人體測量及智能購衣的專家控制系統(tǒng)設(shè)計

馮益林 余粟 王盟 趙玉強 王凱

摘 要：在目前服裝設(shè)計中，大部分設(shè)計參考的都是以前收集的數(shù)據(jù)，并不能滿足當下設(shè)計服務的目標人群的審美要求。為了制造能夠最大滿足目標人群服裝，建立一個針對特定目標人群且可靠的測量數(shù)據(jù)庫，設(shè)計一個具有智能推薦的購衣系統(tǒng)。以Visual Basic為開發(fā)平臺，在系統(tǒng)中引入專家控制，通過人體測量獲得顧客身材數(shù)據(jù)后，同時還能與顧客的身材及喜好相結(jié)合，推薦客戶合適的服裝款式。實驗表明，系統(tǒng)能夠?qū)y量數(shù)據(jù)進行分析并且能夠?qū)崿F(xiàn)智能推薦購衣，做到了服裝設(shè)計的多樣化，提高了客戶的滿意度。

關(guān)鍵詞：人體測量;專家控制;智能購衣

文章編號：2095-2163（2019）04-0280-04 中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A

0 引 言

時下，消費者對服裝的時尚要求越來越高，尤其在服裝的款式設(shè)計和彰顯個性方面的設(shè)計需求正愈加迫切，同時隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，服裝行業(yè)的發(fā)展模式也勢必發(fā)生轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的人工測量方式效率不高，且容易存在誤差，因此引入自動人體測量設(shè)備Boss-21[1]。Boss-21采集圖像只需數(shù)秒鐘，比人體測量專家得到的數(shù)據(jù)還要可靠，而且在構(gòu)建時采用的是已有的通用技術(shù)，方便后續(xù)操作。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)還增加了專家系統(tǒng)設(shè)計，幫助服裝設(shè)計師在最短時間內(nèi)快速選擇滿足顧客需求的服裝款式，進一步提高工作效率。

本次研究中，以Visual Basic為開發(fā)平臺，搭建一個方便客戶選擇衣服的友好操作界面，且能夠與人體測量[2]系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)。首先設(shè)計了能夠集成多渠道素材的信息融合系統(tǒng)，對這些信息提取特征量，形成特征信息庫，把處理后的數(shù)據(jù)提交給服裝制造商。系統(tǒng)中融入專家控制[3]，就可為用戶選裝做出智能推薦，同時添加個性設(shè)計元素，使得可供選購的衣服樣式更加豐富。其次，構(gòu)建專家知識庫。專家知識庫是以產(chǎn)生式規(guī)則和模糊知識表達等多種形式表達確定性和非確定性的專家知識。最后，運用知識庫進行了購衣推理機的設(shè)計，用戶可以方便地擴充、以及靈活更新衣服的款式。仿真測試表明，本文系統(tǒng)功能豐富，后期推薦符合客戶需求，為實現(xiàn)服裝業(yè)人體測量與制衣信息化提供了有益方案，同時為客戶選購服裝也增加了一種簡便的購衣途徑。

1 系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)功能

本文研發(fā)系統(tǒng)功能強大，包括用戶的登錄與退出、測量信息的錄入、數(shù)據(jù)的整理、特征的提取、服裝推薦等。系統(tǒng)的E-R圖主要包括客戶信息、衣服屬性和知識庫。將測量數(shù)據(jù)導入系統(tǒng)，計算后得出其特征值，再將特征值輸入特征信息庫供推理機搜索與查詢。此外，還可由用戶自助添加個性元素，系統(tǒng)通過計算搜索呈現(xiàn)合適的服裝款式，供給用戶選擇。系統(tǒng)的E-R圖如圖1所示。

1.2 人體測量系統(tǒng)原理

測量系統(tǒng)主要由測量裝置（包括紅外、身高、體重測量系統(tǒng)和攝像機）、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、通訊模塊和計算機四個部分組成[4-6]。采用Boss-21進行人體測量以及數(shù)據(jù)的交換。Boss-21從頂部、前部和側(cè)面對人體進行從上到下的全身掃描測量，捕捉3幅高分辨率圖像。這一做法是為了提高測量系統(tǒng)的效率。測量前，通過統(tǒng)計不同身高段人體的某些特點，建立相應的數(shù)據(jù)庫。測得的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后送入微電腦中，再處理攝像頭所獲得的圖像數(shù)據(jù)，得出三維人體基本尺寸框架模型。

Boss-21可以使用任何語言，并與任何現(xiàn)有的IT基礎(chǔ)設(shè)施進行交互，只需幾秒鐘即可完成人體測量和服裝尺寸的正確計算。通過在數(shù)據(jù)庫中記錄用戶的服裝尺寸要求，可以更準確地進行庫存獲取和管理。為定制服裝和個人設(shè)備的構(gòu)建提供準確的數(shù)據(jù)。另外，提供人機接口來控制掃描裝置以適應某些特殊的測量對象。

1.3 專家控制原理

專家控制主要由知識庫和推理機構(gòu)成，可以在線獲取反饋信息進行工作。根據(jù)專家的各種經(jīng)驗，按照自有的邏輯和植入的算法實現(xiàn)判斷和控制[7]。關(guān)鍵在于從傳感器中識別和獲取定量的控制信號，同時能夠根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)及誤差情況，靈活選取最佳控制規(guī)律，自適應調(diào)節(jié)控制器的參數(shù)，適應對象特性及環(huán)境的變化，使系統(tǒng)具有很好的魯棒性。推理機將用戶信息與知識庫中的規(guī)則進行匹配，通過解釋器實現(xiàn)系統(tǒng)與用戶之間的通信，回答并解釋用戶的問題，推演得到結(jié)論并傳送給用戶[8-9]。由于知識庫內(nèi)知識可能存在缺陷，領(lǐng)域?qū)＜倚枰ㄆ谏壨晟?，將知識庫中的專家經(jīng)驗和知識進行擴展和豐富，給出更精準的推薦服裝。專家控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

本次研發(fā)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)的采集與傳送以及最終的控制器輸出。其中，數(shù)據(jù)的采集使用Boss-21測量儀器，將所測數(shù)據(jù)傳送到上位機進行特征值的計算和整理，并且錄入專家系統(tǒng)由專家控制器進行計算分析，根據(jù)特征信息庫和控制規(guī)則庫，給用戶智能推薦最適合本人的衣服款式。研發(fā)時，為了能夠使系統(tǒng)達到精確的智能推薦效果，需搜集并錄入大量的服裝圖片，并能夠及時更新當下新潮、且流行的衣服款式，最大化滿足客戶的需求。整個系統(tǒng)軟件部分在VB6.0中設(shè)計完成。分析可知，本系統(tǒng)的核心設(shè)計就在于如何完善知識庫的儲備和設(shè)計專家控制器的規(guī)則、并運用專家控制來選擇服裝和實現(xiàn)智能推薦。智能購衣推薦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。對此可得闡釋分述如下。

2.1 專家控制知識的表達

知識庫是專家控制的知識源，包括特征信息庫和控制規(guī)則庫。特征信息庫的建立由單片機完成，控制規(guī)則庫的建立則在系統(tǒng)中預設(shè)完成。這實質(zhì)上就是一個智能化的計算機程序系統(tǒng)，其中包含了一個領(lǐng)域內(nèi)的大量專家的知識和經(jīng)驗，本文可以利用人類專家的知識和解決問題的方法來得到對這一領(lǐng)域研發(fā)后的技術(shù)成果。利用測量數(shù)據(jù)與特征之間的隸屬關(guān)系建立關(guān)系矩陣，尋求目標值。

本次研究發(fā)現(xiàn)，正常情況下胸圍應為身高的一半;腰圍比胸圍小20 cm;大腿圍比腰圍小10 cm;小腿圍比大腿圍小20 cm;上臂圍是大腿圍的一半;頸圍與小腿圍相等;肩寬等于胸圍的一半減4 cm。根據(jù)專家控制的判斷規(guī)則，列出身高及身體各處的參考標準數(shù)據(jù)表，表的設(shè)置直接會影響到專家系統(tǒng)的正確判斷能力。若所測樣本數(shù)據(jù)大于標準則較大，例如身高165 cm，頸長大于11.8 cm則認為頸長較長，其它各參數(shù)規(guī)則相同。身材標準尺寸見表1。

2.2 特征信息庫的建立

特征信息庫主要任務是對多種渠道的判斷信息進行融合，使得這些多渠道的判斷信息具有統(tǒng)一規(guī)范的表現(xiàn)形式和屬性。判斷信息可分為數(shù)據(jù)信息和非數(shù)據(jù)信息兩種形式，對這些信息采用不同的特征提取方式和特征提取算法，使得處理后的信息具有特征值和狀態(tài)兩個屬性。在實際的系統(tǒng)中，會對系統(tǒng)中各種參數(shù)進行監(jiān)測，數(shù)據(jù)被保存到數(shù)據(jù)庫中。

根據(jù)標準身材數(shù)據(jù)，篩選出特征寫入特征信息庫，對實際用戶的身材進行測量并將數(shù)據(jù)與標準做比較，得出篩選條件，整個過程在軟件中進行，只需要人工按照步驟操作即可。對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)采用一個特定的特征值提取算法形成特征數(shù)據(jù)信息，每一條特征數(shù)據(jù)信息都有對應的取值范圍。當在取值范圍內(nèi)時，該條特征數(shù)據(jù)信息狀態(tài)為真，否則為假。將衣服根據(jù)不同尺寸、款式進行分類和做出類別標簽，以實現(xiàn)準確推薦衣服的功能。研究中用到的特征信息庫的部分內(nèi)容參見表2。

2.3 控制規(guī)則的建立

規(guī)則庫由多條產(chǎn)生式規(guī)則構(gòu)成，如果該規(guī)則的前提是與數(shù)據(jù)庫中的事實相匹配，問題就可以得到解決;否則，將該規(guī)則的前提作為一個新的目標，再在規(guī)則庫中通過迭代搜尋速算運行得到匹配新目標的特征值。系統(tǒng)要求用戶以對話的形式輸入必要的事實。其中，專家系統(tǒng)的規(guī)則庫一般采用產(chǎn)生式規(guī)則表示，即：

IF 控制局勢（事實和數(shù)據(jù)）THEN 操作結(jié)論

在設(shè)計控制規(guī)則方面，還充分考慮了顏色，式樣等方面，以滿足不同的需求。研究中得到的部分推理規(guī)則如下：

（1）腿長大于腿長標準，系統(tǒng)認為樣本腿長較長，推薦穿連衣裙。

（2）腿長小于腿長標準，系統(tǒng)認為樣本腿長較短，推薦穿短裙。

（3）腰圍大于腰圍標準，系統(tǒng)認為樣本腰圍較大，推薦穿寬松衣服。

（4）腰圍小于腰圍標準，系統(tǒng)認為樣本腰圍較小，推薦穿修身衣服。

（5）肩寬大于肩寬標準，系統(tǒng)認為樣本肩部較寬，推薦穿收肩類衣服。

3 系統(tǒng)運行與實現(xiàn)

用戶先進入以VB6.0搭建的人機界面登錄系統(tǒng)，緊接著將提供身材數(shù)據(jù)。在檢測到用戶的身材數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)加以適當處理，篩選特征，再由用戶根據(jù)自己的愛好，輸入衣服的屬性。本次研發(fā)中涉及的個性化屬性選擇分別是：碎花、無領(lǐng)、青春，系統(tǒng)能夠正確運行并實現(xiàn)預期功能。身材數(shù)據(jù)見表3，系統(tǒng)輸出結(jié)果如圖4、圖5所示。

運行結(jié)果分別是編號1的碎花裙子和編號3的黃色衛(wèi)衣，款式推薦較為準確，由于款式圖片繁多，本文僅選取部分作為代表，說明專家控制系統(tǒng)推薦服裝款式的正確性。

4 結(jié)束語

在Visual Basic平臺上搭建人機交互系統(tǒng)，通過Boss-21的測量數(shù)據(jù)，設(shè)計了智能購衣系統(tǒng)。在系統(tǒng)中加入了專家控制，根據(jù)多組實驗表明，該系統(tǒng)能夠很好實現(xiàn)人體測量數(shù)據(jù)與特征的轉(zhuǎn)換，而且能夠根據(jù)用戶的實際體型、個人喜好等情況，分析判斷及自動篩選出適合于用戶自身的服裝款式，推薦并在界面中展示給用戶，實現(xiàn)了智能推薦服裝的功能。該系統(tǒng)使用戶在挑選服裝時節(jié)省了時間，滿足了用戶的一般需求，達到了協(xié)助用戶選購滿意服裝的設(shè)計目標。

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