基于同步建模技術的服裝3D建模與2D紙樣轉換技術

周莉+Richard+Kennon

摘要：文章通過一組凈體和著裝3D掃描實驗，基于同步建模技術理論，結合逆向工程軟件，在3D著裝人體模型和2D紙樣轉換間形成一個完整的研究鏈條，為解決人體和服裝空間的參數關系研究提供了一個新的思路。

關鍵詞： 三維掃描；點云圖；逆向工程；3D建模；轉換技術

中圖分類號：TS941.26 文獻標志碼：A

Technology for Converting Clothing Patterns from 3D Modeling to 2D Templates Based on Synchronous Modeling Technology

Abstract： Based on a set of experiments on three-dimensional scanning of naked and dressed mannequin and by using reverse engineering software， a research chain of converting clothing patterns from 3D modeling to 2D templates was developed， offering an innovative research method to the study on the parameter relationship between human body and garment clearance.

Key words： 3D scanning； point-cloud data illustration； reverse engineering； 3D modeling； conversion technology

目前，基于同步建模技術的服裝3D建模與2D紙樣的轉換技術，將是服裝CAD技術發展和應用的核心競爭力，建模過程中對服裝松量的控制和表現是其重點，也是其技術難點。

1 研究思路和方法

1.1 同步建模技術的核心概念

同步建模技術的核心在于尺寸約束和拓撲關系的求解，從而有效地實現對模型的設計變更，真正實現參數化設計。通過對凈體和著裝人體與服裝的三維掃描得到點云數據圖，提取所研究部位的切面曲線，在逆向軟件中進行模型的同步建立和參數化處理，利用DCTT工具直接產生2D服裝紙樣。

1.2 實驗設備及工具

1.2.1 [TC]2 NX-16三維人體掃描系統

美國的[TC]2是根據莫爾光投射原理捕捉變化相位的光柵距離以及每個位置的圖像。采用非接觸式白光掃描，其主要技術指標如表 1 所示。整個掃描系統主要包括：16個非接觸式掃描攝像頭的掃描室；配置[TC]2 3D人體測量軟件“NX16（R）Version 7.1”的計算機工作臺。

1.2.2 逆向工程軟件Geomagic Studio 12

Geomagic Studio是Geomagic公司生產的一款逆向軟件，可根據任何實物零部件通過掃描，點云自動生成準確的數字模型。其主要功能是自動將點云數據轉換為多邊形、快速減少多邊形數目、把多邊形轉換為NURBS曲面、曲面分析（公差分析等）、輸出與CAD/CAM/CAE匹配的檔案格式（IGS、STL、DXF等）。

1.2.3 DCTT軟件包V4R1c1

實驗中使用的DCTT軟件包版本是“V4R1c1”，是法國力克公司專為紡織品設計和開發提供的解決方案。這個軟件包有 4 種不同類型的工作模塊，即3D設計、2D模式、2D產品和2D草案。用戶可通過創建虛擬3D模型進行可行性分析，生成2D開發模板，縮短成品上市時間。

1.3 工作流程

整個工作流程包含 3 部分（圖 1）：逆向工程階段完成對原始數據的提取和處理；數據建模階段生成CAD軟件可讀取的模型格式；性能測試階段完成從3D到2D的轉換。

2 實驗及數據轉換過程

2.1 實驗流程（圖 2）

本次實驗選取的人體模型為女性162 cm/A體型。分 2次掃描：著淺色內衣進行凈體掃描，著淺色長外套進行著裝掃描。在兩次掃描數據的曲線分析前提下，建立人體與服裝的曲線參數關系，生成著裝模型，為下一步研究打好基礎。

2.2 3D模型與2D紙樣轉換中的關鍵步驟

（1）三維掃描得到點云圖。（2）依據掃描尺寸提取人體建模的曲線。（3）根據B-樣條曲線修正原理整理線條。（4）依據凈體和著裝曲線進行服裝建模參數化。（5）以右半身為標準，鏡像生成服裝曲線組。（6）生成服裝模型。（7）服裝模型上進行結構設計。（8）服裝模型進行網格化處理。（9）3D服裝模型轉換成2D紙樣。

2.3 關鍵技術應用探討

（1）在進行三維掃描得到點云數據圖時，掃描過程中的站姿、服裝色彩的識別、服裝狀態的整理對掃描精確度有很大的影響。

（2）在逆向軟件中處理網格、重建曲面和曲線提取是非常重要的。對于凈體曲線提取和著裝人體曲線提取，在同一部位會產生很大的誤差，所以要進行兩種狀態實驗的比對，需要掃描前進行定點或定線的定位。

（3）實驗中B樣條曲線修正是以一個理想的松量分配為前提進行的。在進一步的研究中，對人體和分類服裝進行大量數據的采集和分析得出參數化變化規律。

（4）DCTT著裝模型生成過程中，對于服裝是一個極其理想的靜止狀態進行，缺乏對動態模型的評價歸納及模型影響因子的分析。同時對于復雜結構的考慮還不夠成熟。

3 結論

隨著3D技術的蓬勃發展，特別是3D打印技術如今在多個領域得到應用，人們用它來制造服裝、建筑模型、汽車、巧克力甜品等。融合技術與藝術的服裝，必將成為高科技實現的良好載體。試想在不久的將來，人們只要以舒服的自然狀態在打印掃描范圍內等待幾分鐘，就可以依據自己的特色打印出集面料、款式和色彩完美結合的服裝，將是一個多么令人激動的畫面。當然，前提就是在人體與服裝之間各環節的技術進行無縫銜接。無疑，三維掃描、逆向工程和3D數據模型到2D紙樣裝換等各個環節的研究是服裝科技發展的必然趨勢。本文通過一個簡單外套款式的實驗過程把這個趨勢發展的研究思路進行梳理，以期對解決服裝生產中的快速反應和個性設計提供一個有價值的研究方向和方法。

參考文獻

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[2] 蘇軍強，袁衛娟，劉國聯.三維人體掃描儀性能評價[J]. 紡織導報，2010（1）：77-78.

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