三維人體測量技術在服裝個性化定制中的應用

周雙喜，馬妮妮，楊秀月

（1.上海市服裝研究所有限公司，上海200082；2.蘇州大學江蘇蘇州215006）

0 引言

隨著人們生活水平不斷的提高和消費觀念的改變，消費者對于服裝個性化、多元化的彈性需求正成為新的時尚消費特征。作為服裝行業產業鏈的終端，消費者的滿意程度將直接關系到企業經營的成敗。調查表明，近50%被調查婦女在當前的尺寸體系中不能找到適合自身的服裝。

Pantano E等[1]分析了先進技術的重要性，概述了先進技術對消費者在零售環境中的體驗感和滿意度的影響?；?、個性化和可視化被認為是滿足消費需求的關鍵。對于服裝業來說，隨著三維人體掃描測量技術的出現，快速、精確、全面地獲取人體測量所需的數據成為可能，且獲取的大量數據可以用于學術和服裝工業化生產的研究。利用三維人體掃描技術能準確捕捉服裝與人體的關系，最大限度地減小視覺誤差，促進服裝產業個性化定制服務的高速發展，使紡織和服裝大規模定制工作成為可能。

1 人體測量技術

1.1 接觸式傳統人體測量技術

傳統的測量方法主要采用軟尺、測距計、滑動計等測量工具，通過對人體腰部、背部等部位進行接觸式測量獲得所需的寬度、長度、圍度等二維數據。這種測量方法和測試工具均比較簡單，適合用于大批量服裝的工業化生產。然而，用傳統接觸式測量工具測量所需時間長，誤差大，易受到人的主觀情緒、技術等諸多因素的影響，測量精準性差[2]，且獲得的二維數據難以反應人體的三維形態[3]。

1.2 三維人體掃描測量技術

三維人體掃描測量是一種復合性測量技術，是集光電子學、計算機圖像學、信息處理、計算機視覺等多種學科技術于一體的測量技術[3]，可分為接觸式三維人體掃描測量和非接觸式三維人體掃描測量。

接觸式三維人體掃描測量是利用探針靠近被測物體，當兩者接觸時產生一個觸發信號，傳感器接收信號后就可以獲取被測量物的三維數據信息。雖然該方法所獲得的測量數據精度高、數量小，但測量效率卻較低[4]。

非接觸式三維人體掃描測量是利用光、聲、電磁等物理學原理，通過捕捉設備投射到人表面所形成的圖像特征獲取人體的測量數據，因而在采集數據時無需接觸物體。相比于傳統測量方式，其測量部位多、效率快、精度高。研究人員對韓國第5次調查中所獲得20～75歲女性的手工測量數據和三維人體掃描測量數據進行分析，發現兩種方式所獲數據存在較大的差異，尤其軀干維度之間的差異大于長度和寬度的差異[5]。一份關于56名南非女性的研究報告顯示，受試者對使用三維人體掃描技術采集到的數據所設計的服裝均滿意，且對掃描過程也認可，說明三維人體掃描技術的測量值比人體相關部位的手工測量值精度更高[6]。

2 在服裝個性化定制中的應用

所謂個性化定制是指產品的定制，是用戶介入產品的生產過程，并不停留在被動接受產品上，企業也不局限于提供各種選擇設計和制造產品，而是參與到用戶的個體數量中以便定制具有特別強烈的個人屬性的產品。目前，三維人體掃描測量技術已在服裝領域有了廣泛的應用，主要體現在量身定做、三維數字化試衣和3D打印等方面，以提高測量和生產的效率和準確率。

2.1 量身定做

對于消費者來說，服裝是否合體是影響其購買決策和滿意度的重要因素。由于服裝款式、人體形態和環境等多方面因素的影響，以及人體不同狀態下（靜態和自然活動狀態）對生理舒適性和形態舒適性的不同要求，人們在評估服裝尺寸與對應人體部位的尺寸是否相匹配時具有很大的難度。三維人體測量技術不僅可以獲得全面而精確的人體測量尺寸，還可以獲得三維人體形態。因此，在服裝領域的個性化定制中其核心價值主要體現在“量體裁衣”，即基于精準的人體尺寸測量數據制作出專屬的、合體性的服裝。這種方法既適用于傳統定制服裝，也適用于網上定制[7]。黃燦藝等[8]利用三維人體掃描圖像獲取胸圍線數據，用于胸衣設計，通過真人試驗來證明設計的常規形態鋼圈適合于大多數受試者。Lee H Y等[8]使用三維測量掃描技術用于采集女性熱防護服中空氣層的分布，以設計符合人體熱分布的功能定制防護服。

2.2 三維數字化試衣

2.2.1 原理

三維數字化試衣是通過獲取人體三維數據，建立仿真人體模型。服裝CAD系統基于人體數據和用戶選擇進行自動快速設計服裝樣版，在虛擬環境中對產品進行建模和仿真，通過數字化服裝與仿真人體的接觸及整體的外觀形態，達到虛擬試衣效果。三維數字化試衣流程詳見圖1。

圖1 三維數字化試衣系統圖示

2.2.2 優點

三維數字化試衣不僅突出人體與產品之間的對應關系，促進服裝行業的結構調整，還提高了客戶滿意度和對客戶的服務能力。相比于傳統試衣模式，主要具有以下方面的優點：①可以利用三維人體掃描設備獲取客戶尺寸，并在計算機上顯示已形成客戶的三維人體模型，人體模型可穿戴來自數據庫服裝款式和面料的不同組合，并通過計算機向客戶展示虛擬穿衣效果，且穿衣效果可通過360°旋轉功能進行全方位觀看，因而具有簡單、直觀、全面的試衣效果；②根據客戶要求，修改服裝的款式、面料及色彩等，并即時展示修改后二次“試衣”效果，符合服裝生產高質量、短周期的發展趨勢，可以縮短二次“試衣”時間；③滿足客戶要求后，根據生成的電子訂單和生產的CAD系統進行服裝樣版制作、裁剪等后續工作，不僅可以有效縮短企業的設計研發時耗，最大限度降低企業研發成本[10]，同時還可以提高企業生產效率，提升企業的科技含量和品牌文化含量；④結合三維數字化試衣技術和模擬動畫技術，可以呈現新的表演模式（如虛擬時裝表演秀等），時尚、多樣的視覺沖擊不僅可以給消費者帶來更多的吸引力，還可以減少表演費用，降低企業的宣傳成本。此外，三維數字化試衣系統的開發與研究對于健全我國服裝用人體體型數據庫、服裝號型標準系列等國家服裝基礎技術標準體系具有重要的意義[11]。

2.3 3D打印

2.3.1 概況

3D打印也叫作增材制造、逆向工程、快速成型等，是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終迭加成型，制造出實體產品[12]。3D打印技術在服裝上的應用是科技與時尚完美的結合，能夠充分展現設計師與消費者的個性化構思，不斷擴展設計人員的設計理念，保證設計的獨特性，充分體現服裝個性化的特色，在服裝定制產業上的應用具有較大的潛力。

2.3.2 3D打印人體模型

3D打印人體模型在服裝定制領域也得到廣泛的應用。它利用三維掃描儀全方位掃描人體獲取三維數據，并通過計算機軟件對數據進行處理，從而快速得到人體精確的三維模型，最后將依據掃描測量的結果所重建的三維數據模型輸入到3D打印機中制作成人體模型。借助上述獲得的模型，服飾定制商或顧客可以在設計服裝時盡可能減少誤差，使設計出的服裝更加“契合”身體的各個部位，而且直觀的模型也使得服裝的展出和試穿效果得到很大的提升。

2.3.3 3D打印服裝

3D打印能夠成功實施的物質基礎是所選用的材料。目前，能被打印的材料已有2 000多種[13]，但可以應用到服裝上的打印材料卻非常有限。當前在服裝上所使用的3D打印材料大部分都是PLA與ABS塑料。這類材料普遍缺乏傳統面料的柔軟性和彈性，難以達到紡織面料所具有的舒適感要求，且能夠打印的服裝絕大部分具備較強的后現代主義風格，可以直觀體現出設計人員自身的設計理念，但不適合作為日常人們所穿著的服裝。因此，若想加工出舒適合體的服裝，選用適當的材料才是最為關鍵的[14]。盡管3D打印存在上述的問題，但3D打印服裝仍具有以下3個方面的優點：①個性化程度高，能夠按照設計隨心所欲地生產；②工藝流程短，簡單方便，一次成形、效率高、成本低；③節能環保，采用增量法，基本不會導致廢棄物的產生。

2.4 發展趨勢

三維人體測量技術在服裝定制化產業中的發展具有減少測量誤差、明確特殊部位及建立用戶管理系統的趨勢。

2.4.1 減少測量誤差

目前一些企業或機構試水三維人體測量技術代替傳統手工測量，但是三維人體測量技術進行人體掃描時，由于呼吸、身體前后擺動等原因,更容易造成測量的誤差，此類誤差主要集中在頭部、胸部等處[15]。因此，需要采取相應技術手段以減小上述因素帶來的測量誤差。

2.4.2 明確特殊部位

在用三維人體測量儀器測量時，對人體部位的某些特殊位置描述比較模糊（如乳峰點是通過乳房曲面來確定的）,但在手工測量時,對乳峰點的位置卻可以更加明確。

2.4.3 建立用戶管理系統

以三維數字化虛擬試衣為例，借助電子商務平臺，在未來應該可以供所有顧客在家中使用，且每個顧客會有單獨的用戶登錄管理[16]；在使用各功能模塊時，系統會對顧客身份的有效性進行驗證，并允許用戶對自己的密碼、個人信息及個人三維模特進行修改；對于用戶的長期測量數據、歷史服裝款式記錄等信息均儲存于個人數據庫中。

3 結論

三維人體測量技術是促進服裝個性化定制快速發展的基石，它與傳統的個性化定制相比，在合體性、時效性、廣泛性方面均具有極大的優勢，對提升定制服裝的產品質量、滿足消費者需求起到極大的促進作用。雖然三維人體測量技術的應用仍有許多問題值得探討，但它適應消費者追求個性化消費的發展趨勢，在服裝領域的應用必將改變傳統的服裝定制領域的現狀，對加快我國服裝工業生產現代化和數字化的進程有著十分廣闊的前景。