基于人工智能3D虚拟试穿系统的服装设计与定制模式的研究

（无锡太湖学院，江苏 无锡 214000）

服装制造业是一种传统的产业，其发展历史悠久，最早可追溯到一战时期的第一次工业革命。二战后，世界纺织生产也开始由英国转移到美国、德国和日本等其他国家。20世纪70年代以后，服装生产业逐渐向发达国家转移，如韩国、香港和台湾等成为新型的工业化国家。随后，80年代开始向中国大陆转移，并且发展非常迅速。到1994年，我国的纺织和服饰出口已经升至世界第一位[1]。90年代以来，随着科学技术的飞速发展，服装制造设备也在不断地创新和改进，发达国家服装制造行业结构也在不断调整，已从劳动密集型产业向资本密集型、技术密集型产业逐步转变。

由于服装制造业与人们最基本的生存需求紧密相关，任何一个国家都不能脱离服装制造业，因此服装制造业又被称为"永恒产业"。服装制造业的下游是劳动密集型产业，而现代服装制造业是技术与资本相结合的产业。服装制造业的这一特殊特点，决定着它在国民经济的发展过程中，必将成为经济转型的重点和产业结构调整的对象。在国际纺织服装行业格局发生变化，以及产业结构优化、产能过剩的背景下，我国服装制造行业面临着巨大的挑战，但同时也存在着进一步的上升空间。

由于服装的使用对象是人，人体就是服装设计的重要对象，既使服装款式千变万化，但最终仍然受限于人人体结构。不同的地区、不同的年龄、不同的性别、人体骨骼在运动和静止的状态下，在服装上的表现形式都各不相同。只有深入观察和理解人体结构，才能充分发挥服装艺术的作用。

人体尺寸的采集在服装设计和生产中起着重要作用。美英和其他发达国家的人体测量系统比较完善，可以定期对人体大小数据进行采集、更新。我国在80年代也曾对成人进行过一次测量，但时至今日，中国的体型已经有很大的变化了。因此，人体相关数据的收集和数据库的建立是服装设计和生产行业值得研究的课题。在该数据库的支持下，基于人工智能的三维虚拟试衣系统，将为服装设计、定制和生产提供新的模式参考。

1 目前服装行业存在的问题

1.1 设计偏差大，设计效率存在瓶颈

传统服装业的设计流程停留在设计师画设计概念图，将设计意图口头传递给打版师，打版师在实体人台（各品牌人台不同）上手工比对进行2D制版，并且按传统的固定比例进行放码（SML各尺码）操作。设计过程全凭人工经验，每个步骤产生的误差积累，导致严重的设计偏差，不同的设计尺码标准不同，各尺码覆盖率低，客户体验感差。另外，传统服装企业缺乏体型数据、款式数据的有效积累，依靠人员经验开发新款的时间和数量都存在很大瓶颈。

1.2 库存及资金积压严重

布料的过度消耗导致资源浪费和环境污染问题。服装行业仍停留在无目的设计-生产-推销的模式，而不是根据客户需求生产。追求加大生产量减少单件成本的传统方式导致原材料的过度消耗，生产资金投入巨大，而生产后滞销又带来库存积压问题。据UNFCCC统计，全世界二氧化碳排放量8%来自于服装业，超过了航空业和运输业的总和。服装业是地球上污染最大的十大产业之一，制作一件纯棉T恤所需的水几乎相当于一个人一年的饮水量。

1.3 人工成本高

纺织服装行业是典型的劳动密集型产业，人工成本占比明显高于其他先进制造业等行业。较高的人工成本，会大大降低企业的盈利能力。

1.4 管理成本高

原材料价格上涨、企业招工难、人员流动性大、新生代的年轻人不愿从事相关职业、企业智能化转型升级压力大等因素，导致企业整体运营管理成本不断增大。

针对以上问题，服装企业一直在探索智能转型，但是目前的转型方式普遍停留在生产环节的智能制造，没有解决根本问题。而直面消费者的按需生产模式、生产线前端设计环节的精细数据化转型需要专业IT人士、图形学专家、算法工程师等高科技人才的合作，但这些都不是服装企业的强项。

国际上，服装行业设计3D模拟呈现已成趋势，越来越多的动画设计师、IT工程师进入时装设计行业，利用3D模拟技术缩短服装新款开发周期。环保的理念也为各个品牌所推崇。但是，设计偏差仍然存在。

总体来说，从消费者需求出发，将服装设计数据化后，通过数码化虚拟呈现，精准把控设计的每个环节，做到所见即所得，实现按需生产的环保可持续模式，是解决行业资源浪费、库存积压、资金浪费、设计瓶颈等问题的根本方法，也是全球科技工作者和时尚工作者正在合作攻克的技术难题。

2 服装定制行业存在问题的解决方法

针对服装定制行业存在的问题，下面从高精度扫描虚拟建模系统、基于人体数据演算优化的数码人台生成、3D服装设计制版、设计数据标准化及数据库的建立、衣服模型3D虚拟重建、面料物理特性的模拟等步骤逐一说明其技术特点和优势。

2.1 高精度扫描虚拟建模系统

虚拟建模系统是利用三个扫描立柱集成多个日本原产高精度摄像头，通过无辐射的自然光2s拍摄，获取人体150万个点群，通过算法自动建模还原真实人体形态，并计算关键部位尺寸，形成3D通用的obj格式文件。该文件格式既可导入3D设计制版软件进行后续的设计步骤，也可经修正后生成消费者个人3D人像，实现精准的虚拟试穿[2]。

2.2 基于人体数据演算优化数码人台的生成

人台是后续设计制版等步骤的源头，其精准度决定最终服装成品能否符合市场需求。一方面，中科数泰技术公司通过收集海量的中、日女性体型数据，率先建立了亚洲成年女性人体数据库，并以此为基准，经过长期大量精细的对比运算，按照国家、地区、年龄、体型特征进行分类、分析并优化，得出最具覆盖性的优化数据，制作出独一无二的数码人台模型——“黄金模”。在这个模型基础上进行的服装设计和版样制作，可以使成衣的尺寸与人体精准吻合。另一方面，公司借助扫描系统和演算技术，可为服装行业的企业定制数码人台。既可扫描客户指定实体人台，经过修正得出数码人台，也可扫描特定群体或者典型个体消费者，经过演算修正制作出更具针对性的数码人台，以确保后续设计制版源头的精确性。

2.3 3D服装设计制版

运用3D虚拟立裁手法，能将服装的数据精度细化至百万分之一米，设计制版效率提升几十倍，从科学的角度掌控服装的尺码和切割线的布局。目前世界范围内的各种制造行业能够使用最先进的SIGGRAPH技术进行多品种生产的实例基本还未出现，服装行业已经成为最有可能通过这种方式实现升级突破的行业。

2.4 设计数据标准化及数据库的建立

目前，服装行业的设计数据都没有进行系统化整理，各个版师的不同设计难以形成企业的固定资产，设计制版数据经常随着人员的流动而流失，造成品牌廓形的变动，加剧设计尺寸的混乱。要解决这些问题，必须建立服装部件可替换的服装版型数据库。要做到服装部件的自由替换，就必须要遵守相应的数据标准进行设计；要对接后续衣服模型的自动3D虚拟重建，也必须根据系统要求建立标准化数据库。中科数泰团队经过长期的摸索，总结出设计制版必须要遵循的规则。服装版样数据库建立的标准与方式，是该公司独有的核心技术之一。

2.5 面料物理特性的模拟与服装模型3D虚拟重建

虚拟试穿系统是一个新兴领域，发展前景广阔。该系统使用国际先进面料物理特性拟真技术，通过织物扫描仪，读取面料物理特性，以数码影像还原表现织物的厚薄、软硬、轻重、色彩图案、光泽等质感。服装模型3D虚拟重建中融入自动化运算程序，无需手动一件一件虚拟缝合，而是通过导入数据库，快速高效地实现了不同尺码、不同款式的服装自动建模，这是目前国际市场上唯一做到自动建模的虚拟试穿系统。

虚拟试穿系统可调取标准虚拟人像或消费者自己扫描的真实人像，在人像基础上选择号型，核实虚拟试穿效果，真正消除卖家秀与买家秀的问题[3]。

3 结语

服装产业是唯一一个停留在手工画图、手工比对的传统行业，即使是理念相对先进的品牌，也还只是利用二维的CAD软件进行辅助制版。从设计到打版再到虚拟试穿、客户确认、生产交付，由于每一个环节执行的人和工具不同，所以每个环节都会产生误差，这些误差叠加起来就会产生买家秀卖家秀的巨大差距，给客户带来双倍的失落感。以商家决定审美的时代已经过去，不从消费者的源头寻求突破，只会陷入资源消耗、过量生产、库存和资金积压严重的恶性循环，加剧行业的恶性竞争因此将先进的人工智能三维虚拟试衣系统应用到服装定制和生产中已迫在眉睫。