基于三維技術(shù)的滅火防護(hù)服研究進(jìn)展

楊鈺蝶，鄭晶晶,2，李承璋

(1.浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院，浙江 杭州 310018； 2.浙江省服裝工程技術(shù)研究中心，浙江 杭州 310018；3.杭州市消防救援支隊(duì)錢(qián)塘新區(qū)大隊(duì)，浙江 杭州 310018)

滅火防護(hù)服作為消防員的最后一道防線，需具備良好的阻燃性、熱防護(hù)性、熱濕舒適性等，結(jié)合配套裝備的佩戴，需保證消防員的身體活動(dòng)不受阻礙，救援工作不受干擾。為此，各國(guó)學(xué)者不斷從面料升級(jí)、結(jié)構(gòu)改進(jìn)、細(xì)節(jié)優(yōu)化等方面促進(jìn)滅火防護(hù)服的改進(jìn)升級(jí)。

隨著科技的發(fā)展，服裝三維技術(shù)在滅火防護(hù)服設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)中的應(yīng)用呈現(xiàn)新興趨勢(shì)，逐步實(shí)現(xiàn)從二維平面到三維立體轉(zhuǎn)換。服裝三維技術(shù)主要包括三維人體掃描、三維動(dòng)作捕捉、三維虛擬仿真等。文章介紹了服裝三維技術(shù)在滅火防護(hù)服的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，以期拓寬滅火防護(hù)服的設(shè)計(jì)思路，增加評(píng)價(jià)防護(hù)服性能的途徑，提高消防員穿著舒適性。

1 三維人體掃描技術(shù)

1.1 三維人體掃描技術(shù)概述

三維人體掃描技術(shù)是近年來(lái)被廣泛應(yīng)用在服裝領(lǐng)域的三維技術(shù)之一，其能夠快速、高效地提供人體的精確數(shù)據(jù)，因而逐步取代了傳統(tǒng)手工測(cè)量的地位。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人體數(shù)據(jù)測(cè)量由二維平面走向三維立體，通過(guò)多臺(tái)三維掃描器，結(jié)合光照射系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制，對(duì)人體進(jìn)行全方位的掃描拍攝并捕獲體表外形，而后通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提取掃描結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)人體點(diǎn)云數(shù)據(jù)的精確輸出[1]。現(xiàn)代三維人體掃描技術(shù)主要有3種方法：激光掃描法、紅外線測(cè)量法、白光相位測(cè)量法，其中激光掃描法與白光相位測(cè)量法發(fā)展較為成熟，且實(shí)用性較高[2]。

三維人體掃描能夠反映出人體與服裝的關(guān)系，在防護(hù)服領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景，但該技術(shù)也存在一定缺陷，比如被光源遮蔽的部分或與光源平行的表面數(shù)據(jù)易丟失。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，便攜式高分辨率的掃描儀能夠掃描這些無(wú)法準(zhǔn)確捕獲和測(cè)量的區(qū)域，提高了三維人體測(cè)量的準(zhǔn)確性。三維人體掃描技術(shù)為消防員人體數(shù)據(jù)測(cè)量、滅火防護(hù)服熱防護(hù)性研究、服裝合體性分析提供了技術(shù)與設(shè)備支持。

1.2 三維人體掃描技術(shù)的應(yīng)用

1.2.1 消防員人體數(shù)據(jù)

人體數(shù)據(jù)測(cè)量是生產(chǎn)滅火防護(hù)服的重要基礎(chǔ)，確保其在消防員身上發(fā)揮出最佳的安全性與舒適性。應(yīng)用三維人體掃描技術(shù)，研究人員能夠在數(shù)十秒內(nèi)得到精準(zhǔn)反映人體特征的幾百個(gè)數(shù)據(jù)。三維人體測(cè)量處理流程見(jiàn)圖1，分為5個(gè)階段：準(zhǔn)備、掃描、特征提取、模型擬合、數(shù)據(jù)提取，其中第2、5階段是強(qiáng)制性的，而第1、3、4階段是可以選擇的[3]。

已有多位學(xué)者將三維人體掃描技術(shù)應(yīng)用在消防員的人體數(shù)據(jù)獲取上，通過(guò)人體數(shù)據(jù)分析對(duì)比男女體型，以便進(jìn)行防護(hù)服的個(gè)性化優(yōu)化設(shè)計(jì)。如Park等[4]使用[TC]2三維掃描儀測(cè)試了消防員在3種下裝穿著下的數(shù)據(jù)，在400 多個(gè)測(cè)量點(diǎn)中，選定8 個(gè)下半身標(biāo)志作為分析對(duì)象導(dǎo)出數(shù)據(jù)，并在男性和女性消防員之間進(jìn)行比較。McQuerry[5]也通過(guò)三維人體掃描技術(shù)證實(shí)了身體測(cè)量中的性別差異。

圖1 三維人體測(cè)量處理流程Fig.1 3D body measurement processing flow

1.2.2 滅火防護(hù)服熱防護(hù)性

在火場(chǎng)環(huán)境中，熱量通過(guò)服裝和衣下空氣層傳遞到人體皮膚，因此有必要對(duì)滅火防護(hù)服的衣下空氣層進(jìn)行研究，并與熱防護(hù)性建立聯(lián)系。Kim等[6]和Lee等[7]應(yīng)用三維掃描技術(shù)將衣下空氣層與預(yù)測(cè)燒傷關(guān)聯(lián)起來(lái)，以期提高滅火防護(hù)服的熱防護(hù)性。Song[8]測(cè)量不同尺寸防護(hù)服下的空氣層，發(fā)現(xiàn)防護(hù)服在高溫中暴露導(dǎo)致的收縮會(huì)使其熱防護(hù)性明顯降低。

三維人體掃描因準(zhǔn)確性、可重復(fù)性被視為測(cè)量衣下空氣層的最佳手段，但該方法目前大多用于測(cè)量人體穿著單層服裝時(shí)的衣下空氣層厚度。對(duì)于包括外層、防水透氣層、隔熱層和舒適層的多層滅火防護(hù)服，衣下空氣層位于各層之間以及最內(nèi)層與人體體表之間[9]，需要更深入地探究其中的作用機(jī)制。

McQuerry等[10]將多層滅火防護(hù)服中的外層、防水層、隔熱層進(jìn)行單獨(dú)或復(fù)合測(cè)試。由各層服裝體積或表面積減去裸體的體積或表面積，可以計(jì)算出該服裝與人體表面空氣層的體積和表面積。根據(jù)下式計(jì)算平均空氣層厚度：

式中：Agap是衣下空氣層的平均厚度，mm；Vairgap是服裝的體積減去裸體的體積，cm3，SAnude是人體模型的表面積，cm2。

衣下空氣層測(cè)定實(shí)驗(yàn)通常在假人身上進(jìn)行，國(guó)內(nèi)外學(xué)者借助圖形處理軟件使得結(jié)果更加客觀、可視、科學(xué)。如Mah等[11]使用三維人體掃描儀測(cè)量女性人體模型，通過(guò)Bersoft圖像處理軟件在人體截面自動(dòng)生成以截面中心點(diǎn)為圓心的360°量角器，量化了滅火防護(hù)服衣下空氣層大小和分布。王云儀等[12]運(yùn)用逆向工程軟件Geomagic Qualify比較三維掃描得到的裸體和著裝假人之間的差值，獲得假人不同部位衣下空氣層的厚度。

1.2.3 滅火防護(hù)服合體性

Ashdown等[13]首次將三維掃描技術(shù)用于服裝合體性的分析，使用三維掃描儀分別掃描受試者穿著合體內(nèi)衣和最合身尺寸的樣褲，由經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家通過(guò)查看每個(gè)受試者的掃描圖像對(duì)樣褲的合體性進(jìn)行打分。穿著個(gè)體體型、防護(hù)服號(hào)型和款式均會(huì)對(duì)滅火防護(hù)服的合體性造成影響。SON等[14]研究了連體款滅火防護(hù)服的合體性，通過(guò)三維掃描實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著防護(hù)服號(hào)型的增大，后背和后腰部位的空隙明顯增大，但肩部、胸部、手臂等與防護(hù)服貼合的部位空隙變化不明顯。

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一些處理軟件的應(yīng)用使服裝合體性的細(xì)微差異更加直觀和可量化。Izabela等[15]對(duì)穿著3種不同消防服套裝和對(duì)照組(僅穿內(nèi)衣、穿著普通T恤與短褲)時(shí)的消防員進(jìn)行全身三維掃描(見(jiàn)圖2)，將結(jié)果導(dǎo)入到MeshLab_64 bit ver. 1.3.4 BETA中進(jìn)一步處理。該軟件用于分析選定位置(如肩部、臀部和膝蓋)的橫截面，并能將多種著裝下選定位置的橫截面重疊比對(duì)。

圖2 5種穿著下的三維人體掃描圖像Fig.2 3D body scan images in five types of clothing

2 三維動(dòng)作捕捉技術(shù)

2.1 三維動(dòng)作捕捉技術(shù)概述

三維動(dòng)作捕捉技術(shù)是一種可以準(zhǔn)確測(cè)量、記錄并處理物體運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)的技術(shù)，設(shè)備系統(tǒng)主要由傳感器、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理3部分組成[16]。

根據(jù)動(dòng)作跟蹤原理，目前用于人體動(dòng)作分析的三維動(dòng)作捕捉儀主要分為光學(xué)動(dòng)作捕捉儀和基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉儀[17]，二者原理(見(jiàn)圖3)不同。使用光學(xué)動(dòng)作捕捉儀時(shí)，需要將具有反光功能的標(biāo)記點(diǎn)固定在身體各個(gè)定位點(diǎn)處，通過(guò)圍繞在人體周?chē)臄z像機(jī)對(duì)標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行記錄；使用基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉儀時(shí)，則只需要在定位點(diǎn)放置位置跟蹤傳感器，傳感器主要由三維磁力儀、三維線性加速計(jì)、三維速率陀螺儀3部分組成。基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉儀不使用光學(xué)反饋，因此服裝覆蓋傳感器也可以測(cè)量人體的運(yùn)動(dòng)，然而它對(duì)周?chē)h(huán)境的電磁場(chǎng)很敏感，并且在靠近強(qiáng)電磁場(chǎng)或金屬物體的空間中，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)降低[18]。

圖3 三維動(dòng)作捕捉儀的原理圖Fig.3 Schematic diagram of two 3D motion capture devices

2.2 三維動(dòng)作捕捉技術(shù)的應(yīng)用

作為在高溫環(huán)境下的特種防護(hù)服，消防員滅火防護(hù)服需具備良好的工效性，保證不對(duì)消防員作業(yè)造成阻礙。一項(xiàng)日本消防服的調(diào)查研究顯示[19]，消防員對(duì)滅火防護(hù)服及裝備的工效性表現(xiàn)出較高的需求。早期研究人員僅能依靠消防員的主觀感受評(píng)價(jià)滅火防護(hù)服的工效性，三維技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用使得滅火防護(hù)服工效性在客觀上得以量化，且其基于工效性的改進(jìn)提高了消防員的作業(yè)效率。

關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍(ROM)定義為關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)所通過(guò)的運(yùn)動(dòng)弧或角度，是評(píng)價(jià)服裝工效性的重要指標(biāo)。三維動(dòng)作捕捉技術(shù)結(jié)合生物力學(xué)分析軟件Visual 3D生成人體模型，導(dǎo)出需要的關(guān)節(jié)活動(dòng)角度，關(guān)節(jié)活動(dòng)角度最大值與最小值之差得到關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，該方法能夠獲得滅火防護(hù)服結(jié)構(gòu)與細(xì)節(jié)的改變給人體活動(dòng)帶來(lái)的細(xì)微差異，并在滅火防護(hù)服的袖部設(shè)計(jì)上得到實(shí)踐[20]。

Son[21]關(guān)注到了貼身穿著的消防內(nèi)衣對(duì)消防員活動(dòng)性的影響。受試者穿著不同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的消防內(nèi)衣并穿戴全套消防裝備，所有的反光標(biāo)記點(diǎn)貼在滅火防護(hù)服上，使用光學(xué)動(dòng)作捕捉儀測(cè)試5個(gè)動(dòng)作下的肩、髖關(guān)節(jié)活動(dòng)。而另一種無(wú)需依賴光線條件的位置跟蹤傳感器可穿戴于被測(cè)服裝內(nèi)層，減小服裝厚度與位移對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉儀被用于研究消防員防護(hù)服和裝備對(duì)上半身[22]與下半身[23]活動(dòng)的影響。

在現(xiàn)實(shí)救火場(chǎng)景中，消防員除穿著滅火防護(hù)服外，還必須穿戴消防頭盔、消防腰帶、消防手套、消防靴、空氣呼吸器(SCBA)等防護(hù)裝備，這些服裝與裝備共同作用于人體，產(chǎn)生一定影響。Park等[24]在這方面的研究較為深入且全面，其運(yùn)用三維動(dòng)作捕捉儀測(cè)量了佩戴SCBA后人體下肢各關(guān)節(jié)在矢狀面和水平面的ROM變化，之后又研究了消防靴和SCBA尺寸對(duì)消防員活動(dòng)性的影響。王詩(shī)潭等[25]同樣選擇使用三維動(dòng)作捕捉儀測(cè)試SCBA不同肩帶長(zhǎng)度下受試者跑步過(guò)程中骨盆和臀關(guān)節(jié)的活動(dòng)角度，為中等身高消防員的SCBA肩帶長(zhǎng)度設(shè)置提出建議。

研究報(bào)告顯示：肌肉骨骼損傷是美國(guó)消防員最常見(jiàn)的職業(yè)傷害，占全部受傷情況的一半以上，比燒傷、熱應(yīng)激和毒氣吸入更加嚴(yán)重[26]。Wang等[27]的調(diào)查結(jié)果同樣支持這一結(jié)論，肌肉骨骼損傷在中國(guó)和美國(guó)消防員群體中都很常見(jiàn)，且受傷部位與人體活動(dòng)受限部位相一致。因此，通過(guò)三維動(dòng)作捕捉儀測(cè)試消防員的關(guān)節(jié)活動(dòng)情況，可以在一定程度上預(yù)測(cè)由個(gè)人防護(hù)裝備引起的消防員肌肉骨骼損傷。三維動(dòng)作捕捉技術(shù)將滅火防護(hù)服的工效性評(píng)價(jià)提升到更科學(xué)、更人性的分析高度，從減少職業(yè)傷害的人本理念出發(fā)，為滅火防護(hù)服及裝備的設(shè)計(jì)提供更科學(xué)、合理的建議。

3 三維虛擬仿真技術(shù)

3.1 三維虛擬仿真技術(shù)概述

服裝三維虛擬仿真技術(shù)基于三維人體測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)合人體體型、臉型、發(fā)型等個(gè)性化特征，構(gòu)建虛擬人體模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者和穿著者協(xié)同設(shè)計(jì)，其意義不僅在于設(shè)計(jì)層面，更在于無(wú)需真人和實(shí)物即可從客觀上對(duì)服裝進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。在面料、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的服裝上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了三維虛擬下的壓力舒適性測(cè)試，如普通褲裝[28]、針織騎行服[29]、女性跑步針織上衣[30]。

三維虛擬仿真的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需制作樣衣就能直接在用戶端生成虛擬服裝，配合虛擬場(chǎng)景展示人體穿著的真實(shí)效果，有效縮短防護(hù)服的設(shè)計(jì)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本[31]。但目前三維虛擬仿真技術(shù)尚處于發(fā)展階段，具有一定局限性，無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)所有類(lèi)型服裝的虛擬仿真。

3.2 三維虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

在防護(hù)服的設(shè)計(jì)上，一直以來(lái)保持著傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，即二維平面設(shè)計(jì)，三維虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用并不多見(jiàn)。金世婧等[32]介紹了一種適用于防護(hù)服結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CLO聯(lián)動(dòng)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)以Clostandalone軟件的虛擬仿真設(shè)計(jì)功能及動(dòng)態(tài)展示技術(shù)與Maya、3dsMax、UGNX等軟件的綜合運(yùn)用技術(shù)組成。

對(duì)防護(hù)服和裝備進(jìn)行三維虛擬仿真設(shè)計(jì)，首先需要根據(jù)人體體型數(shù)據(jù)創(chuàng)建虛擬模特，再在軟件界面上安排平面版片，建立縫紉關(guān)系后制作立體服裝，調(diào)整面料參數(shù)，渲染細(xì)節(jié)，最后將在3dsMax或Maya等建模軟件中完成的配套裝備模型導(dǎo)入到場(chǎng)景中，獲得完整的虛擬模特穿著效果(見(jiàn)圖4)。CLO聯(lián)動(dòng)技術(shù)中的壓力測(cè)試模塊可以獲得防護(hù)服在虛擬人體上的壓力分布情況，從而得到靜態(tài)和動(dòng)態(tài)舒適性[32]。由于技術(shù)發(fā)展的限制，且滅火防護(hù)服材料復(fù)雜，難以完全虛擬仿真，目前未見(jiàn)有滅火防護(hù)裝備的三維虛擬設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)。

圖4 防護(hù)服三維虛擬仿真步驟Fig.4 Three-dimensional virtual simulation steps of protective clothing

4 服裝三維技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

三維人體掃描、三維動(dòng)作捕捉、三維虛擬仿真并不是3項(xiàng)孤立發(fā)展的技術(shù)，它們的應(yīng)用與拓展彼此依賴、相輔相成。3項(xiàng)服裝三維技術(shù)的常見(jiàn)分類(lèi)、優(yōu)劣特點(diǎn)及應(yīng)用設(shè)備和軟件信息總結(jié)見(jiàn)表1。未來(lái)，滅火防護(hù)服的研究將與服裝三維技術(shù)息息相關(guān)，在人體測(cè)量、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)等方面緊密結(jié)合。

表1 服裝三維技術(shù)Tab.1 Garment 3D Technology

4.1 消防員體型測(cè)量系統(tǒng)化

服裝號(hào)型系統(tǒng)的準(zhǔn)確性是服裝合體性、舒適性的前提。職業(yè)消防員與一般人群體型存在一定差異，Hsiao等[33]收集美國(guó)不同地區(qū)男性和女性消防員的人體測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)量和數(shù)據(jù)比對(duì)得到：男性消防員比美國(guó)一般男性重9.8 kg，女性消防員比美國(guó)一般女性高2.9 cm。為了制定個(gè)人防護(hù)服的尺寸參考，Robert等[34]應(yīng)用三維人體掃描測(cè)量了2 281 名印度男性的身體數(shù)據(jù)。防護(hù)服上裝和下裝分別以胸圍和臀圍為主要度量單位，設(shè)計(jì)了3 種服裝尺寸(即小型、中型和大型)，尺寸范圍間隔分別為4和6 cm。為了最大限度地覆蓋群體，小尺寸進(jìn)一步分為XXS、XS、S，大尺寸進(jìn)一步分為L(zhǎng)、XL、XXL和XXXL。這些研究中獲得的數(shù)據(jù)為其對(duì)應(yīng)地區(qū)個(gè)體防護(hù)裝備的設(shè)計(jì)提供了有效、可用的人體數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)。

滅火防護(hù)服作為消防人員的特定職業(yè)防護(hù)服裝，應(yīng)聚焦消防作業(yè)人員體型數(shù)據(jù)，建立消防員體型數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)展形成一套專(zhuān)門(mén)的號(hào)型系統(tǒng)。而目前，我國(guó)滅火防護(hù)服的尺寸設(shè)定參照一般服裝號(hào)型，沒(méi)有形成特定的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。消防員體型數(shù)據(jù)庫(kù)將作為三維虛擬人體建立的基礎(chǔ)，各地區(qū)也有必要根據(jù)當(dāng)?shù)伢w型特點(diǎn)為消防員開(kāi)發(fā)一套特定的號(hào)型系統(tǒng)。

4.2 服裝發(fā)展性別差異化

女性消防員是不容忽視的一個(gè)群體，且女性消防員比例在不斷擴(kuò)大，但是目前滅火防護(hù)服的設(shè)計(jì)主要迎合了男性的體型特征，女性消防員因穿著不合適的防護(hù)服而面臨更大傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

Mcquerry[5]通過(guò)三維人體掃描，從圖像上反饋了男女體型差異：男性的軀干呈方形，而女性的身體呈三角形，腰部較窄，臀部較寬。Park等[4]在研究中確定了女性消防員在穿著消防褲時(shí)引起不適的特定區(qū)域，表示與男性消防員相比，女性消防員穿著消防褲時(shí)的不合身性和不適感程度更高。針對(duì)男女體型差異，賴丹丹[35]根據(jù)女性體型特點(diǎn)對(duì)滅火防護(hù)服的款式進(jìn)行改良，對(duì)肩部、胸部、袖長(zhǎng)、袖窿、衣長(zhǎng)、襠部等位置的不合體性做出調(diào)整，并對(duì)改良后的作業(yè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)。

這些研究成果使消防從業(yè)人員和科研人員重視男女消防員體型差異，以制定并完善女性消防員的尺碼系統(tǒng)，為女性消防員滅火防護(hù)服的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.3 服裝設(shè)計(jì)三維數(shù)字化

三維虛擬仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于服裝領(lǐng)域，它讓服裝設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了二維紙樣和三維模型的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的便利。這項(xiàng)技術(shù)目前存在一定局限性，在滅火防護(hù)服設(shè)計(jì)上的應(yīng)用較少，且防護(hù)服面料層數(shù)多而復(fù)雜，真實(shí)模擬難度大，給技術(shù)平臺(tái)和操作人員帶來(lái)了考驗(yàn)。

三維虛擬仿真的前提是建立逼近真實(shí)的虛擬人體模型，這就對(duì)三維人體掃描技術(shù)提出了更高的要求。如果無(wú)法采集到準(zhǔn)確的人體數(shù)據(jù)，就難以建立與設(shè)計(jì)對(duì)象完全吻合的虛擬人體模型，也無(wú)法達(dá)到展示真實(shí)穿著樣貌的目的。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、制造技術(shù)的不斷發(fā)展，三維虛擬仿真技術(shù)也將被推上新的高地，逐步實(shí)現(xiàn)滅火防護(hù)服設(shè)計(jì)的三維數(shù)字化及產(chǎn)業(yè)性應(yīng)用，為個(gè)性化設(shè)計(jì)創(chuàng)造有利條件。

4.4 服裝性能評(píng)價(jià)多元化

服裝三維技術(shù)的興起實(shí)現(xiàn)了從早期的主觀評(píng)價(jià)和簡(jiǎn)單的客觀評(píng)價(jià)到如今的可視化、數(shù)字化評(píng)價(jià)的飛躍。滅火防護(hù)服的評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)越來(lái)越多元化。

在實(shí)物層面，運(yùn)用三維人體掃描技術(shù)測(cè)得的衣下空氣層來(lái)評(píng)估防護(hù)服熱防護(hù)性，測(cè)得的防護(hù)服與人體橫截面空隙來(lái)評(píng)價(jià)合體性；運(yùn)用三維動(dòng)作捕捉技術(shù)測(cè)試消防員真人穿著滅火防護(hù)服下的活動(dòng)性能，用以評(píng)估防護(hù)服的工效性。在虛擬層面，運(yùn)用三維虛擬仿真技術(shù)模擬真實(shí)穿戴場(chǎng)景，并使虛擬人體模型做出相應(yīng)動(dòng)作，如救火中常見(jiàn)的走、跑、蹲、舉等，結(jié)合各技術(shù)模塊的運(yùn)行，即可預(yù)測(cè)真人穿著時(shí)的多項(xiàng)性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文總結(jié)了三維人體掃描、三維動(dòng)作捕捉、三維虛擬仿真技術(shù)在滅火防護(hù)服研究中的應(yīng)用，未來(lái)消防員人體測(cè)量將更加系統(tǒng)化并區(qū)別男女的體型差異，防護(hù)服的設(shè)計(jì)將突破二維平面轉(zhuǎn)為全要素、全角度的三維數(shù)字化模式。同時(shí)，服裝三維技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也使滅火防護(hù)服的性能評(píng)價(jià)更加科學(xué)、合理，拓寬了結(jié)構(gòu)研究和效果驗(yàn)證的新思路。

總體來(lái)說(shuō)，服裝三維技術(shù)現(xiàn)在仍處于發(fā)展階段，尤其是針對(duì)滅火防護(hù)服這類(lèi)功能性服裝，還有很多關(guān)鍵技術(shù)需要得到進(jìn)一步的研究與討論。提高數(shù)據(jù)精確度、運(yùn)行速度、自動(dòng)化程度等都將成為技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。未來(lái)，三維技術(shù)更將為滅火防護(hù)服的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和評(píng)價(jià)性能注入了科學(xué)、精確、省時(shí)省事的技術(shù)動(dòng)力，擁有廣闊的應(yīng)用前景。