顧冰菲， 閆彥紅， 蘇軍強， 劉國聯(lián)

(1. 浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院， 浙江 杭州 310018； 2. 浙江理工大學(xué) 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心， 浙江 杭州 310018； 3. 絲綢文化傳承與產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化技術(shù)文化旅游部重點實驗室， 浙江 杭州 310018； 4. 江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 江蘇 無錫 214122； 5. 蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215006)

樣板自動生成是成衣自動定制研究的重點研究方向之一，促進了服裝CAD技術(shù)的研究進展，可以為滿足服裝消費者的個性化需求提供一種有效的解決方案[1-3]。松量是指人體與服裝間的空間分布，是保證人體基本運動和正常呼吸的舒適度因素之一。

許多研究學(xué)者對如何為特定服裝產(chǎn)品選擇合適的放松量展開了研究。如Chen等[4]將標(biāo)準(zhǔn)放松量與松臺放松量結(jié)合提出用模糊邏輯和感性評價法進行樣板自動生成系統(tǒng)的研究。Petrova等[5]通過測量人體與褲裝間各部位圍度、表面面積和體積之間的差距，發(fā)現(xiàn)差異隨著尺寸的增加而增加，但是形狀上沒有顯著的差異。Hirokawa等[6]進行了人體在穿著夾克下靜態(tài)和動態(tài)2種狀態(tài)下的穿著感性測試，通過感覺強度發(fā)現(xiàn)人體各部位寬度與腋下寬度的距離松量有著高度的相關(guān)性。還有一些學(xué)者通過三維人體掃描儀分析了人體與服裝間的松量分布，包括角度松量和法向松量。角度松量是指以人體各部位截面中心點為圓心，各角度下人體與服裝間的松量值[7-9]。如Miyoshi等[10]為進行服裝樣板設(shè)計，測量了人體與穿著夾克狀態(tài)下的空間形態(tài)。Lin等[11]建立了女褲襠彎線的松量模型，為服裝樣板轉(zhuǎn)化提供了解決方案。法向松量是指人體與服裝截面表面之間的垂直距離。Xu等[12]使用最小二乘法和曲線方程擬合了不同部位的橫截面曲線，證明法向松量比角度松量更適合用于表示人體與服裝間的松量分布。

松量分布模型可用于探索樣板自動生成系統(tǒng)中的樣板轉(zhuǎn)化研究。目前有2種樣板轉(zhuǎn)化方法，一是結(jié)構(gòu)線添加法，是指基于樣板主要特征部位將松量直接添加在樣板結(jié)構(gòu)的外部結(jié)構(gòu)線上，另一種是展開法，即將松量添加到人體的胸圍、腰圍和臀圍等關(guān)鍵部位后，直接將人體曲線展開成樣板曲線；但是，通過這2種方法都很難達到很好的服裝合體性，需要為特定款式建立更合適的松量計算模型才能實現(xiàn)個體化樣板的轉(zhuǎn)化。

本文研究了女西裝特征部位的松量分布，提出利用距離松量進行樣板轉(zhuǎn)化的方法。首先設(shè)計制作了7件相同款式不同尺碼的女西裝，利用三維掃描儀分別獲取了未著裝標(biāo)準(zhǔn)人臺和7件服裝的點云數(shù)據(jù)。通過疊加人臺和服裝的點云數(shù)據(jù)，測量各特征部位不同橫截面之間的松量值。本文還提出了一種新的距離松量測量方法，并建立了給定松量計算模型。最后通過將樣板增量值添加在樣板結(jié)構(gòu)線上指定位置，完成了成衣樣板的轉(zhuǎn)化。本文研究為樣板自動生成研究提供了一種新的思路。

1 松量實驗

本文研究選擇簡潔西裝作為研究對象，保證穿著后服裝的硬挺度和光滑性。西裝款式如圖1所示，設(shè)計款有翻駁領(lǐng)和公主線，沒有任何口袋和其他裝飾，由專業(yè)服裝師設(shè)計制作。為貼近亞洲膚色，選用淺肉色駝絲綿面料來制作服裝，此面料是制作高檔商務(wù)裝的理想面料之一。

圖1 女西裝樣衣款式Fig.1 Women′s suits sample style. (a) Front; (b) Back

根據(jù)放松量的數(shù)值，設(shè)計松量被分為3類：貼體，合體和寬松。對于貼體型，基礎(chǔ)樣板的胸圍松量在0～4 cm之間；對于合體型，胸圍松量在6～12 cm之間；對于寬松型，胸圍松量在14～24 cm之間。這3種類型幾乎包含了所有可能的成衣松量。在這7件服裝中，2件設(shè)計為貼體型，3件為合體型，2件為寬松型。7件樣衣的胸圍、腰圍和臀圍尺寸見表1。

表1 樣衣關(guān)鍵部位的放松量及尺寸Tab.1 Ease allowances and sizes of samples′ characteristic positions

所使用人臺為國家標(biāo)準(zhǔn)人臺，高度為160 cm，胸圍為84 cm，腰圍為66 cm，臀圍為90 cm。使用掃描儀為Telmat公司研發(fā)的Symcad三維掃描儀，利用白光激光掃描技術(shù)可在5 s內(nèi)獲取整個人體幾十萬點云數(shù)據(jù)。先掃描未著裝人臺以獲取基本點云數(shù)據(jù)，然后根據(jù)試衣標(biāo)準(zhǔn)分別將7件服裝穿著在人臺上進行掃描，包括松量、側(cè)縫、對齊、平衡和光滑。其基本要求是：首先，保證松量值能滿足人體的基本活動；其次，西裝的側(cè)縫要沿著人體側(cè)邊表面；第三，西裝前中線和后中線要與地面保持垂直；第四，西裝整體要保持對稱和美觀；最后，保證面料沒有不美觀的褶皺或由于拉扯出現(xiàn)的痕跡。每次試衣后，要進行3次掃描以求取平均值。在換衣過程中，人臺要保持不動，確保人臺特征部位(如胸部、腰部和臀部)保持在相同的位置。為了測量距離松量，將未著裝人臺的掃描數(shù)據(jù)與7件服裝的掃描數(shù)據(jù)進行疊加，并用Imageware軟件進行數(shù)據(jù)重構(gòu)。

2 特征部位距離松量測量

一般來說，影響樣板形態(tài)和服裝舒適性的松量形態(tài)有2種：一是高度方向的距離松量，如腋點的高度；二是水平方向的距離松量，水平方向的距離松量是指人體與服裝表面水平方向的空間松量值。本文研究主要針對水平方向的距離松量，選擇了10個特征截面測量距離松量，分別為肩部、上胸寬、胸寬、下胸寬、腋點處、胸部、下胸部、腰部、腹部和臀部。將穿著服裝的人臺點云數(shù)據(jù)進行三維模擬，確定出上述10個特征截面，如圖2所示。

圖2 上裝特征部位截面位置Fig.2 Characteristic positions in upper body

圖2中，肩部是指過左肩點和右肩點的水平截面，肩點即為肩峰區(qū)域最突出的點。腋點處是指過左腋點和右腋點的水平截面。上胸寬、胸寬、下胸寬分別為肩部和過腋點處截面的1/4、1/2、3/4截面，以進行后期袖窿處的松量分析。

通過測量人體與服裝間的截面環(huán)獲得10個特征截面的距離松量。假想每個截面環(huán)都是對稱的，本文研究只測量左側(cè)的截面環(huán)，以胸寬部位截面為例簡述距離松量的測量方法，如圖3所示。內(nèi)側(cè)曲線為未著裝的人臺曲線，外側(cè)曲線為穿著6#西裝的服裝表面曲線。根據(jù)人臺點云數(shù)據(jù)，寬度線設(shè)置為X軸，厚度線設(shè)置為Y軸，X軸與Y軸的交點即為原點O(0,0)。點A0為左側(cè)點，點O0和點B0為前中點和后中點。根據(jù)袖窿弧線與胸寬截面曲線的交點，將其定位手臂與軀干連接位置的關(guān)鍵點，定為點A1和B1。將A1與O0之間的水平距離三等分，分別確定出點A2、A3、B2、B3，將A0與A1之間的水平距離兩等分，確定出點A4、B4。西裝截面各關(guān)鍵點分別設(shè)為A0n～A4n、B0n～B4n、O0n(n=1～7，分別對應(yīng)服裝編號值)，測量距離松量值，如線段A0A06，A1A16，A2A26，A3A36，A4A46，B0B06，B1B16，B2B26，B3B36，B4B46和O0O06。圖4示出胸寬截面的人體服裝截面環(huán)。

圖3 胸寬截面曲線插入點示意圖Fig.3 Insert points in cross-sectional curve of bust width

對穿著7件不同服裝過胸寬截面各關(guān)鍵點的距離松量進行比較，如圖5所示?？色@得如下特征：首先，隨著放松量的增加，每個關(guān)鍵點的距離松量隨之增加，1#西裝樣衣每個關(guān)鍵點的距離松量最??；人體前面各點的松量值普遍大于背部，主要是因為女性人體背部表面較為平緩，服裝面料能夠較好地貼合人體；由于點O0為人體表面的轉(zhuǎn)折點，且與胸高點較為接近，所以O(shè)0處的距離松量值最大。

圖4 7件不同服裝胸寬截面環(huán)插入點距離松量測量Fig.4 Distance ease measurement in cross-sectional curve of bust width of seven different suits

圖5 過胸寬點截面插入點距離松量分布Fig.5 Distance ease distribution in cross-sectional curve of bust width

3 特征部位距離松量模型建立

3.1 數(shù)據(jù)分析

在服裝樣板制作中，通常以3個主要部位(胸圍、腰圍和臀圍)的放松量為主，一般沒有其他部位的具體放松量值，因此，本文研究首先分析了其他部位放松量與胸圍、腰圍和臀圍放松量之間的關(guān)系，從而確保距離松量模型的可行性，具體數(shù)值如表2所示。

表2 圍度差相關(guān)性分析Tab.2 Correlation analysis of girth differences

從表2可知：肩部、上胸寬、胸寬、下胸寬、腋點和腹部截面的松量值都和臀圍放松量存在高度相關(guān)，這幾個部位的距離松量模型可以基于臀圍放松量來建立。相同的，下胸部松量模型可以基于胸圍放松量來建立。

3.2 給定松量-距離松量模型

本文研究利用回歸分析建立了10個特征部位各點的距離松量與放松量間的計算模型。用Xi(i=1～3，如胸圍放松量為X1，腰圍放松量為X2，臀圍放松量為X3)代表放松量值，Y代表每點的距離松量。假設(shè)回歸方程為以下形式：

式中，a，b和c分別代表常數(shù)項系數(shù)，一元系數(shù)和二元系數(shù)值。如圖6所示胸寬截面插入點示意圖。過胸寬截面上共插入了20個關(guān)鍵點，各點的回歸方程見表3?？煽闯?，各回歸方程的R2值均大于0.9，說明回歸方程擬合效果較好。

圖6 胸寬截面插入點示意圖Fig.6 Inserted points in cross-sectional curve of bust width

表3 胸寬截面給定松量-距離松量模型Tab.3 Ease allowance-distance ease model in cross-sectional curve of bust width

4 成衣樣板轉(zhuǎn)化

距離松量研究可用于三維人體模型與二維樣板之間的轉(zhuǎn)化。在特征部位選擇合適的距離松量是樣板自動生成系統(tǒng)研究中不可缺少的一部分。但是如何將距離松量轉(zhuǎn)化為樣板增量仍然是樣板生成研究的難點。

4.1 樣板增量轉(zhuǎn)化

根據(jù)三維人體模型，通過距離松量計算模型可以擬合推出新的服裝曲線。2個關(guān)鍵點間的樣板增量為人體與服裝間的曲線長度差值。以胸圍截面為例，如圖7所示。圖中1～18指人體胸圍線上特征點，其余數(shù)字表示胸圍線上各特征點上人體與服裝之間的距離松量值(單位為cm)。根據(jù)胸寬、胸厚、乳間距和其他關(guān)鍵點，模擬出胸圍曲線。假設(shè)胸圍放松量為10 cm，每個點的距離松量可通過計算模型獲得。根據(jù)各點的距離松量可獲取新的關(guān)鍵點，用三維B樣條曲線擬合新的服裝曲線，并計算出各關(guān)鍵點之間的距離，見表4。例如，L1-2代表點1、2之間曲線長度，ΔL代表服裝和人體曲線的差值。

圖7 人體與服裝胸圍擬合曲線Fig.7 Fitted bust curves between body and garment

表4 設(shè)置松量前后插入點間樣板增量Tab.4 Pattern increments of inserted points in fitted bust curves between body and garment

由于常規(guī)意義的胸圍是指水平繞胸部最豐滿的部位一圈的長度，因此L4-5和L5-6的長度應(yīng)該為2點之間的水平距離，如圖7所示。表4顯示人體的胸圍值是82.66 cm，服裝的胸圍值是92.24 cm。理想來說，假設(shè)的胸圍放松量是10 cm，加上放松量的服裝胸圍值應(yīng)為92.66 cm，因此，本文方法計算值存在-0.42 cm的誤差，這樣的誤差在國內(nèi)女裝制作胸圍標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)。

4.2 樣板轉(zhuǎn)化方法

根據(jù)上述計算得到各關(guān)鍵點間的樣板增量值，本文研究提出了一種樣板轉(zhuǎn)化方法，如圖8所示。

圖8 原型樣板轉(zhuǎn)化為成衣樣板Fig.8 Convertion between prototype and ready-to-wear pattern

首先，在樣板前后片上確定出10個特征部位，如肩部(S)、上胸寬(LUBW)、胸寬(LBW)、下胸寬(LDBW)、腋點(LAP)、胸部(B)、下胸部(UB)、腰部(W)、腹部(A)和臀部(H)，在各特征部位上確定出相應(yīng)的關(guān)鍵點，用數(shù)字1～18表示。將計算得到的樣板增量插入到相應(yīng)的關(guān)鍵點位置。例如，表4中計算獲得的胸圍樣板增量值ΔL被插入到相應(yīng)位置，如圖7中胸部結(jié)構(gòu)線上數(shù)字所示，單位為cm。最后通過調(diào)整各關(guān)鍵點的位置獲得最終的樣板，在調(diào)整位置過程中要注意樣板結(jié)構(gòu)線的平滑。同樣的方法被應(yīng)用在其他位置上，從而使放松量能夠被分布在樣板相應(yīng)位置，更好地滿足人體的合體性。

5 結(jié)束語

為迎合當(dāng)今消費者對服裝個性化與合體性的需求，促進服裝量身定制技術(shù)的發(fā)展，本文研究提出了一種基于距離松量計算模型的西裝樣板轉(zhuǎn)化方法。使用三維人體掃描儀對著裝前后的人臺進行掃描獲取人臺和服裝的點云數(shù)據(jù)，測量出10個特征部位并形成人體與服裝截面環(huán)以測量各關(guān)鍵點的距離松量值。然后分析了其他特征部位與3個關(guān)鍵部位放松量的相關(guān)性，建立了各關(guān)鍵點距離松量和3個關(guān)鍵部位給定放松量間的計算模型。并用三維曲線擬合的方式以胸圍曲線為例進行了樣板增量的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了成衣樣板的生成。最終形成的樣板能將給定放松量合適地分配在樣板相應(yīng)位置中，使樣板能夠基本符合人體的體型特征，滿足了消費者的個體化需求，為服裝樣板智能生成探索了一條有效的技術(shù)路線。

另外，本文研究結(jié)果也存在一些不足之處，如為避免人體呼吸和自然晃動帶來的誤差，選擇的服裝用人臺作為研究對象，但是在進行西裝試衣過程中難免會引起人臺位置細(xì)微變動，這會影響掃描獲得的服裝數(shù)據(jù)和人體數(shù)據(jù)的重合度，從而影響測量數(shù)據(jù)和松量模型的精確性。同時，在今后的實際應(yīng)用中，也應(yīng)增加其他因素對松量分布影響探究，包括服裝造型、面料、功能性等，這些因素都會對研究結(jié)果產(chǎn)生影響。后續(xù)研究也會建立一套科學(xué)可行的服裝合體性評價體系，以此來評判松量模型。

FZXB

致謝本文得到了“浙江省服裝個性化定制2011協(xié)同創(chuàng)新中心”的資助，特此感謝。