基于CLO3D虛擬試衣技術(shù)的著裝合體性評估

田丙強， 徐增波， 胡守忠

(1. 上海工程技術(shù)大學(xué) 服裝學(xué)院，上海 201620； 2. 上海市服裝創(chuàng)意設(shè)計與數(shù)字化專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺，上海 201620)

隨著服裝電子商務(wù)及O2O(Online to Offline)電商平臺的發(fā)展，網(wǎng)購服裝已成為日常消費一部分，但消費者線上渠道進行服裝選購，無法對服裝的尺碼、款式及合體性等進行著裝試穿體驗，導(dǎo)致消費者線上購買服裝產(chǎn)生的退換貨問題日趨嚴(yán)重。盡管服裝行業(yè)采用服裝型號來建立服裝版型與人體體型之間的對應(yīng)關(guān)系，但是，成衣規(guī)格不等同于具體的人體尺寸。由于人體體形的多樣性和人體表面的復(fù)雜性，很難在已有成衣規(guī)格尺寸中找到“度身定做”效果的服裝[1-2]，線上渠道購買服裝的人體穿著合體性評估成為服裝電子商務(wù)發(fā)展中亟待解決的問題。

服裝試穿效果合體性主要通過視覺和觸覺來感知，服裝合體性評估關(guān)系到人體和服裝是否滿足一系列要求[3]。目前，服裝的著裝合體性評估研究方法主要分為主觀評價方法和客觀評價方法。主觀評價是通過讓被測試者穿上衣服，選擇相應(yīng)的人體部位作為服裝合體性的評級因素，通過自己的主觀感受或經(jīng)過培訓(xùn)的觀察者進行評價，對服裝合體性意見采用chi-square、模糊數(shù)學(xué)、層次分析等統(tǒng)計方法，得到各服裝型號對于不同體型人群的綜合合體性[4-5]。由于評價過程中不可避免存在人為因素的影響，評價結(jié)果具有不確定性?？陀^評價法主要通過三維掃描儀等設(shè)備進行人體掃描，得到用戶的人體詳細(xì)數(shù)據(jù)，采用圖像處理、數(shù)學(xué)建模、壓力點檢測等客觀方法，定量分析評價服裝合體性[6-7]。雖然客觀定量評價更為可信，但需要去指定的地點進行人體尺寸的三維掃描，獲取方式給消費者帶來了不便，使用起來較為困難，且設(shè)備較昂貴[2，8]。主觀方法只考慮個人主觀感受，客觀方法只關(guān)注人體的詳細(xì)數(shù)據(jù)，兩種方法都無法兼顧人體主觀感受和客觀人體數(shù)據(jù)，存在一定局限性。

針對上述問題，本文提出利用CLO3D虛擬試衣技術(shù)對人體著裝合體性進行評估，依據(jù)人體著裝與未著裝兩種狀態(tài)下的松量量化問題研究，構(gòu)建著裝合體性評估方法，通過所研究人體參數(shù)、服裝參數(shù)及壓力值范圍來得出合理的合體性評估結(jié)果。首先，借助CLO3D虛擬試衣技術(shù)，以女式襯衫為研究對象，研究著裝狀態(tài)下，女式襯衫對人體關(guān)鍵部位的壓力點值，提取壓力參數(shù)，建立壓力參數(shù)與主觀合體性數(shù)學(xué)關(guān)系。其次，運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立合體性評估模型，最終實現(xiàn)著裝合體性評估。

本文提出的基于CLO3D虛擬試衣技術(shù)的著裝合體性評估方法的優(yōu)點在于運用先進的虛擬試衣技術(shù)，包括打版、面料選擇、個性化人模編輯、虛擬縫合、虛擬松量及壓力計算等過程，構(gòu)建著裝合體性客觀評估模型，操作簡單，具有一定的應(yīng)用推廣性。

1 研究準(zhǔn)備

1.1 格柏制版

利用格柏服裝CAD系統(tǒng)進行女式襯衫的樣版制作：根據(jù)設(shè)定的服裝參數(shù)，進行女式襯衫的制版和放縫，將放縫好的衣身前片、后片、領(lǐng)底、領(lǐng)座、袖片、袖口等分別保存成dxf格式導(dǎo)出。然后利用格柏服裝CAD系統(tǒng)將設(shè)計的8件女式襯衫打版，服裝參數(shù)如表1所示。

表1 女性襯衫服裝參數(shù)表(單位：厘米)

1.2 CLO3D技術(shù)將虛擬人體與服裝擬合

采集適量著裝狀態(tài)關(guān)鍵部位壓力值，并進行合體性主觀評估[9]，在這里將虛擬人模設(shè)置為12種體型，女性體型及部位參數(shù)如表2所示。將人模身上關(guān)鍵部位的提取點設(shè)置為背面的頸椎點、肩圍線上側(cè)面左右2點、手臂上肢側(cè)面左右2點、胸圍線上正面左右2點、腰圍線上正面左右2點，共9個點，包含了人體的正面、側(cè)面和背面。

表2 女性體型及部位參數(shù)表(單位：厘米)

2 CLO3D技術(shù)合體度壓力范圍

2.1 著裝壓力顯示步驟

在人體模特編輯器中，輸入設(shè)定的值，調(diào)整虛擬人模的各部位尺寸，這里以155 cm標(biāo)準(zhǔn)體型為例。

第一步，選擇在格柏服裝CAD系統(tǒng)中制作的第一件女式襯衫155/84A的樣版，將樣版中的衣身前片、后片、袖片、領(lǐng)底等分別導(dǎo)入，按基準(zhǔn)線展開后片，前片復(fù)制、粘貼、水平旋轉(zhuǎn)，袖片復(fù)制、粘貼、水平旋轉(zhuǎn)等，得到完整的二維版片。

第二步，將制作的二維版片，根據(jù)人體投影圖將樣片的前后片、袖片、領(lǐng)片等放置在適當(dāng)位置。使用虛擬縫紉工具進行虛擬縫合，然后執(zhí)行“同步化”命令，完整的衣片便穿在3D 模特窗口的人體上，實現(xiàn)了版片由二維到三維的轉(zhuǎn)變過程，如圖1所示。

(a) 二維服裝版片

(b) 虛擬縫合圖

(c) 三維成衣圖

第三步，完成虛擬縫合后，在進行試穿擬合時，會出現(xiàn)不平整的地方，需進行服帖度整理，調(diào)整完之后得到較為平整的衣服。人體著裝試穿擬合前后狀態(tài)如圖2所示。

(a) 調(diào)整前

(b) 調(diào)整后

第四步，給襯衫添加面料信息，設(shè)置顏色，并將布料設(shè)置為棉布。虛擬試衣效果如圖3所示。

圖3 CLO3D虛擬試衣效果圖Fig.3 Effect map of CLO3D virtual fitting

第五步，打開主菜單上的壓力測試工具，服裝人體著裝的舒適性用壓力分布及接觸點分布來呈現(xiàn)。壓力分布可反映人體著裝時服裝的受力程度，用顏色表示，紅色面積越大表明面料拉伸強度越強，服裝壓迫感越強。調(diào)試服裝的松量后顯示紅色面積變小，綠色面積變大，代表面料拉伸度變?nèi)酰b壓迫感變?nèi)?，所設(shè)計的服裝接觸點分布范圍小且平均分布，反映了該服裝不會對人體造成束縛感。(注：紅色對應(yīng)圖像中灰度較亮區(qū)域、綠色對應(yīng)圖像中亮度較暗區(qū)域，下同)。

在第一次試驗中，選擇155/84A的襯衫樣版適用于人體體型為155 cm標(biāo)準(zhǔn)體型。依據(jù)該合身體型，從人體著裝不同角度各部位壓力圖(如圖4所示)中可以看出，在胸圍、肩膀和頸椎部分的面積顏色呈現(xiàn)淺紅，其余部分呈現(xiàn)綠色，表明該服裝在人體穿著中的視覺效果及著裝方面非常合體。

(a) 正面

(b) 背面

(c) 側(cè)面

Fig.4Differentpartsofthepressureofwearingclothes

2.2 關(guān)鍵部位壓力參數(shù)提取

在得到人體著裝壓力分布圖后，要進行關(guān)鍵部位的壓力參數(shù)提取。將需要提取壓力值的部位定位為肩圍線上正面左右2點、側(cè)面2點、背面左右2點；胸圍線上正面左右2點、側(cè)面2點、背面左右2點；腰圍線上正面左右2點、側(cè)面2點、背面左右2點；腹圍線上正面左右2點、側(cè)面2點、背面左右2點；背面的頸椎點以及左右2點；手臂上肢正面左右2點、側(cè)面兩點、背面左右2點。

當(dāng)確定了要提取壓力參數(shù)的部位后，開始對每一個部位進行壓力提取，壓力參數(shù)如表3所示。

表3 壓力參數(shù)表(單位：cN/cm2)

155 cm標(biāo)準(zhǔn)體型下的壓力參數(shù)提取完之后，保持襯衫版片不變，依據(jù)12種人體體型改變尺寸，讓該襯衫分別與剩下的體型進行虛擬試衣，并提取每種體型下的壓力參數(shù)，記錄試驗數(shù)據(jù)。這樣得到女式襯衫版型為155/84A下的12組試驗數(shù)據(jù)。

為了更好地評價襯衫的合體性，將合體等級分為5個等級，并分別給出評分，其中，合體為5分，較為合體為4分，一般合體為3分，較為不合體為2分，不合體為1分。在每個等級后給出女式襯衫各部位壓力值范圍，如表4～8所示。

表4 合體的女式襯衫各部位壓力值范圍表(單位：cN/cm2)Table 4 The range of different parts of women’s shirts pressure for fit(unit： cN/cm2)

表5 較為合體女式襯衫各部位壓力值范圍表(單位：cN/cm2)Table 5 The range of different parts of women’s shirts pressure for not very fit(unit： cN/cm2)

表6 一般合體女式襯衫各部位壓力值范圍表(單位：cN/cm2)Table 6 The range of different parts of women’s shirts pressure for general fit(unit： cN/cm2)

表7 較為不合體女式襯衫各部位壓力值范圍表(單位：cN/cm2)

表8 不合體女式襯衫各部位壓力值范圍表(單位：cN/cm2)

3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立

3.1 模型建立過程

本文采用Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中的3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，其輸入層節(jié)點數(shù)為9，對應(yīng)表4～8中9個壓力分布值，中間層節(jié)點數(shù)為10，輸出層節(jié)點數(shù)為1，對應(yīng)表4～8中5分制合體評估值。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本數(shù)為96，涵蓋各組壓力測試分布，其輸出為主觀合體性評估值。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練誤差直方圖(如圖5所示)中可以看出，訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)誤差的大小主要集中在-0.358 4～0.390 3，說明試驗數(shù)據(jù)的差異性不大。

圖5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練誤差直方圖Fig.5 Training error histogram of neural network

線性回歸分析結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，訓(xùn)練樣本的輸出結(jié)果與目標(biāo)值間線性擬合方程為y=0.95x+0.17，相關(guān)系數(shù)R=0.99。

當(dāng)R>0.80時，說明此函數(shù)中的兩個變量之間存在相關(guān)關(guān)系，并且相關(guān)度較高。

(a) 訓(xùn)練樣本

(b) 驗證樣本

(c) 測試樣本

(d) 總體樣本

3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

為驗證該模型合體性評估是否合理，試驗過程中選擇2名身高170 cm左右的女性樣本，其中一名體型適中，另一名體型偏胖，分別試穿2件襯衫，該2件襯衫型號分別為165/90A、 170/94A。利用壓力試驗儀器測量2件襯衫對170 cm體型適中的女性樣本的關(guān)鍵部位壓力，選擇的身體部位和上述試驗的部位一致，所得數(shù)據(jù)為身高170 cm體型適中的女性樣本身穿165/90A、 170/94A型號的女式襯衫(見表9)。

輸入x1=

[38.43 48.84 47.34 15.30 15.88

85.34 84.22 34.34 35.94 32.02

41.03 40.18 10.32 10.15 68.94

68.12 28.15 29.43]

得到y(tǒng)1=[3 5]

該方法可判斷出該女性試穿165/90A的衣服為一般合體，穿170/94A的衣服為合體，表明該方法可較好地評判服裝試穿效果，判斷服裝是否合體。

表9 170 cm體型適中的女性的關(guān)鍵部位壓力

4 結(jié) 語

本文基于CLO3D虛擬試衣技術(shù)的著裝合體性客觀評估，將女式襯衫對人體關(guān)鍵部位壓力值與服裝合體性評估相結(jié)合，對各部位的壓力值范圍歸納總結(jié)，得出著裝合體、較為合體、一般、較為不合體、不合體5個服裝合體性等級。但是只通過壓力值來評估女式襯衫的合體性不免有些繁瑣，后續(xù)研究中可以通過女式襯衫對人體關(guān)鍵部位壓力值與服裝合體性評之間的對應(yīng)關(guān)系，來研究服裝參數(shù)與人體體型參數(shù)與合體性之間的對應(yīng)關(guān)系，直接給出服裝型號對個性體型的合體度。同時后續(xù)研究還可以考慮從服裝型號參數(shù)與人體體型參數(shù)入手，增強該研究設(shè)計的科學(xué)性以及實用性，即通過大量的試驗，測得服裝對人體關(guān)鍵部位的壓力數(shù)據(jù)，建立服裝型號參數(shù)和人體體型參數(shù)，將兩者結(jié)合來評估服裝的合體性。