三維人體測量技術(shù)在服裝個性化定制中的應(yīng)用

周雙喜，馬妮妮，楊秀月

（1.上海市服裝研究所有限公司，上海200082；2.蘇州大學(xué)江蘇蘇州215006）

0 引言

隨著人們生活水平不斷的提高和消費觀念的改變，消費者對于服裝個性化、多元化的彈性需求正成為新的時尚消費特征。作為服裝行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的終端，消費者的滿意程度將直接關(guān)系到企業(yè)經(jīng)營的成敗。調(diào)查表明，近50%被調(diào)查婦女在當(dāng)前的尺寸體系中不能找到適合自身的服裝。

Pantano E等[1]分析了先進技術(shù)的重要性，概述了先進技術(shù)對消費者在零售環(huán)境中的體驗感和滿意度的影響。互動、個性化和可視化被認(rèn)為是滿足消費需求的關(guān)鍵。對于服裝業(yè)來說，隨著三維人體掃描測量技術(shù)的出現(xiàn)，快速、精確、全面地獲取人體測量所需的數(shù)據(jù)成為可能，且獲取的大量數(shù)據(jù)可以用于學(xué)術(shù)和服裝工業(yè)化生產(chǎn)的研究。利用三維人體掃描技術(shù)能準(zhǔn)確捕捉服裝與人體的關(guān)系，最大限度地減小視覺誤差，促進服裝產(chǎn)業(yè)個性化定制服務(wù)的高速發(fā)展，使紡織和服裝大規(guī)模定制工作成為可能。

1 人體測量技術(shù)

1.1 接觸式傳統(tǒng)人體測量技術(shù)

傳統(tǒng)的測量方法主要采用軟尺、測距計、滑動計等測量工具，通過對人體腰部、背部等部位進行接觸式測量獲得所需的寬度、長度、圍度等二維數(shù)據(jù)。這種測量方法和測試工具均比較簡單，適合用于大批量服裝的工業(yè)化生產(chǎn)。然而，用傳統(tǒng)接觸式測量工具測量所需時間長，誤差大，易受到人的主觀情緒、技術(shù)等諸多因素的影響，測量精準(zhǔn)性差[2]，且獲得的二維數(shù)據(jù)難以反應(yīng)人體的三維形態(tài)[3]。

1.2 三維人體掃描測量技術(shù)

三維人體掃描測量是一種復(fù)合性測量技術(shù)，是集光電子學(xué)、計算機圖像學(xué)、信息處理、計算機視覺等多種學(xué)科技術(shù)于一體的測量技術(shù)[3]，可分為接觸式三維人體掃描測量和非接觸式三維人體掃描測量。

接觸式三維人體掃描測量是利用探針靠近被測物體，當(dāng)兩者接觸時產(chǎn)生一個觸發(fā)信號，傳感器接收信號后就可以獲取被測量物的三維數(shù)據(jù)信息。雖然該方法所獲得的測量數(shù)據(jù)精度高、數(shù)量小，但測量效率卻較低[4]。

非接觸式三維人體掃描測量是利用光、聲、電磁等物理學(xué)原理，通過捕捉設(shè)備投射到人表面所形成的圖像特征獲取人體的測量數(shù)據(jù)，因而在采集數(shù)據(jù)時無需接觸物體。相比于傳統(tǒng)測量方式，其測量部位多、效率快、精度高。研究人員對韓國第5次調(diào)查中所獲得20～75歲女性的手工測量數(shù)據(jù)和三維人體掃描測量數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)兩種方式所獲數(shù)據(jù)存在較大的差異，尤其軀干維度之間的差異大于長度和寬度的差異[5]。一份關(guān)于56名南非女性的研究報告顯示，受試者對使用三維人體掃描技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)所設(shè)計的服裝均滿意，且對掃描過程也認(rèn)可，說明三維人體掃描技術(shù)的測量值比人體相關(guān)部位的手工測量值精度更高[6]。

2 在服裝個性化定制中的應(yīng)用

所謂個性化定制是指產(chǎn)品的定制，是用戶介入產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，并不停留在被動接受產(chǎn)品上，企業(yè)也不局限于提供各種選擇設(shè)計和制造產(chǎn)品，而是參與到用戶的個體數(shù)量中以便定制具有特別強烈的個人屬性的產(chǎn)品。目前，三維人體掃描測量技術(shù)已在服裝領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在量身定做、三維數(shù)字化試衣和3D打印等方面，以提高測量和生產(chǎn)的效率和準(zhǔn)確率。

2.1 量身定做

對于消費者來說，服裝是否合體是影響其購買決策和滿意度的重要因素。由于服裝款式、人體形態(tài)和環(huán)境等多方面因素的影響，以及人體不同狀態(tài)下（靜態(tài)和自然活動狀態(tài)）對生理舒適性和形態(tài)舒適性的不同要求，人們在評估服裝尺寸與對應(yīng)人體部位的尺寸是否相匹配時具有很大的難度。三維人體測量技術(shù)不僅可以獲得全面而精確的人體測量尺寸，還可以獲得三維人體形態(tài)。因此，在服裝領(lǐng)域的個性化定制中其核心價值主要體現(xiàn)在“量體裁衣”，即基于精準(zhǔn)的人體尺寸測量數(shù)據(jù)制作出專屬的、合體性的服裝。這種方法既適用于傳統(tǒng)定制服裝，也適用于網(wǎng)上定制[7]。黃燦藝等[8]利用三維人體掃描圖像獲取胸圍線數(shù)據(jù)，用于胸衣設(shè)計，通過真人試驗來證明設(shè)計的常規(guī)形態(tài)鋼圈適合于大多數(shù)受試者。Lee H Y等[8]使用三維測量掃描技術(shù)用于采集女性熱防護服中空氣層的分布，以設(shè)計符合人體熱分布的功能定制防護服。

2.2 三維數(shù)字化試衣

2.2.1 原理

三維數(shù)字化試衣是通過獲取人體三維數(shù)據(jù)，建立仿真人體模型。服裝CAD系統(tǒng)基于人體數(shù)據(jù)和用戶選擇進行自動快速設(shè)計服裝樣版，在虛擬環(huán)境中對產(chǎn)品進行建模和仿真，通過數(shù)字化服裝與仿真人體的接觸及整體的外觀形態(tài)，達(dá)到虛擬試衣效果。三維數(shù)字化試衣流程詳見圖1。

圖1 三維數(shù)字化試衣系統(tǒng)圖示

2.2.2 優(yōu)點

三維數(shù)字化試衣不僅突出人體與產(chǎn)品之間的對應(yīng)關(guān)系，促進服裝行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，還提高了客戶滿意度和對客戶的服務(wù)能力。相比于傳統(tǒng)試衣模式，主要具有以下方面的優(yōu)點：①可以利用三維人體掃描設(shè)備獲取客戶尺寸，并在計算機上顯示已形成客戶的三維人體模型，人體模型可穿戴來自數(shù)據(jù)庫服裝款式和面料的不同組合，并通過計算機向客戶展示虛擬穿衣效果，且穿衣效果可通過360°旋轉(zhuǎn)功能進行全方位觀看，因而具有簡單、直觀、全面的試衣效果；②根據(jù)客戶要求，修改服裝的款式、面料及色彩等，并即時展示修改后二次“試衣”效果，符合服裝生產(chǎn)高質(zhì)量、短周期的發(fā)展趨勢，可以縮短二次“試衣”時間；③滿足客戶要求后，根據(jù)生成的電子訂單和生產(chǎn)的CAD系統(tǒng)進行服裝樣版制作、裁剪等后續(xù)工作，不僅可以有效縮短企業(yè)的設(shè)計研發(fā)時耗，最大限度降低企業(yè)研發(fā)成本[10]，同時還可以提高企業(yè)生產(chǎn)效率，提升企業(yè)的科技含量和品牌文化含量；④結(jié)合三維數(shù)字化試衣技術(shù)和模擬動畫技術(shù)，可以呈現(xiàn)新的表演模式（如虛擬時裝表演秀等），時尚、多樣的視覺沖擊不僅可以給消費者帶來更多的吸引力，還可以減少表演費用，降低企業(yè)的宣傳成本。此外，三維數(shù)字化試衣系統(tǒng)的開發(fā)與研究對于健全我國服裝用人體體型數(shù)據(jù)庫、服裝號型標(biāo)準(zhǔn)系列等國家服裝基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系具有重要的意義[11]。

2.3 3D打印

2.3.1 概況

3D打印也叫作增材制造、逆向工程、快速成型等，是以計算機三維設(shè)計模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料等特殊材料進行逐層堆積黏結(jié)，最終迭加成型，制造出實體產(chǎn)品[12]。3D打印技術(shù)在服裝上的應(yīng)用是科技與時尚完美的結(jié)合，能夠充分展現(xiàn)設(shè)計師與消費者的個性化構(gòu)思，不斷擴展設(shè)計人員的設(shè)計理念，保證設(shè)計的獨特性，充分體現(xiàn)服裝個性化的特色，在服裝定制產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用具有較大的潛力。

2.3.2 3D打印人體模型

3D打印人體模型在服裝定制領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用。它利用三維掃描儀全方位掃描人體獲取三維數(shù)據(jù)，并通過計算機軟件對數(shù)據(jù)進行處理，從而快速得到人體精確的三維模型，最后將依據(jù)掃描測量的結(jié)果所重建的三維數(shù)據(jù)模型輸入到3D打印機中制作成人體模型。借助上述獲得的模型，服飾定制商或顧客可以在設(shè)計服裝時盡可能減少誤差，使設(shè)計出的服裝更加“契合”身體的各個部位，而且直觀的模型也使得服裝的展出和試穿效果得到很大的提升。

2.3.3 3D打印服裝

3D打印能夠成功實施的物質(zhì)基礎(chǔ)是所選用的材料。目前，能被打印的材料已有2 000多種[13]，但可以應(yīng)用到服裝上的打印材料卻非常有限。當(dāng)前在服裝上所使用的3D打印材料大部分都是PLA與ABS塑料。這類材料普遍缺乏傳統(tǒng)面料的柔軟性和彈性，難以達(dá)到紡織面料所具有的舒適感要求，且能夠打印的服裝絕大部分具備較強的后現(xiàn)代主義風(fēng)格，可以直觀體現(xiàn)出設(shè)計人員自身的設(shè)計理念，但不適合作為日常人們所穿著的服裝。因此，若想加工出舒適合體的服裝，選用適當(dāng)?shù)牟牧喜攀亲顬殛P(guān)鍵的[14]。盡管3D打印存在上述的問題，但3D打印服裝仍具有以下3個方面的優(yōu)點：①個性化程度高，能夠按照設(shè)計隨心所欲地生產(chǎn)；②工藝流程短，簡單方便，一次成形、效率高、成本低；③節(jié)能環(huán)保，采用增量法，基本不會導(dǎo)致廢棄物的產(chǎn)生。

2.4 發(fā)展趨勢

三維人體測量技術(shù)在服裝定制化產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展具有減少測量誤差、明確特殊部位及建立用戶管理系統(tǒng)的趨勢。

2.4.1 減少測量誤差

目前一些企業(yè)或機構(gòu)試水三維人體測量技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工測量，但是三維人體測量技術(shù)進行人體掃描時，由于呼吸、身體前后擺動等原因,更容易造成測量的誤差，此類誤差主要集中在頭部、胸部等處[15]。因此，需要采取相應(yīng)技術(shù)手段以減小上述因素帶來的測量誤差。

2.4.2 明確特殊部位

在用三維人體測量儀器測量時，對人體部位的某些特殊位置描述比較模糊（如乳峰點是通過乳房曲面來確定的）,但在手工測量時,對乳峰點的位置卻可以更加明確。

2.4.3 建立用戶管理系統(tǒng)

以三維數(shù)字化虛擬試衣為例，借助電子商務(wù)平臺，在未來應(yīng)該可以供所有顧客在家中使用，且每個顧客會有單獨的用戶登錄管理[16]；在使用各功能模塊時，系統(tǒng)會對顧客身份的有效性進行驗證，并允許用戶對自己的密碼、個人信息及個人三維模特進行修改；對于用戶的長期測量數(shù)據(jù)、歷史服裝款式記錄等信息均儲存于個人數(shù)據(jù)庫中。

3 結(jié)論

三維人體測量技術(shù)是促進服裝個性化定制快速發(fā)展的基石，它與傳統(tǒng)的個性化定制相比，在合體性、時效性、廣泛性方面均具有極大的優(yōu)勢，對提升定制服裝的產(chǎn)品質(zhì)量、滿足消費者需求起到極大的促進作用。雖然三維人體測量技術(shù)的應(yīng)用仍有許多問題值得探討，但它適應(yīng)消費者追求個性化消費的發(fā)展趨勢，在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用必將改變傳統(tǒng)的服裝定制領(lǐng)域的現(xiàn)狀，對加快我國服裝工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化和數(shù)字化的進程有著十分廣闊的前景。