基于人工智能3D虛擬試穿系統的服裝設計與定制模式的研究

（無錫太湖學院，江蘇 無錫 214000）

服裝制造業是一種傳統的產業，其發展歷史悠久，最早可追溯到一戰時期的第一次工業革命。二戰后，世界紡織生產也開始由英國轉移到美國、德國和日本等其他國家。20世紀70年代以后，服裝生產業逐漸向發達國家轉移，如韓國、香港和臺灣等成為新型的工業化國家。隨后，80年代開始向中國大陸轉移，并且發展非常迅速。到1994年，我國的紡織和服飾出口已經升至世界第一位[1]。90年代以來，隨著科學技術的飛速發展，服裝制造設備也在不斷地創新和改進，發達國家服裝制造行業結構也在不斷調整，已從勞動密集型產業向資本密集型、技術密集型產業逐步轉變。

由于服裝制造業與人們最基本的生存需求緊密相關，任何一個國家都不能脫離服裝制造業，因此服裝制造業又被稱為"永恒產業"。服裝制造業的下游是勞動密集型產業，而現代服裝制造業是技術與資本相結合的產業。服裝制造業的這一特殊特點，決定著它在國民經濟的發展過程中，必將成為經濟轉型的重點和產業結構調整的對象。在國際紡織服裝行業格局發生變化，以及產業結構優化、產能過剩的背景下，我國服裝制造行業面臨著巨大的挑戰，但同時也存在著進一步的上升空間。

由于服裝的使用對象是人，人體就是服裝設計的重要對象，既使服裝款式千變萬化，但最終仍然受限于人人體結構。不同的地區、不同的年齡、不同的性別、人體骨骼在運動和靜止的狀態下，在服裝上的表現形式都各不相同。只有深入觀察和理解人體結構，才能充分發揮服裝藝術的作用。

人體尺寸的采集在服裝設計和生產中起著重要作用。美英和其他發達國家的人體測量系統比較完善，可以定期對人體大小數據進行采集、更新。我國在80年代也曾對成人進行過一次測量，但時至今日，中國的體型已經有很大的變化了。因此，人體相關數據的收集和數據庫的建立是服裝設計和生產行業值得研究的課題。在該數據庫的支持下，基于人工智能的三維虛擬試衣系統，將為服裝設計、定制和生產提供新的模式參考。

1 目前服裝行業存在的問題

1.1 設計偏差大，設計效率存在瓶頸

傳統服裝業的設計流程停留在設計師畫設計概念圖，將設計意圖口頭傳遞給打版師，打版師在實體人臺（各品牌人臺不同）上手工比對進行2D制版，并且按傳統的固定比例進行放碼（SML各尺碼）操作。設計過程全憑人工經驗，每個步驟產生的誤差積累，導致嚴重的設計偏差，不同的設計尺碼標準不同，各尺碼覆蓋率低，客戶體驗感差。另外，傳統服裝企業缺乏體型數據、款式數據的有效積累，依靠人員經驗開發新款的時間和數量都存在很大瓶頸。

1.2 庫存及資金積壓嚴重

布料的過度消耗導致資源浪費和環境污染問題。服裝行業仍停留在無目的設計-生產-推銷的模式，而不是根據客戶需求生產。追求加大生產量減少單件成本的傳統方式導致原材料的過度消耗，生產資金投入巨大，而生產后滯銷又帶來庫存積壓問題。據UNFCCC統計，全世界二氧化碳排放量8%來自于服裝業，超過了航空業和運輸業的總和。服裝業是地球上污染最大的十大產業之一，制作一件純棉T恤所需的水幾乎相當于一個人一年的飲水量。

1.3 人工成本高

紡織服裝行業是典型的勞動密集型產業，人工成本占比明顯高于其他先進制造業等行業。較高的人工成本，會大大降低企業的盈利能力。

1.4 管理成本高

原材料價格上漲、企業招工難、人員流動性大、新生代的年輕人不愿從事相關職業、企業智能化轉型升級壓力大等因素，導致企業整體運營管理成本不斷增大。

針對以上問題，服裝企業一直在探索智能轉型，但是目前的轉型方式普遍停留在生產環節的智能制造，沒有解決根本問題。而直面消費者的按需生產模式、生產線前端設計環節的精細數據化轉型需要專業IT人士、圖形學專家、算法工程師等高科技人才的合作，但這些都不是服裝企業的強項。

國際上，服裝行業設計3D模擬呈現已成趨勢，越來越多的動畫設計師、IT工程師進入時裝設計行業，利用3D模擬技術縮短服裝新款開發周期。環保的理念也為各個品牌所推崇。但是，設計偏差仍然存在。

總體來說，從消費者需求出發，將服裝設計數據化后，通過數碼化虛擬呈現，精準把控設計的每個環節，做到所見即所得，實現按需生產的環保可持續模式，是解決行業資源浪費、庫存積壓、資金浪費、設計瓶頸等問題的根本方法，也是全球科技工作者和時尚工作者正在合作攻克的技術難題。

2 服裝定制行業存在問題的解決方法

針對服裝定制行業存在的問題，下面從高精度掃描虛擬建模系統、基于人體數據演算優化的數碼人臺生成、3D服裝設計制版、設計數據標準化及數據庫的建立、衣服模型3D虛擬重建、面料物理特性的模擬等步驟逐一說明其技術特點和優勢。

2.1 高精度掃描虛擬建模系統

虛擬建模系統是利用三個掃描立柱集成多個日本原產高精度攝像頭，通過無輻射的自然光2s拍攝，獲取人體150萬個點群，通過算法自動建模還原真實人體形態，并計算關鍵部位尺寸，形成3D通用的obj格式文件。該文件格式既可導入3D設計制版軟件進行后續的設計步驟，也可經修正后生成消費者個人3D人像，實現精準的虛擬試穿[2]。

2.2 基于人體數據演算優化數碼人臺的生成

人臺是后續設計制版等步驟的源頭，其精準度決定最終服裝成品能否符合市場需求。一方面，中科數泰技術公司通過收集海量的中、日女性體型數據，率先建立了亞洲成年女性人體數據庫，并以此為基準，經過長期大量精細的對比運算，按照國家、地區、年齡、體型特征進行分類、分析并優化，得出最具覆蓋性的優化數據，制作出獨一無二的數碼人臺模型——“黃金模”。在這個模型基礎上進行的服裝設計和版樣制作，可以使成衣的尺寸與人體精準吻合。另一方面，公司借助掃描系統和演算技術，可為服裝行業的企業定制數碼人臺。既可掃描客戶指定實體人臺，經過修正得出數碼人臺，也可掃描特定群體或者典型個體消費者，經過演算修正制作出更具針對性的數碼人臺，以確保后續設計制版源頭的精確性。

2.3 3D服裝設計制版

運用3D虛擬立裁手法，能將服裝的數據精度細化至百萬分之一米，設計制版效率提升幾十倍，從科學的角度掌控服裝的尺碼和切割線的布局。目前世界范圍內的各種制造行業能夠使用最先進的SIGGRAPH技術進行多品種生產的實例基本還未出現，服裝行業已經成為最有可能通過這種方式實現升級突破的行業。

2.4 設計數據標準化及數據庫的建立

目前，服裝行業的設計數據都沒有進行系統化整理，各個版師的不同設計難以形成企業的固定資產，設計制版數據經常隨著人員的流動而流失，造成品牌廓形的變動，加劇設計尺寸的混亂。要解決這些問題，必須建立服裝部件可替換的服裝版型數據庫。要做到服裝部件的自由替換，就必須要遵守相應的數據標準進行設計；要對接后續衣服模型的自動3D虛擬重建，也必須根據系統要求建立標準化數據庫。中科數泰團隊經過長期的摸索，總結出設計制版必須要遵循的規則。服裝版樣數據庫建立的標準與方式，是該公司獨有的核心技術之一。

2.5 面料物理特性的模擬與服裝模型3D虛擬重建

虛擬試穿系統是一個新興領域，發展前景廣闊。該系統使用國際先進面料物理特性擬真技術，通過織物掃描儀，讀取面料物理特性，以數碼影像還原表現織物的厚薄、軟硬、輕重、色彩圖案、光澤等質感。服裝模型3D虛擬重建中融入自動化運算程序，無需手動一件一件虛擬縫合，而是通過導入數據庫，快速高效地實現了不同尺碼、不同款式的服裝自動建模，這是目前國際市場上唯一做到自動建模的虛擬試穿系統。

虛擬試穿系統可調取標準虛擬人像或消費者自己掃描的真實人像，在人像基礎上選擇號型，核實虛擬試穿效果，真正消除賣家秀與買家秀的問題[3]。

3 結語

服裝產業是唯一一個停留在手工畫圖、手工比對的傳統行業，即使是理念相對先進的品牌，也還只是利用二維的CAD軟件進行輔助制版。從設計到打版再到虛擬試穿、客戶確認、生產交付，由于每一個環節執行的人和工具不同，所以每個環節都會產生誤差，這些誤差疊加起來就會產生買家秀賣家秀的巨大差距，給客戶帶來雙倍的失落感。以商家決定審美的時代已經過去，不從消費者的源頭尋求突破，只會陷入資源消耗、過量生產、庫存和資金積壓嚴重的惡性循環，加劇行業的惡性競爭因此將先進的人工智能三維虛擬試衣系統應用到服裝定制和生產中已迫在眉睫。