基于AIGC技術(shù)的虛擬試衣系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘 要：文中設(shè)計了一種基于AIGC技術(shù)的虛擬試衣系統(tǒng)。該虛擬試衣系統(tǒng)由STM32F407微處理器和Stable Diffusion圖像生成工具構(gòu)成。微處理器與多種外設(shè)相結(jié)合，負(fù)責(zé)采集、保存、顯示以及傳輸環(huán)境圖像數(shù)據(jù)。系統(tǒng)內(nèi)含GUI小程序，通過觸控方式在顯示屏上實現(xiàn)鏡子模式、試衣模式、衣裝選擇、試衣結(jié)果展示等功能。Stable Diffusion工具基于阿里云服務(wù)器部署，有助于提高硬件適配性。試衣結(jié)果在云端生成，并被傳輸至下位機保存與展示。該系統(tǒng)既能提供定制化的虛擬試衣體驗，也能迎合服裝品牌宣傳需求，幫助品牌方以新穎的方式展示產(chǎn)品，提高商品成交率。

關(guān)鍵詞：AIGC；虛擬試衣；STM32F407微處理器；Stable Diffusion圖像生成工具；阿里云服務(wù)器；圖像采集；觸摸熱區(qū)

中圖分類號：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2025）07-00-06

0 引 言

在數(shù)字世界與物理世界日益融合的背景下，人工智能生成內(nèi)容（AIGC）正逐漸改變并可能顛覆現(xiàn)有的數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)作和消費方式[1]。隨著消費需求的快速升級，傳統(tǒng)的線上服裝購物方式正面臨許多挑戰(zhàn)。對消費者而言，僅僅依據(jù)商家展示的服裝照片和其他簡單信息進(jìn)行選品，往往會出現(xiàn)選品困難、溝通時間長、收貨后不滿意、退換貨等問題，這不僅增加了消費者購物的時間成本，也讓許多消費者花了“冤枉錢”。對商家而言，貧乏的商品展示方式會大大增加與消費者的溝通時間，同時又很難使消費者充分了解“好衣物”的絕對價值，導(dǎo)致雙方更難達(dá)成交易。

由此可見，打造沉浸式的購物體驗正成為電商領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。有數(shù)據(jù)顯示，沉浸式購物的轉(zhuǎn)化率平均值為70%，較行業(yè)平均水平提升了9倍，同比正常引導(dǎo)或交客單價提升超200%，同時商品退換貨率明顯降低[1]。

在這樣的情形下，“虛擬試衣”平臺的存在則有了必要性。它可以幫助用戶在線試穿衣物、讓用戶直觀地觀察到服裝的上身效果，使消費者更容易接觸到“好衣物”的絕對價值[2]。代入日常視角，選擇不同場合下的穿搭也需要時間成本，“虛擬試衣”可以輔助大眾最快速地做出搭配的決策，降低時間成本、豐富穿搭體驗。

1 系統(tǒng)功能分析與總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)功能分析

本文初步設(shè)計了一款基于AIGC技術(shù)的虛擬試衣系統(tǒng)。具體實現(xiàn)以下五個功能：

（1）鏡子模式：攝像頭傳感器采集環(huán)境圖像的實時數(shù)據(jù)，然后將采集到的信息呈現(xiàn)在液晶顯示屏上。此時，顯示屏相當(dāng)于一面鏡子，能夠滿足用戶照鏡子的需求。

（2）照片拍攝：利用攝像頭拍攝上衣照片、下裝照片以及人體照片。

（3）虛擬衣柜：當(dāng)用戶想將實體服裝虛擬化時，可以在拍攝照片以后，將衣服的圖像保存至虛擬衣柜的上衣、下裝或人體三個模塊。

（4）虛擬試衣：用戶選擇人體照片以及需要更換的上衣和下裝后，系統(tǒng)調(diào)用AI合成試衣效果圖，并將結(jié)果顯示在液晶屏上。

（5）穿搭推薦：用戶在完成一次虛擬試衣后，可以為試衣結(jié)果打上各種標(biāo)簽，將其保存到穿搭庫中。在重要場合，用戶可以通過篩選標(biāo)簽，選擇合適的穿搭，節(jié)省決策成本。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計框圖

本虛擬試衣系統(tǒng)的設(shè)計包含硬件和軟件兩個子系統(tǒng)。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖1所示。硬件子系統(tǒng)以正點原子探索者STM32F407開發(fā)板為核心，基于系統(tǒng)功能分析，把整個系統(tǒng)劃分成若干功能相關(guān)聯(lián)的模塊。采用模塊化開發(fā)方式，既能確保各模塊高效運行，又能降低工程開發(fā)難度。該硬件系統(tǒng)主要有存儲模組、WiFi通信模組、攝像模組、顯示模組等，在降低開發(fā)成本的同時保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

軟件子系統(tǒng)包含基于阿里云部署的Stable Diffuison WebUI和GUI小程序。用戶可通過點擊觸摸熱區(qū)與GUI小程序交互，控制下位機的攝像頭采集圖像、視頻信息和其他數(shù)據(jù)，再利用WiFi模塊將數(shù)據(jù)傳輸至阿里云服務(wù)器。然后，在Stable Diffusion WebUI界面選擇合適的生成式AI模型以及圖像生成參數(shù)以實現(xiàn)虛擬換衣[3]，隨后將試衣結(jié)果保存在云端，通過WiFi傳輸至下位機的液晶顯示屏上，從而展示最終的試衣效果。

2 硬件模塊設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 硬件框圖設(shè)計

系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計如圖2所示。其中包括主控板、WiFi通信模組、SD存儲模組、攝像模組、LCD液晶顯示屏。

2.2 核心開發(fā)板

在本次系統(tǒng)開發(fā)中，選用正點原子的探索者STM32F407開發(fā)板作為核心開發(fā)板（實物如圖3所示）。此開發(fā)板以意法半導(dǎo)體的STM32F407ZGT6微控制器為核心，該微控制器基于高性能的ARM Cortex-M4處理器，配備浮點運算單元。而且，開發(fā)板具備多種優(yōu)勢：支持UART、SPI、I2C、ADC、CAN和USB等多種外設(shè)；支持多種通信接口和協(xié)議；可擴展模塊和外設(shè)接口；擁有豐富的開發(fā)工具和在線資源[4]，這些優(yōu)勢使其非常契合本系統(tǒng)的設(shè)計需求。

2.3 攝像模塊

攝像模塊主要借助CMOS或CCD傳感器來捕獲圖像，先是把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，接著通過內(nèi)部電路將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。之后，運用顏色校正和白平衡調(diào)整等圖像處理算法完成數(shù)字圖像的處理。處理后的圖像數(shù)據(jù)會被壓縮和格式化，再經(jīng)由I2C、SPI或者USB等接口與主處理器通信，以傳輸圖像數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)借助OV2640攝像模塊實現(xiàn)圖像采集。該模塊具備8位數(shù)據(jù)接口，其控制協(xié)議為SCCB，I/O口電平為2.8 V LVTTL，能夠與3.3 V兼容，輸出像素尺寸可在UXGA標(biāo)準(zhǔn)值以下至40×30之間任意調(diào)整，輸出位寬為8位[5]。攝像模塊實物如圖4所示。

2.4 顯示模塊

顯示模塊借助背部光源來照亮液晶層。在電場的作用下，液晶層中的液晶分子會調(diào)整方向，從而對光線量進(jìn)行控制。每個像素背后的薄膜晶體管負(fù)責(zé)控制電壓，這種電壓的改變會使液晶排列發(fā)生變化，進(jìn)而調(diào)整透過的光量。像素點上的紅綠藍(lán)濾光片混合后便形成顏色?？刂齐娐穼斎胄盘栠M(jìn)行處理，以此來控制屏幕上的像素點，最終展現(xiàn)出高清晰度圖像。

本系統(tǒng)采用4.3英寸的TFT LCD顯示屏，LCD驅(qū)動芯片為NT35510，接口為Intel8080-16位并口，分辨率為800×480；電容觸摸芯片為GT968，采取電容觸摸模式，最多支持5點同時觸摸，顏色格式為RGB565。顯示模塊實物如圖5所示。

2.5 存儲模塊

本系統(tǒng)使用32 GB的TF卡作為存儲模塊。TF卡使用非易失性閃存技術(shù)存儲數(shù)據(jù)，能在斷電情況下保持?jǐn)?shù)據(jù)。插入設(shè)備后，通過內(nèi)置接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和寫入。內(nèi)部控制器管理數(shù)據(jù)存儲和訪問，確保數(shù)據(jù)正確性。由于TF卡采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，適用于多種設(shè)備，可作為開發(fā)板的外設(shè)之一。存儲模塊實物如圖6所示。

2.6 傳輸模塊

傳輸模塊通過無線電波在設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)間傳輸數(shù)據(jù)。模塊接收來自設(shè)備的數(shù)字信號，將其轉(zhuǎn)換為無線電波，并通過微型天線發(fā)射。接收時，它捕捉無線電波，轉(zhuǎn)換回數(shù)字信號供設(shè)備使用。模塊通過特定頻段（如2.4 GHz或5 GHz）進(jìn)行通信，支持無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)如802.11b/g/n/ac。通過這種方式，WiFi模塊連接設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

本文采用ATK-ESP8266 WiFi傳輸模塊，支持802.11 b/g/n網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，具有WiFi STA/AP/STA+AP三種工作模式[6]。傳輸模塊實物如圖7所示。

2.7 硬件系統(tǒng)實物

將各個外設(shè)模塊連接到核心開發(fā)板后即可得到硬件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)的實物如圖8所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 初始化界面設(shè)計

本系統(tǒng)的液晶顯示屏負(fù)責(zé)接收來自核心處理器STM32F407傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。上電后，屏幕顯示初始化界面，用戶點擊相應(yīng)觸摸熱區(qū)，選擇進(jìn)入“鏡子模式”“試衣模式”“選擇衣裝”以及“試衣結(jié)果”這四個功能界面。該部分程序基于C語言編程實現(xiàn)。該部分的整體系統(tǒng)流程如圖9所示，初始化界面如圖10所示。

3.2 各功能界面設(shè)計

3.2.1 鏡子模式

用戶點擊初始化界面中的“鏡子模式”進(jìn)入該功能界面后，攝像頭將實時采集到的環(huán)境圖像信息顯示在液晶屏幕上，此時液晶顯示屏成為一塊數(shù)字化的鏡子，可供用戶實時觀察試衣效果，用戶可通過點擊屏幕右下角退出該模式。該功能界面整體操作流程如圖11所示，界面展示如圖12所示。

3.2.2 試衣模式

用戶進(jìn)入初始化界面中的“試衣模式”功能界面后，若繼續(xù)點擊“拍攝上衣”“拍攝下裝”“拍攝人體”這三個子界面，就能通過點擊實體按鍵，操控攝像頭拍攝對應(yīng)的上衣、下裝、人體照片并保存。拍攝成功后，蜂鳴器會短鳴提示，此時用戶可點擊“回主菜單”退出該模式。該功能界面的整體操作流程如圖13所示，界面展示如圖14所示，按鍵反饋界面如圖15所示。

3.2.3 選擇衣裝

用戶點擊初始化界面中的“選擇衣裝”進(jìn)入該功能界面后，繼續(xù)點擊“選擇上衣/下裝/人體”三個子界面，則可通過按鍵確定將心儀的上衣、下裝、人體照片上傳至云端待AI合成，用戶可點擊“回主菜單”退出該模式。該功能界面的整體操作流程如圖16所示，界面展示如圖17所示，按鍵反饋界面如圖18所示。

3.2.4 試衣結(jié)果

上位機在云端合成試衣結(jié)果，并將其保存至云服務(wù)器，試衣結(jié)果傳輸至下位機后，用戶點擊初始化界面中的“試衣結(jié)果”進(jìn)入該功能界面，則可通過按鍵翻頁查看AI生成的試衣結(jié)果。用戶點擊屏幕右下角則可返回初始界面。該功能界面的操作流程如圖19所示，結(jié)果實例如圖20所示。

3.3 AI圖像生成平臺

3.3.1 阿里云服務(wù)器

本系統(tǒng)以Stable Diffusion作為核心的AI圖像生成工具，該工具具有開源、可塑性強的特點，但對本地計算機的硬件配置要求過高，因此本系統(tǒng)使用阿里云平臺的FC函數(shù)計算和NAS存儲空間作為中間平臺[7]，基于阿里云在云端部署Stable Diffusion WebUI[8]，保證系統(tǒng)可以在大多數(shù)配置一般的計算機上運行。阿里云的系統(tǒng)后臺及資源信息如圖21和圖22所示。

3.3.2 Stable Diffuson WebUI

本系統(tǒng)在云端部署Stable Diffusion WebUI，其工作界面、文件系統(tǒng)如圖23和圖24所示，下位機上傳的上衣、下裝、人體照片將作為AI圖像合成的基本素材，用戶在該界面選擇AI模型后，可輸入提示詞、訓(xùn)練步數(shù)等具體參數(shù)，并在輸出窗口觀察最終的合成結(jié)果[9]。阿里云提供了豐富的AI模型供用戶選擇，模型庫界面如圖25所示。

4 創(chuàng)新點分析

4.1 便捷省時

本系統(tǒng)以虛擬試衣技術(shù)取代傳統(tǒng)實體試衣，極大地提升了試衣的便捷性與效率。具體而言，用戶僅需使用系統(tǒng)拍攝所選衣物與自身照片，系統(tǒng)就能依靠先進(jìn)的AI模型生成衣物上身效果圖。此過程既節(jié)省了用戶在試衣間來回?fù)Q衣的時間，又減少了因尺寸或風(fēng)格問題造成的退換貨麻煩，讓購物體驗更具個性化和高效性。借助這種方式，用戶可隨時隨地進(jìn)行試衣，突破了傳統(tǒng)購物的時空限制，進(jìn)一步優(yōu)化了用戶體驗。

4.2 個性交互

在本系統(tǒng)的幫助下，用戶可以通過觸屏操作的方式將包括上衣、下裝在內(nèi)的衣物數(shù)字化，建立用戶專屬的虛擬衣柜，同時用戶可以保存心儀的穿搭結(jié)果，并給不同穿搭結(jié)果設(shè)立穿搭標(biāo)簽，進(jìn)而可以提前做好穿搭策略，方便在未來的各個情境下最快速地做出合適的穿搭決策。此外，系統(tǒng)通過用戶歷史的選擇和偏好，智能推薦搭配方案，進(jìn)一步增強個性化體驗，提升用戶滿意度。

4.3 市場適應(yīng)

本系統(tǒng)具有多方面的優(yōu)勢。首先，它能夠提供定制化的虛擬試衣體驗，適應(yīng)多樣化的服裝選擇與風(fēng)格。其次，該系統(tǒng)能積極響應(yīng)服裝品牌方的營銷訴求，助力他們以新穎的方式展示產(chǎn)品，從而提高商品成交率。這些優(yōu)勢使系統(tǒng)具有很強的市場適應(yīng)性，在復(fù)雜多變的市場環(huán)境中能夠保持競爭力，吸引大量用戶。此外，系統(tǒng)還能針對不同消費群體和市場趨勢進(jìn)行靈活調(diào)整，提供更為精準(zhǔn)的市場分析和產(chǎn)品推薦，幫助品牌更高效地進(jìn)行市場定位。

5 結(jié) 語

本文闡述了虛擬試衣系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)過程。該系統(tǒng)以STM32F407微處理器為核心，融合了AIGC技術(shù)，將軟硬件系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合。這一系統(tǒng)有效解決了服裝購物過程中的選品困難、購物體驗缺乏沉浸感等問題，極大地改善了線上服裝購物體驗，還為服裝商家提供了商品線上展示的新途徑，是AI賦能實體行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用[10]。隨著AIGC技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，虛擬試衣系統(tǒng)定將改變傳統(tǒng)的服裝購物模式，給消費雙端提供更多便利性。

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收稿日期：2024-04-30 修回日期：2024-05-29

基金項目：湖南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目：基于AIGC技術(shù)的“虛擬試衣”交互平臺（1739）