基于三维人体建模的数字化服装应用研究

李嘉仪,张岩松

(大连工业大学,辽宁 大连 116034)

随着现代信息技术的不断发展,数字化技术在服装行业中的应用也开始越来越广泛,在服装设计、生产、营销及管理等环节都有较大发展,对提高服装产品质量、提高企业生产效率具有积极影响。数字化人体建模是服装生产与设计的基础,也是服装工业的基础。人体表面是由曲面构成,在实际应用中,应该根据不同的要求进行相应人体建模设计。

1 三维人体建模系统概述

在建立三维人体模型前,需要运用具体的尺寸建立数据模型,以达到准确、全面、方便修改的目的,目前人体测量方式主要分为接触式测量和非接触式测量两种。接触式测量是通过接触式测量仪器以及手工进行测量,而非接触式测量主要以三维扫描技术为主。

1.1 三维人体数据获取

非基础式测量中的人体三维扫描,也叫3D人体扫描,通过多角度多方位的测量获取身体数据后进行身体表面重建,从而形成完整的人体曲面,建立三维人体模型。三维扫描技术具有高效、细致的特点,将其运用在人体建模中,可以减轻作业人员的工作强度,建立高精度的人体三维模型。随着三维技术的不断发展,很多服装企业特别是批量定制类企业,都开始使用三维无接触扫描测量技术进行人体部位尺寸测量。接触式测量技术主要是通过人工进行测量,运用软尺、测量仪、可变式人体界面测量仪等工具进行测量。

1.2 三维人体建模方法

对于三维人体建模,首先要对扫描的数据进行分析,通过运用几何模型确定建模的方法,建立三维人体模型。基本方法可以分为以下三种:基于软件建模、基于人体照片建模、基于三维扫描建模。根据每种建模方法的不同,生成模型的精准度以及速度也有所不同。

1.2.1基于建模软件建模法

基于建模软件方法进行三维人体建模,通过Matlab、3Ds MAX等建模软件,构建标准化的三维人体模型。刘雁等人[1]利用三维人体扫描仪测的人体数据,在Matlab中通过运用网格小平面法建立三维人体模型。运用建模软件建模需要依靠专业的技术人员,无法快速分析较多数据,局限性较大,比较适合小规模的数据分析。

1.2.2基于三维扫描建模法

基于三维扫描对三维人体进行建模方面,郭梦洁,尚笑梅[2]通过对现有的三维人体建模方法进行分析,提出该领域的发展建议;李勇等人[3]对现有的三维人体建模方法作了总结,并对方法的优缺点进行了比较,为深入开发和研究三维人体建模方法做出了有益参考。相比于基于建模软件小规模数据分析建模的方式,基于三维扫描的建模方法更加方便,对于大规模数据的分析速度较快。

1.2.3基于人体照片建模法

基于人体照片建模是通过图像进行人体建模,将图片导入到系统中,进行去噪滤波等技术处理,通过提取人体外形轮廓生成三维人体模型。容羽等人[4]提出基于图形和图像的人体曲面建模研究,分析了曲面建模的关键流程,对图形和图像在人体曲面建模中的技术优势进行对比;宋庆文,周源华[5]将真实人体或包含真实人体的照片及视频,作为数据研究的基础对象,运用人体建模商业软件Posei人体模型库中已有的模型作为分析及调整的对象,以此取代真实的人体,建立数字化三维人体模型。

1.2.4三种建模方法的对比

软件建模法是通过输入人体的身体尺寸或对已有人体尺寸进行修改的建模方法,因为是相对固定的参数模型,在修改某部位尺寸时容易使相邻部位尺寸数值发生变化;基于三维扫描建模是通过对人体扫描形成点云,塑造人体曲面,处理速率会受到点云数量的影响,对于特殊部位的尺寸难以兼顾。

2 三维人体建模在建立人台模型中的应用

人台即按人体比例制作的人体模型,在服装领域设计生产中可以代替真人,是贯穿于整个服装生产与制作流程中一项不可或缺的工具。夏平等人[6]以服装标准人台的仿真模型作为研究基础,运用新的人体尺寸测量系统,进行个性化服装人台仿真模型建立。此外通过对三维人体模型点云数据的分析和处理,可获得虚拟人台平均模型,并根据点云数据构建点-线-面的虚拟人台模型。三维人体数据测量运用在人台模型建立上,简便、快捷,实用性强,能建立出更加符合人们需求的人台模型尺寸,为实现服装精准设计与快速制作提供解决方案。

3 三维人体建模在服装CAD系统中的应用

服装CAD,全称为服装电脑辅助设计,其将电脑相关数字化辅助设计软件技术运用在服装领域中,可提高服装企业的生产反应能力。国外市场中三维服装CAD主要有两种运用方式,一是将其用于量身定做,针对不同的特定客户进行个性化款式设计;二是模拟试衣系统,通过对顾客身体部位尺寸测量进行服装设计,最终生成相应衣片缝合。

与二维服装CAD相比,三维服装模型的建立不仅能提高服装的设计生产效率,还可以从不同的角度展示服装的立体度及合体性,基于三维人体建模的服装CAD设计,可以在设计之初就根据不同体型特征人体进行相应的服装设计,使设计出的效果图更加直观地反映设计创意,并方便设计师对版型进行及时调整,将设计创意完整地表现在成衣制作上。

4 三维人体建模在虚拟试衣中的应用

4.1 三维人体建模在服装三维设计中的应用

数字化人体模型是三维设计中虚拟着装的主体。对于服装三维设计中的人体模型,不是以简单的数字组合形成人体曲面,而是以真实的人体为建模基础,运用数字化技术将人体的面部、皮肤、体型、形态等特征高度还原,使设计师设计出更加符合人体工效学的服装。

服装三维设计中人体数字化技术目前常被应用在服装三维设计中,比如CLO 3D软件就提供了可以自由改变体形尺寸的虚拟模特,以及可以在2D和3D模式下进行服装纸样设计和编辑的多种工具,使设计更加直观和方便。

4.2 三维人体建模在服装三维展示中的应用

在三维人体建模过程中,通过测量人体数据建立一个可以反映体型和特征的人体模型是设计与制作的关键。时尚产品的虚拟展示是通过运用三维数字化应用软件进行服饰产品相关展示,分为静态展示和动态展示。静态展示可以用在杂志等平面展示中,动态展示则多以成品展示的形式进行。通过个性化建模方案,消费者可以输入自己身体各个部位的尺寸,建立其相符的虚拟模特,在互联网的试衣平台上进行服装的试穿选择,实现三维服装的展示。

5 结语

现代服装领域通过运用三维人体建模技术,可以提高服装的设计效率、提升生产速率、简化服装设计生产流程等,以适应快速多变的市场需求,不断增强企业的竞争力。因此,研究适合服装设计以及制作的三维人体建模技术具有重要的意义。