面向智能化设计的毛衫款式数据库建设

卢致文

（太原理工大学 轻纺工程学院 山西 太原 030000）

1.引言

传统的手工设计羊毛衫的方式费时费力，周期长，直观性差，不符合市场对时装快速翻新的要求，要求产生一种新的设计方式与生产相适应，把 CAD技术引入羊毛衫的设计中后可以大大改善这一制约因素，CAD技术在羊毛衫的设计、生产甚至管理、销售等方面的应用已经成为潮流和趋势。如何运用CAD技术实现毛衫款式的智能化设计也成为业内关注的重点话题，而一个完善的CAD系统必然需要一个结构合理，信息庞大的数据库作为支撑，本文以毛衫款式的智能化设计为目的，以部件拼装成款式的理论为依据建立毛衫款式数据库，以期为毛衫CAD软件开发做出积极贡献。款式设计是羊毛衫横编产品设计的中心任务。羊毛衫款式设计的优、劣将直接影响羊毛衫的销售，进而影响产品的的经济效益。

2.毛衫款式数据库的研究背景及意义

数据库系统是计算机系统的重要组成部分。数据库是借助于计算机保存和管理大量复杂的数据和信息的软件工具。款式设计的CAD软件也不是很多，国内有相关学者做过关于服装款式数据库的研究，但是还没有专门针对毛衫款式的数据库作研究，目前这一方面的工作也大多是依靠人工，尤其是一些专业的设计师来完成的，更多地依赖于设计师的设计灵感和经验，要用计算机代替人工来进行智能化款式设计，这在技术上存在难度很大。目前已有的款式设计模块有的仅实现将传统的绘画工具转换成电子工具，智能化程度低，对使用者操作能力要求较高；有的仅提供一些毛衫款式图片库，通过在图片上进行图案和色彩的填充完成款式效果图，模块功能简单、不完善。

3.毛衫款式数据库的建设目标和开发方案

3.1建设目标

毛衫款式设计的智能化要以丰富强大的毛衫零部件数据库为基础，并应用专家知识进行排列组合、推理，根据相应的规则自动拼接毛衫零部件从而生成毛衫款式。目前的大多数款式设计系统为专业的设计师而开发， 需要依赖设计人员的绘画技能、专业知识和设计能力。而智能化毛衫款式设计系统可以面向非专业用户， 其核心思想是将现代毛衫设计中的各类专业知识用计算机可以接受和处理的信息方式表达出来， 并存储在数据库中。其操作模式采用智能人机交互， 设计者可以在设计系统的引导下， 通过一系列款式设计提示命令， 调用系统中的资源和知识来完成毛衫设计， 而无须详细了解其中更多的专业设计细节。

3.2开发方案

款式设计的主要任务是把设计师构思中的毛衫形象可视化地表现出来，形成一种初步的设计构思，为后续的工艺设计奠定基础。毛衫的款式设计是一种视觉艺术，它重点解决毛衫的外形线与整体结构造型。款式平面图是按照毛衫的平面形态和造型的实际比例用单色线条绘制的一种构想图。

3.2.1款式解构

羊毛衫的款式千姿百态，给计算机辅助羊毛衫款式设计带来了一定的困难。羊毛衫大致由领、袖、身等几大部分组成。各组成部分千变万化，形成了各种风格和艺术格调的羊毛衫，但通过调研和查阅资料发现，羊毛衫的领、袖、身基本形状变化不大。因此，可以将不同的领型、袖型、身型作为款式设计的基本绘图图素，设计人间根据需要随时调用这些图素排列组合，即可设计出满意的款式。基于实用性和普遍性的原则，采用了几种常用的领型（如圆领、V 领、一字领等），袖型（如直袖、斜袖、平袖）和身型（如H 型、Y 型、X 型）作为基本绘图图素。通过这些领型、袖型和身型的组合，可得到几十种基本类型的羊毛衫款式。 款式设计项为用户提供了用于款式设计的基本图素，也就是羊毛衫的一些基本的领型、袖型和身型。

3.2.2款式表达

拟采用三次B 样条曲线来构造款式的外形线，B样条曲线是分段组成的曲线，对曲线的控制灵活直观，能够对曲线进行局部修改。三次B样条曲线可以达到二次连续，连续性好。反算B样条曲线是指已知一组空间型值点，反算出B 样条曲线闭。利用反算B样条曲线可以很好地拟合款式的外形线，而且可以局部修改，从而达到理想的效果图。几根B 样条曲线组合就可以拟合毛衫部件的外形，再填充以颜色或者一定的面料就是部件图了。几大部件图的组合就是毛衫的款式图。

3.2.3零部件的拼接

毛衫款式自动生成时，要将数据库里的零部控制点数据提取并绘制出。这时在零部件相拼处自然产生了拼接的问题。拼接有交互式和自动两种方式，其原理是相同的。零部件相拼时必然会出现相交、重叠、相离的情况，如上装衣领和肩线的重叠交错、袖窿线和衣片的完美相接、分割线随衣片的长短变化延长、缩短等。在系统中加人款式结构性知识及图形形状特征，根据知识和特征来判断共同边界曲线，对于共同的边界采用相同的曲线拟合，这样使得零部件之间的连接天衣无缝。因此，必须总结概括拼接规则，根据相交、重叠、相离三种情况具体处理。当部件相交重叠时要根据毛衫款式的结构需要和图形表現原则确定曲线的优先级别、交点等信息，然后删除多余曲线；当部件相离时，也要确定部件的从属级别，延长曲线直至相接，同时修正曲线使之自然圆顺。具体讲，拼接的种类一般有连接、覆盖、重叠、删减等几种。

4.毛衫产品信息数据库的内容

首先，仿照传统的款式设计模式采用毛衫风格作为设计人口，提供用户不同风格的多种典型款式。其次，通过对毛衫结构的分析，把毛衫分割成几个部件，建立款式部件库，为系统的部件替换和部件变化功能提供基础。然后，依据款式设计专家库的描述及推理机制进行款式生成。数据库管理完成对各类数据库的管理和协调。

一款成功的毛衫款式总是带有明显的风格特征，从某一款设计推广到系列款式要保证风格的统一，而从毛衫生产商的角度其生产的成衣也要保证风格不变。毛衫的风格定义有许多种，跟据市场把毛衫分为以下几种类型：正装风格、休闲风格、时尚风格、复古风格（有待讨论）。而具有相同风格特征的不同款式其风格值也有所不同。因此，系统在定义了风格后，对每一种风格类型又定义了3 种风格值：强、中、弱。对每一种风格类型系统提供多款不同风格值的典型款式，并建立典型款式库，为用户提供毛衫款式信息发布和服务的窗口。

从毛衫款式的结构考虑，毛衫可以看成是由几个部件拼合而成，基本可拆分为衣领、衣袖、衣片3个部分分别建立零部件库。按照对毛衫款式设计流程的分析，系统定义了一个树状式数据结构，分为款式风格类别、典型款式、零部件、零部件子类、关键线、关键点等几层关系。部件库保存了部件的基本信息， 包括部件的控制点、风格信息、变化信息。部件细节库存储款式风格名称、曲线形态、线条定义、关键点定义等内容。风格与规则库是智能毛衫款式设计系统的核心部分，包括智能风格知识库与推理机，智能风格知识库中存储了款式风格的信息以及细节变化的风格信息，它受到规则库的约束，通过规则库中的规则来实现各类风格款式的生成。数据库内容可以不断更新和扩充，保证存储的款式信息与流行同步。数据库管理系统负责对数据库进行组织、检索与维护。

5.结语

毛衫设计的智能化是数字化时代发展的必然趋势，而智能化毛衫款式设计系统则是解决毛衫CAD款式设计模块并结合毛衫专业特色问题的新思路。同时，这也是一个崭新的课题，并无现成模式可循，要进行深入研究和探索，以开发带动技术普及，提升我国毛衫业的高科技含量。本文从理论研究与实际应用相结合的角度出发，构建了毛衫款式设计系统的结构，分析了实现智能化人机交互界面的关键问题，建立了款式知识表示模型和款式推理机制，为进一步进行毛衫设计的研究确立了系统实现的技术路线。