基于虚拟现实技术的服装搭配展示系统研究

崔 磊，杨一平

（吉林师范大学博达学院，吉林 四平 136000）

多媒体技术与计算机科学技术的迅速发展，为虚拟化试衣的实际应用提供了很好的技术支持。虚拟现实技术在诸多领域中的成熟运用，促使更多的研究者针对此项技术展开了研究。目前，虚拟现实技术已运用于社会经济的方方面面，并具有较强的表现力和真实感。服装搭配是文化艺术的一种重要表现方式，具有浓郁的艺术气息，具有搭配创新和文化内涵相结合的特质[1]。本研究分析了服装搭配展示平台的数字化展示设计，利用虚拟现实技术完成了虚拟服装展示平台场景的设计，其交互功能也可利用Unity3D引擎完成。该研究成果的主要价值在于使用虚拟现实技术与服装展示平台作为载体，进而表现出服饰的不同搭配方式。将虚拟现实技术运用于服饰新样式的展示上，可以反映出更强的交互性和趣味性，也可以让用户更好地理解和搭配服饰。现阶段，随着虚拟现实技术迅速发展，根据用户实际需求开展的研发工作也在不断深入，从服装行业的发展现状出发，如何把虚拟现实技术和现代服饰潮流相融合，成为人们关注的重点。

1 虚拟现实技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是计算机仿真学的一个主要分支，是指通过计算机仿真形成一种三维的虚拟世界，可对人们的视、听、触等感觉进行仿真，让人能更准确、没有阻碍地看到三维现实空间中的内容。虚拟现实技术所展示的画面具有强烈的真实性和代入感，能让人身临其境。虚拟现实技术的实际应用需经历3个阶段：第一个阶段是三维模拟过程，将可利用VR表现的内容用三维模拟的形式表现，这样也更加真实；第二个阶段是通过编写脚本程序人和环境的互动；第三个阶段是将前两个过程相融合，最后创建出完善的虚拟现实环境完成互动体验。使用的工具软件大致可以分为3种：（1）场景模型软件，其典型研发方式为3D Studio Max；（2）人物模型管理软件，其典型研发方式是Zbrush；（3）脚本开发管理软件，其典型研发方式为Unity3D引擎，所用的设计编程语言以C语言居多，数据使用可扩展标记语言（Extensible Markup Language，XML）文档存储[2]。

2 系统功能架构

本研究主要从基于虚拟现实技术的虚拟试衣机制、基于对象全景图的网络服装展示技术、服装展示系统的设计与实现等方面进行分析，最终建立了一个较完善的虚拟VR服装展示系统。

2.1 虚拟试衣功能

采用案例驱动的虚拟试衣机制，利用案例推理获取与用户体型特点最契合的服装陈列案例并进行服饰的个性化陈列。首先对人及服饰的特征参数进行界定，其次收集服饰案例并形成实例库，在输入使用者体型特征参数之后，通过实例推理机制在实例库中检索出与使用者体型特征最契合的服饰展示案例，得到符合使用者体型特征的个性化服装展示效果。关于案例搜索，论文作者通过计算相似度的方式来搜索最接近案例（与使用者体型最契合的服装展示实例），并设计了基于相似度计算的实例检索算法，计算步骤主要由参数权值计算和相似度运算两个部分构成。

在图片搭配、图片搜索等过程中，虚拟试衣机制发挥了良好的适应性，与全局特点相比，局部特性之间并不具备密切的联系，因此，即便图形中出现缺损，对其他特点间的配合也不会产生负面影响。对局部特征提取算法加以分析研究表明，其呈现出较强的鲁棒性，可以切实消除部分干扰可能，使特征的提取工作顺利完成。就当下图像可以局部获取的状况来说，即使尺度不变，特征变换算法的使用仍比较普遍，从旋转干涉、亮度干扰、光噪声影响等方面来说，其鲁棒性也较高。除此之外，高效率、扩展度等方面的优点也显而易见[3]。

体型参数计算过程如图1所示。

图1 体型参数计算

2.2 全景图展示

为满足服装搭配平台中对服装展现方式的新需求以及根据目前虚拟现实服装展示方法中存在的缺陷，本研究选择了基于对象全景图的服装呈现方式，大致流程如下：首先完成图片收集，其次对收集到的图片进行拼接，最后利用虚拟现实技术呈现服装的整体效果。该过程需要先录入人体器官数据，建立基本的人物模型，再根据不同年龄段的人体特征（如儿童、妇女、老人）建立一套完善的人体模型，并在虚拟现实平台中进行服装搭配，展示不同类型人群的服装搭配特色。这种服装展示方式具备实时性与交互性的优点，能够使浏览者自然、动态地从各个角度观察服装的整体展示效果，使消费者更自信地选择服装，增强消费者的购物欲望[4]。图像显示流程如图2所示。

图2 图像显示流程

在对服装的图像信号加以检测并将其特点进行呈现的过程中，全局特征提取计算的应用范围较大，主要特点可以分为3种：其一是外形特点，也就是对服装外部轮廓形状加以提取，进而确定其款式特点，比如通过卷积计算就可以获得目标轮廓形状，然后对初始图形进行处理，消除目标轮廓形状线以外出现的影响部分，进而可以得到特点矩阵，最后将目标图形区域切实抽取出来。其二是表面纹路特点，也就是对出现在服装图像表面的各种纹理加以提取，进而确定面料特点。其三是色彩特性，即利用色彩信息达到标识目的，在对色彩特性进行表述时，色彩直方图是有效的方式，对常用色彩空间进行定义后，再对服装图片中的各个像素点加以计算，进而对色彩分布形成正确的认识，并且在鲁棒性方面具有突出的优点。

2.3 服装搭配平台

服装搭配功能架构是整个服装VR展示网络平台体系的主要功用内核，虽然服装观赏和互动的基本操作具体细节实施都由操作系统平台实现，但整个系统网络平台所要完成的操作不是单一地添加服饰虚拟场景到整个系统中，而是整个系统网络平台为服装搭配过程提供服务功能支撑，从服饰搭配场景选择到对服饰款式、颜色、尺寸等的互动控制，都离不开整个系统操作系统网络平台的底层支撑[5]。

首先，系统平台必须完成所有服装场景的选取、添加与制作，还必须对与服装有关的交互功能进行相应的初始化设置，包括各类服装拣选的设置功能、服装搭配交互初始化功能、试服的初始化功能、服装操作功能等。综合上述要求，整个操作系统平台的全部基础层操作功能实现都被包装到了操作功能架构中，以方便在完成交互动作时开展实际调度使用和操作功能的维护与管理等工作。

其次，数据接口可以用来完成对外部数据的使用。数据接口是根据具体服装搭配操作设计，第一人称角色信息进入虚拟场景后，系统平台便利用数据接口，将具体的服装数据模型应用到该虚拟场景中，同时，将具体服装互动操控内容以及人物模型数据信息等添加到系统中。

3 服装搭配VR展示平台的设计

3.1 系统平台设计框架

系统平台包含服装搭配的具体细节模块、各种功能实现和数据连接的应用，如开启应用场景、阅读系统配置消息等。数据分析界面加载了虚拟服装的搭配信息并较为创新地实现了人物服装效果的预读取，包含将服装平台应用场景、服装效果展示模型以及角色信息数据等添加到操作系统中。这些信息数据都采取了外部存储的形式，包含场景信息数据、任务信息数据、界面信息数据、角色信息数据、操作系统触发信息数据和动作信息数据等，并且系统中的全部信息数据都通过XML和数据库化两种方法进行了保存。XML是可扩展的标识语言，是用来标识电子文档并使之具备结构和层次性的标识语言，也适用于标识数据、定义数据型别，是一个允许使用者自己定义类型的开源语言。其中，数据库系统则使用SQL SERVER数据库保存模型信息数据。

服装平台功能框架如图3所示。

图3 服装平台功能框架

3.2 交互操作设计

人机交互方面的设计主要表现为人机交互与系统之间交互。人机交互设计借助平台中的UI产品设计模板、空间接触产品设计模板，能非常便捷地设计出不同空间环境和接触各种图形用户，进而为服装VR展示平台的人机交互设计提供基础条件。该服装搭配展示系统的人机交互设计主要支持HTC VIVE设备以及各种互动装置[6]。与操作系统间的人机交互设计则主要表现为数据通信与数据交换的模式，该服装搭配展示系统主要使用了XML语言作为系统数据存放格式，也就为该服装搭配展示系统与其他主流操作系统间的沟通奠定了数据基石。在通信方面，主要使用了异步通信技术与其他操作系统建立联系，特征是利用主从的关联实现对接口数据的查询。其中，发送数据的系统称为主动操作系统，即将接口数据存储在专为两个操作系统之间交互设置的空间；接收信息的操作系统为从属操作系统，即接收由主动操作系统发送的数据[7]。

4 结语

本研究将基于Unity3D的虚拟现实技术运用于服装搭配平台的演示与教学中，场景采用露天场地，通过自由组合各种服装素材实现搭配的多样性，将用户引入真实的三维情境中，使服装搭配内容更加生动化，使服装搭配形式也更加丰富多彩，在一定程度上提高参与者对服装搭配的认知程度与学习兴趣，基于虚拟现实技术的服装搭配展示系统的高沉浸感和强互动性等特点，为服装搭配学习者提供全新的数字化教学方法。