（服装设计与工程专业论文）基于MTM的女装体型信息—裁片快速生成技术研究[服装设计与工程专业优秀论文].pdf

r e s e a r c ho nt h eq u i c k r e s p o n dt e c h n o l o g y o ff e m a l eb o d yi n f o r m a t i o n - p a t t e r nb a s e do nm t m a b s t r a c t m t m ( m a d e t om e a s u r e ) ，ak i n do f m a n u f a c t u r em o d e l ，i san e wm a n u f a c t u r ef o r mo f t h eg a r m e n ti n d u s t r yi nt h ew o r l d ，w h i c hc a nr e d u c et h ep r o d u c et i m eo fc u s t o m i z a t i o n c l o t h i n ga tt h em o s t ，a n da d a p tt ot h ed e v e l o p m e n to f t h eg a r m e n ti n d u s t r yt h a tt e n d st ob e m o r ef a s h i o n a b l ea n dm o r ed i v e r s e a sar e s u l t ，w ec a l lr e a c ht h et a c t i ca i mo fq u i c k r e s p o n d ，t h ec o n t e n to ft h i sp a p e ri st h e f r o n tl i n ei s s u ei nt h ew o r l dn o w , t h i sp a p e r s t u d i e so nq u i c kr e s p o n dt e c h n o l o g yf r o mf e m a l eb o d yi n f o r m a t i o nt op a t t e r nb a s e do n m 1 t h i sp a p e rc o n s i s t so ft h r e em o d u l e s ，i n c l u d i n gb a s i cm o d u l e ，d a t a b a s em o d u l ea n d s y s t e me x p l o i t a t i o nm o d u l e t h ep r i m a r yc o n t e n to f b a s i cm o d u l ei sm a d eo f b o d ya n a l y s i s ， e s t a b l i s h i n gt h ef i n d i n gs p e c i f i c a t i o nr u l e s ，e s t a b l i s h i n gt h ep a t t e r nr e v i s i n gr u l e s ，p a t t e r n d e s i g n ，c r e a t i n go fi n d u s t r yp a t t e r na n ds oo n d a t a b a s em o d u l ei sm a d eo fs t y l ed a t a b a s e ， s p e c i f i c a t i o nd a t a b a s e ，p a t t e r nd a t a b a s e ，t h ef i n d i n gs p e c i f i c a t i o nr u l e sd a t a b a s e ，t h e p a t t e r n sr e v i s i n gr u l e sd a t a b a s ea n ds oo n s y s t e me x p l o i t a t i o nm o d u l ec o n s i s t so ff u z z y p a t t e r nr e c o g n i t i o nm o d e l ，a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ，c u r v ea r i t h m e t i ca n dp r o c e s s l a n g u a g ea n ds oo n p a t t e r nd e s i g ni st h ec e n t e ro ft h i sp a p e r , w h i c hs o l v e st w ok e yt e c h n o l o g i e sr e l a t e dt o r e a l i z i n gt h ea p p r o a c hf r o mb o d yi n f o r m a t i o nt op a t t e r n , t h a ti st h ef i n d i n gs p e c i f i c a t i o n r u l e sa n dt h ep r e p a r i n gp a t t e r n sr u l e s u s i n go ff u z z yc l u s t e r i n gp a t t e r nr e c o g n i t i o nt h e o r y a n df u z z yr e c o g n i t i o nf o rc u s t o m e rb o d y , 眦c a nc o n f i r mt h ek i n d so fc u s t o m e rb o d y f o r t h es a m eb o d yk i n d ，w ec a nf i n dt h em o s ta d j a c e n ts p e c i f i c a t i o no ft h i sc u s t o m e rs i z eb y m e a n so f h i e r a r c h i c a la n a l y s i si ns p e c i f i c a t i o nd a t a b a s e w ec r e a t et h en u m b e rr u l e so f k e y p o i n ta n dc u r v ei nt h ef i g u r e ，a n dc r e a t et h ep a t t e r n sr e v i s i n gt h e o r ya n dm e a n s ，s ot h a tw e c a np r o v et h ec o n - e c u l e s so f t h ep a t t e r n sr e v i s i n gt h e o r y b a s e do nt h ep r e c e d i n gp a r to f t h i sr e s e a r c h ，w ec a ns t e pb ys t e pr e a l i z et h es y s t e mo f t h eq u i c kr e s p o n dt e c h n o l o g yo ff e m a l eb o d yi n f o r m a t i o n p a t t e r nt h ec o n t r o lc e n t e ro f s y s t e mi sm a d eo ff i v ed y n a m i cd a t a b a s e s ，t h a ti ss p e c i f i c a t i o nd a t a b a s e ，p a t t e r nd e s i g n d a t a b a s e ，p a t t e r nd a t a b a s e ，t h ef i n d i n gs p e c i f i c a t i o nd a t a b a s ea n dt h ep a t t e r nr e v i s i n g d a t a b a s e t h i ss y s t e mc a nc o m 2 e c t 、撕t h3 db o d ym c a s u i 七s y s t e ma n da u t o m a t i cc u t t i n g e d g e ，w h i c ho f f e rt h e o r ya n dt e c h n o l o g yb a s eo f r e a l i z i n gt h i ss y s t e m k e y s ：g a r m e n tm t m ，q u i c kr e s p o n d ，t h ep a t t e r n sr e v i s i n g t h e o r y ，t h ef i n d i n g s p e c i f i c a t i o nr u l e s , g a r m e n tp a t t e r nd e s i g n 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完 全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：才自孑旧 日期： d 乡年f 2 一月f 岁日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文 的全豁或豁分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和正编本 学位论文。 保密若，在2 年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：毪匀占a 日期：d 弓年i 月，日 指删币龆弓多互 日期：莎3 年2 月哆日 扎 前言 随着科学技术的不断进步，产品的供应市场日益国际化，人们不再满 足于根据企业已有的产品进行选择。在产品的设计与制造中不断融入客户 的个性化需求，成为现代制造业区别于传统业的重要特征。这种生产方式 称为定制生产。定制生产满足了客户的个性化需要，但必须根据客户的特 殊需求组织生产，这势必带来产品开发设计周期长、成本高和质量不稳定 等问题。在这种背景下出现了批量定制( m c ，m a s s c u s t o m i z a t i o n ) 生产 方式。批量定制服装生产方式亦被称之为单量单裁( m t m ，m a d et o m e a s u r e ) 生产方式，m t m 生产方式是将定制服装的生产通过产品重组和 过程重组转化为或部分转化为批景生产问题。对客户而言，所得到的服装 是定制的、个性化的：对生产厂家而言，该服装是采用批量生产方式制造 的成熟产品。因此，m t m 生产方式解决了如何使成衣具有个性化及合体 性，同时加工工艺又符合工业化水平这一矛盾。 1m t m 生产方式 所谓m t m 生产方式，即人体信息一三维人体扫描仪一一顾客三维 人体尺寸一一生产部c a d 系统一一自动生成样板一一裁床形成裁片一一进 入快速生产系统( 缝制、熨烫、检测、仓储等) 。 m t m 的关键技术包括采用三维非接触式计测技术、人体体型控制部 位的数模并提取相关人体数据、体型数据库的创建与模块化技术及不同地 区和体型人台创立的虚拟技术，以及合理的数据库管理系统等。 m t m 生产以高效生产、营销和服务为手段追求最低生产成本，用足 够多的变化和定制化使用户实现个性化，最终使企业能快速、柔性地实现 企业供应链之间的竞争。 m t m 生产方式是服装工业生产发展的新形式，这种定制生产方式大 大缩减了原先的定制服装生产的时间，提高了企业的竞争力，减少了库存， 更能适应多维化流行性强的服装业发展，实现生产小批量、多品种的快速 反应的战略目标。 前言 2m t m 系统工作流程 本课题拟开发基于m t m 的女装体型信息一裁片快速生成系统( 以下 简称m t m 系统) ，实现上述技术途径。系统控制中心建立号型规格库、款 式库、样板库、找码规则库、修板规则库等5 个动态数据库，并设置和三 维人体测量系统、自动裁床的接口。m t m 系统的工作流程如下： 当顾客在三维人体测量系统中测体后，m t m 系统通过接口读取测体 数据；顾客在款式库中选定款式；系统控制中心根据一定的找码规则在号 型规格库中找到和该顾客最接近的号型规格；系统调出该号型规格的选定 款式的样板，并根据一定的修板规则对样板进行修改；样板确定后，系统 进行自动排料，形成文件或和自动裁床连接形成裁片。如图0 一l 。 图0 1m t m 系统工作流程 2 3三维人体测量技术 m t m 系统需要首先采集出人体信息，作为后续处理的基础。信息的 采集主要是通过对人体进行测 量，得到其表面型值点的坐标， 并以离散点集的形式给出，通 过系统计算得到控制部位尺 寸。人体表面的特征曲线反映 人体的尺度特征与几何特征， 是人体表面测量的主要目标。 图0 - 2b m s 的硬件构成 m t m 系统对人体表缸进行 测量的方法采用非接触式测量，即三维人体测量系统( b m s ，b o d y m e a s u r e m e n ts y s t e m ) ，旨在迅速地提供用户准确的、可靠的人体尺寸。 此系统包括人体扫描仪( 硬件) 和把扫描图像转换成有用数据的软件。 图o 2 是系统的硬件构成。 本课题所使用的三维人体测量系统是 t c 】2 系统。 图0 - 3b m s 系统工作流程图 【t c 2 的扫描仪是第一台以服务服装工n k 为开发目的的扫描系统，是 为了迎合服装业大规模定制化的潮流。系统利用装置向人体表面投射栅 格，根据光学原理栅格在人体表面发生反射，c c d 照相机拍摄，经过传 感器传送到软件系统成像。其工作流程如图o 3 所示。 4本课题的研究思路 本课题研究是基于国家2 1 1 重点学科建设项目和上海市科委重点项 目一服装设计与信息服务平台。本课题研究内容是目前国际上正在研究 的前沿问题。 本课题基于m t m 生产方式，对女装体型信息一裁片快速生成技术进 行研究。体型信息一裁片快速生成技术的实现途径一般为： 人体三维测量一一对控制部位尺寸进行对照一一找出控制部位尺寸 差异一一人体数据信息一一从样板库调入所需款式、对应规格的样板一 一对所调入样板进行修改一一自动生成样板一一自动排料系统排料一一 自动裁床生成裁片一一进入快速生产阶段 在由体型信息到样板的实现途径中涉及到两个关键技术，即找码规 则和修板规则的制订。所谓找码，也就是根据个体体型信息在系统已有 的号型规格库中找到一个和该个体体型信息最接近的号型规格。在找码 过程中，必须按一定的规则进行，这个规则就是找码规则。一旦找到最 接近的号型规格，系统就调出该号型规格的样板，依据一定的规则对样 板进行修改，以得到适合该个体体型信息的样板。修改样板所遵循的规 则就是修板规则。这两个关键技术都围绕一个核心，即服装结构设计。最 终的样板是否具有实用性，主要是由样板库中的样板决定的。因此，存 本课题的研究过程中，始终贯穿着服装结构设计的思想，每一个模块的 研究都紧紧围绕服装结构设计进行。 本课题尝试由女子体型信息到裁片快速生成的过程，提出基于m t m 的女装体型信息一裁片快速生成技术研究框架，提出相关专业研究问题， 对每一问题进行深入研究，并进行可操作性实验。 5课题研究内容 本课题分模块进行研究，包括基础模块、数据库模块和系统开发模 块。 5 1基础模块 基础模块是本课题的理论思想和专业准备，是构筑整个系统的基础。 主要内容有： 体型分析一一在大量的人体信息基础上进行数据分析，得到体型类 别。体型信息是结构设计的最基层的支撑，也是找码规则的一部分。 找码规则的制订一一找码规则是由体型信息到样板的实现途径中的 一个关键技术，是系统丁作流程中其它流程的基础，从样板库中调出样 板及对样板进行修改都是基于找码规则。 修板规则的制订一一修板规则是由体型信息到样板的实现途径中的 又一个关键技术，基于找码过程中的尺寸对照结果对样板进行修改，修 板规则将对修板过程进行规范和指导，以形成正确的适合顾客的样板。 服装结构设计一一服装结构设计是整个系统的核心，决定了最终的 样板是否具有实用性，该系统的2 个关键技术都围绕这个核心进行。服 装结构设计在体型分类的基础卜，对人体t 的特征点、线进行分析，提 出结构设计思路，并针对不周的款式风格进行结构设计。正是基于对不 同款式风格的结构设计，引出了不同的找码规则和修板规则。服装结构 设计也是生成工业样板的基础。 工业样板生成一一工q k 样板是结构设计的延续和排料的基础。由于 在结构设计中( 以普通面料和常用工艺为参数) 没有考虑而料特性、工 艺参数等的变化，故在结构设计完成后应根据参数的变化进行工业样板 的处理。 5 2数据库模块 数据库为系统的运行提供支持并相互连接。在系统内设置如f 几个数 据库： 款式库一一为顾客提供可供选择的款式。一旦款式选定，系统将自 动生成需要对照的尺寸表，找码将以系统提供的尺寸表中的尺、j + 进行运 行，并连接对应的修板规则以进行样板修改。 号型规格库一一号型规格库是建立在大量的人体信息基础上通过数 据分析得到的，号型规格库中包含体型特征和各控制部位尺寸。 样板库一一样板库是建立在款式库和号型规格库的基础上，提供不 同款式、不同号型规格的样板，是根据顾客尺寸进行修改的基础样板。 前言 找码规则库一一找码规则为系统根据顾客人体信息从号型规格库中 找到最接近的号型规格提供依据，同时为样板的修改提供对照数据。 修板规则库一一修板规则为系统提供对相应的基础样板进行修改的 规则。对关键点、线进行编号，对移动方式进行编号，并在此基础上建立 样板修改规则表。 5 3系统开发模块 系统开发模块主要研究开发系统软件的技术准备及系统软件的开发。 主要包括以下内容： 模糊模式识别模型一一给出模糊模式识别模型，用于对顾客进行体 型识别，判定顾客的体型类别。 层次分析法一一建立层次分析法数学模型，用于系统通过尺寸对照 在号型规格库中找到与顾客最接近的号型规格。 曲线算法一一系统没计中涉及到许多计算机图形算法问题，选用 b e z i e r 曲线来解决自由曲线设计。 自动排料的模块规划和平移算法一一归纳自动排料问题的数学模 型，给出自动排料的模块规划，并着重研究自动排料所使用的平移算法。 系统的接口设计一一排料图到自动裁床进行裁剪生成裁片，中间涉 及到系统的接口问题。这罩讨论控制驱动电路、p c 机接口电路、基本画 线程序等有关问题来解决接口问题。 系统开发平台和程序语言一一系统开发平台是a u t o c a d ，使用的程 序语言是v i s u a lb a s i c 。a u t o c a d 作为世界上最著名的通用c a d 系统， 拥有强大的绘图功能，是一种具有高度开放结构的c a d 软件开发平台， 具有j “泛的绘图功能及图形处理功能。v i s u a lb a s i c 是开发w i n d o w s 应用 程序迅速、简捷的程序设计语言，具有功能强大、易于掌握的特点，能够 直接用它进行a u t o c a d 二次开发。 第一章人体体型识别与服装找码规则 第一章人体体型识别与服装找码规则 引言 在m t m 系统中，通过三维人体测量设备得到顾客的人体数据信息， 系统根据顾客的人体数据信息从样板库中调出最适合该顾客的样板，然 后对该样扳进行修改，自动生成适合该顾客的样板。 在实现这一途径中涉及到一个关键技术，即系统要从号型规格库中 舶若干个号型规格中找到一个和该顾客最接近的号型规格，从而才能调 出样板并进一步对样板进行修改。根据顾客人体信息从号型规格库中找 到最接近的号型规格的过程，这里称之为找码。找码要按一定的规则进 行，该规则称之为找码规则。 要完成找码这一程序，必须具备三个基础条件，即顾客的人体数据 信息、系统内的号型规格库和找码规则。 可通过三维人体测量得到顾客的人体数据信息。系统内的号型规格 库中包含体型特征和各控制部位尺寸，是建立在大量的人体信息基础上 通过数据分析得到的( 在第一节中进行体型分析) 。找码在这里分两步进 行，系统首先根据顾客人体信息通过模式识别系统判别该顾客的体型类 别( 在第二节中论述) ，在号型规格库中调出该体型类别的所有号型规格： 然后系统通过层次分析法在这些规格中找到最接近的规格( 在第三节中 论述) 。 在找码过程中先进章亍体型识别，再进行控制部位尺寸比较以找到最 接近的号型规格，而不是直接进行控制部位尺寸比较，这主要是考虑到 体型对结构设计的影响。对于控制部位尺寸相同而体型不同的人体，在 结构设计过程中是要进行调整的。故不进行体型识别而直接进行控制部 位尺寸比较，最终得到的样板只可能是控制部位尺寸的适合，而不可能 是整体的适合。 第一章人体体型谚 别与服装找码规则 第一节体型分析 在进行结构设汁时，除_ r 考虑控制部位的尺寸还要考虑人体的整体 形态，本人更倾向于在把握人体整体形态的基础i 二再考虑控制部位的尺 寸。这罩在进行服装结构设计时，把胸部和背部以l 作为服装和人体的 贴合部分，其尺寸和人体尺寸建守对应关系，把胸部和背部以f 作为服 装的造璎部分，其尺q 在服装 整体造型的基础上只要满足人 体尺寸即可( 参见第二章第三 竹) 。故结构设计必须遽立在体 型分析的基础上。评价体型的 指标很多l 1 12 1 ，这里从3 个方 面共4 个指标对体型进行评 价。 1侧面形状 解剖学认为脊柱的弯曲与 人体的整体形态关联甚大12 】。 脊柱的弯曲造成侧面形状的不 同，形成体型差异。 侧面形状最主要的是两条 曲线的记录，即前部由胸凸、 腰删、腹已 形成“s ”形；后部 由背凸、腰凹、臀凸形成反“s ” 形。分析这两条曲线时，被测 最者以自然姿势站立，各部位 距人体前后的随条错垂线的景 记为a 。比较各部位的爿嚣可 以分为3 个类型，因此可分出 ：、 f 一、j ； 蕊 ! 簿 毫、f c x 鬻 拳1 1 、j j i 毒j 。| 警j ja x 。一h | b x 蔗- 、 f 、7 、 f 、o ，2 譬一。 一l j ，“、 ? jb y i 、 y 辫 i 州 禽a z 霪 ， 紧l 鬻 、 誉c z b z 酗1 1 女性人体侧丽形状示意图 第一章人体体型识别与服装找码规则 9 种形状，如图1 1 所示。 如果前条曲线以a 、b 、c 代表不同的凸起状况，后条曲线以x 、y 、 z 来代表，则这9 种形状的可描述如表1 1 。 袭1 1女性侧面分类及特征 前 后 特征 x 前条曲线的胸部比腹部凸出，后条曲线臀部比背部凸出 ay 前条曲线的胸部比腹部凸出，后条曲线臀部与背部凸出相同 z 前条曲线的胸部比腹部凸出，后条曲线背部比臀部凸出 x 前条曲线的胸部与腹部凸出相同，后条曲线臀部比背部凸出 b y 前条曲线的胸部与腹部凸f _ 相同，后条曲线臀部与背部凸出相同 z 前条曲线的胸部与腹部凸出相同，后条曲线背部比臀部凸出 x 前条曲线的腹部比胸部凸出，后条曲线臀部比背部凸出 c y 前条曲线的腹部比腹部凸出，后条曲线臀部与背部凸出相同 z 前条曲线的腹部比胸部凸出，后条曲线背部比臀部凸出 2体型特征参数的选取 2 1侧面体型特征参数的选取 女性侧面形状的特点主要是以前、后凸起 的差异作为标准。在人体测量时获得侧面形状 的特征值，通过对胸部、腹部、肩部、臀部相 对于人体重心轴线的凸起量的分析来获得特 征参数，并进行判定【2 】。 图1 2 中4 1 、4 2 、43 、4 4 分别表示胸都、 腹部、肩部、臀部相对于人体重心轴线的凸起 量，则胸部和腹部的凸起差异为= a 1 a2 ， 肩部和臀部的凸起差异为m - - a3 一a 4 。则m 和 均存在三种可能：m = 0 ，m 0 ；n = 0 ， 0 。其中标准侧面形状为 0 且m 0 ，n 0 ：m l = 2 r ( 1 一k k m = c i k ( 1 一k ) ( 2 - 1 1 ) 式中c ：墨坚，c 。：2 丑m 。由( 2 1 0 ) 和( 2 1 1 ) 可以得到关系式 y 1 第二章服装样板结构设计及其修改规则 i c , x o - x ) | - i c ：y i l 一结束i 亩 b 警划 。 厂_ 蔓江 ly h ，9 0 i 葛o - b ，v o l v o qily h + ，勒l - 窜施v o ，吖o + qi ix k = x k o - v 0 ，x k o - - x k oe a n p l ，p l = p o 切1 p 2l 如 严9 ll a g n = - a g n l l 叫 ip o = p l ，i + + l 图2 - 2 7 迭代计算流程图 第二章服装样板结构设计及其修改规则 u t + l = i h x 2 + h x 2 = ”i + h x 2 因此，啦) 、“似) 的迭代计算表达式可以写作： e = 只一l 一2 c l h 2 一= z l + 丘l ， “j = “_ i