基于三維虛擬試衣系統(tǒng)的人體縮放模型精度研究

陳鳳琴（江西服裝學(xué)院服裝商貿(mào)分院，江西 南昌 330201）

?

基于三維虛擬試衣系統(tǒng)的人體縮放模型精度研究

陳鳳琴
（江西服裝學(xué)院服裝商貿(mào)分院，江西 南昌 330201）

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，二維平面試衣系統(tǒng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代人們的生活和工作需求，由此開(kāi)發(fā)了三維虛擬試衣系統(tǒng)。本文從三維虛擬試衣系統(tǒng)和人體縮放模型兩個(gè)概念化入手，根據(jù)應(yīng)用原理進(jìn)行探索，以促進(jìn)我國(guó)三維虛擬試衣系統(tǒng)模型的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：三維虛擬；試衣系統(tǒng)；人體縮放模型；精度分析

目前我國(guó)三維服裝CAD是以計(jì)算機(jī)掃描儀為基礎(chǔ)進(jìn)行的，它是先通過(guò)掃描儀掃描得到人體參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)建立虛擬人體模型，整個(gè)環(huán)節(jié)復(fù)雜且繁瑣，已經(jīng)不能順應(yīng)時(shí)代的潮流。在我國(guó)電商市場(chǎng)日益發(fā)展的今天，B2C的商業(yè)模式已經(jīng)對(duì)三維試衣系統(tǒng)提出了新的要求，三維虛擬試衣系統(tǒng)不能適應(yīng)我國(guó)迅速發(fā)展的電商需求［1］，針對(duì)三維虛擬試衣系統(tǒng)中人體縮放模型的精度分析研究已經(jīng)勢(shì)在必行。

1　三維虛擬試衣系統(tǒng)技術(shù)

三維虛擬試衣系統(tǒng)是一個(gè)新型的概念，是電商時(shí)代的一個(gè)產(chǎn)物。三維試衣過(guò)程較為復(fù)雜，技術(shù)要求較多，主要分為以下三個(gè)方面。

（1）利用三維技術(shù)將現(xiàn)實(shí)衣物分析成為一個(gè)電腦模型，組成一個(gè)虛擬服裝效果，但是由于服裝的質(zhì)地柔軟，服裝通過(guò)三維技術(shù)輸入電腦后容易變形的，這成為三維虛擬試衣空間發(fā)展的一個(gè)難題，目前，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)逐步解決了這個(gè)難題。

（2）利用三維技術(shù)搭建一個(gè)人體三維模型。除了利用到三維技術(shù)之外，對(duì)于人的能動(dòng)性結(jié)構(gòu)也需要進(jìn)行技術(shù)輸入，要進(jìn)行有針對(duì)性、有區(qū)別性的三維人體模型搭建，這成為三維虛擬試衣系統(tǒng)的第二個(gè)難題。

（3）在虛擬服裝的易變性情況下，與三維人體模型進(jìn)行結(jié)合后，軟件系統(tǒng)很難控制虛擬服裝發(fā)生的各種扭曲變形，不能展現(xiàn)真實(shí)的人物試穿效果，這是三維虛擬試衣系統(tǒng)的難點(diǎn)中的難點(diǎn)。

2　人體縮放模型使用原理

人體縮放模型是三維虛擬試衣系統(tǒng)中的一項(xiàng)技術(shù)，指通過(guò)現(xiàn)代化的信息技術(shù)構(gòu)建出立體化的虛擬人體模型，而且此模型可以根據(jù)各個(gè)國(guó)家、地區(qū)、種族人體結(jié)構(gòu)的不同進(jìn)行縮放變形，其中人體縮放模型精度性是研發(fā)的重點(diǎn)。三維虛擬試衣系統(tǒng)中人體縮放模型就是利用這種曲線(xiàn)進(jìn)行模擬，在計(jì)算機(jī)中形成人體模型，與服裝虛擬模型進(jìn)行組合，最終達(dá)到試衣的效果。貝茲曲線(xiàn)是依據(jù)四個(gè)位置任意的點(diǎn)坐標(biāo)繪制出的一條光滑曲線(xiàn)［2］。通常，階的貝茲曲線(xiàn)，即雙階貝茲曲線(xiàn)之間的插值，是根據(jù)三維虛擬試衣系統(tǒng)中人體縮放模型的具體需要參數(shù)來(lái)進(jìn)行取值。

3　人體縮放模型建模分析

用于三維試衣系統(tǒng)中的人體建模常用的軟件有3DMAX、Maya、Matlab等，3DMAX在人體建模上運(yùn)用較多，系統(tǒng)對(duì)貝茲曲線(xiàn)或曲面的調(diào)節(jié)變化效果最好，但是由于3DMAX軟件公司對(duì)自己的保護(hù)，有許多功能不能正常使用，因此貝茲曲面的操作不方便。所以我們使用矩陣運(yùn)算能力出色的 Matlab軟件來(lái)建立人體模型進(jìn)行分析與研究。

3.1人體身高縮放模型建模步驟

先用標(biāo)準(zhǔn)模型分層取樣，得到貝茲曲線(xiàn)值。對(duì)于取樣的層次依據(jù)人體曲面變化特征選取，根據(jù)快慢的變化疏密取樣。依據(jù)人體身高的比例，取得縮放的尺寸值。然后調(diào)節(jié)新的人體特征點(diǎn)重新建立貝茲曲面，獲得取樣者的人體模型，（如圖1所示）。

3.2人體體重縮放模型建模步驟

人體的體重是區(qū)分人體型胖瘦的重要依據(jù)，所以人體體重縮放模型建模是比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型按V向分層取樣，得到貝茲曲線(xiàn)，再對(duì)人體截面曲線(xiàn)進(jìn)行值分析，獲得準(zhǔn)確的尺寸縮放的特征節(jié)點(diǎn)。按相關(guān)公式得到特征節(jié)點(diǎn)的切向量，再按公式求法向量。再根據(jù)人體體重比例得到貝茲曲面縮放量。依據(jù)新數(shù)值的調(diào)節(jié)伸展特征節(jié)點(diǎn)，重新建立貝茲曲面，（如圖2所示）。

3.3人體腰圍縮放模型建模步驟

關(guān)于腰圍的縮放建模是非常重要的，因?yàn)槿藗冊(cè)谶x購(gòu)服裝時(shí)十分關(guān)注腰圍的形態(tài)，但腰圍的縮放變化指是局部的縮放，運(yùn)用Matlab軟件只需要局部的重建，快速的可以完成腰圍建模。先用標(biāo)準(zhǔn)模型分層取樣，得到貝茲曲線(xiàn)值。對(duì)于取樣的層次依據(jù)人體曲面變化特征選取，根據(jù)快慢的變化疏密取樣。對(duì)人體截面曲線(xiàn)進(jìn)行值分析，獲得準(zhǔn)確的尺寸縮放的特征節(jié)點(diǎn)。按相關(guān)公式得到特征節(jié)點(diǎn)的切向量，再求法向量。再根據(jù)人體腰圍比例得到貝茲曲面縮放量。依據(jù)新數(shù)值的調(diào)節(jié)伸展特征節(jié)點(diǎn)，重新建立貝茲曲面（如圖3所示）。

圖1　身高縮放模型比較

圖2　體重縮放模型比較

圖3　腰圍縮放模型比較

4　人體縮放模型精度分析

在Matlab軟件人體縮放建模中，人體模型在進(jìn)行長(zhǎng)度和寬度的縮放后，模型很容易失真，無(wú)法準(zhǔn)確得到我們變換身高和體重的參數(shù)后的人體縮放模型。我們?cè)費(fèi)atlab軟件中按照標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)值縮放模型之后得到標(biāo)準(zhǔn)的人體縮放模型，后期的變換參數(shù)的人體模型，需要根據(jù)具體的身高、體重參數(shù)共同縮放來(lái)獲取新的人體縮放模型。分別在標(biāo)準(zhǔn)的人體模型和縮放模型的貝茲曲面的U向和V向取五十個(gè)點(diǎn)，共計(jì)兩千五百個(gè)點(diǎn)，比較兩種模型的誤差得到其精度，我們用 SSE和R-square來(lái)反映模型的精度。通過(guò) 1.2的比例為例子進(jìn)行分析。按照人體建模縮放比例為1.2的方式，比較從縮放比例0.6到1.8之間的模型精度，如表1所示。

通過(guò)表格分析比較和模型的展示我們可以看出，隨著縮放比例增大或者縮小，模型的精度也會(huì)隨著降低，縮放比例控制在0.8-1.4之間，這樣的模型精度才能基本達(dá)到使用的滿(mǎn)意度。

5　結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于三維虛擬試衣系統(tǒng)中人體縮放模式的研究已經(jīng)有了初步的認(rèn)識(shí)，但是還是不夠深入，模型未建立，還有很大的提升空間。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉軍，李重，胡覺(jué)亮. 基于特征匹配的三維試衣效果［J］. 紡織學(xué)報(bào)，2009（01）: 35-38.

［2］金國(guó)英，羅戎蕾. 虛擬試衣系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架研究［J］. 絲綢，2013（09）: 17-21.

（責(zé)任編輯：吳湘銀）

中圖分類(lèi)號(hào)：TU205

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.073

文章編號(hào)：1672–7304（2016）01–0157–02

作者簡(jiǎn)介：陳鳳琴（1979-），女，江西宜春人，講師，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用。

3D virtual fitting system of human body scale accuracy analysis of the model

CHEN Feng-qin
（Jiangxi institute of fashion technology ，Nanchang Jiangxi 330201）

Abstract:With the development of science and technology， two-dimensional plane fitting system cannot meet the demand of modern people's life and work， thus developed a 3 d virtual fitting system. Starting from the 3 d virtual fitting system and two conceptualization of the human body scale model， according to the principle of application to explore， to promote the development of 3 d virtual fitting system model in China.

Key words:3D virtual； The fitting system； The human body scale model； Precision analysis