基于進化計算的現代旗袍快速推薦系統(tǒng)

金 曼, 張立杰

(新疆大學, 新疆 烏魯木齊 830000)

隨著智能決策與人工智能技術的發(fā)展,服裝搭配推薦系統(tǒng)的研發(fā)受到學者的關注,并開始在服裝個性化定制中應用?，F有的服裝推薦系統(tǒng)存在推薦款式種類單一,服裝風格無明確定義,導致用戶在選購過程中耗費時間長等問題,故現有的服裝搭配推薦系統(tǒng)仍有待進一步完善,以便為市場和客戶提供更加方便快捷的服裝定制服務。

服裝風格部件化個性設計是通過人機交互操作來實現服裝系統(tǒng)的推薦,用戶可以方便快捷地選擇自己心儀的服裝款式。服裝推薦系統(tǒng)可以根據用戶選擇的購買次數、款式和風格等,在大數據信息中匹配出用戶的喜好,快速精確地為用戶提供推薦。當前的服裝推款系統(tǒng)有基于生成式對抗網絡的用戶下裝搭配推薦[1]、基于用戶偏好的服裝個性化推薦[2]、基于專家知識的服裝智能推薦[3]、基于多屬性融合的服裝搭配推薦[4]、基于混合召回模型的服裝智能推薦[5]等。同時,一些學者運用交互式進化計算對旗袍的虛擬展示與款式推薦系統(tǒng)進行深度研究。其中,宋瑩[6]提出基于交互式的個性化旗袍定制,并建立交互式旗袍虛擬展示系統(tǒng)。劉欣悅等[7]提出了一種基于模塊化旗袍的交互式在線個性推薦設計,能很好地滿足用戶對旗袍的個性化需求。

旗袍是承載中華文化的傳統(tǒng)服裝,是東西方文化交融的成果。隨著時代的不斷變化,旗袍已成為中國最典型的傳統(tǒng)服飾,也是彰顯我國服飾文化的標志性服裝。旗袍的結構演變分為3個階段:傳統(tǒng)旗袍結構的主要特征是“T”字形平肩連袖、中縫拼接,款式寬松;改良旗袍保留了“T”字形平肩連袖,取消衣身中縫,款式較寬松;現代旗袍在肩部造型上發(fā)生了改變,保留了一些中式元素,西方化比較突出,運用省道和分割等工藝方法,展現衣身合體的人體曲線美[8]?，F代旗袍是在傳統(tǒng)旗袍和改良旗袍的基礎上進行創(chuàng)新設計,款式多樣,深受廣大女性的喜愛,有著充足的市場需求和發(fā)展空間。本文在對現代旗袍的發(fā)展歷史、風格、構成部件進行歸納和分析的基礎上建立現代旗袍風格設計部件數據庫,同時運用交互式進化計算,建立風格多樣化的現代旗袍風格推薦系統(tǒng),并在現代旗袍風格推薦系統(tǒng)中進行虛擬展示,使用戶可以高效快速挑選旗袍,且有效降低用戶的疲勞感,給用戶帶來滿意的個性化定制體驗。

1 現代旗袍的發(fā)展及部件構成

公元1644年,清朝強制實行剃發(fā)易服,傳統(tǒng)服飾漢服幾乎被禁穿,上衣下裳的漢服只是漢族女子的居家服,在慶典場合不分男女都要穿袍,袍分為朝袍、龍袍、蟒袍及常服袍等,其中八旗女子日常所穿的長袍與后來的旗袍有著緊密的聯(lián)系。公元1736至公元1851年,滿族女子和漢族女子在服裝上相互學習效仿,從此,滿族和漢族的女子服飾風格相互融合,旗袍逐漸受到全國的關注。清朝后期,旗袍一般為長袍,衣身寬大,款式單一,元寶領和鑲滾邊是當時旗袍特色之一,隨著洋務運動的發(fā)展,旗袍受到西方服飾文化影響開始發(fā)生變化。

1911年,解除對服飾管制的禁令后傳統(tǒng)旗袍不在受人們的追捧,傳統(tǒng)旗袍從無袖到有袖的樣式成為新式旗袍的原型。1930-1939年是旗袍發(fā)展的巔峰時期,改良旗袍成為兼容并蓄中西服飾特色的近代中國女子的規(guī)范服裝。在保留旗袍原有特色前提下,改良旗袍吸收了西方裁剪方法,衣身合體,為現代旗袍的產生奠定了基礎[9]。此后,現代旗袍進入了立體造型時代,衣片上出現了省道,西式的裝袖,旗袍的衣長、袖長大大縮短,腰身也越為合體,款式更注重凸顯女性的魅力[10]。近年來,現代旗袍以嶄新的面貌在國際時裝、國際禮儀場合和人們日常生活中亮相,以現代旗袍傳承中國傳統(tǒng)文化,用中國服飾書寫文化自信。

隨著時代的不斷進步發(fā)展,現代旗袍的款式也越來越豐富多樣,不同款式可以形成不同的風格。現代旗袍的廓形、門襟、領部、開衩、袖部、面料、色彩、圖案、配飾等都是現代旗袍的款式變化的影響因素。本文將現代旗袍的構成以部件的形式分類,建立現代旗袍風格設計部件庫。

本文將現代旗袍的構成部件分為款式部件與裝飾部件?？钍讲考饕ɡ?、領部、袖部、門襟、開衩,裝飾部件主要包括面料、色彩、圖案、工藝。本文根據現代旗袍的部件特征,同時結合用戶對現代旗袍的喜好及實際需求對現代旗袍的部件構成元素進行分類,詳情如表1所示。

2 現代旗袍的風格

2.1 現代旗袍風格特征

旗袍風格指一個時期、一個流派或一個人的服裝在形式和內容方面所展現出來的內在品格和價值取向[11]。旗袍風格是旗袍的款式、色彩以及面料等綜合體現[12]。不同時代的社會面貌和特征可通過旗袍風格來體現。如今,現代旗袍款式繁多,風格各異?，F代旗袍風格有傳統(tǒng)中國風、國潮風、復古風、文藝風、優(yōu)雅風、性感風、甜美風、公主風、極簡風、簡約風等。

本文選取傳統(tǒng)中國風、性感風、甜美風、簡約風4種典型的現代旗袍風格進行分析。傳統(tǒng)中國風旗袍保留了傳統(tǒng)旗袍的部分結構與工藝設計元素,如盤扣、立領等,在傳統(tǒng)旗袍的基礎上,加入了現代元素,使旗袍有了新的面貌,既不失傳統(tǒng)又保持了旗袍的時尚感。性感風旗袍保留了傳統(tǒng)旗袍經典設計元素,主要廓形以貼身為主,在領子與下擺開叉著重設計,展現女性的曲線美,相較于傳統(tǒng)中國風旗袍而言比較大膽,性感風多以突出人體曲線和表露出皮膚為特點。甜美風旗袍主要給人一種可愛俏皮的感覺,會在旗袍的肩部和裝飾上進行設計,如采用泡泡袖、荷葉袖、釘珠等甜美風格元素。簡約風旗袍相對于前3種旗袍風格,它的款式沒有多余繁瑣的部件元素,主要是以樸素的造型為主進行設計,裝飾手法運用比較少,給人們一種簡約大方的旗袍風格形象。

2.2 典型現代旗袍風格部件

典型現代旗袍風格部件需分別對應典型現代旗袍風格所代表的特征。本文根據4種典型的風格特征對現代旗袍的部件構成元素進行歸類。由于每個用戶對裝飾部件的主觀感受各不相同,因此裝飾部件中的面料、色彩、圖案、工藝直接在4種典型現代旗袍風格部件中展示,供用戶選擇。典型現代旗袍風格的部件構成元素如表2所示。

3 現代旗袍風格設計部件庫的建立

3.1 現代旗袍部件編碼

部件需以編碼的形式存儲在數據庫,通過編碼利用簡單的數字或字母替代旗袍風格設計部件庫中繁文縟禮的部件描述,讓用戶清晰了解旗袍各個部件的構成元素,準確快速地傳遞用戶對旗袍的個性定制需求[7]?，F代旗袍風格設計部件庫由款式部件庫和裝飾部件庫組成,款式部件庫分為廓形、領部、袖部、門襟、開衩子部件庫,裝飾部件庫分為面料、色彩、圖案、工藝子件庫。各子庫根據4種典型風格,由不同的元素組成。部件庫采用字母與數字組合的形式給各部件及其元素編碼(具體編碼見表1), 為系統(tǒng)后續(xù)推薦提供便利。

表1 現代旗袍部件構成元素Tab. 1 Components of modern cheongsam

表2 典型現代旗袍風格的部件構成元素Tab. 2 Elements of modern cheongsam style components

3.2 現代旗袍風格編碼

對現代旗袍4種典型風格進行編碼,傳統(tǒng)中國風、性感風、甜美風、簡約風分別編碼為01、02、03、04。不同的風格由各子庫中有代表性元素組合體現。由于現代旗袍風格款式過多,本文僅展示傳統(tǒng)中國風和性感風2種風格的款式部件子庫元素編碼(見表3)。

表3 傳統(tǒng)中國風和性感風風格款式部件編碼Tab. 3 Code of main components of traditional Chinese style and sexy style

4 現代旗袍風格推薦系統(tǒng)

現代旗袍風格推薦系統(tǒng)由前臺的應用程序和后臺數據庫構成。應用程序基于java開發(fā),數據庫基于mysql,開發(fā)環(huán)境為windows操作系統(tǒng)。

4.1 交互式進化計算系統(tǒng)設計思路

交互式進化計算也稱交互式遺傳算法,交互式進化計算可分為2個部分:用戶評價部分和種群進化部分。在用戶評價部分系統(tǒng)將演化的現代旗袍款式部件和裝飾部件圖案展示給用戶,然后用戶根據個人的偏好,以打分的形式在交互式界面給出個體進化適應值;種群進化部分是由計算機進行編碼、解碼、種群初始化、基于用戶賦予的進化個體適應值的選擇、交叉與變異等,由以上兩部分進行交互重復逐漸生成最優(yōu)解[13]。

人們在選擇旗袍部件時,會因部件太多而無從選擇,從而導致用戶疲勞或是選擇不到自己心儀的旗袍。針對此問題,本文在演化現代旗袍的款式、色彩、面料等過程中分為2步:現代旗袍的部件構成元素和現代旗袍風格的構成元素,從而使用戶可以根據自己喜歡的風格進行選擇,找到自己滿意的旗袍?，F代旗袍風格推薦系統(tǒng)設計流程如圖1所示。

圖1 現代旗袍風格推薦系統(tǒng)設計流程圖Fig. 1 Flow chart of modern cheongsam style recommendation system

在常規(guī)推薦系統(tǒng)中選擇傳統(tǒng)旗袍時,由于用戶不能對系統(tǒng)推出的現代旗袍做出局部的評價,忽略了用戶對局部細節(jié)的喜愛程度,還會使用戶產生疲勞感,因此,有些現代旗袍推薦系統(tǒng)的準確性有待提高。為解決此問題,本文建立現代旗袍風格部件庫,從用戶對現代旗袍不同風格的喜好出發(fā),運用現代旗袍風格部件中用戶對部件偏好的“保留/刪除”操作,使用戶的選擇范圍迅速縮小,交互式操作也更加便捷。

4.2 適應度計算

用戶在交互式界面進行滿意度評價時,從待選區(qū)選擇用戶喜愛的現代旗袍風格。系統(tǒng)將最高適應度對應的分值設為10分,每個被選中元素的概率與每次迭代的適應度成正相關。在選擇算子中,需要計算現代旗袍風格設計部件庫中的每個設計元素的適應度,給定種群:

P=[x1,…xi…xn]

式中:xi代表對應的第i個現代旗袍的個體;P代表現代旗袍的種群集合。用戶對生成的每個現代旗袍個體進行滿意度評價,則可得

S=[s1si…sn]

式中:si是用戶對現代旗袍個體xi的滿意度評價。那么可得i個個體的適應度計算公式:

在每一次迭代的過程中,被選中的款式部件或裝飾部件子庫中的設計元素將在下一次評價時出現,適應值越高代表用戶對現代旗袍的滿意程度越高。

4.3 交互式設計

交互式設計最大的優(yōu)勢就在于用戶的參與互動,用戶通過對交互式進化計算系統(tǒng)中推出現代旗袍的風格設計方案進行打分,系統(tǒng)通過最初的設定對個體進行選擇,從而實現交互式進化的交叉、變異操作。通過進化生成新的種群,供用戶對其選擇與評價,最終完成進化操作,使系統(tǒng)產生最優(yōu)的且滿足用戶需求的現代旗袍設計方案。因此,交互式進化算法的運行與交互界面的設計有必然的聯(lián)系。

交互界面設計如圖2所示。系統(tǒng)設定種群數為 9,最大迭代次數為10次,交叉概率為0.2,變異概率為0.1。用戶先輸入個人的身高、體重及三維數據后,系統(tǒng)讓用戶選擇現代旗袍風格,隨機為用戶推出9款選定風格的現代旗袍方案,用戶根據喜愛程度,對其進行滿意度評分(0～10分),同時可對用戶喜歡的部件進行保留,不喜歡的直接刪除。用戶可根據對現代旗袍風格的個性需求通過與計算機系統(tǒng)的交互完成選擇。該系統(tǒng)獨特之處在深化現代旗袍的款式、色彩及面料等過程中呈現出現代旗袍部件和風格的構成元素圖案,可以更加快速準確地完成現代旗袍的推薦。

圖2 現代旗袍風格推薦系統(tǒng)交互設計界面Fig. 2 Interactive design interface of modern cheongsam style recommendation system

4.4 推薦過程

1)用戶先輸入個人的身高、體重及三維數據。

2)進入選擇風格界面,用戶可根據喜歡的風格進行選擇,系統(tǒng)有4個風格:傳統(tǒng)中國風、性感風、甜美風、簡約風可供選擇。

3)待用戶選擇心儀的風格后,系統(tǒng)會隨機為用戶推出9款選定風格的現代旗袍設計方案,供用戶選擇。

4)用戶根據喜好程度,對系統(tǒng)隨機推出的現代旗袍進行滿意度評分,評分的范圍為0～10分。其中,0分表示用戶對現代旗袍方案非常不滿意,10分表示非常滿意。打完分后,即可點擊“評估”,系統(tǒng)通過用戶的打分,生成下一代種群。由此及彼,用戶可根據滿意度評分最終找到合適的現代旗袍方案。

5)如果用戶對系統(tǒng)推出的現代旗袍的部件有不喜歡的,可對部件進行刪除,下次系統(tǒng)將不會再出現此部件;如果用戶對系統(tǒng)推出的現代旗袍的部件有喜歡的,可對喜歡的部件進行保留。

6)最后,當“評估”次數達到最大值10時,點擊“保存”即可。

4.5 應用體驗

首先統(tǒng)計傳統(tǒng)中國風和性感風現代旗袍的所有款式部件,然后運用交互式進化算法,查詢傳統(tǒng)中國風現代旗袍的不同款式部件的次數與精確度,再運用順序查詢方法查詢性感風現代旗袍的不同款式部件的次數與精確度,最后通過對比交互式進化算法和順序查詢的結果,分析本文方法的可行性并進行驗證。其中,查詢次數為最終查詢到的現代旗袍風格款式的次數,查詢精確度范圍為最終查詢到這款現代旗袍風格款式的精確度范圍?，F代旗袍裝飾部件在傳統(tǒng)中國風和性感風的查詢次數上并無差異,所以僅需要對款式部件中所有款式的查詢次數和查詢精確度進行對比即可。本文主要對傳統(tǒng)中國風和性感風旗袍進行應用驗證,傳統(tǒng)中國風和性感風的現代旗袍款式組合共有1 195 種,在1 195 種傳統(tǒng)中國風和性感風現代旗袍款式組合中隨機列出10種現代旗袍方案,具體對比結果如表4所示。采用交互式進化算法的總查詢次數為562 215 次,順序查詢總次數為1 110 651次。

從整體上分析,順序查詢總次數為1 110 651次,傳統(tǒng)中國風和性感風旗袍精度范圍都為1～2 016, 而交互式進化算法查詢次數為562 215次,傳統(tǒng)中國風精度范圍為1～1 050、性感風旗袍精度范圍為1～144。由此可以得出交互式進化算法整體查詢次數和查詢精度范圍都要明顯優(yōu)于順序查詢。從局部上分析,例如:查詢一款衣身較合體、衣領為鏤空領、袖子為無袖,衣襟為方襟,下擺開衩為弧形開衩的性感風現代旗袍(表4中的A2B8C2D3E1),在運用順序查詢時,順序查詢次數為1 279,精度范圍為1～2 016,而在運用交互式進化算法查詢時,交互式進化算法查詢次數為137次,精度范圍為1～144。由此可以得出這款現代旗袍,運用順序查詢要用1 279 次,而用交互式進化算法只需要查詢137次就能選出這款現代旗袍,精確度范圍也縮小到僅有1～144。最終根據驗證本文所用的方法精確度高的同時也不耗費時間,可以更精準快速的給用戶推薦心儀的現代旗袍款式。

表4 款式部件的交互式進化算法查詢和順序查詢對比結果Tab. 4 Interactive evolutionary algorithm query and sequential query comparison results of main components

5 結束語

本文首先對現代旗袍的發(fā)展歷史進行闡釋,由傳統(tǒng)旗袍到改良旗袍最后演變成為現代旗袍,旗袍廓形從寬松到緊身,款式和造型也在不斷創(chuàng)新發(fā)展。其次,分析現代旗袍的部件與風格特征,選擇4種典型的現代旗袍風格建立現代旗袍風格設計部件庫,對現代旗袍部件和風格進行編碼,為后續(xù)交互式推薦提供便利。之后,構建現代旗袍風格推薦系統(tǒng),在演化現代旗袍的款式、色彩、面料等過程中先對現代旗袍的部件構成元素進行分類,再篩選出所屬現代旗袍風格的部件構成元素,可有效降低用戶的疲勞感。最終,通過用戶評價部分和種群進化部分交互重復運算,在系統(tǒng)的界面上呈現出用戶選定的旗袍設計款式及風格。

本文運用交互式進化算法構建現代旗袍風格推薦系統(tǒng)。系統(tǒng)中根據現代旗袍的風格進行部件及其構成元素歸類,并對其進行編碼,便于高效把信息傳遞給用戶。通過應用體驗,證實本系統(tǒng)可以快速抓住用戶對現代旗袍風格的喜好,縮短用戶挑選旗袍的時間,使用戶更高效便捷地找到個性化定制的現代旗袍。未來,現代旗袍推薦系統(tǒng)還可增加多種風格庫,給用戶帶來更多個性化定制選擇。