基于三維人體建模的數(shù)字化服裝應(yīng)用研究

李嘉儀,張巖松

(大連工業(yè)大學(xué),遼寧 大連 116034)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字化技術(shù)在服裝行業(yè)中的應(yīng)用也開始越來越廣泛,在服裝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、營銷及管理等環(huán)節(jié)都有較大發(fā)展,對(duì)提高服裝產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)生產(chǎn)效率具有積極影響。數(shù)字化人體建模是服裝生產(chǎn)與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),也是服裝工業(yè)的基礎(chǔ)。人體表面是由曲面構(gòu)成,在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)該根據(jù)不同的要求進(jìn)行相應(yīng)人體建模設(shè)計(jì)。

1 三維人體建模系統(tǒng)概述

在建立三維人體模型前,需要運(yùn)用具體的尺寸建立數(shù)據(jù)模型,以達(dá)到準(zhǔn)確、全面、方便修改的目的,目前人體測量方式主要分為接觸式測量和非接觸式測量兩種。接觸式測量是通過接觸式測量儀器以及手工進(jìn)行測量,而非接觸式測量主要以三維掃描技術(shù)為主。

1.1 三維人體數(shù)據(jù)獲取

非基礎(chǔ)式測量中的人體三維掃描,也叫3D人體掃描,通過多角度多方位的測量獲取身體數(shù)據(jù)后進(jìn)行身體表面重建,從而形成完整的人體曲面,建立三維人體模型。三維掃描技術(shù)具有高效、細(xì)致的特點(diǎn),將其運(yùn)用在人體建模中,可以減輕作業(yè)人員的工作強(qiáng)度,建立高精度的人體三維模型。隨著三維技術(shù)的不斷發(fā)展,很多服裝企業(yè)特別是批量定制類企業(yè),都開始使用三維無接觸掃描測量技術(shù)進(jìn)行人體部位尺寸測量。接觸式測量技術(shù)主要是通過人工進(jìn)行測量,運(yùn)用軟尺、測量儀、可變式人體界面測量儀等工具進(jìn)行測量。

1.2 三維人體建模方法

對(duì)于三維人體建模,首先要對(duì)掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,通過運(yùn)用幾何模型確定建模的方法,建立三維人體模型。基本方法可以分為以下三種:基于軟件建模、基于人體照片建模、基于三維掃描建模。根據(jù)每種建模方法的不同,生成模型的精準(zhǔn)度以及速度也有所不同。

1.2.1基于建模軟件建模法

基于建模軟件方法進(jìn)行三維人體建模,通過Matlab、3Ds MAX等建模軟件,構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的三維人體模型。劉雁等人[1]利用三維人體掃描儀測的人體數(shù)據(jù),在Matlab中通過運(yùn)用網(wǎng)格小平面法建立三維人體模型。運(yùn)用建模軟件建模需要依靠專業(yè)的技術(shù)人員,無法快速分析較多數(shù)據(jù),局限性較大,比較適合小規(guī)模的數(shù)據(jù)分析。

1.2.2基于三維掃描建模法

基于三維掃描對(duì)三維人體進(jìn)行建模方面,郭夢潔,尚笑梅[2]通過對(duì)現(xiàn)有的三維人體建模方法進(jìn)行分析,提出該領(lǐng)域的發(fā)展建議;李勇等人[3]對(duì)現(xiàn)有的三維人體建模方法作了總結(jié),并對(duì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較,為深入開發(fā)和研究三維人體建模方法做出了有益參考。相比于基于建模軟件小規(guī)模數(shù)據(jù)分析建模的方式,基于三維掃描的建模方法更加方便,對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)的分析速度較快。

1.2.3基于人體照片建模法

基于人體照片建模是通過圖像進(jìn)行人體建模,將圖片導(dǎo)入到系統(tǒng)中,進(jìn)行去噪濾波等技術(shù)處理,通過提取人體外形輪廓生成三維人體模型。容羽等人[4]提出基于圖形和圖像的人體曲面建模研究,分析了曲面建模的關(guān)鍵流程,對(duì)圖形和圖像在人體曲面建模中的技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行對(duì)比;宋慶文,周源華[5]將真實(shí)人體或包含真實(shí)人體的照片及視頻,作為數(shù)據(jù)研究的基礎(chǔ)對(duì)象,運(yùn)用人體建模商業(yè)軟件Posei人體模型庫中已有的模型作為分析及調(diào)整的對(duì)象,以此取代真實(shí)的人體,建立數(shù)字化三維人體模型。

1.2.4三種建模方法的對(duì)比

軟件建模法是通過輸入人體的身體尺寸或?qū)σ延腥梭w尺寸進(jìn)行修改的建模方法,因?yàn)槭窍鄬?duì)固定的參數(shù)模型,在修改某部位尺寸時(shí)容易使相鄰部位尺寸數(shù)值發(fā)生變化;基于三維掃描建模是通過對(duì)人體掃描形成點(diǎn)云,塑造人體曲面,處理速率會(huì)受到點(diǎn)云數(shù)量的影響,對(duì)于特殊部位的尺寸難以兼顧。

2 三維人體建模在建立人臺(tái)模型中的應(yīng)用

人臺(tái)即按人體比例制作的人體模型,在服裝領(lǐng)域設(shè)計(jì)生產(chǎn)中可以代替真人,是貫穿于整個(gè)服裝生產(chǎn)與制作流程中一項(xiàng)不可或缺的工具。夏平等人[6]以服裝標(biāo)準(zhǔn)人臺(tái)的仿真模型作為研究基礎(chǔ),運(yùn)用新的人體尺寸測量系統(tǒng),進(jìn)行個(gè)性化服裝人臺(tái)仿真模型建立。此外通過對(duì)三維人體模型點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分析和處理,可獲得虛擬人臺(tái)平均模型,并根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建點(diǎn)-線-面的虛擬人臺(tái)模型。三維人體數(shù)據(jù)測量運(yùn)用在人臺(tái)模型建立上,簡便、快捷,實(shí)用性強(qiáng),能建立出更加符合人們需求的人臺(tái)模型尺寸,為實(shí)現(xiàn)服裝精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與快速制作提供解決方案。

3 三維人體建模在服裝CAD系統(tǒng)中的應(yīng)用

服裝CAD,全稱為服裝電腦輔助設(shè)計(jì),其將電腦相關(guān)數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)軟件技術(shù)運(yùn)用在服裝領(lǐng)域中,可提高服裝企業(yè)的生產(chǎn)反應(yīng)能力。國外市場中三維服裝CAD主要有兩種運(yùn)用方式,一是將其用于量身定做,針對(duì)不同的特定客戶進(jìn)行個(gè)性化款式設(shè)計(jì);二是模擬試衣系統(tǒng),通過對(duì)顧客身體部位尺寸測量進(jìn)行服裝設(shè)計(jì),最終生成相應(yīng)衣片縫合。

與二維服裝CAD相比,三維服裝模型的建立不僅能提高服裝的設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率,還可以從不同的角度展示服裝的立體度及合體性,基于三維人體建模的服裝CAD設(shè)計(jì),可以在設(shè)計(jì)之初就根據(jù)不同體型特征人體進(jìn)行相應(yīng)的服裝設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)出的效果圖更加直觀地反映設(shè)計(jì)創(chuàng)意,并方便設(shè)計(jì)師對(duì)版型進(jìn)行及時(shí)調(diào)整,將設(shè)計(jì)創(chuàng)意完整地表現(xiàn)在成衣制作上。

4 三維人體建模在虛擬試衣中的應(yīng)用

4.1 三維人體建模在服裝三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

數(shù)字化人體模型是三維設(shè)計(jì)中虛擬著裝的主體。對(duì)于服裝三維設(shè)計(jì)中的人體模型,不是以簡單的數(shù)字組合形成人體曲面,而是以真實(shí)的人體為建模基礎(chǔ),運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)將人體的面部、皮膚、體型、形態(tài)等特征高度還原,使設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出更加符合人體工效學(xué)的服裝。

服裝三維設(shè)計(jì)中人體數(shù)字化技術(shù)目前常被應(yīng)用在服裝三維設(shè)計(jì)中,比如CLO 3D軟件就提供了可以自由改變體形尺寸的虛擬模特,以及可以在2D和3D模式下進(jìn)行服裝紙樣設(shè)計(jì)和編輯的多種工具,使設(shè)計(jì)更加直觀和方便。

4.2 三維人體建模在服裝三維展示中的應(yīng)用

在三維人體建模過程中,通過測量人體數(shù)據(jù)建立一個(gè)可以反映體型和特征的人體模型是設(shè)計(jì)與制作的關(guān)鍵。時(shí)尚產(chǎn)品的虛擬展示是通過運(yùn)用三維數(shù)字化應(yīng)用軟件進(jìn)行服飾產(chǎn)品相關(guān)展示,分為靜態(tài)展示和動(dòng)態(tài)展示。靜態(tài)展示可以用在雜志等平面展示中,動(dòng)態(tài)展示則多以成品展示的形式進(jìn)行。通過個(gè)性化建模方案,消費(fèi)者可以輸入自己身體各個(gè)部位的尺寸,建立其相符的虛擬模特,在互聯(lián)網(wǎng)的試衣平臺(tái)上進(jìn)行服裝的試穿選擇,實(shí)現(xiàn)三維服裝的展示。

5 結(jié)語

現(xiàn)代服裝領(lǐng)域通過運(yùn)用三維人體建模技術(shù),可以提高服裝的設(shè)計(jì)效率、提升生產(chǎn)速率、簡化服裝設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程等,以適應(yīng)快速多變的市場需求,不斷增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。因此,研究適合服裝設(shè)計(jì)以及制作的三維人體建模技術(shù)具有重要的意義。