三维人体测量技术在服装个性化定制中的应用

周双喜，马妮妮，杨秀月

（1.上海市服装研究所有限公司，上海200082；2.苏州大学江苏苏州215006）

0 引言

随着人们生活水平不断的提高和消费观念的改变，消费者对于服装个性化、多元化的弹性需求正成为新的时尚消费特征。作为服装行业产业链的终端，消费者的满意程度将直接关系到企业经营的成败。调查表明，近50%被调查妇女在当前的尺寸体系中不能找到适合自身的服装。

Pantano E等[1]分析了先进技术的重要性，概述了先进技术对消费者在零售环境中的体验感和满意度的影响。互动、个性化和可视化被认为是满足消费需求的关键。对于服装业来说，随着三维人体扫描测量技术的出现，快速、精确、全面地获取人体测量所需的数据成为可能，且获取的大量数据可以用于学术和服装工业化生产的研究。利用三维人体扫描技术能准确捕捉服装与人体的关系，最大限度地减小视觉误差，促进服装产业个性化定制服务的高速发展，使纺织和服装大规模定制工作成为可能。

1 人体测量技术

1.1 接触式传统人体测量技术

传统的测量方法主要采用软尺、测距计、滑动计等测量工具，通过对人体腰部、背部等部位进行接触式测量获得所需的宽度、长度、围度等二维数据。这种测量方法和测试工具均比较简单，适合用于大批量服装的工业化生产。然而，用传统接触式测量工具测量所需时间长，误差大，易受到人的主观情绪、技术等诸多因素的影响，测量精准性差[2]，且获得的二维数据难以反应人体的三维形态[3]。

1.2 三维人体扫描测量技术

三维人体扫描测量是一种复合性测量技术，是集光电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等多种学科技术于一体的测量技术[3]，可分为接触式三维人体扫描测量和非接触式三维人体扫描测量。

接触式三维人体扫描测量是利用探针靠近被测物体，当两者接触时产生一个触发信号，传感器接收信号后就可以获取被测量物的三维数据信息。虽然该方法所获得的测量数据精度高、数量小，但测量效率却较低[4]。

非接触式三维人体扫描测量是利用光、声、电磁等物理学原理，通过捕捉设备投射到人表面所形成的图像特征获取人体的测量数据，因而在采集数据时无需接触物体。相比于传统测量方式，其测量部位多、效率快、精度高。研究人员对韩国第5次调查中所获得20～75岁女性的手工测量数据和三维人体扫描测量数据进行分析，发现两种方式所获数据存在较大的差异，尤其躯干维度之间的差异大于长度和宽度的差异[5]。一份关于56名南非女性的研究报告显示，受试者对使用三维人体扫描技术采集到的数据所设计的服装均满意，且对扫描过程也认可，说明三维人体扫描技术的测量值比人体相关部位的手工测量值精度更高[6]。

2 在服装个性化定制中的应用

所谓个性化定制是指产品的定制，是用户介入产品的生产过程，并不停留在被动接受产品上，企业也不局限于提供各种选择设计和制造产品，而是参与到用户的个体数量中以便定制具有特别强烈的个人属性的产品。目前，三维人体扫描测量技术已在服装领域有了广泛的应用，主要体现在量身定做、三维数字化试衣和3D打印等方面，以提高测量和生产的效率和准确率。

2.1 量身定做

对于消费者来说，服装是否合体是影响其购买决策和满意度的重要因素。由于服装款式、人体形态和环境等多方面因素的影响，以及人体不同状态下（静态和自然活动状态）对生理舒适性和形态舒适性的不同要求，人们在评估服装尺寸与对应人体部位的尺寸是否相匹配时具有很大的难度。三维人体测量技术不仅可以获得全面而精确的人体测量尺寸，还可以获得三维人体形态。因此，在服装领域的个性化定制中其核心价值主要体现在“量体裁衣”，即基于精准的人体尺寸测量数据制作出专属的、合体性的服装。这种方法既适用于传统定制服装，也适用于网上定制[7]。黄灿艺等[8]利用三维人体扫描图像获取胸围线数据，用于胸衣设计，通过真人试验来证明设计的常规形态钢圈适合于大多数受试者。Lee H Y等[8]使用三维测量扫描技术用于采集女性热防护服中空气层的分布，以设计符合人体热分布的功能定制防护服。

2.2 三维数字化试衣

2.2.1 原理

三维数字化试衣是通过获取人体三维数据，建立仿真人体模型。服装CAD系统基于人体数据和用户选择进行自动快速设计服装样版，在虚拟环境中对产品进行建模和仿真，通过数字化服装与仿真人体的接触及整体的外观形态，达到虚拟试衣效果。三维数字化试衣流程详见图1。

图1 三维数字化试衣系统图示

2.2.2 优点

三维数字化试衣不仅突出人体与产品之间的对应关系，促进服装行业的结构调整，还提高了客户满意度和对客户的服务能力。相比于传统试衣模式，主要具有以下方面的优点：①可以利用三维人体扫描设备获取客户尺寸，并在计算机上显示已形成客户的三维人体模型，人体模型可穿戴来自数据库服装款式和面料的不同组合，并通过计算机向客户展示虚拟穿衣效果，且穿衣效果可通过360°旋转功能进行全方位观看，因而具有简单、直观、全面的试衣效果；②根据客户要求，修改服装的款式、面料及色彩等，并即时展示修改后二次“试衣”效果，符合服装生产高质量、短周期的发展趋势，可以缩短二次“试衣”时间；③满足客户要求后，根据生成的电子订单和生产的CAD系统进行服装样版制作、裁剪等后续工作，不仅可以有效缩短企业的设计研发时耗，最大限度降低企业研发成本[10]，同时还可以提高企业生产效率，提升企业的科技含量和品牌文化含量；④结合三维数字化试衣技术和模拟动画技术，可以呈现新的表演模式（如虚拟时装表演秀等），时尚、多样的视觉冲击不仅可以给消费者带来更多的吸引力，还可以减少表演费用，降低企业的宣传成本。此外，三维数字化试衣系统的开发与研究对于健全我国服装用人体体型数据库、服装号型标准系列等国家服装基础技术标准体系具有重要的意义[11]。

2.3 3D打印

2.3.1 概况

3D打印也叫作增材制造、逆向工程、快速成型等，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等将金属粉末、陶瓷粉末、塑料等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终迭加成型，制造出实体产品[12]。3D打印技术在服装上的应用是科技与时尚完美的结合，能够充分展现设计师与消费者的个性化构思，不断扩展设计人员的设计理念，保证设计的独特性，充分体现服装个性化的特色，在服装定制产业上的应用具有较大的潜力。

2.3.2 3D打印人体模型

3D打印人体模型在服装定制领域也得到广泛的应用。它利用三维扫描仪全方位扫描人体获取三维数据，并通过计算机软件对数据进行处理，从而快速得到人体精确的三维模型，最后将依据扫描测量的结果所重建的三维数据模型输入到3D打印机中制作成人体模型。借助上述获得的模型，服饰定制商或顾客可以在设计服装时尽可能减少误差，使设计出的服装更加“契合”身体的各个部位，而且直观的模型也使得服装的展出和试穿效果得到很大的提升。

2.3.3 3D打印服装

3D打印能够成功实施的物质基础是所选用的材料。目前，能被打印的材料已有2 000多种[13]，但可以应用到服装上的打印材料却非常有限。当前在服装上所使用的3D打印材料大部分都是PLA与ABS塑料。这类材料普遍缺乏传统面料的柔软性和弹性，难以达到纺织面料所具有的舒适感要求，且能够打印的服装绝大部分具备较强的后现代主义风格，可以直观体现出设计人员自身的设计理念，但不适合作为日常人们所穿着的服装。因此，若想加工出舒适合体的服装，选用适当的材料才是最为关键的[14]。尽管3D打印存在上述的问题，但3D打印服装仍具有以下3个方面的优点：①个性化程度高，能够按照设计随心所欲地生产；②工艺流程短，简单方便，一次成形、效率高、成本低；③节能环保，采用增量法，基本不会导致废弃物的产生。

2.4 发展趋势

三维人体测量技术在服装定制化产业中的发展具有减少测量误差、明确特殊部位及建立用户管理系统的趋势。

2.4.1 减少测量误差

目前一些企业或机构试水三维人体测量技术代替传统手工测量，但是三维人体测量技术进行人体扫描时，由于呼吸、身体前后摆动等原因,更容易造成测量的误差，此类误差主要集中在头部、胸部等处[15]。因此，需要采取相应技术手段以减小上述因素带来的测量误差。

2.4.2 明确特殊部位

在用三维人体测量仪器测量时，对人体部位的某些特殊位置描述比较模糊（如乳峰点是通过乳房曲面来确定的）,但在手工测量时,对乳峰点的位置却可以更加明确。

2.4.3 建立用户管理系统

以三维数字化虚拟试衣为例，借助电子商务平台，在未来应该可以供所有顾客在家中使用，且每个顾客会有单独的用户登录管理[16]；在使用各功能模块时，系统会对顾客身份的有效性进行验证，并允许用户对自己的密码、个人信息及个人三维模特进行修改；对于用户的长期测量数据、历史服装款式记录等信息均储存于个人数据库中。

3 结论

三维人体测量技术是促进服装个性化定制快速发展的基石，它与传统的个性化定制相比，在合体性、时效性、广泛性方面均具有极大的优势，对提升定制服装的产品质量、满足消费者需求起到极大的促进作用。虽然三维人体测量技术的应用仍有许多问题值得探讨，但它适应消费者追求个性化消费的发展趋势，在服装领域的应用必将改变传统的服装定制领域的现状，对加快我国服装工业生产现代化和数字化的进程有着十分广阔的前景。