基于3D掃描技術(shù)的褲結(jié)構(gòu)虛擬設(shè)計(jì)與2D紙樣轉(zhuǎn)換

韋歡蕓+周莉

摘要：文章通過(guò)對(duì)著褲裝的3D掃描實(shí)驗(yàn)，提取關(guān)鍵部位褲結(jié)構(gòu)線條進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)，形成一個(gè)可以根據(jù)設(shè)計(jì)意圖隨意調(diào)整尺寸的虛擬模型。并結(jié)合逆向工程轉(zhuǎn)換為2D紙樣，為解決服裝設(shè)計(jì)與樣板轉(zhuǎn)換平臺(tái)研究提供一個(gè)新的思路。

關(guān)鍵詞： 三維掃描；虛擬模型；逆向工程；2D紙樣

中圖分類(lèi)號(hào)：TS941.26 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Virtual Design of Trousers Pattern Based on 3D Scanning Technology and Related 2D Templates

Abstract： In this paper， based on a set of experiments on three-dimensional scanning of a dressed mannequin and by extracting key parts curves， a virtual trousers model whose size can be adjusted according to design was developed； and by using reverse engineering techniques， related 2D templates were obtained， offering an innovative solution to the study on the conversion between design and templates.

Key words： 3D scanning； virtual mannequin； reverse engineering； 2D template

三維掃描對(duì)人體數(shù)據(jù)的采集和分析，其最大的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在對(duì)一些很難人工采寸部位的形態(tài)和尺寸精確度上的數(shù)據(jù)提取。通過(guò)對(duì)著褲裝的三維掃描，提取關(guān)鍵部位曲線進(jìn)行虛擬建模，結(jié)合逆向技術(shù)解決設(shè)計(jì)與樣板轉(zhuǎn)換的新思路，是服裝技術(shù)革新、提高生產(chǎn)效率的趨勢(shì)；也是市場(chǎng)企業(yè)進(jìn)行在線預(yù)售，實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存經(jīng)營(yíng)的新?tīng)I(yíng)銷(xiāo)模式。

1 研究思路和方法

1.1 虛擬設(shè)計(jì)

虛擬設(shè)計(jì)是由多學(xué)科、先進(jìn)知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。其本質(zhì)是以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前提，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，實(shí)時(shí)地、并行地模擬出產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程及其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造成本、產(chǎn)品的可制造性、產(chǎn)品的可維護(hù)性和可拆卸性等，從而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一次成功率，以達(dá)到產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期及成本的最小化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

1.2.1 非接觸式三維人體掃描系統(tǒng)

非接觸式三維人體測(cè)量技術(shù)，通過(guò)應(yīng)用光敏設(shè)備捕捉投射到人體表面的光（激光、白光及紅外線）在人體上形成的圖像，描述人體三維特征。三維非接觸式掃描系統(tǒng)具有掃描時(shí)間短、精確度高、測(cè)量部位多等多種優(yōu)于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)和工具的特點(diǎn)。

1.2.2 逆向工程技術(shù)

逆向工程（Reverse Engineering， RE）是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)再現(xiàn)過(guò)程，即對(duì)一項(xiàng)目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行逆向分析及研究，從而演繹并得出該產(chǎn)品的處理流程、組織結(jié)構(gòu)、功能特性及技術(shù)規(guī)格等設(shè)計(jì)要素，以制作出功能相近，但又不完全一樣的產(chǎn)品。簡(jiǎn)而言之，就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（包括設(shè)計(jì)圖紙或數(shù)字模型）的過(guò)程。

1.2.3 DCTT 三維設(shè)計(jì)生成二維平面樣版

DCTT（Design Concept Tech Tex）是法國(guó)Lectra專為工業(yè)面料市場(chǎng)所設(shè)計(jì)的、可從三維模型設(shè)計(jì)制作開(kāi)發(fā)樣版的解決方案。采用DCTT只需在三維模型上畫(huà)出樣版邊界線（縫合線）再將之自動(dòng)展開(kāi)為二維樣版形狀即可用于樣品制作，同時(shí)可測(cè)量樣版變形程度、松緊度、周長(zhǎng)及面積以供可行性研究及成本計(jì)算評(píng)估，修改樣版或形狀以使成品盡可能接近產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格要求。

1.3 工作流程

整個(gè)褲結(jié)構(gòu)研究工作流程包含 4 個(gè)部分：三維掃描階段得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖，逆向工程階段完成對(duì)原始數(shù)據(jù)的提取和處理，數(shù)據(jù)建模階段生成CAD軟件可讀取的模型格式，虛擬設(shè)計(jì)階段完成從3D到2D的轉(zhuǎn)換過(guò)程。

2 褲結(jié)構(gòu)虛擬設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)流程（圖 2）

本次實(shí)驗(yàn)中，選取的人體模型為女性160/84A體型。掃描所得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖，通過(guò)匹配的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和切面曲線提取，建立人體與服裝的曲線參數(shù)關(guān)系，生成著裝模型；以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行尺寸調(diào)節(jié)和款型虛擬設(shè)計(jì)，最終拓展成2D紙樣。

2.2 設(shè)計(jì)類(lèi)型（圖 3）

在基礎(chǔ)褲結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變B樣條曲線的曲率參數(shù)，可以調(diào)整褲子合體度；通過(guò)改變B樣條曲線縱向數(shù)值，可以調(diào)整褲子的長(zhǎng)短；通過(guò)改變B樣條曲線的橫向數(shù)值，可以調(diào)整褲子外廓形。

當(dāng)然，細(xì)節(jié)、色彩、圖案和結(jié)構(gòu)線是在這 3 個(gè)方面的基礎(chǔ)下進(jìn)行局部細(xì)化，就可以得到變化豐富的3D褲結(jié)構(gòu)虛擬設(shè)計(jì)模型，經(jīng)過(guò)DCTT的處理，就可以生成2D樣版，大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期和制作成本。

2.3 技術(shù)改進(jìn)

（1）在進(jìn)行三維掃描時(shí)，褲襠下部的形態(tài)不夠完整，需要經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行填充。

（2）褲結(jié)構(gòu)曲線的擬合精度還需加大，本實(shí)驗(yàn)中的褲結(jié)構(gòu)模型在虛擬設(shè)計(jì)過(guò)程中的變化范圍還需擴(kuò)展，才能滿足豐富的設(shè)計(jì)變化。

（3）DCTT著裝模型生成過(guò)程中，對(duì)于服裝是一個(gè)極其理想的靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行，缺乏對(duì)動(dòng)態(tài)模型的評(píng)價(jià)歸納及模型影響因子的分析。

（4）利用本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行在線虛擬預(yù)售，還需要3D設(shè)計(jì)軟件如Maya進(jìn)行材質(zhì)的優(yōu)化，才能有真實(shí)的外觀和視覺(jué)體驗(yàn)。

3 結(jié)論

服裝是技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合，科技帶來(lái)藝術(shù)形式百花齊發(fā)和生產(chǎn)效率的大幅提升不容忽視。3D虛擬設(shè)計(jì)不但可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的再現(xiàn)，更是現(xiàn)階段難以預(yù)料和實(shí)現(xiàn)的形態(tài)最先進(jìn)的表達(dá)方式，我們期望在不久的將來(lái)，人們能在N維空間全方位地認(rèn)識(shí)自己、解構(gòu)服裝，真正實(shí)現(xiàn)快時(shí)尚。同時(shí)，結(jié)合3D設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行服裝模型的表面渲染，使在線顯示更加逼真，是電商預(yù)售新模式、實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存的有利手段。

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