论网络服装设计体系的开发

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一、三维人体扫描系统在服装领域的应用

1服装合体度评价

目前，服装合体度评价的方法包括服装穿着者的评价、专家评估及客观测量。提高服装合体度的方法包括服装定制系统的创建和测试、为试穿而开发的尺寸体系、为设计而收集数据、功能性或保护性服装的尺寸系统。在过去的研究中关于合体度很难或不能给出一个明确的评价标准。因为人体在尺寸、体型和姿势上存在很多变量，这些变量跟服装的所要表现的功能性、款式和面料属性所决定的合体度均有关系。合体度是一个三维的概念，它是理解服装与人体关系的媒介，由视觉评价来量化与鉴别，视觉评价包括5个指标，分别为松量、纹理、线条、系列和平衡。一般来讲，主观评价缺少可靠性，穿着者和专家的意见往往会发生冲突，因此量化服装与人体之间的关系才能对其合体度做出客观的评价，才能真实的反映出两者之间的关系。收集数据的传统方法是手工测量，这不可避免的会产生一定的误差，不能真实反映人体与服装的空间关系。三维人体扫描技术则能实现人体与服装尺寸的真实对比，而且方便、快捷、直观。一般方法是：裸态人体三维扫描———穿着服装状态三维扫描———修补数据———横截面法间隙对比———数据分析。三维扫描的截面对比如图3所示。由三维扫描系统得到的服装横截面能够为比较不同材料制作的服装产生的合体度评价提供有用的信息，但是这种方法也存在一定的缺陷，其中之一就是它只能捕捉到服装的表层，而与人体直接接触的是服装的内层，内外之间存在一定的厚度，目前无法避免。但是三维扫描系统在服装合体度上的应用的确是一大突破。

2航天装备设计

传统的人体测量方法对航天服及航天工具制作存在着一定的挑战，因为宇航服比较笨重，但要允许操作者在其中移动，这会限制识别身体坐标的能力。美国宇航局已经在研究从传统方法到三维扫描系统的应用来对宇航服进行设计［3］。如计算目标人群的最大头围来估计用来交换的空气体积。传统方法是测量头部最大围度和宽度，利用公式求得头部体积，这忽略了头部轮廓会因人而异，并不是一个规则的椭球形，如图4所示。三维扫描技术的应用则恰恰弥补了这一空白，能够快速、准确的获得决定头部体积的各个测量项，达到真实的效果，如图5所示。考虑到一定的功能性，航天服的设计要留够足够的空间，便于航天员操作及活动，这时估计服装与人体之间的松量显得尤为重要。传统的评价手法更倾向于主观，不够准确，对其松量进行量化是必要的。三维扫描技术能够实现这一设想，通过比较裸态与穿着服装状态扫描的数据，能够非常直观的观察服装与人体之间的空间，通过横截面法计算出空隙量，根据这些量化的数据修改样板，达到理想效果。不同尺码宇航服的穿着效果不同，如图6所示。

3鞋靴设计

脚在人们的日常活动中起着重要作用，如支撑身体、通过杠杆原理推动身体前进和缓冲等。因此，鞋子也就占据着重要角色，如果鞋子不合适会影响到脚的功能，多数脚病都是由鞋子引起，脚与鞋子的关系成为了广大学者的研究对象。LauraLucíaPEREZ等人针对军事用鞋进行了研究［4］。受军队环境的特殊性影响，鞋子的设计除注重舒适性之外，功能性也是考虑因素之一。对鞋子的评估指标不仅包括舒适度，因此理解鞋子不同部分的功能及各个部分所使用的材料性能显得尤为重要。为了得到更加合理、直观的脚部与鞋子的空间数据，收集脚部的人体测量数据也是必要的。在军事用鞋的设计中，有两个重要因素需要被考虑，一是环境条件，行军环境可能会受到蚊虫叮咬而感染，湿度较大，卫生条件差；二是承受重压，导致膝盖受伤。目前的困难之一是如何把环境因素、人体及保护体系联系起来开发产品设计标准。具体问题就是尺码和湿度。尺码的分类利用三维扫描系统，通过扫描75名士兵的脚部数据，定义了15个测量项，经过静态分析，得出相关因素，分析脚部特征，修正现有的尺码标准，为军事用鞋的设计提供准确的参考依据。脚部测量项参考点如图7所示。从收集的资料来看，李慧等人利用三维扫描技术对鞋子压力舒适性进行了研究［5］，在了解人体足部生理结构、骨学性能和运动生物力学的基础上，使用三维扫描仪，以在校大学生为志愿者，对足部数据进行收集，一共提取了能够区分人体足型的5个特征测量项，分别是跖趾围长、跖趾关节高度、脚长、足弓高度、脚趾与脚底平面的夹角，如图8所示。以这些数据为基础，进而研究足部形状，同时建立足部压力分布测量系统，对不同足型进行足底压力测量，并进行主观评价。

二、服装设计体系开发

随着科技的发展和电子网络的普及，电子商务将成为服装销售的主要途径。三维扫描技术作为客观评价服装的工具因其方便、快捷、准确的特点，与现代电子商务结合是必然趋势。

1服装设计体系

未来的服装设计开发系统必然是三维———二维———三维的相互转换，因此会融合现有的服装技术，如三维扫描、服装CAD制版和三维试衣等。根据现有资料，对服装设计开发体系做出预测，如图9所示。

2裸态三维扫描

裸态三维扫描过程主要是为获得基本数据库，是整个服装设计体系的基准。它建立在大样本的基础上，目的是为了得到准确的号型分类。服装号型是服装行业生产设计的重要依据。由于目前使用的号型标准所基于的数据多数来源于手工测量，数据的准确性无从考证，导致号型分布混乱，无法真实反映消费者的身体特征，在购买服装时达不到理想效果。三维人体扫描系统的出现解决了人体形态数据化的问题，对于人们真正认识人体具有重大意义，同时相对于传统测量方法具有较高的准确性，因此基础尺寸数据库的更新三维扫描系统将会起到重大作用。由于是基础数据收集，即裸态扫描，这就避免了面料带来的误差，更能说明数据来源的可靠性。三维扫描后，基于扫描数据，可从3个层次对人体形态进行特征进行分析：第一层次为人体的体型类别分析，需要数据较少，多为关键部位数据（胸、腰、臀围），结合人体身高、体重，对比后对形态特征进行分类；第二层次为人体的局部特征分析，包括正面形态特征分析和侧面形态特征分析。如图10所示，从扫描数据中提取正、侧面轮廓数据，对比后对其进行分类，能对人体局部形态进行量化，前文中讲到的胸部数据体系的建立就属于局部特征分析；第三层次为基于人体三维框架的特征分析，所需信息量较大，主要用于制作标准化人台［6］。裸态三维扫描的另一个目的是根据人体数据库建立虚拟裸态模特，按不同体型存储，以供试衣使用。人体三维特征框架如图11所示。

3原型样板

原型样板的制作一般有3种方法：立裁、手绘和CAD制版。这些方法多数依靠经验，需要花费大量时间，随着三维扫描系统的出现，对三维数据直接展开成二维面片的研究逐渐出现，但是根据目前的研究成果来看，这一问题并未彻底解决。具体的方法有从三维人体扫描得到数据后，进行人体识别，将识别后的模型Delaunay三角化，对三角化后的人体模型进行C均值模糊聚类的人体曲面分割，基于最小二乘法的多边形近似及展开，最后自动生成服装样板，即以下5个步骤：人体识别、建模、聚类分割、多边形回归和多边形展开［7］。该方法虽然实现了点云数据到二维面片的直接转化，但是依然存在一些缺陷：对于不同的人体多边形近似的结果和生成的板型不同，会受到聚类量、角距离和侧地距离之间权重的影响；仅限于原型展开，加入松量无从下手；如何检验所生成的样板仍待解决。因此，关于这方面的问题还需要进行更加深入的研究，简单易行的转换方法还需要探索。

4修板

样板修正是基于三维扫描数据的，在样衣完成后在穿着状态下进行三维扫描，运用横截面对比的方法比较裸态与着装状态服装与人体的间隙量，进而修改样板。

5成衣人体三维扫描

穿着成衣扫描的数据是为了建立第二个数据库，这个数据库保存三维着装效果，以供消费者试衣使用。

6虚拟试衣

虚拟试衣主要是针对网购客户设计的工具。在电脑中虚拟人体，陈列系列服装，不仅可以立体展示服装特点，能够模拟不同材质的面料性能，而且可以让消费者根据自己的体型特征选择不同的试衣模特。这些试衣模特来源于人体基本数据库，由于它是基于三维扫描建立的，因此具有一定的说服力，然后消费者选择自己喜爱的服装，电脑自动完成试衣过程。试衣模特最好是真人，最后以三维动画的形式展示给消费者。运动品牌skins官网上的产品展示大致如以上形式，如图12所示。浏览者可拖动鼠标旋转服装，服装基本类似人体穿着，但是依然存在一些不足之处：展示模特单一，消费者无法判断自身体型穿着效果；非真人展示，与实际穿着效果有一定差距。

三、结语

三维扫描技术因其直观性、真实性，能够反应出人体与服装的关系，对于我们充分认识人体至关重要，在服装领域的应用也十分广泛，但是目前多在研究领域使用，并未投放到生产中。因此，如何将三维扫描技术应用到服装设计、生产和销售环节，并将其系统化是未来的趋势。（本文作者：周慧平 单位：北京服装学院）