基于虛擬試衣技術的服裝設計與開發

崔 萌，陳素英，殷 文，李偉華

(青島大學 紡織服裝學院，山東 青島 266071)

隨著時代的發展，人們生活水平不斷提高，不僅要求服裝具有優良的實用性，還需要其能夠彰顯穿著者的品位和個性，因此服裝市場呈現個性化、多元化、時尚化、流行快、周期短等特點[1]，這也對服裝設計師提出了更高的要求，需要綜合考慮個人或某類人群身體特征、氣質及審美等因素，滿足客戶需求，快速響應市場。在服裝設計與開發過程中，虛擬試衣系統可提高設計效率、縮短設計周期、節約開發成本，實現服裝設計虛擬試穿效果的直觀展示，因此越來越多的設計師借助虛擬試衣系統進行服裝三維模擬和模特虛擬試穿來完善服裝產品的設計。

1 三維虛擬試衣技術

虛擬試衣系統以計算機為輔助工具，通過三維掃描獲取人體數據并據此建立三維虛擬人體模型[2]，在此基礎上構建相應的三維服裝衣片模型。在不接觸服裝實物的情況下，顧客可根據自己的喜好方便快捷地更換不同的虛擬服裝，得到相應的著裝立體效果模擬圖[3]。目前，服裝應用的虛擬試衣系統商業軟件有3D-CLO ，Vsticher等。

1.1 虛擬試衣系統的優點

虛擬試衣系統可實現二維服裝衣片到三維虛擬樣衣的快速生成。三維虛擬試衣技術改變了傳統的真人試衣方式，計算機技術結合人機交互技術可迅速生成虛擬服裝，并展示服裝虛擬試穿的立體效果[4]。設計師可根據測量到的人體數據生成三維虛擬人體模型，也可根據客戶的個性化需求改變服裝款式。模擬試衣的最終效果可通過電腦屏幕進行360°全方位展示，展示過程中能夠較直觀的看到服裝與人體之間的壓力關系。三維虛擬試衣技術效果見圖1。

圖1 三維虛擬試衣技術效果

在虛擬試衣系統進行設計的過程中，可隨時更改服裝面料的色彩、圖案和材質，并同步展示出三維虛擬試衣技術的效果，縮短了試衣時間，提高了設計效率。

1.2 三維虛擬試衣技術難點

1.2.1 人體數據存儲問題

企業會保存所有客戶的人體數據，以便再次使用該數據，但隨著人體數據的增多，企業計算機配置與內存也需要不斷升級[5]。

1.2.2 人體數據測量方法的智能化應用

隨著網絡購物的發展，網購服裝變得越來越便捷，大部分消費者愿意嘗試三維虛擬試衣技術進行網購[6]，但也會因無法試穿實物、無法判斷尺碼是否合適而放棄購買。目前還不能通過電腦端直接測量人體數據，人體數據測量的智能化還有待發展。

1.2.3 人體建模問題

目前應用較為廣泛的三維人體建模方法為直接創建法和模型重建法[7],這2種方法都存在部分缺點。直接創建法需要專業人員通過Maya、3Dmax等人體建模軟件進行專業操作，專業性依賴較強；模型重建法需要運用復雜算法對基礎三維虛擬人體模型進行簡單線性縮放，仿真性較差且人體曲線比例可能會失衡。

1.2.4 三維虛擬面料的仿真效果

面料經掃描處理上傳到系統并存儲后，運用到指定服裝裁片上時可實現面料的虛擬展示。面料仿真的幾何仿真法應用較廣泛，算法簡單且運行速度較快，可實現面料紋理的仿真，但質感和懸垂性等均與實物有差異，難以達到真實的效果。物理建模法可以模擬面料的動態效果，但算法復雜且計算量較大，其中質點彈簧模型存在超彈性現象和抖動現象，有限元編程控制較為困難，難以仿真出面料的全部形變。

1.2.5 虛擬縫合的智能化

大多數軟件虛擬縫合中的縫合信息設定較模糊，需要手動確認縫合信息，用戶交互程度高，自動化程度偏低。縫合細節多的復雜服裝款式時，縫合人員需要具備服裝專業知識，且縫合耗時較長，若在整個過程中出現差錯，軟件不能自動查找縫合錯誤，需要縫合人員逐一排查出錯點，費時費力。虛擬縫合技術還有待智能化發展。

2 服裝設計開發

2.1 人體數據測量

通過三維掃描測量人體數據是虛擬試衣系統的基礎，數據測量的準確性與三維虛擬人體模型的真實性成正比。為使三維虛擬人體模型盡量接近真人，本文采用VITUS Smart LC三維人體掃描儀(德國Human Solution公司)。該儀器是以現代光學為基礎[8], 融合計算機圖形學、信息處理和傳感技術等科技于一體的測量設備[9]。通過左、右、后方攝像機進行同時掃描，用攝像機采集圖像信息并計算真實物體的幾何信息，經過圖像處理便可輸出相對準確的人體數據[10]。本文以1名4歲女童為掃描對象，用三維人體掃描儀采集其人體數據。

2.2 三維人體建模

三維人體建模是以圖像為基礎不斷發展起來的人體建模方法，也是虛擬試衣系統的關鍵環節。人體建模經歷了線框建模、實體建模、曲面建模、三維建模4個階段，隨著技術的不斷提高人體模型也更加流暢[11]。將掃描獲得的4歲女童人體數據輸入虛擬試衣系統中建立三維虛擬人體模型，基于標準兒童體型用模型重建法對其圍度和長度進行細部微調，得到能夠反映真實人體特征的三維虛擬人體模型。

2.3 服裝虛擬縫合與設計

制板人員根據測量得到的人體數據以及款式設計等信息，進行二維樣板的制作，形成基礎衣片。本文設計款式為連帽女童夾克，二維樣板繪制完成形成面料、里料衣片共28片，將制作完成的二維衣片樣板導入三維縫合系統。依據工藝和設計要求將裁片進行對位縫合，需要注意的是縫合與裁片的擺放位置無關，縫合過程按照樣衣實際生產流程進行操作。面料及里料基礎衣片見圖2，袖片對位縫合見圖3。

圖2 面料及里料基礎衣片

圖3 袖片對位縫合

從圖3可以看出，衣片導入三維縫合系統并進行縫合確認后，會在相對應的縫合線上產生若干個相對應的縫合點，相對應的縫合點的編號和標記顏色相同。以袖山弧為例，袖山弧82號、83號對位點，會分別與前片袖窿82號、83號對應縫合點進行虛擬縫合。

縫合后，設計師可進一步豐富面料細節，包括添加顏色、圖案、紋理等到虛擬服裝面料上；更改面料屬性參數以表現不同面料的懸垂度等物理性能；設置不同的線跡顏色和線跡類型；添加織帶、反光牙繩、四合扣、鳳眼、裝飾標等輔料。本文根據設計需要添加了面料圖案，并增大面料強度的數值，使面料表現出提花斜紋面料的外觀效果。

2.4 服裝虛擬試穿

三維虛擬試衣技術是虛擬試衣系統的核心技術，其用計算機模擬人體真實的穿著效果。制板師與設計師共同完成服裝的設計與縫合后，把已有縫合定位的裁片擺放在三維虛擬人體模型上進行模擬試穿操作。這樣便可得到服裝虛擬試穿后的靜態與動態三維展示效果，展示效果可以圖片或視頻格式導出保存。

模擬出的虛擬服裝穿著效果較為真實，可以完全展示出輔料和面料等相關細節；可從任意角度放大或縮小看到整體穿著效果和局部細節設計；可利用虛擬透視效果查看服裝各部位的放松量是否合適[12]；還可利用模擬壓力分布效果判斷服裝適體程度。若此階段試穿效果不理想，則需回到二維樣板制作和設計階段進行修正，后再虛擬縫合及試穿。虛擬試衣系統中裁片在人臺上的擺放見圖4。

圖4 裁片在人臺上的擺放

2.5 實際應用

三維虛擬試衣技術的實際應用對于消費者而言是實現服裝線上以及線下的虛擬試穿體驗,對于企業是應用于服裝新產品設計開發和服裝個性化定制服務的輔助工具[13]。

本文針對的是企業方面服裝新產品設計開發和服裝個性化定制服務，設計師實際應用中為滿足消費者個性化需求往往需要在服裝中加入設計亮點。本文以童裝夾克為例，增加線條分割與拼接設計，應用具體操作為：首先在衣身前片畫分割線，確定分割比例與大小，同時在袖片上進行相同的分割操作，確保與衣身前片相對應；拼接部位選取不同的面料及顏色，進行虛擬縫合；最后對童裝夾克的三維設計效果進行評價，若不滿意可繼續調整拼接裁片的大小與分割比例位置，直到達到滿意的效果。拼接童裝夾克的設計效果見圖5，裁片分割前后對比見圖6。

圖5 拼接童裝夾克的設計效果

圖6 裁片分割前后對比

從圖6可以看出，童裝夾克裁片進行直線分割后，整體外輪廓沒有改變，但純色面料與原面料拼接后，夾克的設計感突出，造型的節奏感增強，童裝的輕快活潑氛圍更加明顯。

3 結束語

三維虛擬試衣技術因可迅速將二維樣板生成三維虛擬樣衣，具有可簡單更換色彩、圖案、面料的優點，成為了服裝新產品設計開發和服裝個性化定制服務的重要輔助技術。本文以虛擬試衣系統為技術支持，從人體數據測量、三維人體建模、服裝虛擬縫合與設計、服裝虛擬試穿和實際應用5個方面對童裝夾克進行了個性化設計。運用虛擬試衣系統進行服裝的設計開發和個性化定制效果十分理想且整個設計過程耗時非常短。三維虛擬試衣技術為設計師節省了大量設計和樣衣制作時間，提高了服裝從設計到生產的效率，縮短了產品開發周期，節省了樣衣制作費用。三維虛擬試衣系統是時代發展下的新興產物，將為實現服裝個性化定制奠定基礎，具有廣闊的市場前景，未來有望在服裝行業中被廣泛應用。