基于进化计算的现代旗袍快速推荐系统

金 曼, 张立杰

(新疆大学, 新疆 乌鲁木齐 830000)

随着智能决策与人工智能技术的发展,服装搭配推荐系统的研发受到学者的关注,并开始在服装个性化定制中应用。现有的服装推荐系统存在推荐款式种类单一,服装风格无明确定义,导致用户在选购过程中耗费时间长等问题,故现有的服装搭配推荐系统仍有待进一步完善,以便为市场和客户提供更加方便快捷的服装定制服务。

服装风格部件化个性设计是通过人机交互操作来实现服装系统的推荐,用户可以方便快捷地选择自己心仪的服装款式。服装推荐系统可以根据用户选择的购买次数、款式和风格等,在大数据信息中匹配出用户的喜好,快速精确地为用户提供推荐。当前的服装推款系统有基于生成式对抗网络的用户下装搭配推荐[1]、基于用户偏好的服装个性化推荐[2]、基于专家知识的服装智能推荐[3]、基于多属性融合的服装搭配推荐[4]、基于混合召回模型的服装智能推荐[5]等。同时,一些学者运用交互式进化计算对旗袍的虚拟展示与款式推荐系统进行深度研究。其中,宋莹[6]提出基于交互式的个性化旗袍定制,并建立交互式旗袍虚拟展示系统。刘欣悦等[7]提出了一种基于模块化旗袍的交互式在线个性推荐设计,能很好地满足用户对旗袍的个性化需求。

旗袍是承载中华文化的传统服装,是东西方文化交融的成果。随着时代的不断变化,旗袍已成为中国最典型的传统服饰,也是彰显我国服饰文化的标志性服装。旗袍的结构演变分为3个阶段:传统旗袍结构的主要特征是“T”字形平肩连袖、中缝拼接,款式宽松;改良旗袍保留了“T”字形平肩连袖,取消衣身中缝,款式较宽松;现代旗袍在肩部造型上发生了改变,保留了一些中式元素,西方化比较突出,运用省道和分割等工艺方法,展现衣身合体的人体曲线美[8]。现代旗袍是在传统旗袍和改良旗袍的基础上进行创新设计,款式多样,深受广大女性的喜爱,有着充足的市场需求和发展空间。本文在对现代旗袍的发展历史、风格、构成部件进行归纳和分析的基础上建立现代旗袍风格设计部件数据库,同时运用交互式进化计算,建立风格多样化的现代旗袍风格推荐系统,并在现代旗袍风格推荐系统中进行虚拟展示,使用户可以高效快速挑选旗袍,且有效降低用户的疲劳感,给用户带来满意的个性化定制体验。

1 现代旗袍的发展及部件构成

公元1644年,清朝强制实行剃发易服,传统服饰汉服几乎被禁穿,上衣下裳的汉服只是汉族女子的居家服,在庆典场合不分男女都要穿袍,袍分为朝袍、龙袍、蟒袍及常服袍等,其中八旗女子日常所穿的长袍与后来的旗袍有着紧密的联系。公元1736至公元1851年,满族女子和汉族女子在服装上相互学习效仿,从此,满族和汉族的女子服饰风格相互融合,旗袍逐渐受到全国的关注。清朝后期,旗袍一般为长袍,衣身宽大,款式单一,元宝领和镶滚边是当时旗袍特色之一,随着洋务运动的发展,旗袍受到西方服饰文化影响开始发生变化。

1911年,解除对服饰管制的禁令后传统旗袍不在受人们的追捧,传统旗袍从无袖到有袖的样式成为新式旗袍的原型。1930-1939年是旗袍发展的巅峰时期,改良旗袍成为兼容并蓄中西服饰特色的近代中国女子的规范服装。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,衣身合体,为现代旗袍的产生奠定了基础[9]。此后,现代旗袍进入了立体造型时代,衣片上出现了省道,西式的装袖,旗袍的衣长、袖长大大缩短,腰身也越为合体,款式更注重凸显女性的魅力[10]。近年来,现代旗袍以崭新的面貌在国际时装、国际礼仪场合和人们日常生活中亮相,以现代旗袍传承中国传统文化,用中国服饰书写文化自信。

随着时代的不断进步发展,现代旗袍的款式也越来越丰富多样,不同款式可以形成不同的风格。现代旗袍的廓形、门襟、领部、开衩、袖部、面料、色彩、图案、配饰等都是现代旗袍的款式变化的影响因素。本文将现代旗袍的构成以部件的形式分类,建立现代旗袍风格设计部件库。

本文将现代旗袍的构成部件分为款式部件与装饰部件。款式部件主要包括廓形、领部、袖部、门襟、开衩,装饰部件主要包括面料、色彩、图案、工艺。本文根据现代旗袍的部件特征,同时结合用户对现代旗袍的喜好及实际需求对现代旗袍的部件构成元素进行分类,详情如表1所示。

2 现代旗袍的风格

2.1 现代旗袍风格特征

旗袍风格指一个时期、一个流派或一个人的服装在形式和内容方面所展现出来的内在品格和价值取向[11]。旗袍风格是旗袍的款式、色彩以及面料等综合体现[12]。不同时代的社会面貌和特征可通过旗袍风格来体现。如今,现代旗袍款式繁多,风格各异。现代旗袍风格有传统中国风、国潮风、复古风、文艺风、优雅风、性感风、甜美风、公主风、极简风、简约风等。

本文选取传统中国风、性感风、甜美风、简约风4种典型的现代旗袍风格进行分析。传统中国风旗袍保留了传统旗袍的部分结构与工艺设计元素,如盘扣、立领等,在传统旗袍的基础上,加入了现代元素,使旗袍有了新的面貌,既不失传统又保持了旗袍的时尚感。性感风旗袍保留了传统旗袍经典设计元素,主要廓形以贴身为主,在领子与下摆开叉着重设计,展现女性的曲线美,相较于传统中国风旗袍而言比较大胆,性感风多以突出人体曲线和表露出皮肤为特点。甜美风旗袍主要给人一种可爱俏皮的感觉,会在旗袍的肩部和装饰上进行设计,如采用泡泡袖、荷叶袖、钉珠等甜美风格元素。简约风旗袍相对于前3种旗袍风格,它的款式没有多余繁琐的部件元素,主要是以朴素的造型为主进行设计,装饰手法运用比较少,给人们一种简约大方的旗袍风格形象。

2.2 典型现代旗袍风格部件

典型现代旗袍风格部件需分别对应典型现代旗袍风格所代表的特征。本文根据4种典型的风格特征对现代旗袍的部件构成元素进行归类。由于每个用户对装饰部件的主观感受各不相同,因此装饰部件中的面料、色彩、图案、工艺直接在4种典型现代旗袍风格部件中展示,供用户选择。典型现代旗袍风格的部件构成元素如表2所示。

3 现代旗袍风格设计部件库的建立

3.1 现代旗袍部件编码

部件需以编码的形式存储在数据库,通过编码利用简单的数字或字母替代旗袍风格设计部件库中繁文缛礼的部件描述,让用户清晰了解旗袍各个部件的构成元素,准确快速地传递用户对旗袍的个性定制需求[7]。现代旗袍风格设计部件库由款式部件库和装饰部件库组成,款式部件库分为廓形、领部、袖部、门襟、开衩子部件库,装饰部件库分为面料、色彩、图案、工艺子件库。各子库根据4种典型风格,由不同的元素组成。部件库采用字母与数字组合的形式给各部件及其元素编码(具体编码见表1), 为系统后续推荐提供便利。

表1 现代旗袍部件构成元素Tab. 1 Components of modern cheongsam

表2 典型现代旗袍风格的部件构成元素Tab. 2 Elements of modern cheongsam style components

3.2 现代旗袍风格编码

对现代旗袍4种典型风格进行编码,传统中国风、性感风、甜美风、简约风分别编码为01、02、03、04。不同的风格由各子库中有代表性元素组合体现。由于现代旗袍风格款式过多,本文仅展示传统中国风和性感风2种风格的款式部件子库元素编码(见表3)。

表3 传统中国风和性感风风格款式部件编码Tab. 3 Code of main components of traditional Chinese style and sexy style

4 现代旗袍风格推荐系统

现代旗袍风格推荐系统由前台的应用程序和后台数据库构成。应用程序基于java开发,数据库基于mysql,开发环境为windows操作系统。

4.1 交互式进化计算系统设计思路

交互式进化计算也称交互式遗传算法,交互式进化计算可分为2个部分:用户评价部分和种群进化部分。在用户评价部分系统将演化的现代旗袍款式部件和装饰部件图案展示给用户,然后用户根据个人的偏好,以打分的形式在交互式界面给出个体进化适应值;种群进化部分是由计算机进行编码、解码、种群初始化、基于用户赋予的进化个体适应值的选择、交叉与变异等,由以上两部分进行交互重复逐渐生成最优解[13]。

人们在选择旗袍部件时,会因部件太多而无从选择,从而导致用户疲劳或是选择不到自己心仪的旗袍。针对此问题,本文在演化现代旗袍的款式、色彩、面料等过程中分为2步:现代旗袍的部件构成元素和现代旗袍风格的构成元素,从而使用户可以根据自己喜欢的风格进行选择,找到自己满意的旗袍。现代旗袍风格推荐系统设计流程如图1所示。

图1 现代旗袍风格推荐系统设计流程图Fig. 1 Flow chart of modern cheongsam style recommendation system

在常规推荐系统中选择传统旗袍时,由于用户不能对系统推出的现代旗袍做出局部的评价,忽略了用户对局部细节的喜爱程度,还会使用户产生疲劳感,因此,有些现代旗袍推荐系统的准确性有待提高。为解决此问题,本文建立现代旗袍风格部件库,从用户对现代旗袍不同风格的喜好出发,运用现代旗袍风格部件中用户对部件偏好的“保留/删除”操作,使用户的选择范围迅速缩小,交互式操作也更加便捷。

4.2 适应度计算

用户在交互式界面进行满意度评价时,从待选区选择用户喜爱的现代旗袍风格。系统将最高适应度对应的分值设为10分,每个被选中元素的概率与每次迭代的适应度成正相关。在选择算子中,需要计算现代旗袍风格设计部件库中的每个设计元素的适应度,给定种群:

P=[x1,…xi…xn]

式中:xi代表对应的第i个现代旗袍的个体;P代表现代旗袍的种群集合。用户对生成的每个现代旗袍个体进行满意度评价,则可得

S=[s1si…sn]

式中:si是用户对现代旗袍个体xi的满意度评价。那么可得i个个体的适应度计算公式:

在每一次迭代的过程中,被选中的款式部件或装饰部件子库中的设计元素将在下一次评价时出现,适应值越高代表用户对现代旗袍的满意程度越高。

4.3 交互式设计

交互式设计最大的优势就在于用户的参与互动,用户通过对交互式进化计算系统中推出现代旗袍的风格设计方案进行打分,系统通过最初的设定对个体进行选择,从而实现交互式进化的交叉、变异操作。通过进化生成新的种群,供用户对其选择与评价,最终完成进化操作,使系统产生最优的且满足用户需求的现代旗袍设计方案。因此,交互式进化算法的运行与交互界面的设计有必然的联系。

交互界面设计如图2所示。系统设定种群数为 9,最大迭代次数为10次,交叉概率为0.2,变异概率为0.1。用户先输入个人的身高、体重及三维数据后,系统让用户选择现代旗袍风格,随机为用户推出9款选定风格的现代旗袍方案,用户根据喜爱程度,对其进行满意度评分(0～10分),同时可对用户喜欢的部件进行保留,不喜欢的直接删除。用户可根据对现代旗袍风格的个性需求通过与计算机系统的交互完成选择。该系统独特之处在深化现代旗袍的款式、色彩及面料等过程中呈现出现代旗袍部件和风格的构成元素图案,可以更加快速准确地完成现代旗袍的推荐。

图2 现代旗袍风格推荐系统交互设计界面Fig. 2 Interactive design interface of modern cheongsam style recommendation system

4.4 推荐过程

1)用户先输入个人的身高、体重及三维数据。

2)进入选择风格界面,用户可根据喜欢的风格进行选择,系统有4个风格:传统中国风、性感风、甜美风、简约风可供选择。

3)待用户选择心仪的风格后,系统会随机为用户推出9款选定风格的现代旗袍设计方案,供用户选择。

4)用户根据喜好程度,对系统随机推出的现代旗袍进行满意度评分,评分的范围为0～10分。其中,0分表示用户对现代旗袍方案非常不满意,10分表示非常满意。打完分后,即可点击“评估”,系统通过用户的打分,生成下一代种群。由此及彼,用户可根据满意度评分最终找到合适的现代旗袍方案。

5)如果用户对系统推出的现代旗袍的部件有不喜欢的,可对部件进行删除,下次系统将不会再出现此部件;如果用户对系统推出的现代旗袍的部件有喜欢的,可对喜欢的部件进行保留。

6)最后,当“评估”次数达到最大值10时,点击“保存”即可。

4.5 应用体验

首先统计传统中国风和性感风现代旗袍的所有款式部件,然后运用交互式进化算法,查询传统中国风现代旗袍的不同款式部件的次数与精确度,再运用顺序查询方法查询性感风现代旗袍的不同款式部件的次数与精确度,最后通过对比交互式进化算法和顺序查询的结果,分析本文方法的可行性并进行验证。其中,查询次数为最终查询到的现代旗袍风格款式的次数,查询精确度范围为最终查询到这款现代旗袍风格款式的精确度范围。现代旗袍装饰部件在传统中国风和性感风的查询次数上并无差异,所以仅需要对款式部件中所有款式的查询次数和查询精确度进行对比即可。本文主要对传统中国风和性感风旗袍进行应用验证,传统中国风和性感风的现代旗袍款式组合共有1 195 种,在1 195 种传统中国风和性感风现代旗袍款式组合中随机列出10种现代旗袍方案,具体对比结果如表4所示。采用交互式进化算法的总查询次数为562 215 次,顺序查询总次数为1 110 651次。

从整体上分析,顺序查询总次数为1 110 651次,传统中国风和性感风旗袍精度范围都为1～2 016, 而交互式进化算法查询次数为562 215次,传统中国风精度范围为1～1 050、性感风旗袍精度范围为1～144。由此可以得出交互式进化算法整体查询次数和查询精度范围都要明显优于顺序查询。从局部上分析,例如:查询一款衣身较合体、衣领为镂空领、袖子为无袖,衣襟为方襟,下摆开衩为弧形开衩的性感风现代旗袍(表4中的A2B8C2D3E1),在运用顺序查询时,顺序查询次数为1 279,精度范围为1～2 016,而在运用交互式进化算法查询时,交互式进化算法查询次数为137次,精度范围为1～144。由此可以得出这款现代旗袍,运用顺序查询要用1 279 次,而用交互式进化算法只需要查询137次就能选出这款现代旗袍,精确度范围也缩小到仅有1～144。最终根据验证本文所用的方法精确度高的同时也不耗费时间,可以更精准快速的给用户推荐心仪的现代旗袍款式。

表4 款式部件的交互式进化算法查询和顺序查询对比结果Tab. 4 Interactive evolutionary algorithm query and sequential query comparison results of main components

5 结束语

本文首先对现代旗袍的发展历史进行阐释,由传统旗袍到改良旗袍最后演变成为现代旗袍,旗袍廓形从宽松到紧身,款式和造型也在不断创新发展。其次,分析现代旗袍的部件与风格特征,选择4种典型的现代旗袍风格建立现代旗袍风格设计部件库,对现代旗袍部件和风格进行编码,为后续交互式推荐提供便利。之后,构建现代旗袍风格推荐系统,在演化现代旗袍的款式、色彩、面料等过程中先对现代旗袍的部件构成元素进行分类,再筛选出所属现代旗袍风格的部件构成元素,可有效降低用户的疲劳感。最终,通过用户评价部分和种群进化部分交互重复运算,在系统的界面上呈现出用户选定的旗袍设计款式及风格。

本文运用交互式进化算法构建现代旗袍风格推荐系统。系统中根据现代旗袍的风格进行部件及其构成元素归类,并对其进行编码,便于高效把信息传递给用户。通过应用体验,证实本系统可以快速抓住用户对现代旗袍风格的喜好,缩短用户挑选旗袍的时间,使用户更高效便捷地找到个性化定制的现代旗袍。未来,现代旗袍推荐系统还可增加多种风格库,给用户带来更多个性化定制选择。