基于三維交互式服裝設計系統(tǒng)

張朝陽， 竇俊霞

(平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院，河南 平頂山 467001)

0 引 言

傳統(tǒng)的服裝設計是通過紙和筆的構圖來展示和體現(xiàn)設計師的構思。隨著計算機技術的發(fā)展，計算機輔助設計(稱作服裝CAD)軟件的普及和應用，人們開始關注電腦款式設計。三維交互式技術在服裝設計領域中的應用使得服裝設計系統(tǒng)的功能進一步完善和強大。同時在虛擬商場和淘寶購物上的遠程服裝定制提供了可能[1-3]。

1 三維交互式服裝系統(tǒng)設計原則

(1) 統(tǒng)一性、整體性。服裝三維參數(shù)化設計系統(tǒng)應作為一個整體，網(wǎng)上模板選擇，線條、顏色，文字、圖案，在線生成，來料加工一氣呵成。

(2) 可操作性。自主選擇設計衣服樣式，突出個性化設計，由用戶DIY自己口味的獨特衣服。

(3) 引導性。通過網(wǎng)上衣服模板樣式選擇，引導服裝設計潮流，使交互式設計，個性化設計，跨平臺性設計成為可能。

(4) 交互性。RIA技術是富客戶端技術，它的優(yōu)點主要體現(xiàn)在人機互動方面，通過人與電腦的互相溝通配合，使桌面應用程序更加豐富。

(5) 跨平臺性。突破Windows操作系統(tǒng)的限制，在Linux系統(tǒng)或是各種手機操作系統(tǒng)下，用戶都可登陸網(wǎng)站進行設計

(6) 可擴展性。系統(tǒng)設計留下了后續(xù)擴展接口，為以后的升級和功能添加做好準備。

(7) 美觀性。系統(tǒng)設計采用了以外在表現(xiàn)著稱的Flash開發(fā)平臺，突出色彩線條和成品的美觀[4-5]。

2 開發(fā)平臺

本系統(tǒng)使用的是FLEX開發(fā)平臺，它具有Flash的外在表現(xiàn)特性，同時又突出開發(fā)人員的編譯環(huán)境，使外在表現(xiàn)與編程完美的結合起來[6]。

Flash具有控件拖動，時間軸控制和動作腳本設計等功能，平臺見圖1所示。

圖1 flash開發(fā)平臺

OpenCV是算法庫，它由200多個C++和C語言函數(shù)庫組成，為系統(tǒng)設計提供了數(shù)學支撐[7-8]。

圖2是三維服裝設計的開始，進入界面。

圖2 三維服裝設計界面

3 系統(tǒng)采用的算法

本系統(tǒng)設計采用了6個功能模塊，該模塊分為色彩選擇、圖像處理、高斯平滑、圖像對比度增強、均衡直方圖和柔性化模塊，不同的功能模塊實現(xiàn)具體的功能。

3.1 色彩選擇

由于分辨率的不同，色彩也會有所不同，所選擇的圖像可能會在分辨不同的情況下而造成色彩差異，為了消除色彩偏差，采取的算法思想是：選取整個圖像的像素值，把像素值從高到低進行排序，去除后邊序列95%的像素值，留下前5%的像素值，將其值線性放大，這樣做的目的是為了使像素的平均值達到255。本質上就是調整圖片像素的RGB值[9]。

3.2 灰度化圖像

圖像灰度化的目的是為了得到二值化圖像，去除色彩干擾，更好分析像素值。通過調節(jié)RGB值使獲取圖像成為灰度圖像，本系統(tǒng)中采用以下步驟來實現(xiàn)圖像的灰度化：彩色轉換成灰度、灰度比例變換、灰度線性變換、灰度線性截斷、灰度取反。

3.3 高斯平滑[10-11]

圖片采集過程中,會出現(xiàn)一些不規(guī)則的隨機噪聲,因為數(shù)據(jù)在傳輸、存儲時發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失和損壞等,圖像的質量就無法得到保證，因此平滑操作就成為必不可少的部分，平滑操作的目的就是為了消除噪聲。

3.4 均衡直方圖

該模塊的功能是：在每一灰度級上，通過點運算使輸入圖像和輸出圖像具有相同的像素點數(shù)。它的實現(xiàn)是灰度均衡轉換公式：

DB=f(DA)=DMax/AO H(U)du

(1)

3.5 圖像對比度增強

為了顯示圖像特征，圖像的對比度增強是必不可少的，通過統(tǒng)計灰度值，我們把小于LOW的信息作黑色處理，高于HIGH的則作為無關信息，需要將它們去掉。介于LOW和HIGH之間的灰度值，則進行對比度增強，將他們在總的灰度值里面的比例作為新的像素信息保存起來[12-13](見圖3)。

圖3 預處理的結構圖

算法流程圖如圖4所示。

圖4 算法流程圖

4 系統(tǒng)結構設計圖及其功能實現(xiàn)

系統(tǒng)設計分三級，包含4個一級指標，16個二級指標， 86個三級指標，5個四級指標。一級指標和二級指標為共性指標，三級和四級指標為數(shù)據(jù)采集項。一級指標包括：模板樣式選擇、正面服裝設計、側面服裝設計、樣式生成加工。一級和二級指標結構,即服裝三維參數(shù)化設計系統(tǒng)一級和二級指標結構如圖5所示。

服裝三維參數(shù)化設計系統(tǒng)模板樣式選擇正面服裝設計側面服裝設計樣式生成加工模板樣式選擇顏色添加圖案添加生成圖片參數(shù)化生成傳遞圖片參數(shù)傳遞加工生成衣服數(shù)據(jù)庫樣式選擇網(wǎng)上模板添加自主設計樣式擴展接口模板樣式選擇顏色添加圖案添加撤銷重做生成圖片[14]。

圖5 服裝三維參數(shù)化設計系統(tǒng)一級和二級指標結構圖

服裝的在線設計制作完成以后，需要對成品進行保存，把制作參數(shù)等信息傳給生產(chǎn)部門進行加工生產(chǎn)操作。生成圖片模塊和源代碼如圖6所示。

圖6 生成圖片

以下模塊是對區(qū)域選擇進行模擬操作，它的功能是選擇指定區(qū)域，這項功能使系統(tǒng)更加具有靈活性，可以對指定區(qū)域進行加工處理操作。如圖7所示。

Flex生成的SWF文件里面的位圖,如圖8所示。需要和Flash進行交互設計，這樣才能充分發(fā)揮FLEX和Flash的長處，以下是它們的交互操作和源代碼。

經(jīng)過整合操作以后，我們需要對處理過的圖片進行保存，以下功能是指定保存的路徑或是指定服務器上傳路徑[15]，功能圖片(見圖9)和側面效果圖片(見圖10)。

5 結 語

三維交互式服裝設計系統(tǒng)利用RIA結構的FLEX開發(fā)平臺，研制出了可選擇服裝樣式、圖案、顏色等功能的服裝設計系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有模板樣式選擇、正面服裝設計、側面服裝設計等功能，通過研究服裝曲面造型與參數(shù)化設計技術，將動態(tài)參數(shù)應用于服裝設計，達到了提高設計效率、節(jié)約成本的效果。同時通過應用該系統(tǒng)，將動態(tài)參數(shù)應用于服裝設計，達到了提高設計效率、節(jié)約成本的目的。服裝三維交互式將以服裝為代表的自由曲面類產(chǎn)品設計的計算機圖形處理成為了現(xiàn)實，實現(xiàn)產(chǎn)品設計的柔性化、個性化以及自動化。其研究成果在服裝相關領域有廣闊的推廣前景，同時由于鞋類設計、玩具設計、箱包設計領域有著和服裝設計類似特點的，在這些領域同樣可以應用，具有良好的推廣應用價值。

圖7 指定區(qū)域選取

圖8 FLEX生成位圖與Flash交互

圖9 圖片保存

反沖質子磁譜儀基于中子與聚乙烯靶的n-p散射及反沖質子在磁場中的色散、偏轉和聚焦等物理過程，其基本原理包含核反沖和磁分析2個過程。在實驗室坐標系中，與中子入射方向成角度φ的反沖質子，其能量Ep和中子能量En間的關系為

[1] 聶 卉，羅笑南.三維虛擬服裝縫合技術研究[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2002(11):10-13.

NIE Hui, LUO Xiao-nan. Simulation of 3-D Virtual Garment Stitching [J]. Journal of Computer Aided Design & Computer Graphics,2002(11):10-13.

[2] 陳桂林.數(shù)字化技術是服裝產(chǎn)業(yè)升級轉型的核心驅動力[J].服飾導刊，2012(1)：27-29.

圖10 效果圖界面

CHEN Gui-lin. Digital technology is the apparel industry upgrading and transformation of the core driving force[J].Fashion Guide,2012(1)：27-29.

[3] 楊嬌艷.面向服裝CAD的裁片設計技術研究與實現(xiàn)[D].杭州：浙江大學，2007.

[4] 武劍潔,樊 勁. 基于特征的服裝人體模型參數(shù)化建模方法[J].武漢理工大學學報，2000(1):29-32.

WU Jian-jie，F(xiàn)AN Jin. Method of mannequin parametric modeling based on characteristics [J]. JOURNAL OF HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2000(1):29-32.

[5] 張兆璞,郭小華.智能化服裝CAD系統(tǒng)與計算機集成化生產(chǎn)[J].北京輕工業(yè)學院學報,1991(1):78-86.

ZHANG Zhao-pu. The intelligent CAD system and computer integrated manufacturing[J]. Journal of Beijing Institute of light industry,1991(1):78-86.

[6] 王宗彥.基于約束的參數(shù)化設計與建庫工具研究[J].計算機輔助設計與制造，1998(4)：7-9.

[7] 鄭芳圃，三維參數(shù)化標準件庫的研究與實現(xiàn)[J].計算機輔助設計與圖形學學報，1999(3)：28-30.

ZHENG Fang-pu. Research and implementation of 3D parameterized standard parts library “Journal of Computer Aided Design and Graphics”, 1999(3): 28-30.

[8] 吳新媛,章翔峰.三維參數(shù)化CAD系統(tǒng)產(chǎn)品通用建庫平臺的研究與實現(xiàn)[J].機械制造，2008(6):7-9.

WU Xin-yuan, ZHANG Xiang-feng. Research and implementation of universal platform CAD system product of three parameters of [J]. Manufacturing,2008(6):7-9.

[9] 徐文鵬,陸國棟,王 劍,等.三維服裝CAD中幾何約束表達及其求解技術研究[J].計算機輔助設計與圖形學學報,2005(5): 4-9.

XU Wen-peng, LU Guo-dong, WANG Jian,etal. Research on geometric constraints description and solving technique in apparel CAD [J]. Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics, 2005, 17(5): 14-9.

[10] 王 媚.面向服裝CAD的三維人體建模與變形技術研究及實現(xiàn)[D].杭州:浙江大學, 2006.

[11] XU B, HUANG Y. Body scanning and modeling for custom fit garments [J]. Journal of Textile and Apparel,Technology and Management, 2002, 2(2): 1-11.

[12] Au C K, Yuen M M F. Feature-based reverse engineering of mannequin for garment design [J]. Computer-Aided Design,1999, 31(12): 751-759.

[13] McCartney J, Hinds B K, Seow B L,etal. Dedicated 3D CAD for garment modelling [J]. Journal of Materials Processing Technology, 2000, 107(11): 31-36.

[14] Lee S E, Chen J C. Mass-customization methodology for an apparel industry with a future [J]. Journal of Industrial Technology, 2000, 16(1): 1-8.

[15] Hinds B K, McCartney J. Interactive garment design [J].The Visual Computer, 1990, 6(6): 53-61.