（计算机应用技术专业论文）基于特征点的个性化服装cad系统研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 摘要 个性化服装c a d 是服装c a d 发展的新方向。本课题在分析个性化二维服装c a d 和三维服装c a d 技术国内外最新动向和发展趋势的基础上，提出个性化服装c a d 理想系统的模型应该是融合二维和三维技术的综合体系，并向集成化、立体化、 智能化和网络化的方向发展。 本课题在探讨二维纸样设计技术和三维服装c a d 造型技术的算法研究，并在 两者结合的基础上开发出相对完整的个性化服装c a d 系统。 在此个性化服装c a d 系统上我们首先引入三维人体模型，并将人体模型参数 化，采用特征点和特征尺寸的对应关系，生成人体二维曲面，系统以这样的人体 造型为基础，通过给定人体的特征尺寸以及服装款式，按照纸样放松量与服装空 隙度的关系以及人体着装内空间的特点，计算出人体与服装问的偏离值，从而获 得准确的服装特征点，以此拟合生成服装曲面，实现最佳服装造型。系统获得了 符合个性化需求的服装造型之后，自动生成可直接用于服装制作的二维衣片纸 样。本系统以人体的特征尺寸为纸样图样控制参数，按照纸样图形各特征点的计 算公式进行参数化绘图，根据三维参数化入体变化后改变的特征尺寸自动换算直 接得到相应改变的二维纸样。 本课题建立包括导入三维人体模型特征化并生成二维人体图纸和二维个性 化衣片纸样的相对完整的个性化服装系统，并对三维个性化服装的生成算法做了 一定的研究和探讨。个性化服装系统是现在服装设计c a d 的发展趋势，因此，课 题的开发具有一定的理论意义和实际应用价值。 关键词个性化，服装设计，c a d ，特征点 塑翌茎兰婴主兰堡堡兰些! 型 a b s t r a c t i ti sb e c o m i n gn o w a d a y sb o t hi n d u s t r i a lt r e n d sa n da c a d e m i cr e s e a r c ht o p i c st o d e v e l o pp e r s o n a l i z e dg a r m e n td e s i g ns y s t e mt ot h ec l o t h i n gi n d u s t r y b a s c du p o n i n - d e p t ha n a l y s i so fe x i s t i n g2 da n d3 dc a ds o l u t i o n sf o rp e r s o n a l i z e dg a r m e n t d e s i g ns y s t e m ，t h i st h e s i sp r o p o s e si n n o v a t i v ea p p r o a c h e sb yi m p l e m e n t i n ga n d i n t e g r a t i n gb o t h2 da n d3 dm o d e l i n gt e c h n o l o g i e sa l o n gw i t ha p p l i e a t i o n - s p e c i f i c a l g o r i t h m s i n t oau n i f i e d s y s t e me n v i r o n m e n t a l w i t hp o t e n t i a l sf o rf u t u r e i m p r o v e m e n t si nt h ea r e a so fd e s i g nt o o li n t e g r a t i o n s ，3 da p p l i c a t i o n s ，s u p p o r to f a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e e x p e r ts y s t e r n s ，a sw e l la si n t e m e t e n a b l i n gr e a d i n e s s t h i si s s u em a d ear e s e a r c ho nt h es u b j e c ti nt h e2 dp a t t e r nd e s i g na n d3 d g a r m e n tc a dm o d e l i n ga l g o r i t h m ，a n dd e v e l o p e dt h ei n d i v i d u a lg a r m e n tc a d s y s t e m o nt h eb a s i s0 f r c l a t i v ei n t e g r i t ye o m b i n a t i o no f b o t h i nt h i sp e r s o n a l i z e dg a r m e n tc a d s y s t e m 。w ef i r s ti m p o r t3 dm o d e lo f t h eh u m a n b o d ya n dh u m a nm o d e lp a r a m e t e r i z a t i o n ，af e a t u r e p o i n ta n dt h es i z e o ft h e c o r r e s p o n d e n c eb e t w e e nt h e2 dh u m a nb o d ys u r f a c e ，s u c has y s t e r nh a s e do nt h e h u m a nf o r i b ，g i v e nb yt h eh u m a nd i m e n s i o na n dc l o t h i n gs t y l e s , a n dw ea c h i e v et h e b e s tm o d e l s y s t e mw a sc o n s i s t e n tw i mt h ei n d i v i d t i a ld e m a n d so ft h e g a r m e n t m o d e l i n g a u t o m a t i cg e n e r a t i o nc a nb ed i r e e t l yu s e di nt h ep r o d u c t i o no fc l o t h i n g2 d p a n e l sp a t t e r n 0 f t h es y s t e mt ot h eh u m a nd i m e n s i o no f t h ep a t t e r nd e s i g np a r a m e t e r s ， a c c o r d i n gt ot h eg r a p h i cp a t t e mc h a r a c t e r i s t i cp o i n tf o r m u l af o rt h ec a l c u l a t i o no f p a r a m e t e r so f t h em a p p i n g ，3 dp a r a m e t r i cc h a n g e si nt h eh u m a nb o d ya f t e rt h ec h a n g e o ff e a t u r es i z ea u t o m a t i cc o n v e r s i o nd i r c c t l yf r o mt h ec o r r e s p o n d i n gc h a n g ei nt h e2 d p a t t e r t l t h et o p i c si n c l u d et h ee s t a b l i s h m e n to ft h eh u m a nb o d vi n t o3 dm o d e lo ft h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h eh u m a nb o d ya n dg e n e r a t e2 da n d2 dd r a w i n g sp e r s o n a l i z e d p a n e l sd e p i c tt h er e l a t i v ec o m p l e t ep e r s o n a l i z e dc l o t h i n g , a sw e l la ss t u d yo n3 d p e r s o n a l i t yo ft h ec l o t h i n ga l g o r i t h m p e r s o n a l i z e ds y s t e mi sn o wg a r m e n td e s i g n c a dd e v e l o p m e n tt r e n d t h e r e f o r et h i si s s u ew i l ll a yt h e o r e t i c a la n da p p l i e dv a l u ef o r a u t o m a t i cg a r m e n td e s i g n k e y w o r d sp e r s o n a l i z e ，c l o t hd e s i g n ，c a d ，f e a t u r ep o i n t 浙江大学硕士学位论文 图目录 图目录 图1 1 理想的个性化服装c a d 系统流程图7 图2 1 系统设计流程图。1 2 图2 2 服装系统功能设计过程1 3 l l j2 - 3c l a s sd i a g r a m 1 4 图2 - 4u s ec a s ed i a g r a m1 1 5 图2 - 5u s ec a s ed i a g r a m2 1 5 图3 1 典型服装纸样图一。1 8 图3 - 2 典型服装纸样图二1 9 图3 3 前衣片特征点和带褶皱的裙子前衣片特征点2 0 图4 - 1 衣片映射流程。2 7 图4 2 颈点定位线计算程序流程图。3 2 图4 3 肩点定位线计算程序流程图3 3 图4 4 颈点定位线。3 3 图4 - 5 衣片效果图1 3 4 图4 6 衣片效果图2 3 4 图4 7 衣片效果图3 3 5 图4 8 衣片效果图4 3 5 i i i 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 引言 c a d 技术在各项工程技术领域中迅速发展，已经成为工业生产现代化的重要 标志。采用先进的c a d 技术可大大提高设计质量、加快产品的研制速度，提高 设计工作的科学性和创造性。我国的纺织业具有悠久的发展历史，中国服装行业 在产品设计、工艺技术、经营管理方面不断地提高。在世界市场上中国服装产业 具有相当强的竞争力。服装产业要适应国际化大市场快节奏、多品种的需求，以 最低成本、最短时间向市场提供优质产品，必须采用高新技术来改造和提升生产 效率。因此，服装c a d 技术在服装行业的推广应用是迅速提高纺织服装企业综 合技术实力和市场竞争能力的一个重要途径。 随着生活水平的发展，服装的需求日益转变为体现时代精神、社会时尚和张 扬个性的一种表达方式。现在，我国的服装行业无论是生产工艺，设计理念还是 营销策划都正面临着与国际接轨的问题。在服装设计上，个性时装越来越凸显重 要性，社会学、历史学、设计学、美学和心理学等各个领域的发展概念日渐渗透 到设计元素中。客户不仅希望看到服装在模特身上的标准式样，更希望能够看到 穿在自己身上的立体式样。 1 2 服装c a d 的研究内容 人工做服装设计的优点在于具有创造性，思维判断能力强，但是如果做重复 的工作就容易缺乏耐心工作效率低下并且容易出错。服装c a d 系统的特点恰好相 反。它能高速精确地运算作图，对重复工作得心应手。我们利用服装c a d 来进行 辅助服装设计并帮助设计师完成设计工作。服装c a d 就是把人和计算机的长处结 合起来，由能进行艺术创造的设计师给出种种设计意图，由高速精确的计算机实 现；设计师审视这些意图的实现结果，给出种种修改意见，系统再实现所需的修 改。这样，计算机和人工的优点就能有机地结合在一起，从而大大提高了设计生 产效率。 服装c a d 主要研究内容有：由计算机实现的工作和由人工干预并设计的工作， 这些工作之间如何通信，怎样有机地结合成一体。我们研究的个性化服装c a d 主 要着重于款式设计和结构设计这两个方面。 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 服装c a d 系统对服装设计师的辅助作用的三个方面：启发思维、拓宽视野和 节省时间，对企业来说能帮助提高和改进产品质量，不断更新产品的花色品种， 增强市场竞争能力，使企业能取得更大的经济效益和社会效益。服装设计师精心 创作，计算机高速精确实现，服装c a d 技术在服装行业的推广应用是迅速提高 纺织服装企业综合技术实力和市场竞争能力的一个重要途径。 1 2 1 服装款式c a d 服装款式c a d 研制的主要目标是辅助服装设计师构思出新的服装款式。 款式c a d 设计是将款式具体设计时需要考虑的知识转变成知识模型，确保 用户输入服装款式生成所必要的信息，如：款式名称、款式部件组成、款式部件 形态、部件整合关系等等。款式部件原型是针对服装部件不同款式类型建立的参 数化原型，通过参数变化，就可以产生各种不同的款式形态。 服装设计师构思新的服装款式需要考虑的因素很多：流行样式、流行面料、 流行色、图案、民族特征、气候条件和当地习惯等等。另外，服装设计师还需要 有创作灵感。款式c a d 研究的关键在于如何为服装设计师提供大量的素材，以 激发设计师的创作灵感。 可以快速输入各种最新款式的数据，在系统中进行交互式修改，省时、省工、 省料。同时我们可以利用系统的图形功能和色彩功能，绘制彩色服装效果图，可 提高效率，丰富设计。 我们利用c a d 系统存储和利用人体模型，通过改变参数可以设计出适合各 种体型的服装款式。 1 2 2 服装结构c a d 服装结构c a d 研制的主要目标是：输入服装款式的式样图及有关说明信息， 辅助技术人员设计出衣片结构图( 或称裁剪图、平面图) 。 式样图展开成平面图可根据多种造型原理，如立体裁剪法和平面制图法( 有 原型法、比例分配发、基础样板法等) 。不同的式样图展开成平面图的方法并不 相同，需要将式样图分类，每类式样图用同一种方法展开。此外，设计师手工进 行结构设计时，有些参数是依据经验或作图方法确定的。所以，设计各类式样图 展开成平面图的算法时，不确定的经验性因素较多，如何来描述这些因素是算法 设计的关键。结构设计过程可通过结构线设计和外型线设计两步来完成：结构线 是决定款式的装配状态；外型线是决定款式的边缘风格。结构线设计模式是按类 2 浙江大学碗士学位论文 第1 章绪论 建立；在同一类款式中，外型线又可以有多种变化。 结构设计相对而言要困难些，目前正处于起步阶段，还在探索研究中，商品 化系统尚未成熟。 1 3 个性化服装c a d 技术 随着的服装的生产方式从大批量、品种单一，向小批量、多品种乃至单件生 产的方向发展，服装的供销方式也将发生改变从顾客到商店按号型选购服装 改变到针对顾客量身定做。时装贵在赶上潮流并精确地适应个性化的体型，否则 就会失去应有的经济效益。因此。除了配色及面料选择等重要环节外，服装个性 化就成为关键的一步，这也是研究开发更高层次服装c a d 系统途径的迫切性之 所在。 1 3 1 二维服装c a d 与三维服装c a d 1 3 。1 1 二维服装c a d 系统 二维平面服装c a d 技术经过几十年的积累已经全面成熟，综合目前国内外 的服装c a d 系统来看，主要有： 1 1 款式试衣系统： 通过彩色摄像仪或扫描仪将不同款式的服装和不同类型的服饰部件、图案存 储在计算机内，并将不同款式和类型的服饰以不同方式组合搭配，或将不同的图 案填充到款式中，体现不同的服装效果，供客户选择。 2 ) 款式设计系统： 款式设计系统的主要功能是在计算机屏幕上构思、绘制服装效果图，与现有 的许多平面美术创作系统相类似，主要以提供各种绘图工具，颜色库和面料库为 主。 3 ) 纸样设计系统： 计算机辅助纸样设计主要包括衣片的输入，各种点线的设计，衣片的生成及 绘制输出等功能，可以完成各种辅助线、自由曲线及省道的分割、转移、摺叠、 展开等结构线的光滑绘制，生成衣片的轮廓线、内部结构线、缝纫加工标志点和 线。 放码系统： 计算机放码是在基样上完成各种号型样板的放码和绘制，按一定的放码规则 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 对各种号型进行防缩计算，生成各种号型样板，并可以对关键部位的曲线进行调 整，还可以对衣片进行诸如对称、旋转、加缝边和贴边的处理。 5 ) 排料系统； 计算机辅助排料有交互排料和辅助排料两种，将各种不同类型的衣片通过平 移、旋转、比例、翻转等几何变换来形成排料图，同时计算每次排料结果的面料 利用率。 1 3 1 2 三维服装c a d 系统 近年来，随着人们对服装品质品味的要求愈来愈高，而服装设计师对立体裁 剪尤其钟爱，同时计算机技术的飞速发展和软硬件性能价格比的大幅度提高，使 得实现服装三维c a d 技术成为开发商和用户共同关注的热点。但由于难度商， 三维服装c a d 技术的几个重要领域目前处于研究阶段： 1 1 三维人体测量 测量是服装造型的第一步。传统的卷尺、卡尺测量工具测得人体有关部位的 长度、宽度、围度等二维数据存在较大的缺陷，比如，无法反映人体的三维特征： 影响服装的合体程度；不能为三维设计提供人体模型。 三维人体测量通过获取的关键人体几何参数数据，生成虚拟的三维人体，建 立静态和动态的人体模型，形成一整套具有虚拟人体显示和动态模拟功能的系统 f 】j 。三维服装c a d 在此基础上生成服装布料的立体效果，在屏幕上逼真地显示穿 着效果的三维彩色图像及将立体设计近似地展开为平面衣片。 三维服装c a d 的基础是三维人体测量。目前三维人体测量系统在国外已经 商品化，其技术已经较为成熟，其中法、美、日等国利用自然光光栅原理，分别 用4 0 毫秒、1 0 秒、1 8 秒，即可完成三维人体数据的测量。国际上常用的三维人 体测量技术一般都是非接触式的，通过光敏设备捕捉投射到人体表面的光在人体 上形成的图像，然后通过电脑图像处理来描述人体的三维特征【2 1 。三维人体测量 系统具有测量时间短。获取数据量大等多种优于传统测量技术的特点。服装的批 量生产所依据的服装号型不能准确反映人群的体型特征，耳前国内外都在进行各 类人群人体数据库的建立。通过有针对性地对大数量的不同肤色、不同地区、不 同年龄，不同身高的各类人群进行三维人体测量，收集人体的各项体型尺寸数据， 建立数据库，为制定服装规格、号型提供基础数据。 2 ) 三维服装设计 计算机辅助三维服装设计包括三维造型与二维衣片之间的相互转换、面料图 4 浙江大学硕士学位论文 第l 章绪论 案映射、光学力学性质分析以及三维交互设计等内容。 到目前为止，服装三维造型转换为二维衣片的技术问题并没有得到真正结 局，由不规则曲面涉及到开省、打褶，布纹线走向等工艺处理，极其复杂。加拿 大p a d 系统具有其逆过程二维衣片拟合三维样品的缝合转换功能和三维造 型功能，但生成的三维服装缺乏真实感，这是因为存在着织物的自然空间造型以 及人体曲面的相对关系等技术难点还有待解决，服装曲面造型手段现采用的几何 和物理技术还不够有效，而且织物物理性质的参数值确定也是困难重重。目前， 德国a s s y s t ，美国g e r b e r 和法国l c c t r a 采用最新的v t 矢量法将服装曲面分成无 数应力结构单元来分析产生垂力和水平力，使服装的悬垂性得到一定的体现。而 三维交互设计难度最大，现在尚缺乏有效的三维交互工具，g e r b e r 的a p d s 3 d 系统只能对三维服装的固定款式的领口、袖窿、衣长等局部进行修改，刀背等部 位无法修改，还没有实现像立体裁剪那样真正意义上的三维自由设计，无法真正 向服装设计师提供构思创意和工艺制作的三维表现工具。 3 1 三维服装动画 三维结构设计强调应用，以得n - 维衣片为目的，三位服装动画则强调真实 感显示，要求逼真灵活地显示服装穿着、行动时的变形效果，对服装的最终实现 没有要求，但两者的某些理论与技术是通用的。三维服装动画着重模拟提活动如 行走时的服装穿着效果，要考虑服装与人体之间、服装各衣片之间的碰撞问题， 目前最大的问题是要寻找碰撞检测的优化算法。加拿大d y n a m i c g 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三维服装。西班牙l n v e r s t r o n i c a 公司的 三维系统在模拟着装模特时装表演的动态效果方面已能表现出服装的悬垂感和 飘逸感。 服装三维c a d 有别于二维c a d 的地方在于：它是在透过三维人体测量建立 起的人体数据模型基础上，对模型的交互式三维立体设计，然后再生成二维的服 装样片，它主要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。 在二维c a d 基础上的三维设计逐渐向智能化、物性分析，动态仿真方向发 展，参数化设计向变量化和超变量化方向发展；三维线框造型、曲面造型及实体 造型向特征造型以及语义特征造型等方向发展；基于w e b 的人体模型服装设训3 j ： 组件开发技术的研究应用，还为c a d 系统的开放性及功能自由拼装的实现提供 了基础。 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 将三维服装设计模型转换生成二维平面衣片，涉及到把复杂的空间曲面展开 为平面的技术，这是服装材料的柔性、平面性所决定的需求，也是三维服装c a d 的难点。国内外学者做了多项研究工作，得到了复杂曲面展开的多种方法，有许多 方法也已应用在实践中。 1 3 2 个性化服装c a d 技术的发展现状 目前在国外市场上的三维服装c a d 的应用主要有两类： 一是用于量身定做：针对特定客户人体的参数测量及其对服装款式的特定要 求( 如放松量、长度、宽度等方面的喜好信息) ，进行服装设计，再生成相应的 平面服装样片。此类产品可利用互联网进行远程控制实现，其中以美、英、法、 德、日、瑞士的系统较为先进。 二是用于模拟试农系统：通过对顾客体型的三维测量，进行互动服装设计1 4 l ， 再生成相应的平面服装样片。这类应用也可利用互联网进行电子商务的远程控制 实现，如美国的l a n d s e n 公司在互联网上可建立顾客的人体虚拟模型【5 】，通过顾 客的简单操作，可试穿该公司所推出的服装，还可进行立体互动设计，直到顾客 满意为止。 现在国外的一些产品已基本能实现三维服装穿着、搭配设计并修改，反映服 装穿着运动舒适性的动画效果，模拟不同布料的三维悬垂效果，实现3 6 0 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c a d 软件比较先进， 如美国c d i 公司推出的c o n c e p t3 d 服装设计系统、法国力克公司的3 d 系统、美 国格伯公司的a m - e e s w3 d 系统、加拿大p a d 公司的3 d 系统、日本东洋纺织公 司的3 d 系统等。 1 3 3 个性化服装c a d 技术的发展趋势 个性化服装c a d 系统应满足个体设计的要求，做到“量体裁衣”，要实现高 精度的设计，应采用二维和三维相结合的系统。图卜1 为理想的个性化服装c a d 系统的流程示意图。 6 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 l 靳昭喇量谢一服装智l = c a 襽 客服装元生产系统r 一自动单件裁片1 叫 - i 理想的个性化服装c a d 系统沉程图 i - i 可见，个性化服装c a d 系统在诸多方面体现出了目前服装c a d 系统 展趋势： 集成化 化服装c a d 系统不仅包含了上一节所述的二维c a d 系统中的纸样设计、 等系统，也更好地实现了三维c a d 系统的精确人体尺寸测量、人体模型生成、 模拟等功能，将二维和三维技术集中到同一个平台上，充分利用二维和三维 的互补功能，形成完整的设计制作过程。 立体化 c a d 由平面向立体发展，原来用平面设计出来的服装，其穿着效果只能 想象，用三维c a d 系统制作出虚拟样品，计算机屏幕上显示人体穿着服装的 效果，可以为顾客、设计者、制造者和零售商提供极好的沟通渠道，大大加 们之间的掘互探讨设计修改服装的效率，从而建立起个性化服装生产的快速 机制q r ( q u i c kr s p o s e ) 。 智能化 化服装c a d 系统中加入智能处理数据的功能，记录打板师的打板步骤、 数据和计算公式等，经过电脑模拟顾客快速试穿后，根据顾客的体型或其他 化要求，标注出重点部位的修改意见，只需改变某一或几个尺寸就可以得出 款式服装的全部衣片图，大大地简化了服装c a d 系统的操作和使用，降低了 作人员的素质要求，极大地提高了制作效率。 网络化 世界互联网和电子商务的普及，使顾客可以在网上选择喜欢的服装款 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 式，也可以通过i n t e r n e t 将自己的尺寸传输给制造商定制或直接参与设计自己 个性化的服装，个性化服装c a d 在其中扮演了重要角色。全球任何一个位置的服 装加工企业均可接受全球任何一个位置的订单，实现异地成衣量身定做。 由此可见，理想的个性化服装c a d 系统具有多方面优势，大大提高个性化服 装制作的效率，适应个性化消费的需要，是服装c a d 发展的新方向。 1 4 本课题的内容及研究意义 本课题旨在探讨二维纸样设计技术和三维服装c a d 造型技术的算法研究，并 将两者结合开发出相对完整的个性化服装c a d 系统，课题的重点是二维纸样设计 技术的探讨。 课题的主要内容如下： 一、选用q t 图形库和o p e n g l 图形接口进行开发，建立具有衣片数据导入 输出、衣片设计与修改、基本图形处理、结构设计等功能的服装c a d 系 统。 二、读入数码参量化的三维人体模型，可以根据人体基本围度、长度诸如 颈围、肩宽、腰围、臀围、背长、臀高等特征参数，生成型号不同的人 体背景，在人体背景上进行农片设计。 三、考虑人体与服装的贴合关系，生成相应的个性化服装造型。 四、可运用三维展示功能和工具从不同角度仔细观察着装人体的效果。 五、根据个性化的服装生成参数化设计的纸样，并可修改局部衣片线条。 1 5 本章小结 c a d 技术是提高生产效率，改进产品设计质量，提高工厂企业市场竞争能力的 强大工具。服装c a d 是c a d 技术在服装工业中的一个重要的、卓有成效的应用。 本章主要介绍了个性化服装c a d 系统的研究内容、发展状况以及其将来的发 展趋势。文章通过分析国内外服装c a d 软件的发展状况，指出了现有的服装款式 c a d 应用上的一些问题。文章简单分析了服装c a d 未来发展的个性化趋势，指出 面向设计过程面向用户个性化“量体裁衣”的重要性。 本章的最后分析了本课题的内容及研究意义，概括了本课题需要探讨的几个 闯题和完成的个性服装款式系统的一些功能。 8 浙江大学硕士学位论文 第2 章服装c a d 软件系统结构 2 1 设计思想 第2 章服装c a d 软件系统结构 数字化的服装款式设计是建立在传统的款式设计之上的，从设计思维到设计 过程都要符合传统的设计规律，否则无法得到服装行业的认同。因此，我们首先 必须对传统的服装款式设计过程进行分析，在此基础上依照系统的设计思想进行 具体的系统整体方案设计。 在输入特征尺寸并产生数码参量化的人体或者读入人体模板之后，经过局部 修改体型将人体进行更具有个性化特征的优化，在此基础上生成符合个性化需求 的服装造型，最后应该是自动生成的可直接用于服装制作的衣片纸样，这样才确 保和完善个性化服装c a d 的系统性和完整性。本章着重论述二维服装c a d 系统的 设计方案及各模块的主要功能。 2 1 1 服装设计思维方法分析 服装设计是一种十分活跃的思维活动，这种思维活动可能是有意识的、清楚 的，也可能是下意识的、不清楚的，也可能是由不很清楚到十分清楚。因此服装 设计思维是以形象思维和灵感思维为主的，但逻辑思维也在设计过程中起着非常 重要的作用。 一个完整的服装设计过程可以分为三个阶段；设计准备阶段，构思阶段和表 现阶段。设计准备阶段包括设计目标的确定和相关素材的准备。设计目标可能来 源于一场发布会的主题或是当年的流行趋势或是服装品牌的定位等等。在此基础 上，为实现最终设计收集一切必要的材料如服装流行的变化惰况和市场的需求情 况及产品生产的实际情况和材科情况等。服装造型的设计构思一般从流行性、轮 廓、线条、形体、造型、装饰、色彩、图案、功能性等多种因素考虑，从而在人 的大脑中勾画出完整的服装形象。表现阶段是服装造型设计的完成阶段，通过服 装平面效果图和结构图表达构思，并通过裁剪、缝纫工艺制成成衣。 综合分析服装设计中的各种思维设计方法，其中为我们熟知如“通过借鉴产 生新的服装设计”。即根据以往的设计经验或其他艺术设计成果，进行提炼和加 工的一种设计方法。传统的面向生产的服装设计，正是从商业角度出发把服装作 为集实用性和美观性于一体的产品，设计师通过收集大量的资料，采用借鉴组合 的方法，产生新的服装款式。 9 浙江大学硕士学位论文第2 章服装c a d 软件系统结构 经过漫长的历史演变，服装款式已经形成了很多固顶形态的具有一定风格特 征的服装。风格是个抽象名词，并无确定的定义和准确的度量法。它是艺术作品 的创作者对艺术的独特见解和与之相适应的独特手法所表现出来的作品的面貌 特征，必须借助于某种形式的载体才能体现出来。在传统的服装设计过程中服 装风格的把握由设计师在设计过程中完成。 既是具有相同的服装风格特性的款式，由于具有不同部件和细节组合，其风 格特征又有强弱之分。服装设计师在进行款式设计时，会有意无意的参照这些为 社会公认的服装分类和风格界定标准通过适当的调整和变化完成自己的设计。 2 1 2 二维服装设计技术流程 二维服装设计先进行款式设计，然后设计衣片，最后将衣片在人体模型上缝 合，生成三维服装，查看服装效果，然后输出或者修改衣片。 款式设计是服装设计最基础的部分，过程如下： 1 ) 输入绘制： 通常有两种方式输入和生产款式图形：应用绘图方式输入服装款式线框图， 用指定默认的款式模板输入服装款式。 2 ) 款式修改： 对于直接画出或输入的款式图形，可以以此为基础进行修改，如进行插入、 删除、复制、缩放、移动、旋转、翻转等变形和编辑操作，以及用模拟擦除、涂 抹等功能来修改图形图像。 3 ) 图案花形设计： 图案花型可以用扫描与摄像方式输入，也可以在屏幕上应用绘图工具直接进 行设计，如用交换、缩放等方式进行编辑。无论是自行设计还是扫描输入的图案 均可以存入图案库，以备调用。 4 ) 调色填色： 为了选择服装色彩需要设计调色板功能，即从1 6 8 0 万种颜色中选择2 5 6 种 在屏幕上同时显示。调色板可自行设计，用户建立的调色板可存入颜色库，以便 随时调用。对服装的整体或部分进行填色、着色、换色等。 5 ) 图案花型覆盖： 图案花型覆盖可用光标在图案花型样板上取定一个矩形区域，按指定方式覆 盖在图形线框封闭区域内。为了增加图形真实感，系统应设置伪三维功能，即对 初始网格进行操作以改变网格形状，从而形成具有褶皱效果的款式图。 1 0 浙江大学硕士学位论文 第2 章服装c a d 软件系统结构 6 ) 图形图像输出： 对设计好的服装款式图，可用不同输出方式和设备输出。如可用彩色打印机 打印输出等。 7 ) 模板输出： 对于自己设计的个性化服装款式图，可以输出作为模板，以供别人或者自己 下次继续使用。 款式设计完成后，再进行如下的过程： 1 ) 衣片输入：衣片的输入通常采用数字化仪或扫描仪输入，也可以从系统 的库中选取衣片，然后生成相应的衣片图形。 2 ) 衣片设计与修改：根据各类服装不同款式的造型原理与设计方法生成农 片结构图。农片修改是根据需要对输入衣片进行直接修改或应用计算公式输入来 确定衣片图形。衣片的设计与修改有多种处理方法，如点设计、线设计、圆锥曲 线等功能处理方法。 3 ) 图形处理：有移动、旋转、翻转、分割、合并、套取、反射、比较匹配 等各种功能处理方式，完成衣片设计。 4 ) 结构设计：进行缝口、打褶、衣片结构设计。 5 ) 计算：获取线长、衣片面积等数据。 6 ) 根据缝合信息将二维衣片三维化处理，然后映射到三维人体上，实现虚 拟样衣的缝合，最后进行服装面料悬垂模拟和面料纹理映射等，实现所设计服装 的立体效果显示。用户根据输出的三维效果图进行判断，如果满意，可输出二维 样板进行后道成衣制作，如果不满意，则对衣片进行修改。 合理的服装款式设计流程就是以风格为基础，在用户选择某种款式类别和风 格类型后，系统首先提供具有该风格特征的多款典型款式，用户可以在典型款式 的基础上通过替换部件和局部调节等方法，实现快速方便的数字化款式设计。系 统设计流程见下图2 1 浙江大学硕士学位论文 第2 章服装c a d 软件系统结构 2 2 设计方案 图2 - i 系统设计流程图 2 2 1 系统总体结构 软件系统通常由高等级部件构成，在设计过程中，这些高等级部件会逐步细 化成低等级部件( 增加类模型中的元素) ，这样做有利于对问题进行螺旋式( 由 1 2 浙江大学硕士学位论文 第2 章服装c a d 软件系统结构 浅入深) 的探究嗍。在曲面造型系统的功能设计上，我们也首先完成系统中的核 心功能设计，然后再对这些核心功能进行细化。在设计核心功能时首先设计主干 功能，然后再逐步进行细化，见图2 2 。 功餐醺寸i 圭控 潍 图2 - 2 服装系统功能设计过程 因此，整个个性化服装c a d 系统需要提供的功能包括： i 0 操作：包括基本的纸样i o 操作以及人体模型的导入导出、模板制作功 能，从而在空间和时间上延伸用户的建模操作，实现与其它商业c a d 软件的数据 共享； 视口控制：包括对视口的各种控制以及配置功能； 材质控制：包括材质的创建、编辑、管理功能： 建模：包括用于创建出几何模型的各种功能。 显然在整个系统中，建模应该是系统的核心功能。所有其它功能都是为建模 提供服务的，换言之，“建模”是所有其它功能的前提。根据以上对曲面造型系 统的需求分析，可得到相应的u s ec a s e 图和活动图，见图2 - 3 和2 - , i 。显然， 对于创建后的二维纸样，要能够在随后的操作中对它的各个属性进行修改。 浙江大学硕士学位论文第2 章服装c a d 软件系统结构 s 一撇”鼍 押帅黼s l 】i “哪瑁附凡融妤w m w d e 脚用邮。 伸i u 怵0 叫删u 旧m 日骺o 枷限眦o f i 团# 0 u 崎 白口h 膳0 伽 鼯* f c ! l 忡： 嘶a 舯神虹羹 “d t w? 也戆塑堡! 霸帅勰，赢飙一艚 。辫躺 图2 - 3c l a s sd i a g r a m 1 4 浙江大学硕士学位论文第2 章服装c a d 软件系统结构 图2 4 u s e c a s e d i a g r a m l j 出曹板 p r m “m a h 、 -n q n d 一， 一_ - o 、， 一r p l i n t e e n t r d l椿作 “p 一、 p m i ：p 。 孽入模簟 t 砖 图2 - 5u s ec a s ed i a g r a m2 2 3 本章小结 参照传统的服装款式设计模式，本章提出了系统的设计流程。系统以服装款 式的风格类型为设计切入口，为用户提供该风格类型下的典型款式作为参考，用 户通过部件替换和一些细节调整实现部件的自动拼接和整合，最终实现服装款式 的自动生成。 一一一一一 一 岔 | 浙江大学硕士学位论文第2 章服装c a d 软件系统结构 另外，本章分析了智能化服装款式设计系统的整体结构和各个构成部分，并 最终提出了系统的体系结构图和类图。 浙江大学硕士学位论文 第3 章= 维服装设计 第3 章二维服装设计 3 1 二维服装设计 数字化的款式设计是以丰富的部件素材为基础的。同时，系统要为软件使用 者提供风格化款式设计的参考，也必须提供丰富的典型款式素材。用户个性化人 体模板的使用为用户建立自己的风格化定义设计提供窗口。本章旨在解决如何设 计合理的人体模板。 3 1 1 二维纸样设计 本系统将图形参数化方法应用到纸样设计中，即以人体的特征尺寸为纸样图 形控制参数，根据纸样图形各关键点的计算公式进行参数化绘图，采用这种方法 可以通过控制特征尺寸，生成大小不同的衣片纸样。可以根据三维参数化人体变 化后改变的特征尺寸得到相应改变的二维纸样。 根据公式计算的服装制图法以及平行法建立b e z i e r 曲线模型将连衣裙纸样用 数学语畜画出来，即确定纸样各特征点的参数化坐标值，并修正和补充需要的点， 为数学模型提供必须而又简单的条件，以便计算机绘图的需要。 3 1 2 服装款式 服装款式库主要用于存储并管理各种不同的服装款式图。服装款式图的种类 不同，我们建立的服装款式库也不同，比如说我们所要存储的上身衣服库，里面 又可以包括西装库、裙装库、t 恤库等【7 l 。 服装款式库的设计是为了方便服装设计人员在设计服装的时候可以有一个默 认的模板提供基本的设计思路。在此基础之上，设计人员可以通过修改基本的服 装款式图用来个性化设计出适合自己要求的服装。 3 1 3 服装款式的分类 服装款式在设计师眼中的分类数不胜数，仅以下装为例，就有西裤、裙装、 牛仔裤、短裤等多种类型。但是以基本样式来设定的话，程式化特征十分明显。 我们把服装款式最具特征的要素提出来，首先有一个大类的设定分类【8 1 包括( 上 身、外饰、下身) ，然后在每一个子类下面又有子分类，比如下身包括裙子和裤 浙江大学硕士学位论文第3 章二维服装设计 装。 下面给出两个典型的服装款式图以及它们的具体分类： 图3 - i 典型服装纸样图一 图3 1 的服装款式为裙子，具体分类为： 分类：下身： 子类：裙子： 裙子组：外展； 裙子风格：标准； 腰部处理：标准腰带模板； 腰带：女性前束带； 浙江大学硕士学位论文第3 章二维服装设计 图3 - 2 典型服装纸样图二 图3 2 的服装款式为男性t 恤，具体分类为； 分类：上装： 上装分组：裙子： 裙子组：基本型： 肩部：倾斜： 颈部组：倾斜 袖口分组：帽状： 袖口类型：平曲线； 3 2 服装款式参数化设计 3 2 。1 二维纸样特征点 服装款式特征点是组成服装款式图的基本要素之一，不同的服装款式有不同 的特征点组成。对于同一款式的服装来说，只要适当添加或者修改特征点的相关 信息就可以得到自己所需要的服装款式。 下面给出两个例子。图3 1 是上衣前衣片特征点，图3 - 2 是带褶皱的裙子前 衣片特征点。不同的衣服款式特征点个数和位置都不相同。 连接特征点的是直线或者曲线，这是组成服装款式图的第二个重要元素。 1 9 浙江大学硕士学位论文第3 章二维服装设计 图3 _ 3 前衣片特征点和带褶皱的裙子前农片特征点 3 2 ，2 纸样参数化公式 纸样设计中图形参数化方法是以人体特征点和特征尺寸为基准控制参数，根 据纸样特征点的计算公式进行参数化绘图。其中人体的七个特征尺寸：颈围( n ) 、 肩宽( s ) 、胸围( b ) 、腰围( w ) 、臀围( h ) 、背长( b l ) 、臀高( h l ) 作为公 式的基础，然后得到相应改变的二维纸样。 裙长三= b l + i l l + 1 8 ： 1 袖窿深= 二b + 3 ： 腰围线位置：砚； 臀围线位置：腰围线下h l ； 前肩宽= 1 2 _ o n o 3 + 2 8 ； 前颈深= 前肩斜= 前肩宽= 前胸围= _ 2s + 3 4 ： 1 0 6 1 5 一s 一0 3 ： 2 1 口+ 0 5 ： 4 后肩宽= z l 。n o 3 + 3 8 ； 后颈深= 3 ： r d 肩c a = 石5 ； 后肩宽= 喜； 后胸围= 丢口一o 5 浙江大学硕士学位论文第3 章二维服装设计 前腰围= 矿+ 0 5 + 4 ； 前臀围2 三日+ o 5 ； 前裙摆= 日+ 0 5 + 3 ； 底摆起翘量：1 蒯缝撇量：6 = 罟( 半) ； 3 2 3 纸样特征点的确定 后腰围= 丢矿一o 。5 + d ；4 后臀围= 丢日一。盂 4 后裙摆= 三日一o 5 + 3 ； 4 后侧缝撇量：c = 良 给定服装款式各特征尺寸的公式可以用来计算建立曲线模型，然后用数学语 言描述出来，确定纸样各个特征点的参数化坐标值，并修改和补充所需要的特征 点，以便计算机绘图的需要。 系统导入的三维人体模型生成的二维人体个性化模板，在此之上的特征点获 取是从模板的七个特征尺寸获得的。在从上一节的公式中我们获取特征点坐标， 然后获得各个特征点的相关信息。同时生成相对应的直线段和曲线段。 下面用连衣裙纸样举例说明确定各特征点坐标值的方法。 一 b h 张之 图3