰團隊經(jīng)過長期的摸索，總結(jié)出設(shè)計制版必須要遵循的規(guī)則。服裝版樣數(shù)據(jù)庫建立的標準與方式，是該公司獨有的核心技術(shù)之一。

2.5 面料物理特性的模擬與服裝模型3D虛擬重建

虛擬試穿系統(tǒng)是一個新興領(lǐng)域，發(fā)展前景廣闊。該系統(tǒng)使用國際先進面料物理特性擬真技術(shù)，通過織物掃描儀，讀取面料物理特性，以數(shù)碼影像還原表現(xiàn)織物的厚薄、軟硬、輕重、色彩圖案、光澤等質(zhì)感。服裝模型3D虛擬重建中融入自動化運算程序，無需手動一件一件虛擬縫合，而是通過導入數(shù)據(jù)庫，快速高效地實現(xiàn)了不同尺碼、不同款式的服裝自動建模，這是目前國際市場上唯一做到自動建模的虛擬試穿系統(tǒng)。

虛擬試穿系統(tǒng)可調(diào)取標準虛擬人像或消費者自己掃描的真實人像，在人像基礎(chǔ)上選擇號型，核實虛擬試穿效果，真正消除賣家秀與買家秀的問題[3]。

3 結(jié)語

服裝產(chǎn)業(yè)是唯一一個停留在手工畫圖、手工比對的傳統(tǒng)行業(yè)，即使是理念相對先進的品牌，也還只是利用二維的CAD軟件進行輔助制版。從設(shè)計到打版再到虛擬試穿、客戶確認、生產(chǎn)交付，由于每一個環(huán)節(jié)執(zhí)行的人和工具不同，所以每個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生誤差，這些誤差疊加起來就會產(chǎn)生買家秀賣家秀的巨大差距，給客戶帶來雙倍的失落感。以商家決定審美的時代已經(jīng)過去，不從消費者的源頭尋求突破，只會陷入資源消耗、過量生產(chǎn)、庫存和資金積壓嚴重的惡性循環(huán)，加劇行業(yè)的惡性競爭因此將先進的人工智能三維虛擬試衣系統(tǒng)應(yīng)用到服裝定制和生產(chǎn)中已迫在眉睫。