（控制理论与控制工程专业论文）基于原型的三维服装款式智能设计研究.pdf

摘要 基于原型的三维服装款式智能设计研究 摘要 迄今为止，计算机辅助服装设计( c a g d ) 主要在绘图和计算层面上实现了对服 装设计师的支持，提高了设计效率。但对于更深层次的服装设计智能思维活动的模 拟则缺乏实质性的进展。随着科学技术的发展和市场需求变化的曰益加快，传统服 装c a d 技术在服装生产应用中存在的不足日渐彰显。一方面，现今的服装款式设计 软件都是针对平面款式效果图设计的，不能直接体现款式的三维效果，需要通过样 板设计和样衣制作才能得到款式的三维效果；另方面，目前服装c a d 系统是以模 拟传统服装设计过程而开发的，其交互式的操作过程相当烦琐，对使用人员的专业 水平要求高，学习和熟练过程也很长，极大地限制了系统的推广和使用。 对于服装设计而言，最理想的方法就是将款式设计要求与三维款式效果直接联 系，实现款式设计要求驱动下的三维服装效果自动生成，但现在国内外在这方面的 研究尚属空白。因此，本文从三维和智能两方面对服装款式设计展开研究，提出了 基于原型的三维服装款式智能设计方法，为实现三维服装款式智能设计系统奠定了 理论基础。 本文针对三维服装款式智能设计，主要展开了如下研究工作： l 、对服装设司思维与模型展开研究。首先探讨了服装设计思维过程和思维机 理，引对服装设计过程中常用的思维方式，建立了相应的思维模型。其次，在分析 了服装设计从构思到三维款式生成的全过程的基础上，提出了以原型法作为研究三 维款式智能设计的理论基础。最后对该方法在整个服装生产过程中的功能和作用进 行了探讨。 2 、对服装设计知识进行了提取与表达。分别从服装设计和知识属性两个角度 对服装设计知识进行了研究，并根据服装设计知识的特点选择了恰当的表示方法， 充分表示了各种类型的服装设计知识，为今后设计问题的求解奠定了完备的知识基 础。 3 、针对三维服装模型的智能控制开展研究。在分析了各种三维建模技术的基 东华大学博士学位论文 础上，提出了有利于对模型形态变化进行可预见性控制的参数建模方法，并就如何 运用该方法对服装各组成部件进行曲面拟合问题进行了探讨。另外，本文运用 m a t t a b 建立了三维人体模型及服装模型，提高了建模效率。 4 、对服装款式设计知识与三维原型参数的关系展开研究。主要研究了三维服 装模型参数对模型形态的影响关系、模型参数彼此之间的制约关系以及三维模型参 数与服装设计知识的关系，并将这些关系运用产生式规则和算法进行了表达。以衣 领和裙装为实例，实现了服装设计知识对三维款式形态的控制。 5 、鉴于三维服装款式智能设计是对服装设计知识、三维模型控制知识以及彼 此之间的关系知识融合的过程，本文构建了三维服装款式智能设计系统结构，分析 了智能设计的过程和关键技术问题，研究了如何对各种知识进行有效地组织、管理 和运用，实现多知识融合的三维服装款式的智能生成，并对三维服装款式智能设计 进行了仿真。 本文研究工作的创新点主要体现在以下几个方面： 1 、鉴于国内外针对服装设计思维的相关研究很少，从而使得服装智能设计系统 由于缺乏理论基础而难以实现的现状，本文针对服装设计思维过程和机理开展了深 入研究。首次提出了基于约束满足的服装设计思维模型、基于借鉴的服装设计思维 模型、基于类比综合的服装设计思维模型和基于原型的服装设计思维模型。并在基 于原型的服装设计思维模型基础上，提出了基于原型的三维服装款式智能设计方 法，为将计算机辅助服装设计从对款式图形的辅助绘制引向深层次的对服装设计思 维的智能模拟奠定了基础。 2 、服装设计知识往往以经验性知识的形式存在于设计师的头脑中，缺乏系统 的提取和表示。为了实现计算机辅助服装款式智能设计，本文首次运用了多种方法 对服装设计知识进行表示：运用框架法对服装设计知识的整体结构和层次进行表 示，建立了服装设计知识模型；运用产生式规则对变化丰富、经验性强的款式设计 知识进行了表示；针对服装款式设计中的模糊性知识，特别提出了通过建立模糊设 计知识与三维服装款式形态要素的关系列表的方法对其加以表示。 3 、国内外针对三维服装辅助设计的研究一般只注重实现三维款式图形的交互 式控制，而没有涉及对三维服装款式图形的智能控制，本文针对这一空白开展研究， 摘要 运用参数三次样条曲线和双三次曲面建立了三维服装模型，为实现三维服装款式的 智能变化奠定了基础。 4 、本文首次对服装款式设计知识与三维模型控制知识之间的关系进行研究， 建立了一种新的关系知识模型，并将这种知识表达为产生式规则和求解算法，从而 使款式设计知识延伸到对三维模型参数的控制，为实现款式设计知识控制的三维服 装模型智能变化奠定了基础。 5 、本文提出的三维服装款式智能设计是一个多知识融合的过程。本文提出以 服装部件为对象单位，运用面向对象技术，建立了服装款式设计知识库，对各种知 识进行了有效的组织与管理。并提出了基于框架表示的款式设计知识的模糊匹配算 法，以及按照匹配度进行冲突消解的策略。同时指出了三维服装款式智能设计是对 多目标节点的求解过程。通过研究问题框架中各目标节点的属性状态、对款式解的 贡献率以及各目标节点彼此之间的关系，解决了事实框架中可能出现的知识冲突、 不足或冗余的问题。在这些基础上，提出了对多目标的设计问题的求解策略。 关键词：设计思维，服装款式，三维建模，智能c a d ，知识表示，知识融合 ! ! 至 一一一 _ ，_ _ - _ - _ _ - _ - - _ _ h _ h _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ p r o t o t y p eb a s e dt h r e e - d i m e n s i o n a lg a r m e n t i n t e l l i g e n td e s i g n a b s t r a c t c o n v e n t i o n a lc o m p u t e ra i d e dg a r m e n td e s i g n ( c a g d ) s y s t e mi m p r o v e st h ep a t t e r n d e s i g na n ds t y l ed e s i g ne f f i c i e n c yg r e a t l yw i t ht h ee x c e l l e n tf u n c t i o no fc a l c u l a t i n ga n d d r a w i n g ，b u ti t i si n c a p a b l eo fs i m u l a t i n gt h ec r e a t i v ed e s i g nt h i n k i n go ff a s h i o nd e s i g n w i t ht h e d e v e l o p m e n to ft e c h n o l o g y ，t h ed i s a d v a n t a g e so ft h ec o n v e n t i o n a lc a g d s y s t e mb e c o m en o t i c e a b l e t h ef i r s td i s a d v a n t a g eo f t h ec o n v e n t i o n a lc a g d s y s t e mi s t h a ti ti sd e v e l o p e df o rd e s i g n i n gt w o d i m e n s i o n a lg a r m e n ts t y l e ，a n dt h ed e s i g n e rc a n t s e et h et h r e e d i m e n s i o n a ls t y l ee f f e c to ft h e i rd e s i g nu n l e s st h ep a t t e r na r em a d ea n dt h e s a m p l ed r e s sa r es e w e d t h es e c o n dd i s a d v a n t a g eo f t h ec o n v e n t i o n a lc a g d s y s t e mi s t h a ti ti sa i m e da t c o p y i n gt h e c o n v e n t i o n a lg a m m n td e s i g np r o c e s sa n dr e a l i z i n g i n t e r a c t i v eo p e r a t i o n ( w h i c hm e a n st h eu s e rh a st ot e l lt h ec o m p u t e rw h a tt od os t e pb y s t e p ) s ot 1 1 es y s t e mh a st ob eu s e db yt h ep r o f e s s i o n a l sm a dt a k e st h e mal o n gt i m et o m a s t e ri t ，t h e s ed i s a d v a n t a g e sh o l d b a c kt h e a p p l i c a t i o n a n d p o p u l a f i z a t i o no f t h es y s t e m t h em o s te f f e c t i v e w a yf o rq u i c kr e s l f ) o n s e o ff a s h i o n d e s i g n i st oe n t e rt h e r e q u i r e m e n t so fd e s i g n a n ds e et h ee f r e c to f3 d s t y l eo nc o m p u t e rs c r e e nd i r e c t l y t h i si s w h a tw ec a l l e di n t e l l i g e n td e s i g np r o c e s so f3 dg a r m e n t ，a n di ti san e wd i r e c t i o nt h e c o n v e n t i o n a lc a g d m a yh e a df o r h o w e v e rt h e r ea r ef e wr e s e a r c h e sd o n ei nt h i sf i e l d i nt h i sa r t i c l e ，w ed e d i c a t et or e s e a r c h i n go nt h ei n t e l l i g e n t d e s i g no f 3 d g a r m e n t f o rt h e f i r s tt i m e ，a n db r i n gf o r w a r dt h ep r o t o t y p e - b a s e dm e t h o do f3 dg a r m e n ti n t e l l i g e n t d e s i g n t h em a i nc o n t e n to ft h i st h e s i sa r ea sf o l l o w s ： 】w er e s e a r c h e do nt h ef a s h i o n d e s i g nt h i n k i n ga n dm o d e l a n a l y z e dt h ep r o c e s sa n d m e c h a n i s mo ff a s h i o nd e s i g nt h i n k i n g ，a n ds e tu pt h em o d e lo fs e v e r a lc o m m o nu s e d m e t h o d so ft h i n k i n gi nf a s h i o nd e s i g n b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ew h o l ep r o c e s s t h r o u g ht h ec o n c e i v i n go ff a s h i o ns t y l et o t h ep r o d u c i n go f3 dg a r m e n te f f e c t ，w e b r o u g h tf o r w a r dt h ep r o t o t y p e b a s e dm e t h o do f3 dg a r m e n ti n t e l l i g e n td e s i g n ，a n d i n t r o d u c e dt h ep r o c e d u r ea sw e l la st h ef u n c t i o no ft h en e wm e t h o dd u r i n gt h ew h o l e p r o c e s so fg a r m e n tm a n u f a c t u r e 2 w ee x t r a c t e da n d e x p r e s s e dt h ek n o w l e d g e o ff a s h i o nd e s i g n f i r s t w ea n a l y z e dt h e a t t r i b u t eo ft h ek n o w l e d g eo ff a s h i o nd e s i g nf r o mt h ep o i n to fv i e wo ft h ep r o c e s so f f a s h i o nd e s i g na n dt h ep r o p e r t y o f k n o w l e d g e b a s e do nt h i s ，w ec h o s et h ef i te x p r e s s i n g m e t h o do fk n o w l e d g et o e x p r e s st h ed i f f e r e n ts t y l eo ff a s h i o nk n o w l e d g e t h u st h e 东华大学博士学位论文 f a s h i o nk n o w l e d g ec a nb ee x p r e s s e dw e l l ，a n dam a t u r i t yk n o w l e d g ef o u n d a t i o nf o r s o l v i n gt h ef a s h i o nd e s i g np r o b l e m c a nb ee s t a b l i s h e d 3 i no r d e rt oc o n t r o lt h ed e f o r m a t i o no ft h ep r o t o t y p eo f3 dg a r m e n ta u t o m a t i c a l l y , w e b r o u g h t f o r w a r dam e t h o dt os e tu pt h e3 dg a r m e n t p r o t o t y p eb yu s i n g t h e t e c h n i q u e o fc u b i cs p l i n ea n db i c u b i cs u r f a c ep a t c h , a n dd i s c u s s e dd e t a i l e d l ya b o u th o wt oa p p l y t h em e t h o dt os e tu pt h e3 d p r o t o t y p eo f d i f f e r e n tp a r t so ft h eg a r m e n t i na d d i t i o n ，w e c h o s et h em a t l a ba st h em o d e l i n gt o o l si no u rr e s e a r c hw o r ka n di m p r o v e dt h em o d e l i n g e f f i c i e n c yg r e a t l y 4 w er e s e a r c h e dt h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h ek n o w l e d g eo ff a s h i o nd e s i g na n dt h e v a l u eo f t h ep a r a m e t e r so f 3 d p r o t o t y p e f i r s t ，w es t u d i e d t h er e l a t i o n sb e t w e e nt h es h a p e o f t h e3 dm o d e la n dt h ep a r a m e t e r so f t h e3 d m o d e l ，a sw e l la st h er e l a t i o n sb e t w e e n t h e p a r a m e t e r st h e m s e l v e s t h e nw ee x p r e s s e dt h e s er e l a t i o n s h i p s i n t o a l g o r i t h m s a n d g e n e r a t e dr u l e s a tl a s t ，w ec h o s ec o l l a ra n ds k i r ta st h ee x a m p l e st od e m o n s t r a t et h e i n f l u e n c eo f t h ec h a n g i n g o f v a l u e s o f t h e p a r a m e t e r s o n t h es t y l eo f t h e3 d g a r m e n t 5 t h ep r o c e s so f3 dg a r m e n ti n t e l l i g e n t d e s i g ni s t h e p r o c e s s o ff u s i n ga l lt h e k n o w l e d g eg a i n e da b o v e f i r s t ，w eb u i l tu pt h es t r u c t u r eo f t h es y s t e mo f3 dg a r m e n t i n t e l l i g e n td e s i g n ，a n da n a l y z e dt h ek e yt e c h n o l o g ya n dp r o c e d u r eo ft h ei n t e l l i g e n t d e s i g n t h e nw e s t u d i e dh o wt oo r g a n i z e ，m a n a g ea n du t i l i z et h e s ek n o w l e d g e a tl a s tw e s i m u l a t e dt h ei n t e l l i g e n td e s i g no f3 d g a r m e n t t h ei n n o v a t i v ew o r k so f t h i st h e s i sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h e r ea r ef e wr e s e a r c h e sd o n eo nt h et h i n k i n ga c t i v i t yo ff a s h i o nd e s i g n ，a n dt h i s s i t u a t i o nh 0 1 d b a c kt h ei m p l e m e n to fi n t e l l i g e n tf a s h i o nd e s i g n t h e r e f o r ew ed e v e l o p e d t h er e s e a r c ho nt h ef a s h i o nd e s i g nt h i n k i n ga n d m o d e l i n g ，f o r t h ef i r s tt i m e ，w es e tu pt h e c o n s t r a i n i n g s a t i s f i e d d e s i g nm o d e l ，e a s e b a s e d f a s h i o n d e s i g nm o d e l ，a n a l o g y a n d s y n t h e s i sb a s e df a s h i o nd e s i g nm o d e la n dp r o t o t y p e b a s e df a s h i o nd e s i g nm o d e l t h e s e m o d e l sa r eu s e f u lf o rt h ec o m p u t e rt os i m u l a t et h ef a s h i o nd e s i g nt h i n k i n go fh u m a n b e i n g s 2 t h ek n o w l e d g eo ff a s h i o nd e s i g nu s u a l l ye x i s t si nt h eb r a i no fd e s i g n e ra st h e e x p e r i e n c e ，m a d h a v e n tb e e ne x t r a c t e da n d e x p r e s s e ds y s t e m a t i c a l l y i n o r d e rt o i m p l e m e n tt h ei n t e l l i g e n td e s i g no ff a s h i o ns t y l e ，w ee x p r e s s e dt h ef a s h i o nd e s i g n k n o w l e d g e 、i t l l s e v e r a l e x p r e s s i n g m e t h o do fk n o w l e d g e f i r s t w ee x p r e s s e dt h e h i b e r a r c h yo f t h ef a s h i o nd e s i g nk n o w l e d g ew i t hf r a m e w o r k s e c o n d w ee x p r e s s e dt h e e x p e r i e n c ek n o w l e d g eo ff a s h i o nd e s i g nw i t hg e n e r a t e dr u l e s t h i r d ，w ee x p r e s s e dt h e f u z z yk n o w l e d g eo ff a s h i o nd e s i g n i n t o f u z z yr e l a t i o n s h i pl i s t w i 也t h e e x p r e s s i n g m e t h o do fi n d e f i n i t e k n o w l e d g e 3 、a l t h o u g ht h e r ea r em a n yr e s e a r c h e sa b o u t3 dg a r m e n tm o d e l i n ga n dd e s i g n i n g ， m o s to ft h e ma r ec o n c e r n e da b o u tt h ei n t e r a c t i v ed e s i g no f3 d g a r m e n t b u tt h ei n t e l l i g e n t d e s i g no f 3 d g a r m e n t s ow ed e v e l o p e dam o d e l i n gm e t h o d f o rt h ep u r p o s eo f i n t e l l i g e n t d e s i g n i n go f 3 d g a r m e n t i nt h i st h e s i s 4 w es t u d i e dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ek n o w l e d g eo ff a s h i o nd e s i g na n dt h ev a l u e o ft h ep a r a m e t e r so f3 d p r o t o t y p ef o rt h ef i r s tt i m e ，a n ds e tu p an e wk i n do fk n o w l e d g e m o d e l b ye x p r e s s i n gt h i sn e w k i n do f k n o w l e d g ei n t oa l g o r i t h m sa n dg e n e r a t e dr u l e s ，i t b e c o m e sp o s s i b l et o d e s i g n 3 dg a r m e n t i n t e l l i g e n t l y u n d e rt h e c o n t r o l l i n g o ft h e v l 摘要 k n o w l e d g e o f f a s h i o n d e s i g n ， 5 3 dg a r m e n ti n t e | l i g e n td e s i g n i n gi sap r o c e s so f m u l t i k n o m l e d g ef u s i n g f i r s t ，w e t a k et h ep a r t so fg a r m e n ta st h eo b j e c t sa n ds e tu pt h ek n o w l e d g eb a s eo ff a s h i o nd e s i g n b yu s i n gt h eo b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y t h u s t h em u l t i - k n o w e d g ec a l lb eo r g a n i z e da n d m a n a g e de f f i c i e n t l y t h e nw eb r o u g h tf o r w a r d t h ea l g o r i t h mo f f u z z ym a t c h i n ga n d t h e s t r a t e g yo fc o l l i s i o nr e s o l u t i o n a l s ow ep o i n t e do u tt h a tt h ei n t e l l i g e n td e s i g no f3 d g a r m e n t i sap r o c e s so fs o l v i n gt h e m u l t i g o a l sd e s i g np r o b l e m ，b ys t u d y i n gt h e a t t r i b u t e so ft h em u l t i g o a l sa n dt h ei n f l u e n c eo ft h em u l t i g o a l so nt h ef a s h i o ns t y l e ，w e s o l v e dt h ep r o b l e mo fk n o w l e d g ec o n f l i c t i n g ，k n o w l e d g ei n s u f f i c i e n ta n dk n o w l e 以e r e d u n d a n c yt h a te x i s t e di nt h ef r a m e w o r ko f f a s h i o nd e s i g nk n o w l e d g e b a s e do nt h i s ， w e b r o u g h t f o r w a r dt h es t r a t e g yo f s o l v i n gt h em u l t i g o a l sd e s i g np r o b l e m c a n d i d a t e ：y a nl i uf c y b e r n e t i c s & c o n t r o le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h a o f e n gg e n g k e yw o r d s ：d e s i g nt h i n k i n g ，f a s h i o ns t y l e ，3 dm o d e l i n g ，i n t e l l i g e n tc a d ，k n o w l e d g e e x p r e s s ，k n o w l e d g e f u s i o n v i i 第章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究背景及意义 我国是世界最大的纺织生产国和出口国，纺织服装业是我国出口创汇的支柱 产：业。加入世贸组织后，纺织服装工业面l 临的最大挑战是创新能力和品牌竞争， 当今世界仅仅依靠劳动力资源的利润空间在逐年缩小，只有提高质量和创新能力， 增强开发研究能力，加快信息化建设，才能全面提高中国纺织服装企业的竞争力。 服装c a d 技术的应用不仅是反映服装企业规模和效益的标志，也是服装企业提高 竞争力的技术保证。在美日等发达国家，服装c a d 系统的普及率高达8 0 ，而我 国的普及率还不足5 。近年来，c a d 技术在服装企业中的推广势头减缓，已购 进c a d 系统的企业也没有最大限度的发挥其功能，对企业增效效果不明显。究其 原因在于，信息时代的来临使得市场竞争日益加剧，传统的服装c a d 系统已不能 适应企业快速反映发展的需要。如何变革传统的服装c a d 软件功能以适应服装企 业发展的需要是服装c a d 技术发展所面临的挑战。 长期以来，我国服装c a d 软件行业与国外同行水平差距很大，国产服装c a d 系统功能单一，仍集中在打板、推档、排料这些技术早已成熟的领域，依靠价格 低廉、功能本土化这些优势与跨国公司展开艰难竞争，始终处于被动地位。如何 敏锐的把握服装生产的新需求，开发出三维可视化和智能化的服装c a d 软件，是 我国服装c a d 软件走出自己特色的突破点。 针对智能c a d 技术的研究已广泛开展于建筑、机械、电子、化工等行业的设 计领域，取得了显著成果，但是，服装智能c a d 技术的发展严重滞后。出现这种 情况的原因有两个方面，一是服装业本身是劳动密集型产业，手工操作性强，科 技含量较低：另一方面，服装是一种柔性体，其形态不但受款式造型影响，而且 随着面料性能不同而不同，对服装形态进行控制比起对刚性体形态控制要困难的 多，同时，服装设计思维是一种形象创作思维，对这种思维的模拟始终是人工智 能技术中的难点。鉴于这些难点，目前国内外上针对智能服装c a d 技术的研究仍 处于起步探索阶段。如何借鉴其他领域智能c a d 技术的成果，发展服装智能c a d 东华大学博士学位论文 技术，是一个富有意义的研究方向。 本文从三维和智能两个方面对服装款式设计系统开展研究，一方面可以变革 传统的交互式服装c a d 过程，实现款式设计智能化，另一方面，可将服装款式设 计与三维效果直接联系起来，提高服装设计效率。进一步通过3 d 效果到2 d 样板 的自动生成，可以直接指导服装实际生产，实现从款式设计到制作体化的智能 款式设计体系。本文研究内容涉及服装设计与制作、服装c a d 技术、三维建模技 术和人工智能技术等。以下就相关领域的研究成果进行介绍。 1 2 三维服装c a d 技术的发展与应用 3 d 人体测量是人体及服装建模的基础，3 d 人体测量技术分为两类：一类是 基于激光的扫描技术( 1 a z e 卜b a s e d ) ，另一类是基于波纹的投影技术 ( m o i r e b a s e d ) ”j 4 】。基于激光的技术原理是采用激光扫描三角形剖分方法来获得3 d 图像。基于波纹的技术采用臼光源将正弦条纹投影到物体的表面上，通过目标物 体使投影光线发生的相变来描述物体表面轮廓。前者的代表性产品为美国的 c y b e r - w a r e 系统和l a s e rd e s i g n 系统，后者为美国t c 2 公司的p m p 系统。如何从 三维扫描数据中提取服装设计所需要的特征尺寸是个有待完善的领域，r p p a r g a s 等【2 1 开发了一个从数字化图像中提取尺寸的软件，并在美国军方得到应用， c k a u 3 】等人利用基于特征技术从三维人体模型数据中提取制衣所需特征尺寸。 三维人体及服装建模始终是计算机图形学和服装c a d 领域的热点和难点( 4 - 6 i 。 长期以来，针对该领域的研究主要形成了以下凡静建模方法：采用点、直线、曲 线构造三维线框模型f 7 j 采用体素构造三维实体模型嘲。采用点、边、表面构造三 维鳆面模型阳“，采用两格小平面法构造三维曲面模型【1 5 协j ，基于物理的三维建模 b 7 , t a l 。另外还有神经网络用于自由曲面重建的探索 1 9 之3 】。这些方法在运算速度、 模型可控性和模型光滑性等方面各有所长，比如：线框模型运算速度快，但模型 真实感较差，容易产生二义性：实体模型在建模效率和真实感方面都较好，但对 人体曲面形态拟合不够理想，体素之间的拓扑关系复杂：网格小平面法简单有效， 随着小平面数目的增加，对曲面的模拟效果越好，但由于数据点庞大，运算速度 会减慢，且对单个数据点难以定位和控制；曲面法由于采用参数曲面方程建立模 2 第一章绪论 型，数据控制点少，运算速度快，曲面可以任意阶次连续，曲面上点的信息容易 获取；基于物理的三维建模方法将人体自身的物理信息和人体所处的外部环境因 素( 如重力等) 引入了到传统的几何建模方法中，因而能够获得更加真实的建模 效果，但比起传统的几何建模方法，在运算上要复杂得多；神经网络曲面重建具 有对测量数据拟合精度高、曲面片数量少及对曲面的局部具有编辑修改等优点， 但如何合理选择网络参数，解决网络训练速度和逼近精度之间的矛盾和解决连续 拼接等问题值得进一步研究。 计算机服装3 d 服装设计包括2 d 与3 d 的相互转换、面料纹理映射、光学力 学性质分析以及3 d 交互设计等。从3 dg c a d 系统与应用的角度来看，加拿大派 特系统( p a ds y s t e m ) 具有一定的2 d 一3 d 的转换功能，但其生成的3 d 服装缺乏 真实感；法国力克( l e c t r a ) 高版本的c d i u 4 i a 已含有三维技术，部分实现了三 维设计转化为二维裁片的功能，使得设计师可以立裁设计，但其技术尚不完善， 首先对硬件的配置要求极高，需工作站配置，普通的p c 机根本无法运用；其次它 的模拟效果有待进一步提高。另外，加拿大d y n a m i cg r a p h i c s 公司的f a s h i o n s t u d i o 系统，可以产生较具真实感的3 d 服装，美国a 1 i a s f r o n t 公司的m a y a c l o t h i a g 模块，更是具有强大的服装和面料等柔性体的造型功能，但这些系统都 是面向服装动画而非服装生产3 d 服装系统，无法与实际服装制作相联系。 针对三维服装c a d 的研究可分为两类：一是将设计好的2 d 样板缝合成3 d 款 式效果，通过物理造型技术( 如面料悬垂、碰撞检测与反应) 展示2 d 样板的三维 成衣效果【2 4 - 3 l 】；二是通过设置3 d 交互编辑功能，供设计师在人体模型上对服装曲 面片直接定位，进行3 d 服装交互式设计，然后将3 d 款式转换成2 d 样板3 2 删。前 者类似于实际生产中的样衣制作与修改过程；后者类似于服装立体设计过程。由 此可见，这些研究都是围绕如何利用计算机模拟传统服装设计过程展开的。 面料是一种柔性材料，如何将织物的各项特性( 刚性、弹性、组织结构、纤维 含量等) 综合到个数学模型中，进行面料悬垂性模拟计算机图形学界广泛研究 的问题之- - 4 0 - 4 2 1 ，针对该问题的研究，有基于粒子系统的 4 3 a 5 ，也有用有限元法的 4 6 - 4 8 1 。l a f l e u re ta 1 4 9 巧1 1 等人提出了检测面料悬垂过程中与人体以及其它衣片 之问的碰撞的算法：n m t h a l m a n n 5 2 - 6 0 等人致力于研究服装的虚拟交互设计及虚 东华大学博士学位论文 拟环境中人物着装动态效果模拟；l l i 6 1 叫等人运用空气动力学原理建立了力学 模型，用于模拟面料在空气流中的状态。为了实现服装真实效果模拟，ls h i m a n 【6 4 “1 等人针对面料纹理映射算法展开了研究。 1 3 智能技术在服装生产中的应用 人工智能( a i ) 广义地讲就是用计算机模拟合再现人类的某些智能行为。经 过4 0 多年的发展，a i 技术已在航空航天、机械制造、建筑设计等领域广泛应用， 而在服装这一柔性体加工领域的应用相对滞后。如何运用人工智能技术解决服装 工业生产中存在的问题是当前相关领域科研人员的研究热点。 计算机辅助下的服装工业生产包括计算机辅助设计( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ， c a d ) 、计算机辅助工艺规划( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，c a p p ) 和计算 机辅助制造( c o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r e ，c a m ) 等传统模块 6 9 , 7 0 1 ，随着网络技 术、智能技术的发展和应用，一个以信息流为核心，从设计制造、生产管理到市 场营销数字化、集成化的新型生产模式正在成为服装工业的发展方向 7 1 一”j 。 1 3 1 服装c a d 系统现状及智能化研究 服装c a d 的研究属于计算机在服装工业上应用较为成熟的领域，主要包括款 式设计系统、打板系统、放码和排料系统。其中，样板制作和推档排料系统模块 功能得到了广泛的应用，解决了服装生产中的瓶颈问题 7 6 - 8 0 】。而服装款式设计系 统无论从开发上还是应用上都没有得到应有的重视。国内服装c a d 软件公司大多 没有专门开发款式设计模块，而是以通用图形图像处理软件如c o r e l d r a w 和 p h o t o s h o p 等替代。国外著名c a d 软件公司有专门的款式设计软件，如嵌入a u t o c a d 中的a p p a r e lc a d 、美国g e r b e r 公司的c r e a t i v ed e s i g n e r 等，但这些软件除了 提供丰富的面料库和款式库外，专业特色不强，其功能与通用图形图像处理软件 基本雷同。世界领先的服装c a d 系统如美国g e r b e r 、法国l e c 廿a 、加拿大p a d 、 德国a s s y s t 等软件，在保持其传统的打板、推档、排料功能领先优势外，正在努 力开拓新型服装c a d 系统功能。 4 第一章绪论 目前针对服装c a d 技术智能化的研究有所发展。国外有n a k a n i s h i 利用遗传编 程( g p ) 技术开发的款式辅助设计系统f 8 1 ，8 2 1 ，它将款式的一系列相关尺寸编码为 染色体，系统根据用户的选择进化款式。由于在编码中未考虑款式设计的某些领 域知识因面生成的大多数款式不实用；l e e 和c h o 等人提出交互式遗传算法( i g a ) 即通过与用户的交互获得适合度函数，从而解决款式适合度的评价问题盼8 4 1 ： h e e 一8 1 j k i m 等利用i g a 构造了相应的女装款式设计系统，获得了一定效果船】。但 是由于其要求用户对适合度函数给定，从而决定了系统的款式种类受限，同时生 成的平面款式无法进行局部的修改，且这些方法均未讲述款式部件图形的来源， 极有可能是手画的草图，这更进步限制了其拓展可能性。国内有东华大学服