基于模糊算法的服裝款式風格數據庫構建

張 穎

(蘇州大學 紡織與服裝工程學院,江蘇 蘇州 215021)

服裝是一門綜合藝術,款式、面料和色彩既是服裝設計的三大構成要素,也是影響服裝整體風格的關鍵特征。其中,款式即式樣,是服裝的形狀要素[1],是最能體現服裝風格的靈活性和多樣性的要素之一。

服裝風格是一個極為抽象的概念,具有顯著的模糊性和不準確性。在傳統服裝設計過程中,風格往往受到設計師的感覺、設計能力、專業素養、個人經驗等多方面因素的影響,從而呈現出不同的表達方式。目前,建立服裝風格量化標準,成為服裝智能設計領域研究的熱點。黃俊敏等[2]以男士襯衫為例,利用語意差異法建立數學模型并預測出男士襯衫的感性評價;李司琪[3]以女士衛衣品類為例,利用問卷調研的數據建立衛衣模塊與服裝風格之間的相關性聯系,并進行產品推薦;李科[4]以男士西服品類為例,利用相機獲取人體圖像,結合Canny邊緣算法得到人體輪廓圖,再利用專家系統根據人體輪廓進行款式推薦。上述算法的實驗樣本有限,且多以消費者的感性評價為主,缺少專業性和規范性,因此難以形成可持續更新的風格款式數據庫,缺乏自我迭代能力。

針對目前該領域研究中存在的不足,本文以服裝款式數據庫構建的規則上。首先,對服裝款式設計的基礎進行深層剖析,挖掘影響服裝款式風格的決定性因素,明確服裝款式的描述規則;其次,利用感性工學、語義差異法、三角模糊數和層次分析法對描述服裝風格的感性詞匯進行量化,形成服裝款式產品風格量化的規則;最后,基于上述工作,嘗試建立服裝款式風格數據庫。

1 服裝款式設計要素分層挖掘

服裝整體的特定風格往往表現在服裝款式及其部件上,在服裝設計過程中,設計師通過運用各種服裝造型要素的組合來完成服裝的整體塑造。雖然服裝的造型千變萬化,但其基礎的造型元素是相對單一和穩定的,設計師運用分割、組合、積聚、排列等手法改換其基本形式,產生了風格形態各異的服裝造型。

款式風格的設計要素可分為3類,每個單元都是相對獨立的形式要素,圖1所示為連衣裙款式分層示意圖[5]。女士連衣裙包含豐富的設計要素,設計要素特征明顯,因此本文以連衣裙為對象,研究方法與技術路線適用于相關服裝品類的款式設計。

圖1 連衣裙款式分層示意圖

一類設計要素是外部輪廓,包括服裝廓形,包括A型、H型、O型、X型、T型;裙長設計(短、中、長裙)。

二類設計要素是服裝內部結構線,包括結構線(胸省、腰省、背省、公主線、刀背省等)和裝飾線(曲線、直線等)。

三類設計要素是服裝部件,包括衣領、門襟、衣袖、袖口、肩部、腰節、口袋、裝飾細節等。

依據以上服裝款式設計規則,連衣裙款式設計要點應歸納為外部輪廓設計、內部結構線設計和服裝部件設計3個主要方面,其所屬關系如圖2所示。本文目的是建立連衣裙款式部件分類,因此色彩、面料等因素暫時不予以考慮。

圖2 連衣裙款式分層樹狀圖

連衣裙的一類元素廓形可分為5大類:A型、H型、O型、X型和T型。其中A型連衣裙是通過收縮肩部和夸張下擺強調上窄下寬的梯形印象,此廓形著重表現女性活潑、青春、富有活力的特點;H型連衣裙以平肩、自上而下不收緊腰部,筒形下擺,弱化胸、腰、臀3個圍度之間的尺寸差異,凸顯修長、簡約、既輕松又不失穩重的風格特征;O型連衣裙整體呈橢圓形,沒有特別的棱角,腰部寬松圓潤,常用落肩設計,弱化肩部直線輪廓,服裝外輪廓相對柔和,圓潤可愛,且可掩蓋腰部及臀部的缺點;X型連衣裙與女性的身體曲線相吻合,以寬肩、收腰、闊擺為基本特征,突出女性纖細的腰部線條,該廓形的連衣裙具有性感、優雅、富有女人味的風格特點;T型連衣裙的主要特點在于肩部夸張,下擺收緊,呈現出上寬下窄的“倒三角”或“倒梯形”,給人以硬朗、強勢、夸張和前衛的視覺感受。直立狀態下,裙長可定義為短裙為膝上10 cm處,中裙為膝蓋位,長裙為小腿最大圍處,如圖3所示。

圖3 連衣裙一類設計元素分類

連衣裙的二類設計元素為內部線條,可分為結構線和裝飾線兩大類,其中結構線主要指連衣裙省道的位置。省道對服裝輪廓有著關鍵的影響,因此將省道設計分為無省、胸省、腰省、刀背省和公主線;裝飾線主要分為直線和曲線,裝飾線不具備特定的功能,以美觀為主要目的,如圖4所示。

圖4 連衣裙二類設計元素分類

連衣裙的三類設計元素是服裝的細節,是指服裝部件的設計構成,其種類和數量比較寬泛。考慮到連衣裙的特殊性和實驗的可操作性,服裝的構成部件可分為衣領、門襟、衣袖、袖口、肩部、腰節、口袋和裝飾細節8個部分,如圖5所示。其中衣領的特征主要是領型,可分為無領、坦領、立領、駁領和連身領;門襟是指服裝前片的打開方式,可分為無門襟、明門襟和暗門襟;衣袖主要指袖長,即從肩部到袖口的距離,可分為無袖、短袖、七分袖和長袖;袖口主要指服裝的袖口設計,可分為無袖克夫壓線、袖克夫、荷葉邊和抽褶;肩部造型影響服裝的整體美感,可分為正常肩、落肩袖、插肩袖和連袖;腰節可分為無腰線、高腰、中腰和低腰;口袋設計在均衡美的同時也具有一定的實用性,主要分為無口袋、貼袋、袋蓋、胸袋和花瓣袋;裝飾細節主要針對輔料及特殊工藝,可分為刺繡、印花、花邊、鉚釘、荷葉邊和蕾絲。

圖5 連衣裙三類設計元素分類

2 服裝設計要素與感性特征的關聯

不同類型服裝的設計要素不同,其語意特征也不盡相同。因此,利用感性工學、語義差異法的方法來構建相應的語義意象空間;再利用三角模糊數進行數學建模,建立服裝款式設計要素與感性特征的關聯,為建立服裝風格款式數據庫提供充分的理論支持。

2.1 服裝款式風格量化

2.1.1 感性工學

感性工學(Kansei Engineering)這一概念源于日本[6],Kansei是日本語“感性”的英譯詞匯。“感性”一詞在日本的使用頻率較高,既泛指人們獲得的情感印象,又可指人的認識心理活動,比如對事物的感受能力,或對未知的、多義的、不明確的信息從直覺到理性判斷的過程。

2.1.2 感性詞匯收集

通過查閱期刊、書籍、網站信息等相關文獻資料,廣泛收集關于服裝情感、意象的形容詞并做篩選,遵循以下標準和規則:① 符合形式美法則和審美標準,避免否定性評價,盡量選用褒義詞和中性詞,避免使用貶義詞;② 僅限于對服裝客體的描述與評價,不考慮穿著者對服裝整體效果的影響,需拋開穿著者自身的氣質及性格特征;③ 所選感性詞匯必須經過人腦的感知提煉得出,而非直接觀察、顯而易見的感覺,例如“挺括的”“緊身的”“合體的”等詞匯;④ 排除服裝功能性方面的感性詞匯,例如“易于穿脫的”“百搭的”“速干的”等詞匯;⑤ 表示穿著者對服裝整體喜歡的感性詞匯不應包含在內,例如“漂亮的”“想穿的”等形容詞。

將整理后的69個感性詞匯做成卡片,由專家組進行分析討論,專家組成員共12人,其中包括在職服裝設計專業教學人員(3位)、服裝設計專業研究生(5位)、在職服裝行業從業人員(4位)。根據語意的貼近程度,將語意詞匯按服裝風格進行組間歸類,如表1所示。

表1 服裝風格感性詞分類

2.2 服裝款式要素與感性評價關聯規則

不同的款式部件對應不同的感性意象,在進行服裝款式設計時,設計要素的不同搭配會產生不同的服裝風格。在建立服裝風格款式數據庫前,需要理解消費者感性需求與設計要素子類的關聯。由于服裝風格歸屬并不是簡單“非此即彼”的分類,本文利用三角模糊數進行語義設計和編碼。首先利用模糊數概念先進行設計類目權重的分析,再利用模糊數原則建立感性語意與設計類目之間的聯系。

2.2.1 設計要素類目權重

權重是一個相對概念,是被評價對象不同側面重要程度的定量分配,是對各評價因子在總體評價中的作用所進行的區別對待。某一指標的權重是指該指標在整體評價中的相對重要程度。本文將女士連衣裙分為12個設計要素,不同設計要素對服裝整體風格的影響不盡相同,有些要素的變化會引起感性評價的明顯差異化,在建立相應的感性評價中起重要的作用。本文在訪談過程中邀請12位專家對連衣裙的各設計要素進行重要性評分。每個要素關聯的語意形容詞分為5類,分別為“非常不重要的”“比較重要的”“一般”“比較重要的”“非常重要的”,如表2所示。

表2 款式權重的三角模糊數

對12位專家的調研結果進行匯總,首先將專家統計結果全部進行三角模糊數化,即將專家的感性判斷量化為數據依據,三角模糊化處理策略如式(1)所示:

(1)

將結果以三角模糊數及整體效用值的形式填入表3中。

將三角模糊數的整體效用值用層次分析法[7]進行比較,計算各要素的權重值。層次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)于1977年由美國沃頓商學院的托馬斯·塞蒂(T. L. Satty)教授正式提出,是一種定性和定量相結合的、系統化、層次化的分析方法[7]。層次分析法是將復雜問題中具有內在聯系的因素進行有序的結構分層,且結合對客觀事實的主觀判斷與客觀分析,利用數學的方法將每一層元素相對于上一層的重要性描述轉化為權重[8],最后對所有層次逐步進行排序計算,即可得到最終的排序結果。使用層次分析法時采用相對權重矩陣來表示不同設計要素對服裝感性需求的重要程度,計算公式為:

(2)

式中:αi表示第i種設計要素子類的整體效用值;αj表示第j種設計要素子類的整體效用值。

將數據導入MatLab計算相對權重矩陣A,結果如下:

在得到權重矩陣后使用特征根法計算權重值,特征根求解步驟如下:

AW=λmaxW

(3)

(4)

(5)

W=(w1,w2,…,wn)

(6)

式中:i、j、k表示常數;λmax存在且唯一;W可以由正分量組成,除了差一個常數倍數外,W是唯一的。

將矩陣A代入式(3)～(6)后得到其最大矩陣λmax為12,所對應的特征向量(歸一化處理后):

(7)

由式(7)結果可知,服裝設計一類元素中外部輪廓設計對服裝整體風格的影響最大,其中廓形尤為重要,其次服裝設計三類元素包括裝飾細節、腰節位置、肩部設計、袖口裝飾、衣領設計也會影響服裝的整體風格,并且門襟設計和口袋設計對服裝整體風格的影響最小。具體關系為服裝廓形>裙長設計>裝飾細節>袖口裝飾>腰節位置>衣領>衣袖>省道設計>內部裝飾線>門襟>口袋。

由式(2)可知矩陣A為正反矩陣,因此矩陣A一致性指標CI為:

(8)

將λmax代入式(8)得到矩陣A的一致性指標為0,在層次分析法中隨機一致性比率為:

(9)

式中:RI為平均隨機一致性指標,當n為12時取值為1.48。

當隨機一致性指標小于0.1時,表明矩陣A具有較好的一致性,由于CI為0,因此恒滿足該條件,即矩陣A具有較好的一致性。

2.2.2 感性詞匯與設計要素類目之間的關聯

本文所考慮的感性需求有4類,分別是優雅風格-中性風格、職業風格-休閑風格、未來風格-民族風格、極簡風格-混搭風格。以優雅風格-中性風格為例,感性判斷量尺為“非常優雅”“很優雅”“比較優雅”“一般”“比較中性”“很中性”“非常中性”7級,將其語意用三角模糊數分別表示為(0,0,1)、(0,1,3)、(1,3,5)、(3,5,7)、(5,7,9)、(7,9,10)、(9,10,10)。調查問卷中的三角模糊數與這4種服裝風格的語義量詞對照如表4所示。

表4 款式權重的三角模糊數及其效用

通過問卷調研的形式,將受訪對象對設計要素子類與感性意向關聯的相關知識記錄在提前設計好的表格中,表格中的數字為選擇某設計子類的專家人數。如優雅風格-中性風格中,A形廓形這一設計要素,1位專家認為“非常優雅”,4位專家認為“很優雅”,5位專家認為“比較優雅”, 1位專家認為“比較中性”,1位專家認為“一般”,則其對應的三角模糊數分別為(0,0,1)、(0,1,3)、(1,3,5)、(5,7,9)、(3,5,7)。據式(1)得到所有類目的三角模糊數,統計結果優雅風格-中性風格中外部輪廓為O形的評價中有9個專家認為一般,另外3個專家認為比較偏向中性,即9個專家的結果為(3,5,7),3個專家的結果為(5,7,9),則:

模糊數是建立模糊規則的基礎,涉及模糊排序、三角模糊數大小的比較等操作,即需要將表2所示的坐標形式轉換為具體的實數,本文選擇使用最大集合與最小集合法來實現三角模糊數整體效用值的計算[9]。

假設A1,A2,…,An為n個三角模糊數,其中最大集合B所對應的隸屬度函數為:

(10)

最小集合S所對應的隸屬度函數為:

(11)

(12)

統計結果優雅風格-中性風格中O形外部輪廓的統計結果為(3.5,5.5,7.5),將其代入式(12)中可得其所對應的整體效用值為0.550。針對不同的意向詞組,分別對49個造型要素子類進行三角模糊數與整體效用值的計算,用MatLab進行數據處理,得到整體效用值之后,需要進一步對專家受訪結果進行分析。以服裝風格為優雅風格-中性風格設計要素子類為A型為例,統計后的專家受訪結果為(1.1,2.6,4.5),模糊語義詞為非常優雅、很優雅、比較優雅、一般、比較中性、很中性、非常中性。進一步進行數據分析時需要得到受訪結果最靠近的模糊語義詞,即計算統計結果的三角模糊數與模糊語義詞所對應的三角模糊數之間的貼近程度,可通過2個三角模糊數的整體效用值來實現貼近程度的計算,計算公式如式(13)所示:

(13)

式中:UT(A)、UT(B)分別為三角模糊數A、B的整體效用值。

例如非常優雅的三角模糊數為(0,0,1),將其代入式(12)中計算可得該三角模糊數整體效用值為0.455,將(1.1,2.6,4.5)與(0,0,1)整體效用值帶入式(13)中可得二者貼近程度為0.166,根據所有子類與4個感性需求不同語意尺的貼進度求出不同風格款式與其設計要素之間的關聯,按各部件的權重值進行排列。隨后利用WGSN(全球最大的在線時尚預測和潮流分析服務供應商)網站上現有款式數據庫資源,本文研究共收集了1 557個連衣裙款式,利用定義規則,將符合4種以上屬性的款式歸類到相應的數據庫中,共得到8組服裝款式風格數據庫,如圖6所示。

3 結束語

本文梳理了服裝款式設計、服裝風格、服裝款式中的各類知識要點,以連衣裙品類為例,對款式部件進行全面拆解,有效地提取出了服裝造型要素。利用語意差異法、三角模糊數以及層次分析法對服裝風格進行了量化,實現服裝風格的數字化表征,并創建了8組服裝風格數據庫及其入庫規則。本文研究方法可直接推廣應用于服裝其他款式品類,加速實現服裝產業信息化升級。