网上虚拟试衣系统的设计与实现文献综述

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文献综述网上虚拟试衣系统的设计与实现一、前言部分服装行业在信息时代，进入了一个前所未有的信息化、网络化的过程。在人类的生产方式，生活观念，以及认识理解能力发生变化时，服装设计也开始了一场巨大而深刻的变革，并产生了一种新型的服装设计理念一服装虚拟设计。这是艺术与技术的有机结合，技术与情感的相互促进，也是信息时代下服装设计的发展趋势[1]。随着互联网的发展普及和基于互联网的网上电子商务的繁荣，服装的网络销售也迅速升温，但目前网上服装销售网站上的服装大多是贴的服装图片及模特穿着服装的照片，用户购买时不能和在实体店购买服饰时一样进行试穿，无法真实感受到自己穿上衣服的三维模样。同样对于大多数的女性来说，逛街买衣服也是一大乐事，但要从琳琅满目的商品中挑选出符合自己要求的衣服，并一件件试穿着实麻烦。远不如网上服装店来的轻松，你只需要输入你所想要的类型，各种款式便映入眼帘，你可以足不出户就能买到自己喜欢的衣服，并能“货比三家不上当”的买到最低价的商品。于是，网上服装店受到越来越多人的亲睐。然而，随着网上购物的日益普及，也出现了一些问题。这其中出现的一个最普遍的问题就是，不合适的搭配，劣质的悬垂，或是穿在身上不愉快的感觉，又或是对服装的实际颜色感到惊讶。顾客对这些因素的不满给在线销售商造成了退货和亏损的局面。最后导致了一个持续的高产品退回率[2]。据调查，1999年全球在网上购买衣服的金额达到十亿美元，但退货率却高达40%，主要问题在于人们体型和感觉的差异极大。另有调查显示，用户怯于在网上购衣的原因中，85%是因为不能试穿，买了容易后悔[3]。基于这些问题，消费者便希望能够在购物的同时，看到衣服穿在自己身上的效果。于是，便产生了网上虚拟试衣系统。计算机通讯和互联网的迅速发展使虚拟设计的概念浮出水面。虚拟现实技术VR-VirtualReality源自美国学者享有“计算机图形学之父”美誉的伊凡·苏泽兰特(IvanEdwardSutherland)1965年发表的论文“终极的显示”，其大胆的设想：在计算机屏幕这个观察窗口中可以看见一个虚拟世界[4]。网上虚拟试衣技术采用虚拟现实技术和多种工具软件，突破了常规试衣系统的许多限制，提供了更为丰富的人机交互手段。通过用户的人工选择，模拟现实生活中逛商店一样，使得用户可以实现“ 逛＂虚拟购物场景，选择虚拟服饰和进行虚拟试衣，而且可以重复多次。用户可以按自己的特点，在系统的引导下，设计一位与自己模样、肤色、发型、身体特征、高度、体重等相同或相近的模特，进而建立一个属于自己的虚拟人体模型，就可以用系统数据库中所有已建立好的虚拟服装，来为自己试穿服装，进行搭配。当找到满意的服装组合，还可以操作人体模型向不同方向旋转，做些简单的动作，以便人们从不同角度观察服装穿着效果，更加真实体验自己在现实中穿着的模样。系统还可以根据用户的搭配，给出建设性的意见，提高用户服装搭配经验[5]。二、主题部分（一）历史背景二十一世纪服装业面临从传统劳动密集型向信息和高科技型的转变，入世后的服装企业更加面临全球性的机遇和挑战。随着信息网络化技术不断发展，网络成为了我们日常生活中的一部分。信息化社会一个明显的特征就是信息的变化速度加快，网络己成为服装信息一种崭新的传播方式，服装作为信息的载体，流行周期也明显变短。现在消费者穿着服装和对服装的要求已不再单纯的掩身护体和保暖，也不再是仅仅局限在合体和美观。现代人们追求多样化和个性化，要求服装美化形象，要得到个性的宣泄、自我的满足与人性的张扬，更加注重的是穿出个人风格和心灵释放[6]。信息文明时代的文化内涵与发展趋势另一个重要的特征，就是以人为本。虚拟试衣就是为满足现代服装消费者追求个性化要求，应运而生的一种新型的服装设计理念。虚拟服装试衣是一种虚拟真实模拟，通过网站向用户提供模拟人体和大量的服装款式，用户能建立符合自己的人体模型，并根据自己的喜好挑选满意的服装，服装款式设计更多地由用户自己来决定。（二）网上虚拟试衣系统的发展状况最早推出网络试衣间服务的是美国的H&M公司。登录进入该公司网页，选择“试衣间”，不用考虑纽扣，拉链和具体尺寸等细节，消费者只需选择一位标准模特，或自创一位类似于自己体型的模特，并选择模特的肤色、发型、身体特征、高度、体重，以及眼睛颜色、鼻子、嘴唇等，之后注册进入“我的模特”，一旦注册得到确认，就可以用所有H&M销售的服装包括泳装、成衣和小装饰品为模特进行搭配。消费者在试衣间找到满意的组合后，即可进入“你的衣柜”，随后将衣柜中的组合打印出来，便可带到商场直接购买。 如今，在现代服装工业最发达的美国和日本，网上虚拟服装试衣的模式已有了一定的发展。美国一家叫双子星的图像公司，早在2001年就已开发出能够得到顾客的精确身材尺寸的身体扫描仪，并在纽约、华盛顿和洛杉矶等城市安置了50间体形扫描亭，消费者进入后，扫描得到的人体尺寸数据被传到互联网上，存储在一个数据库里，方便随时根据用户的尺寸来进行设计。而另一家著名的服装公司更是斥资2500万美元，在美国14个城市设立了“电子裁缝”试衣亭，消费者进入后换上紧身衣接受扫描，全过程仅需15秒，数据跟公司网站相连，网站设计了一个虚拟试衣系统，用户可以选择自己的虚拟模特，穿上公司各种衣服，观察效果，立刻就可以选购到合适自己的服装。日本东芝公司已研制成功电脑试衣系统，系统能在屏幕上显示用户的三维形象，模拟一些简单的肢体动作，这样产品不但可以放在服装店里用于改进服装销售方式，爱美的用户还可以将其购买回家，每天根据试衣系统里搭配出来的服饰进行穿着，更能起到快速搭配的效果。目前，国内外试衣系统都还不够成熟，这个领域有很大的发展空间，也很有研究价值。现有系统大多是平面的，有的是直接把服装的平面贴图移动覆盖到模特的平面照片，用户在进行这种虚拟试衣时，无法全方位多角度地审视服装穿在模特身上的效果，也就不能对服装的真实特性有很好的把握，常常达不到理想的试衣效果。例如：(1)淘宝为代表，没有试衣过程，买家通过浏览服饰的实物图片或穿在特定模特身上的效果来确定购买对象。(2)以ＱＱ秀为代表，有某种意义上的试衣过程。用户进行试衣时，只需点击服饰目标，服饰便自动穿戴到ＱＱ模特身上，然后Ｑ币支付购买。但这种模式中的虚拟模特头像比较卡通，跟真人不相符合，服饰也是非现实中的，缺乏交互性，可观赏的角度单一。(3)还有一种是服装企业网站，只有真实模特穿着服装展示，不能试衣。但模特儿的身材与平常人相差很大，用户也无法体会到自己穿上的效果。（三）目前主要的网上试衣系统１.二维网络试衣系统该系统国内使用较多（如拍拍、Face72），这种系统操作相对简单，对服装产品数字化的处理过程也比较容易，适合缺少专业人员的小型服装企业。但是，二维系统只能平面展现服装产品，还不能完整体现产品的立体视觉，在展示效果上很受限制。２.数字化图片模式的3D网络试衣系统 该系统是通过多角度拍摄服装产品图片，再通过3D拼接技术，实现在试衣模特上的360度立体展示。这种模式，能够最大程度利用服装企业现有的资源，又能够最直观和真实地展现产品的全面信息。只是由于需要图片数量比较大，图片处理的工作量也相对增加很多。另外，由于只能使用固定的人体模特或者假人模特，展示的适应度稍差。不过对于对试衣效果感兴趣的顾客来说，看到服装的真实搭配效果才是最主要的目的。因此可以说，目前数字化图片模式的3D网络试衣系统，是性价比最高的选择[7]。３.全数字化模式的3D试衣系统该系统是数字化用户身材数据，建立能够大体吻合用户真实形态的电子模特，并按照电子模特的身材特征套穿选中的服装产品，当然，这些服装也是被数据化的。应该说，全数字化的试衣系统会是未来的完美系统，因为它能够最大程度真实反映用户的试穿效果。不过，就目前来说，这种技术要么不完善，要么造价惊人[8]。（四）虚拟试衣间的技术现状及瓶颈虚拟试衣系统包括以下几个组成部分：一是试衣者人体尺寸的获得；二是根据试衣者人体尺寸，建立三维人体模型；三是服装款式的选择；四是三维服装试穿效果展示[9]。要构建三维人体模型，观看三维服装试穿效果，就需要掌握服装三维CAD技术。服装三维CAD有别于二维CAD的地方在于：它是在三维人体测量建立起的人体数据模型基础上，通过对模型的交互式三维立体设计，然后生成二维的服装样片。它主要解决人体三维尺寸模型的建立及局部修改，三维服装原型设计，三维服装覆盖及浓淡处理，三维服装效果显示特别是动态显示和三维服装与二维衣片的可逆转换等问题[10]。三维服装CAD的基础是三维人体测量，主要包括人体数据库的建设，获取人体几何参数数据建立人体模型，并结合虚拟技术实现动态试穿和展示的效果。现在国外的一些产品已基本能实现三维服装穿着，搭配设计和修改，可以反映服装穿着运动舒适性的动画效果，还能模拟不同布料的三维悬垂效果，实现360度旋转等功能。其中美国、日本、瑞士等国家研究开发的三维服装CAD软件比较先进，如美国CDI公司推出的CONCEPT3D服装设计系统、法国力克公司的3D系统、美国格伯公司的AM-EE-SW3D系统、加拿大PAD公司的3D系统，日本东洋纺织公司的3D系统等都有比较强大的功能。我国是服装大国，但在服装的先进技术方面起步较晚。国内在这一领域的研究虽已取得初步进展，实现了仿三维CAD设计，但与国外的技术水平还有较大距离。近年来只有香港科技、北京长峰科技公司、北京服装学院、中山大学、杭州爱科公司和深圳盈宁公司等开始了服装三维覆盖模式款式试衣系统的开发，且仅有部分软件进入了商品化阶段[11]。 （五）新一代服装电子商务虚拟展示平台根据我国服装CAD技术及其产业化发展水平，结合电子商务发展的趋势，业内人士提出了开发新一代服装电子商务虚拟展示平台的构想，意在争取在现有服装CAD技术基础上，融合电子商务技术，打造集产品展示、网络销售、在线试衣、虚拟动态效果演示、物流配送、售后服务于一体的新型电子商务平台，加快个性化服装电子商务的发展。在该框架下，主要的关键技术有如下三个方面：1．个性化三维人体模型生产技术。包含了编辑的所有必要功能，能处理各种输入数据，以此建立人体模型，对模型可以做几何变换。同时也可以上传或使用数码摄像头获取自己的头像，将二维图片转换成三维逼真的个人头像模型[12]，再输入相应的三围等参数，形成个性化的个人人体模型，为方便下一步动态演示做准备。2．动态演示虚拟技术。生成服装并可以动态修改服装属性和参数。提供服装展示用的场景编辑器，可生成T型台、三维建筑场景、自然景观等[13]。采用游戏引擎的技术演示服装效果，并可以录制播放。这里重点要解决的是面料皱感、衣服垂感、发丝飘逸感等技术问题。3．在线着衣技术。根据人体模型及服装和所输入的相应参数，进行着装，体现试穿效果，显示合体程度，以及哪些面片需要修改。系统提供足够繁多的款式库，用户可从中选择自己喜欢的服装款式。使用摄像头或数字相机拍摄多个角度的全身照片可通过网络提交给试衣系统，系统根据用户提供的照片，用基于图像的人体模型重构方法对照片进行目标提取和跟踪，生成和用户的身体数据类似的虚拟人体模型，然后用户就可以从试衣系统中观察自己试穿服装的效果，查看各个侧面的展示效果[14]。有业内人士预测，随着技术发展，最快在五年内，有望实现网上试衣精确匹配，网购时装届时将无所顾忌。这些能让试衣系统像3D游戏一样更好玩、更真实[15]。（六）发展方向网上虚拟试衣系统的应该利用三维人体扫描仪得到消费者的体型数据，并以此为依据利用三维人体建模技术建立消费者的三维人体模特，最后再把三维模拟服装“穿”到该虚拟模特身上，主要涉及人体测量、三维人体建模、三维模拟服装三个方面的研究。1．人体测量 利用三维人体扫描仪获得三维人体扫描数据，它是一种精确的人体测量方法，它同时运用了现代光学、光电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术，是在测量中把被测者的图像当作检测或传递信息的手段或载体加以利用，然后从图像中提取有用的信息。2.三维人体建模服装人体建模使用以下四种方法建模：基于特征的服装人体曲面建模；参数化的曲面建模；多面体建模：以网格边界线为连续条件的三维人体建模。3.三维模拟服装三维服装模拟应该达到的目标是服装三维建模，这包括服装的几何建模与物理建模，然后将虚拟悬垂到人体模型上，观察它的动态悬垂效果，并能与顾客进行一定的交互。三、总结部分衣食住行是生活的必需品，服装作为一种传统零售业，传统的购买方式是“买衣先试穿”。中国人受传统思想“眼见为实，耳听为虚’’的观念束缚至深，用户总要先经过亲身试穿、触摸面料等来确定服装的款式、型号、风格等是否与自己的气质、肤色、体型等相称。而网上虚拟试衣的出现，将发展和更新了人们传统的试衣观念和服装销售方式，同时带来了相当便利。我们通过分析、理解、明确服装用户购衣过程中的试衣心理，完全按照服装用户的实际需求来设计的。站在用户角度去思考，他们需要什么样的网络试衣系统：第一要保证实现与虚拟的差别小，用户有真实感；第二要服装品质有保证，让人买得放心；第三是品种的丰富多样性，可供用户挑选余地越大越好，让用户在购买过程中有种成就感。在这次网络试衣设计过程中，遵循以人为本的原则。针对用户感觉虚拟人体模型没有归属感的问题，根据人体与服装穿着结合的特点，运用先进的技术和方法，提出建立个性化人体的建模方案，从人体尺寸数据、肤色、头部等重要方面入手，使用户设置出一个与自己现实相一致的人模，打消用户无法真实投入的心理，真正做到量体试衣。网上虚拟试衣提供的是一个虚拟的市场，服装的真实再现是另一个需要解决的关键问题。具体从服装穿着状态、织物质感、服装动态展示、服装分类、服装穿着场景几个方面来分析和设计，切实让用户感受到实实在在的服装品质，做到与实地试衣无差别。 网上虚拟试衣应该是今后网络服装销售的发展方向与要求，相信随着互联网的发展，为服装的网络试衣创造更好的条件，虚拟服装试衣模式将日趋成熟。服装网络试衣必然会成为信息社会重要的服装销售模式，促进服装企业进一步发展，也会对纺织服装行业的发展起着巨大的推动作用。四、参考文献[1]徐丽敏.服装虚拟设计[J].信息时代发展之趋势,2008,(7):20-25[2]Cordier,F.&HyewomS.&NadiaMagnenat-Thalmamm.Made-to-MeasureTechnologiesforanonlineclothingstore[J].IEEEComputerGraphicsandApplications,2003,23(1):38-48[3]谭煌.网络虚拟服装试衣系统分析和设计[D].山东：山东大学，2009[4]王海霞,张鸿志.网络虚拟服装设计[J].纺织导报,2002,(2):37-39[5]高峰,董兰芳.网上3D试衣系统技术研究.计算机仿真.2006,23(6).[6]王海霞,张鸿志.网络虚拟服装设计[J].纺织导报,2002,(2):29-30[7]赵晓敏.3D服装虚拟技术的研究进展及发展趋势[J].纺织科技,2007,(3):85-87[8]John．目前主要的网络试衣系统[EB/OL].http://blog.csdn.net/gaofeiyunb/archive/2008/09/27/2990119.aspx,2008-09-27/2010-02-03[9]陈晓倩.虚拟试衣系统在电子商务中的应用模式探讨[J].纺织导报,2009,(9):81-83[10]朱广舟,李晓久.三维服装CAD技术研究现状针织工业,2005,(4):55-57[11]姚雪存,徐鸣岚,张素青.三维服装设计虚拟技术在电子商务中的应用研究[J].计算机时代,2009,(9):9-11[12]李际军,程耀东,柯映林.复合三角Bezier曲面的裁剪[J].计算机辅助设计与图形学学报,2000,(1):65-69[13]王乘，李利军.Vega实时三维视景仿真技术[M].华中科技大学出版社，2005[14]B.Xu,Y.Huang,W.Yu,T.Chen.Three-dimensionalbodyscanningsystemforapparelmasscustomization[J].OpeicEngineering,2002，41(7):1475-1479[15]梁婵.网上“替身”代你试衣[EB/OL].http://www.to3d.com/article.show-2596-1.html,2009-06-29/2010-02-04