现代电子技术
Modern Electronics Technique
2021年11月15日第44卷第22期
Nov.2021Vol.44No.22
0引言
文摘卡
现代工业化快速发展，消费者日益重视服装的个性化、多样化和时尚化，高质量、低成本的服装设计方式成为人们追求的主要设计方式[1]。消费者可通过高效的服装设计系统参与服装设计全过程，及时提出意见[2]，设计系统依据消费者需求制定设计计划，消除消费者与设计者间由于个性化需求造成的矛盾。 传统服装设计通过笔和纸展示设计师的设计理念。将计算机技术应用于服装设计已渐渐普及[3]，通过计算机设计服装已成为服装设计领域的重要方式。互联网技术以及具有交互特性的虚拟现实技术应用于服装设计领域，推动服装设计系统进一步发展。三维交互式技术可完善服装设计系统功能，令服装设计系统更加强大[4]。电商高速发展推动服装虚拟设计系统进步，电商可利用服装虚拟设计系统实现消费者远程服装定制，满 DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2021.22.017
引用格式：汪娜，周露露.基于互联网平台的交互式服装虚拟设计系统研究[J].现代电子技术，2021，44（22）：81⁃85.
基于互联网平台的交互式服装虚拟设计系统研究
汪
娜，周露露
（长春理工大学光电信息学院，吉林长春
130114）
摘
要：为了提升设计服装与用户身型匹配度，文中提出一种基于互联网平台的交互式服装虚拟设计系统。用户通过
用户层登录系统，展示层利用三维扫描技术扫描人体头部、躯干等信息采集人体数据，投影处理所采集人体数据获取人体轮廓线，选取插值算法去噪处理所获取人体轮廓线，通过角点检测方法提取完成
去噪处理的人体轮廓线特征点，利用最终特征点获取最终轮廓线，生成三维人体数据文件并传送至接口层，接口层通过款式设计、添加颜与图案设计服装，利用全局优化方法自适应调整衣片实现服装设计，将所设计服装通过虚拟试衣模块试衣，直至符合用户需求。实验结果表明，该系统采集用户尺寸精度高于99.5%，人体尺寸自适应调整迭代次数低于30次，所设计服装与用户身型匹配度高。
关键词：服装设计；虚拟设计系统；互联网平台；数据采集；轮廓线获取；自适应调整；性能测试中图分类号：TN919⁃34；TS941
文献标识码：A
文章编号：1004⁃373X （2021）22⁃0081⁃05
Research on interactive garment virtual design system based on internet platform
WANG Na ，ZHOU Lulu
（Collage of Optolectronic Information ，Changchun University of Science and Technology ，Changchun 130114，China ）
Abstract ：An interactive garment virtual design system based on the internet platform is proposed t
o improve the matching degree between the designed garment and the user ′s body shape.The user logs in the system by the user layer.The 3D scanning technology is used in the system display layer to scan the human head and torso to collect somatic data.The collected somatic data is projected to obtain the somatic contour line.The obtained somatic contour line is denoised by means of the interpolation algorithm.The feature points of the somatic contour line are extracted by means of the corner detection method.The final feature
points are used to obtain the final somatic contour line ，so as to generate a three⁃dimensional somatic data file and then transmit it to the interface layer.In the interface layer ，the clothes are designed by designing style and adding colors and graphic patterns.The garment pattern pieces are adjusted adaptively by means of the global optimization method to realize the garment design.The designed garments are tried on by the virtual fitting module until they meet the needs of users.The experimental results show that the accuracy of the user size collected by the system is higher than 99.5%，the number of iterations for self⁃
adaptive adjustment of somatic size is less than 30，and the designed garment has a high matching degree with user ′s size.Keywords ：garment design ；virtual design system ；internet platform ；data acquisition ；contour line acquirement ；adaptive
adjustment ；performance test
收稿日期：2021⁃02⁃22
修回日期：2021⁃03⁃31
基金项目：吉林省自然科学基金项目（20190201134JC ）；吉林省教育厅“十三五”社会科学研究项目（JJKH20201319SK ）
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六氟化硫开关足消费者需求。
近年来众多研究学者针对服装设计系统进行大量研究，李康研究基于Flex 平台的三维交互式服装设计系统[5]，利用Flex 平台建立三维交互式服装设计系统，实现设计师与消费者三维交互，但所设计服装与消费者需求存在较大差别，设计效果较差；李晓宇研究基于虚拟现实技术的服装设计系统[6]，将虚
拟现实技术应用于服装设计系统中，具有较高的交互性能，可符合消费者设计需求，但存在实时性差的缺陷。
为了提升交互式服装虚拟设计结果，本文设计一种基于互联网平台的交互式服装虚拟设计系统，利用互联网平台设计交互式服装虚拟设计系统，实现消费者和设计师的实时交互，通过交互式服装虚拟设计系统实现服装设计，令消费者实现远程定制服装。
1
基于互联网平台的交互式服装虚拟设计系统
1.1
系统总体结构
充分考虑交互式服装虚拟设计系统需求，本文设计互联网平台的交互式服装虚拟设计系统总体结构图如图1所示。通过图1系统总体结构图可以看出，系统共分为用户层、展示层、接口层和数据层四部分，各部分互相协作实现交互式服装虚拟设计全过程。用户可利用手机、电脑、平板等众多前端界面通过用户层进入系统[7]
，通过展示层将系统所具有的服装虚拟设计各项功能展示至用户，通过展示层采集用户服装虚拟设计相关数据，并将相关数据发送至接口层，接口层接收用户需求后，实现服装虚拟设计相应功能处理，系统利用数据层提供数据支持，实现服装虚拟设计相关数据管理与
存储。
图1系统总体结构图
1.2
基于互联网平台的系统部署
系统利用互联网平台部署，其结构图如图2所示。
系统部署结构图主要包括WeX5开发工具、云端服务器
以及用户界面。通过用户界面形成服装设计相关数据，将相关请求传输至服务器，服务器接收用户请求后利用内部部署以及结构集成处理发送至云端服务器[8]，云端服务器通过服装设计相关数据处理方法处理数据后传回至移动端以及Web 端，实现后台数据与用户交互，不同部分分别存储与读取数据，实现服装虚拟设计相关
服务。
图2系统部署结构图
系统采用WeX5开发工具部署，该开发工具包含众多开放的组件框架，可自定义与集成众多组件。We
X5开发工具利用MVC 设计模式分离数据与视图，分离代码逻辑和页面描述，可实现真机、浏览器以及原生调试不同模式共同作用[8]，开发者可利用代码提升系统开发效率。WeX5开发工具支持众多后台开发语言，具有较高的方便快捷性，是较为前端的开发工具。WeX5开发工具开发框架如图3
所示。
图3WeX5开发框架
WeX5开发工具可支持PC 浏览器、移动APP 、、
其他轻应用等众多前端，是互联网技术中较为领先的开发工具。WeX5开发框架支持可视化设计，具有较高的调试能力，组件体系丰富[9]，可支持设备访问，具有较高的扩展能力。1.3
系统功能结构
互联网平台的交互式服装虚拟设计系统的功能结
构图如图4所示。由系统功能结构图可以看出，系统共分为模板样式选择、服装设计、3D 虚拟试衣、样式生成加工四部分。系统依据用户所选取模板样式确定正面
与侧面服装样式，生成加工模板，添加图案与颜于所生成加工模板中，生成参数化图片；将所生成参数化图片通过虚拟试衣模块实现试衣[10]，提升交互性能，保存用户满意的最终成品，将相关制作参数发送至生产部门
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加工。将高端3D 虚拟购物特效应用于3D 虚拟试衣模块中，通过用户感官体验提升用户的交互性能。采用Web/HTML5版本设计3D 虚拟试衣模块，跨平台跨设备终端，仅需支持WebGL 规范的浏览器，无需安装插件即可实现模块运行[11]。3D 虚拟试衣可实现交互式旋转、平移和缩放，可将模特各项参数修改至与用户体型匹配，可选取聚光效果、光照颜以及是否需要旋转等
功能。
sky angel vol.92图4系统功能结构图
1.4
三维人体数据采集
服装虚拟设计系统依据所采集人体数据作为设计
基础，利用三维扫描技术扫描人体头部、躯干等信息，系统预处理所采集数据，利用完成预处理的数据提供服装设计原型[12]。分析所采集的三维人体数据，将所采集人体数据投影处理获取人体轮廓线，选取插值算法对所获取人体轮廓线实施去噪处理，去除人体轮廓周围噪声。利用拉格朗日插值算法进行人体轮廓线去噪处理，该算法具有精度高、结构简单的优势，拉格朗日插值算法通过二次插值多项式实现数据预处理，处理公式如下：
Q ()x i =y i
（1）
Q ()x i =y k -j h k -j ()x +y k h k ()x +y k +j h k +j ()x （2）式中：
i =k -j ,k ,k +j ；x i 与y i 分别表示自变量以及函数在i 点的取值；h 表示插值基函数。
利用式（1）与式（2）实现二维轮廓点降噪处理。将完成预处理的人体轮廓线特征点通过角点检测方法提取，依据所提取人体轮廓线特征点获取不同曲线上全部点的曲率，选取较大曲率作为最终人体轮廓的特征点，将分界点加入其中分类、分解人体轮廓，获取人体轮廓
的外形线以交叉线，令所获取轮廓线符合服装垂直维度范围[13]。所提取轮廓线不符合设计师需求时，通过删除以及添加特征点的方式调整轮廓线。依据所获取最终轮廓线生成三维人体数据文件，根据该数据文件实现人体服装虚拟设计。1.5
衣片自适应调整
服装虚拟设计过程中衣片自适应调整流程如图5
所示。
图5衣片自适应调整流程
利用全局优化方法实现服装虚拟设计过程中衣片自适应调整。以往的服装设计过程中相应衣片调整需通过设计师的服装设计经验依次调整[14]，并且所制定调整项仅可适用于其中的衣片点，无法实现目标函数局部以及全局优化极值。通过梯度下降法求解数学公式，实现自动全局优化衣片全部控制参数。当导数与偏导数无法计算或计算过于复杂时，数值导数是常用的求导方式。用向量x =()x 1,x 2,⋯,
x n 表示服装设计过程中衣片的全部可调整参数变量，随机一种衣片修正的一维变量用x i ()i =1,2,⋯,n 表示，该变量为控制点一维方向的位移，可得利用总误差项σTotal 求偏导数x i 公式如下：∂σTotal
∂x i
=lim φ→0σTotal ()x 1,⋯,x i +φ,⋯-σTotal ()x 1,⋯,x i ,⋯φ（3）
式中φ表示数值梯度的自变量微分量。
式（3）的偏导数在φ足够小时可近似用数值导数获取，公式如下：
汪娜，等：基于互联网平台的交互式服装虚拟设计系统研究83
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∂σTotal
∂x i
=
σTotal ()x 1,⋯,x i +φ,⋯-σTotal ()x 1,⋯,x i ,⋯φ（4）
计算向量x 不同维的数值偏导数后，获取计算一次衣片参数向量公式如下：
x r +1=x r -λ
∂σTotal
∂x
|x =x r
（5）
式中：
首饰焊接λ表示步长；r 表示维数。通过线性搜索以及固定值确定步长值，通过获取最优步长稳定降低各衣片的全局误差项。
2
交互式服装虚拟设计系统的性能测试实验
2.1
实验对象相关设置
为检测本文所研究基于互联网平台的交互式服装虚拟设计系统的有效性，选取待购买服装的某电商用户作为实验对象，评估该系统虚拟设计服装有效性。该用户身高为159.5cm ；颈椎点为135cm ；背长为38cm ；颈围与胸围分别为37.5cm 以及85cm ；腰围以及臀围分别为65cm 以及91cm ；上裆与下裆分别为25cm 以及72cm ；肩宽以及背宽分别为41cm 以及34cm ；腕围为15cm ，胸宽为32.5cm 。用户需求为设计两条不同款式
的夏季连衣裙，服装颜分别为红和蓝。2.2
结果与分析
统计采用本文系统针对该用户虚拟设计服装采集
人体各项参数尺寸数据精度，并将本文系统与文献[5]Flex 系统以及文献[6]虚拟现实技术系统对比，对比结果如图6
所示。
图6尺寸采集精度对比
从图6实验结果可以看出，采用本文系统采集用户各项参数尺寸均具有较高的精度，本文系统采集用户各项参数尺寸精度均在99.5%以上；文献[5]系统以及文献[6]系统采集用户各项参数尺寸精度处于97.5%~99.5%之间，本文系统采集用户各项参数尺寸精度明显
高于另外两种系统。数据采集的精准性能为服装设计匹配性提供有效的数据依据，本文系统数据采集精度较高，为系统精准设计服装提供数据基础。
采用本文系统针对该用户各项身材尺寸以及设计需求所设计服装结果如图7
所示。
图7本文系统设计结果
从图7实验结果可以看出，采用本文系统设计服装具有较高的贴合度，彩与款式均可满足用户需求。本文系统依据用户身体各项参数精准尺寸作为服装设计数据，为用户量身定做服装，充分考虑用户身材，所设计服装与用户身型匹配度高，提升了用户满意度。
统计采用不同系统设计服装，尺寸调整过程中所需迭代次数，统计结果如图8
所示。
图8自适应调整迭代次数
从图8实验结果可以看出，采用本文系统设计用户所需服装，人体各项参数尺寸调整所需迭代次数明显低于另外两种系统，本文系统仅需低于30次迭代次数即可实现人体各项参数尺寸的自适应调整，具有较高的自
适应调整有效性。
统计采用三种系统自适应调整各项设计参数不同迭代次数时的梯度向量，梯度向量接近于0时，表明服装与用户处于稳定匹配状态，统计结果如图9所示。
从图9实验结果可以看出，迭代次数为2时，本文系统的梯度向量接近1.0，表明多条特征线和周长匹配程
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度较低，不同部位特征点与特征线并不匹配；随着迭代次数的增加，本文系统通过调整特征点降低误差；直至迭代次数为24时，梯度向量结果趋于0，说明本文系统经过24次迭代后，大部分特征点、线、间隙量均可符合3D 服装着装效果，可实现收敛阈值内的优化目标值，具
有较高的设计效果。
图9不同迭代次数下梯度向量
统计不同系统服装设计过程中各误差项调整后的均方误差，统计结果如图10
所示。
图10不同系统均方误差对比
从图10实验结果可以看出，采用本文系统调整各误差项的均方误差均低于0.1，说明本文系统可有效调整颈部左右点、肩部左右点、胸部特征线、臀部特征线、腰部间隙量的误差，调整后具有较低的均方误差，验证了本文系统具有较高的调整有效性。
3结语
本文设计的服装虚拟设计系统可实现不同电商平台服装远程化定制，满足用户个性化需求，提升服装设计服务质量。采用服装虚拟设计系统设计服装可降低服装设计成本，令消费者无需出门即可实现服装设计。将互联网技术和计算机技术充分应用于系统中，为服装设计提供必要的技术条件。所设计服装虚拟设计系统可有效弥补服装电商空白，具有较高的创新性，实用性高。未来将进一步完善服装设计系统，令虚拟服装设计可服务于更多用户。
参
考
文
献
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娜（1986—），女，满族，吉林洮南人，硕士，讲师，研究方向为服装虚拟设计。
周露露（1982—），女，吉林长春人，硕士，副教授，研究方向为服装虚拟设计。
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