基于三维图像的服装辅助设计系统设计

李霁 习明

关键词： 三维图像; 服装辅助设计; 三维人体表面模型; 曲线拟合技术; 弹簧质点模型; 系统设计

中图分类号： TN911.73?34; TP391.72               文献标识码： A               文章编号： 1004?373X（2019）02?0117?03

Design of garment aided design system based on 3D images

LI Ji1， XI Ming2

（1. Jianghan University， Wuhan 430058， China; 2. Wuhan Windoor Information & Technology Co.， Ltd.， Wuhan 430058， China）

Abstract： Since the past clothing aided design system based on the hypertext markup language can only handle the specified clothing types， a garment aided design system based on 3D images is designed. The system is composed of a server and a client. The server provides information service for the system， and the user obtains the required information from the garment style component database in the server by means of the client. The curve fitting technology is adopted to obtain the profile curve of the garment style image and partial value point data to be stored in the clothing style database. The 3D human surface model is reconstructed according to the clothing style database. The dynamic simulation of clothing fitting is realized according to the spring quality point model， so as to complete the virtual fitting of human body and analyze the rationality of garment design. The experimental results show that the designed system can predict the design rationality of different types of garment and has a high prediction performance.

Keywords： 3D image; garment aided design; 3D human body surface model; curve fitting technology; spring quality point model; system design

目前在服裝领域数字化技术使用呈现普遍化，提高了服装公司获取信息的效率，从而实行大批量的量体定制的服装加工计划，为每个用户提供的服务在行业内可称为独树一帜，不仅增强了企业的经济利润，同时提高企业的竞争力。服装辅助设计系统成为企业研究的重点对象。近年来，不少学者对该领域进行了研究，但设计的服装辅助系统都存在一些问题：如文献[1]通过在传统横编计算机辅助设计（CAD）的基础上，根据超文本标记语言（HTML5）技术设计互联网横编CAD系统，但该系统仅能对横编针织物服装进行处理，使用性能存在一定的局限性;文献[2]采用基于 SaaS模式的服装生产管理系统，结合 SaaS 模式特性和多租户关键技术设计了系统的数据库，但对每个用户数据的安全性和隔离性还有待研究。面对这些问题，设计基于三维图像的服装辅助设计系统，从硬件、软件两个方面优化服装辅助设计系统的性能。对不同类型的服装设计合理性进行准确预测分析，为服装设计提供高效的辅助功能服务，提高辅助设计质量[3]。

1  基于三维图像的服装辅助设计系统设计

1.1  系统硬件设计

根据服装结构分析结果可得，大多数款式服装能够划分为多种部件类别[4]，例如，上装部分，能够分成衣领、门襟、侧缝线与下摆等部件。不一样的部件组成款式结构也具有差异性。部件轮廓性状的差异导致了服装款式的风格不同。所以将服装部件设成设计单元，将其形态与属性存储到服装款式部件数据库中[5]。采用曲线拟合技术[6]获取服装款式图的轮廓曲线和部分型值点资料，将这些曲线以及型值点资料存储到服装款式部件数据库中，为客户端进行信息采集与分项提供可靠的数据。曲线拟合技术中主要采用B样条曲线函数进行计算[7]，三次B样函数本身具备二次连续性，且计算简单，采用此函数实行款式图轮廓曲线拟合，可增强图形的逼近效果。

1.2  系统软件设计

在使用基于三维图像的服装辅助设计系统时，基于服装款式数据库设计重建三维人体表面模型[8]，根据三维人体表面性状具有复杂性的特点，把多轮廓线间的形体重新建立流程设为人体数据的等值面建立流程，以此提高人体表面模型重建的质量，以便获取适合人体特征的服装款式信息[9]。具体过程为：使用三维全身扫描部件相差H高度对人体进行扫描，获取人体轮廓线;同时设定轮廓线平面内的采集网络是H×H大小，提取元规格为H×H×H的立方体。将人体轮廓线实行分区域处理，把其切割为二维数据场，然后根据高度情况提起体数据，使用特殊方式提取等值面，从而实现三维人体表面模型的建立[10]。

2  实验分析

2.1  棉质服装设计合理性预测

实验采用10位受试者穿的三种不一样类型的棉质服装实行舒适性测试，即为服装合理性检测得到的数据。选取其中15个样本设成样本集检验三种系统，对棉质服装设计合理性进行预测，结果如图1～图3所示。

由图1～图3可知：基于超文本标记语言的服装辅助设计系统的预测值和实测值的相关系数R2是62.37%;基于SaaS模式的服装辅助设计系统的预测值和实测值的相关系数R2是76.41%;本文系统的预测值与实测值的相关系数R2是87.64%。由此可证本文系统的预测效果好。使用F检验法对相关系数实行显著性检验，结果如表1所示。

由表1可知，三种系统的相关系数都是显著性相关。基于超文本标记语言的服装辅助设计系统的F检验结果是12.599，P值是0.002 1;基于SaaS模式的服装辅助设计系统的F检验结果是20.689，P值是0.003 2;而本文系统的F检验结果是38.543，P值为0.007 9，均大于其他两种系统;说明本文系统的相关系数最显著。由此可证本文系统对棉质服装设计合理性的预测性能优于其他两种系统。

2.2  丝质服装设计合理性预测

实验采用10位受试者穿的三种不一样类型的丝质服装实行舒适度测试，即为服装合理性检测得到的数据。选取其中15个样本设成样本集检验三种系统，对丝质服装设计合理性的预测效果，结果见图4～图6。

由图4～图6可知：基于超文本标记语言的服装辅助设计系统的预测值和实测值的相关系数R2是71.25%;本文系统的相关系数是90.58%;基于SaaS模式的服装辅助设计系统的预测试和实测值的相关系数R2是69.58%。由此可见本文系统对丝质服装设计合理性的预测效果优于其他两种系统，进一步使用F检验法对相关系数做显著性检验，结果如表2所示。

由表2可知，三种系统的相关系数都是显著性相关，基于超文本标记语言的服装辅助设计系统的F检验结果是31.012，P值是0.000 9，基于SaaS模式的服装辅助设计系统的F检验结果是40.689，P值是0.001 3，而本文系统的F检验结果是78.327，P值为1.027 9，均大于其他两种系统但是本文系统的相关系数显著于其他两种系统。由此可证本文系统对丝质服装设计合理性的预测性能高。综上所述，本文系统对不同类型服装设计合理性都可实行准确的预测分析，能够为服装设计过程提供高质量的辅助服务，提高服装设计质量。

3  结  论

经实验验证，基于超文本标记语言的服装辅助设计系统对棉质与丝质类型服装设计合理性的预测值和实测值的相关系数R2分别是62.37%，71.25%;基于SaaS模式的服装辅助设计系统对棉质与丝质类型服装设计合理性的预测值和实测值的相关系数R2分别是76.41%，69.58%;本文系统对棉质、丝质类型服装设计合理性的预测值和实测值的相关系数R2分别是87.64%，90.58%。能够得出本文系统的相关系数显著于其他两种系统，对不同类型服装设计合理性具有预测性能高的优势。

参考文献

[1] 高梓越，丛洪莲，蒋高明，等.基于超文本标记语言5的横编计算机辅助设计系统[J].纺织学报，2017，38（10）：132?137.

GAO Ziyue， CONG Honglian， JIANG Gaoming， et al. Computer aided design system for flat?knitted fabric based on hyper text markup language 5 [J]. Journal of textile research， 2017， 38（10）： 132?137.

[2] 毋涛，何科训.基于SaaS模式的服装生产管理系统研究[J].计算机技术与发展，2016，26（2）：105?109.

WU Tao， HE Kexun. Research on clothing production management system based on SaaS mode [J]. Computer technology and development， 2016， 26（2）： 105?109.

[3] 董雪峰，朱宁.基于3D打印与三维图像处理的服装信息提取方法研究[J].機床与液压，2017，45（18）：111?116.

DONG Xuefeng， ZHU Ning. Research on the method of garment information extraction based on 3D printing and 3D image processing [J]. Machine tool & hydraulics， 2017， 45（18）： 111?116.

[4] 罗岐熟.计算机远程辅助服装设计管理系统的实现技术研究[J].染整技术，2017，39（9）：8?10.

LUO Qishu. Research on the realization of computer remote assistant garment design management system [J]. Textile dyeing and finishing journal， 2017， 39（9）： 8?10.

[5] 姚砺，李奥琼，王慧洁.个性化人体特征曲线驱动的三维服装变形[J].计算机仿真，2015，32（7）：426?432.

YAO Li， LI Aoqiong， WANG Huijie. 3D fashion distortion drived by personalized body characteristic curve [J]. Computer simulation， 2015， 32（7）： 426?432.

[6] 杨景照，李国喜，吴宝中，等.三维模型大尺度坐标测量辅助设计与评估方法[J].国防科技大学学报，2014，36（4）：140?145.

YANG Jingzhao， LI Guoxi， WU Baozhong， et al. Three dimensional CAD?based computer aided design and assessment method for large scale coordinate measurement [J]. Journal of National University of Defense Technology， 2014， 36（4）： 140?145.

[7] 钱孟尧，蔡欣.和谐原则的服装系列设计审美形式[J].丝绸，2014，51（12）：39?43.

QIAN Mengyao， CAI Xin. Aesthetic form of clothing series design under harmony principle [J]. Silk， 2014， 51（12）： 39?43.

[8] ZHU H. Aided design method on geophysical prospecting for petroleum based on 3D visualization [J]. Journal of information & computational science， 2014， 11（4）： 1303?1311.

[9] 刘志，尹世超，潘翔，等.基于特征线条的三维模型检索方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报，2016，28（9）：1512?1520.

LIU Zhi， YIN Shichao， PAN Xiang， et al. 3D model retrieval method based on feature lines [J]. Journal of computer?aided design & computer graphics， 2016， 28（9）： 1512?1520.

[10] ZHANG M， LIN L， PAN Z， et al. Topology?independent 3D garment fitting for virtual clothing [J]. Multimedia tools & applications， 2015， 74（9）： 3137?3153.