劉 肖， 鄧詠梅， 陳金廣

(1. 西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院， 陜西 西安 710048；2. 西安工程大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院， 陜西 西安 710048)

男襯衫一片袖款式圖到紙樣圖的轉(zhuǎn)換方法

劉 肖1， 鄧詠梅1， 陳金廣2

(1. 西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院， 陜西 西安 710048；2. 西安工程大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院， 陜西 西安 710048)

針對(duì)智能化服裝設(shè)計(jì)中款式圖到紙樣圖智能轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，以普通男襯衫為例，利用參數(shù)化方法，對(duì)其袖子部分的款式圖到紙樣圖的轉(zhuǎn)換進(jìn)行了研究。首先確定袖子部分的關(guān)鍵控制點(diǎn)和特征線，并根據(jù)一片袖制圖規(guī)則確定袖山高。然后，以款式圖中的袖長(zhǎng)與實(shí)際紙樣制圖中袖長(zhǎng)的比例關(guān)系為基準(zhǔn)，換算出與之相關(guān)的特征線尺寸，得出初步的紙樣圖框架。最后，由于B樣條曲線具有良好的擬合曲線的特性，因而在已得出的紙樣框架圖中采用B樣條曲線對(duì)相關(guān)弧線進(jìn)行構(gòu)造，利用幾何關(guān)系計(jì)算B樣條曲線的控制點(diǎn)坐標(biāo)，從而建立參數(shù)化關(guān)系，完成轉(zhuǎn)換后紙樣圖中相關(guān)弧線的構(gòu)造，最終實(shí)現(xiàn)男襯衫一片袖款式圖到紙樣圖的完全轉(zhuǎn)化。

款式圖； 紙樣圖； B樣條曲線； 參數(shù)化設(shè)計(jì)； 服裝CAD

Abstract Considering the fact that the intelligent transformation from garment drawing to its pattern in the intelligent clothing design, and taking men′s shirt as an example, parametric methods are used to study the transformation for the sleeve. The first step is to determine the key points and characteristic lines, and then to determine the values of sleeve crown height according to the one-piece sleeve′s cartographic convention.Second, combing the ratio of sleeve length between garment drawing and its pattern, the length of the relevant characteristic lines are calculated, and then the preliminary frame diagram of pattern is obtained. Finally, since the B-spline curve has good characteristics of the fitted curve, the curves which have not yet been gotten in the preliminary frame diagram of pattern is constructed by the B-spline curve, and then the coordinates of relative points of B-spline curves is figured by the geometry relationship. And then the parametric relationship is established, and the transformation between garment drawing and pattern of men′s shirt with one-piece sleeve is accomplished completely at last.

Keywords garment drawing; pattern; B-spline curve; parameterized design; clothing CAD

隨著服裝CAD技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化服裝設(shè)計(jì)成為當(dāng)前服裝領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)，主要包括智能化服裝款式設(shè)計(jì)、智能打板和服裝款式設(shè)計(jì)與打板的智能轉(zhuǎn)換[1]。目前，服裝CAD技術(shù)在款式圖繪制、打版、放碼與排料等方面已取得不少的研究成果[2]。然而，在款式圖到服裝平面結(jié)構(gòu)或者三維結(jié)構(gòu)之間的智能轉(zhuǎn)換方面，尚需進(jìn)一步研究。研究的難點(diǎn)在于款式圖作為真實(shí)服裝的一種平面效果表達(dá)，但對(duì)于服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)不精確，因此要實(shí)現(xiàn)二者的轉(zhuǎn)換，必須建立一種轉(zhuǎn)換機(jī)制來(lái)消除二者信息表達(dá)之間存在的誤差。

在服裝款式的智能化設(shè)計(jì)方面，國(guó)外有學(xué)者在利用交互式遺傳算法獲得服裝款式適合度評(píng)價(jià)函數(shù)的基礎(chǔ)上，建立了女裝款式設(shè)計(jì)系統(tǒng)并取得較好地效果[3]。國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)服裝款式關(guān)鍵點(diǎn)、特征線的定位和交互式遺傳算法分別建立了部件化的智能服裝款式設(shè)計(jì)系統(tǒng)和個(gè)性化服裝款式推薦系統(tǒng)[4-5]。在計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成紙樣方面，有學(xué)者提出了尺寸驅(qū)動(dòng)幾何圖形的方法[6]、關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)法[7]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[8]、基于圖論的參數(shù)化設(shè)計(jì)模型[9]、建立參數(shù)化服裝部件紙樣庫(kù)[10]等。上述研究分別在服裝款式圖的智能化、紙樣自動(dòng)化生成方面取得了一定的成效。

在款式圖與紙樣間的智能轉(zhuǎn)換方面，有研究通過(guò)建立服裝幾何剛形體的數(shù)學(xué)模型并結(jié)合服裝原型紙樣，得出原型紙樣與款式圖的空間映射關(guān)系，完成款式圖到紙樣圖的轉(zhuǎn)換[11]。另有研究則利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別款式圖中關(guān)鍵點(diǎn)、特征線，與結(jié)構(gòu)圖建立起某種映射關(guān)系，完成平面款式圖到紙樣的轉(zhuǎn)換[12-13]。文獻(xiàn)[14]則通過(guò)建立西裝款式圖庫(kù)和與其對(duì)應(yīng)的紙樣圖庫(kù)，通過(guò)匹配實(shí)現(xiàn)款式圖到紙樣圖的轉(zhuǎn)換。總的來(lái)說(shuō)，上述研究的主要思路是利用參數(shù)化思想或者建立數(shù)據(jù)庫(kù)的方法。相比于數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索匹配方法，參數(shù)化方法更能實(shí)現(xiàn)款式圖到紙樣圖的一一轉(zhuǎn)換。

本文以男襯衫一片袖為例，利用款式圖相關(guān)控制點(diǎn)與實(shí)際紙樣中相關(guān)控制部位的映射關(guān)系，建立二者的參數(shù)化轉(zhuǎn)換方法，結(jié)合樣條曲線生成方法構(gòu)造紙樣圖中曲線部分，較好地實(shí)現(xiàn)了款式圖到紙樣圖的轉(zhuǎn)換。本文方法為款式圖到紙樣圖的轉(zhuǎn)換提供了一種新的實(shí)現(xiàn)途徑。

1 問(wèn)題描述

典型男襯衫一片袖款式圖如圖1所示。圖中給出了一些用于描述款式圖的關(guān)鍵點(diǎn)，分別為：A1(x1,y1)、A2(x2,y2)、A3(x3,y3)、A4(x4,y4)、A5(x5,y5)。根據(jù)平面坐標(biāo)內(nèi)兩點(diǎn)間的距離公式計(jì)算相關(guān)特征線的長(zhǎng)度，并將這些距離記為a=|A1A2|、c=|A4A5|、d=|A2A3|、b=|A1A4|。

不失一般性，實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇175/92A男襯衣基本款，其中袖窿弧長(zhǎng)L為510 mm，袖長(zhǎng)為600 mm，袖口寬28 mm(本文袖口寬用Lw表示，單位為mm)，袖克夫?qū)?5 mm[15]。與圖1對(duì)應(yīng)的男襯衣一片袖的常規(guī)紙樣圖如圖2所示。

2 款式圖到紙樣框架圖轉(zhuǎn)換過(guò)程

2.1 袖山高取值的確定

實(shí)驗(yàn)初期利用特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的方法，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換后的袖山高取值與實(shí)際男襯衣紙樣中袖山高的取值相比誤差較大，在研究過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際男襯衣紙樣中袖山高的經(jīng)驗(yàn)取值對(duì)轉(zhuǎn)換后紙樣中的袖山高進(jìn)行修正。圖3為绱袖角度示意圖。

2.2 紙樣框架圖的設(shè)計(jì)

在紙樣圖中，設(shè)實(shí)際袖長(zhǎng)為t，且t為袖長(zhǎng)與袖克夫?qū)捴?，設(shè)款式圖中袖長(zhǎng)與紙樣實(shí)際袖長(zhǎng)之比為k2，即：

假設(shè)k2為款式圖中各控制部位尺寸與轉(zhuǎn)換后紙樣中各相關(guān)尺寸的比例系數(shù)，由此可得到轉(zhuǎn)換后(轉(zhuǎn)換后紙樣的袖長(zhǎng)仍采用t)紙樣的各控制部位尺寸為

根據(jù)以上尺寸可得到假設(shè)條件下紙樣框架圖，如圖5所示。

3 紙樣圖中弧線的構(gòu)造方法及過(guò)程

結(jié)合實(shí)際紙樣制圖規(guī)則得到了轉(zhuǎn)換后男襯衣一片袖的紙樣框架圖，而對(duì)于轉(zhuǎn)換后紙樣中弧線部分，包括前后袖山弧線以及前后袖縫弧線的轉(zhuǎn)換，還需要進(jìn)一步結(jié)合曲線的生成方法來(lái)進(jìn)行構(gòu)造。

3.1B樣條曲線

B樣條曲線[17]是參數(shù)曲線的一種，作為Bezier曲線的拓展曲線，具有局部性、連續(xù)性、幾何不變性、造型靈活性等良好的參數(shù)曲線特點(diǎn)，因而常被應(yīng)用到服裝智能化設(shè)計(jì)的曲線擬合當(dāng)中。潘安等[18]在進(jìn)行智能化服裝款式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究中就應(yīng)用了3次B樣條曲線進(jìn)行服裝款式圖的曲線擬合。B樣條曲線主要分為均勻B樣條曲線和非均勻B樣條曲線，現(xiàn)給出B樣條曲線的函數(shù)表達(dá)式。

式中：ti是節(jié)點(diǎn)值，T=[t0,t1,…,tL+2k+1]為構(gòu)成k次B樣條函數(shù)的節(jié)點(diǎn)矢量，其節(jié)點(diǎn)為非減序列，且L=n-k。當(dāng)ti+1-ti為常數(shù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)按參數(shù)軸均勻等距分布，上述表達(dá)式表示均勻B樣條函數(shù)；當(dāng)ti+1-ti不是常數(shù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)按參數(shù)軸分布不等距，上述表達(dá)式表示非均勻B樣條函數(shù)。

由于B樣條曲線不過(guò)首末端點(diǎn)，在本文研究過(guò)程中需要使用過(guò)端點(diǎn)的B樣條曲線，從而簡(jiǎn)化曲線的構(gòu)造。根據(jù)理論知識(shí)，對(duì)于過(guò)首末兩點(diǎn)Q1和Qn的非周期3次B樣條曲線，需滿足P1=Q1，Pn=Qn，且求解控制點(diǎn)Pj的線性方程組[17]為

該三帶狀矩陣可用追趕法求解出Pj(j=1,2,…,n)。為使曲線首末兩點(diǎn)過(guò)Q1和Qn，則需附加2個(gè)頂點(diǎn)P0和Pn+1，且其應(yīng)滿足條件：P0=2P1-P2，Pn+1=2Pn-Pn-1。

3.2 前袖山弧線構(gòu)造過(guò)程

為了采用B樣條曲線構(gòu)造前袖山弧線，首先構(gòu)造控制節(jié)點(diǎn)，然后利用節(jié)點(diǎn)構(gòu)造弧線。整個(gè)過(guò)程如下。

將各點(diǎn)坐標(biāo)代入，即可解得：

即P2(xp2,yp2)坐標(biāo)得以確定。

第8步。利用同樣方法構(gòu)造后袖山弧線。

3.3 前袖縫弧線構(gòu)造過(guò)程

為了采用B樣條曲線構(gòu)造前袖縫弧線，首先構(gòu)造控制節(jié)點(diǎn)，然后利用節(jié)點(diǎn)構(gòu)造弧線。整個(gè)過(guò)程如下。

第5步。利用同樣方法構(gòu)造后袖縫弧線。

4 結(jié) 論

參數(shù)化設(shè)計(jì)思想是完成服裝智能化設(shè)計(jì)的一條重要思路，本文利用參數(shù)化設(shè)計(jì)思路，得出男襯衣一片袖款式圖到紙樣圖轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)關(guān)系，較好地實(shí)現(xiàn)了男襯衣一片袖款式圖到紙樣圖的轉(zhuǎn)換，并結(jié)合B樣條曲線的特點(diǎn)，求出B樣條曲線特征多邊形的控制點(diǎn)，為后期利用計(jì)算機(jī)編程模擬轉(zhuǎn)換后紙樣圖的曲線奠定了基礎(chǔ)。盡管本文的研究?jī)H給出了男襯衣一片袖款式圖到紙樣圖的轉(zhuǎn)化方法，然而該方法不失一般性，可以直接應(yīng)用到其他類(lèi)型服裝及其部位的轉(zhuǎn)換，例服裝衣身、領(lǐng)部、口袋等部位的轉(zhuǎn)換。

[1] 劉雁, 耿兆豐, 劉曉剛. 智能服裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2003(2): 67-70. LIU Yan, GENG Zhaofeng, LIU Xiaogang. Research on intelligent garment design system[J]. Journal of Donghua Uuiversity(Natural Science Edition), 2003(2): 67-70.

[2] 陸鐳, 劉曉剛. 服裝設(shè)計(jì)數(shù)字化現(xiàn)狀與發(fā)展思路[J]. 紡織學(xué)報(bào), 2005, 26(5): 135-136. LU Lei, LIU Xiaogang. Present situation and development concept of digital fashion design[J]. Journal of Textile Research, 2005, 26(5): 135-136.

[3] LEE J Y, CHO S B. Interactive genetic algorithm far content-based image retrieval [C]//[s.n.]Proceeding of Asia Fuzzy Systems Symposium, Tokyo. 1998: 479-484.

[4] 柳偉, 何援軍, 李震霄, 等. 部件化智能服裝款式CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào), 2006, 18(S1): 417-420. LIU Wei, HE Yuanjun, LI zhenxiao, et al. Design and implementation of modulized intelligent garment CAD system[J]. Journal of System Simulation, 2006, 18(S1): 417-420.

[5] 成果. 個(gè)性化服裝款式系統(tǒng)風(fēng)格決策模型的研究及應(yīng)用[D]. 上海:東華大學(xué), 2010:5-6. CHENG Guo. Research and application on style decision making model of personalized garment pattern system[D]. Shanghai: Donghua University, 2010:5-6.

[6] 陸鑫. 基于特征的服裝制板系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)[J]. 紡織學(xué)報(bào), 2006, 27(12): 62-65. LU Xin. Parameterized pattern design system based on body shape features[J]. Journal of Textile Research, 2006, 27(12): 62-65.

[7] 王燕珍. 男襯衫樣板參數(shù)化智能生成研究[J]. 上海紡織科技, 2008,36(7): 8-11. WANG Yanzhen. Mens shirt pattrn parameterized intelligent design[J]. Shanghai Textile Science & Technology, 2008,36(7): 8-11.

[8] 吳俊. BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在西服樣板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 紡織學(xué)報(bào), 2008, 29(9): 113-116. WU Jun. Application of BP nerve network in suit pattern design[J]. Journal of Textile Research, 2008, 29(9): 113-116.

[9] 曹文麗, 休毅. 基于圖論的服裝紙樣參數(shù)化設(shè)計(jì)模型[J]. 北京服裝學(xué)院學(xué)報(bào), 2008, 28(1): 13-17. CAO Wenli, XIU Yi. A parametric design model based on graph in apparel pattern[J]. Journal of Beijing Institute of Clothing Technology, 2008, 28(1): 13-17.

[10] 楊雪梅, 徐曉. 服裝工業(yè)紙樣部件參數(shù)化設(shè)計(jì)[J]. 針織工業(yè), 2005(4): 49-53. YANG Xuimei, XU Xiao. Parametric design of pattern components of apparel industry[J]. Knitting Industries, 2005(4): 49-53.

[11] 杜勁松, 陳哲, 方方. 服裝款式圖的空間結(jié)構(gòu)研究[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,40(5): 582-586. DU Jinsong, CHEN Zhe, FANG Fang. Study on the garment drawing′s spatial structure[J]. Journal of Donghua Uuiversity(Natural Science Edition), 2014,40(5): 582-586.

[12] 朱菊香, 田玉玲. 服裝平面款式圖的識(shí)別與程序?qū)崿F(xiàn)[J]. 紡織科技進(jìn)展, 2008(5): 89-91. ZHU Juxiang, TIAN Yuling. Identity and achievement of 2-D fashion drawing[J]. Progress in Textile Science & Technology, 2008(5): 89-91.

[13] 董晨雪. 服裝款式圖像自動(dòng)識(shí)別研究[D]. 上海:東華大學(xué), 2013:8-10. DONG Chenxue. The study of automatic identification of garment illustration[D]. Shanghai: Donghua University, 2013:8-10.

[14] 胡長(zhǎng)鵬. 西裝紙樣設(shè)計(jì)智能生成系統(tǒng)數(shù)字化研究[D]. 北京:北京服裝學(xué)院, 2010:6-8. HU Changpeng. The digitized research of suit-intelligent generated pattern design system[D]. Beijing: Beijing Institute of Clothing Technology, 2010:6-8.

[15] 萬(wàn)宗瑜. 男裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 上海:東華大學(xué)出版社, 2011: 76-77,95-96. WAN Zongyu. Menswear Design[M].Shanghai: Donghua University Press, 2011: 76-77,95-96.

[16] 三吉滿智子. 服裝造型學(xué): 理論篇[M]. 北京:中國(guó)紡織出版社, 2008: 235-236. TOMOKO Miyoshi Man. Clothing Modeling Study: Theory[M]. Beijing: China Textile & Apparel Press, 2008: 235-236.

[17] 孫家廣. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)[M]. 3版.北京:清華大學(xué)出版社, 1998: 308-312,316-317. SUN Jiaguang. Computer Graphics[M]. 3rd ed. Beijing: Tsinghua University Press, 1998: 308-312,316-317.

[18] 潘安, 耿兆豐. 服裝款式部件的拼接算法設(shè)計(jì)[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 32(6): 77-82. PAN An, GENG Zhaofeng. The fitting-up algorithm design of fashion style′s parts[J]. Journal of Donghua Uuiversity(Natural Science Edition), 2006, 32(6): 77-82.

Transformation from style to pattern for men′s shirt with one-piece sleeve

LIU Xiao1， DENG Yongmei1， CHEN Jinguang2

(1.CollegeofApparel&ArtDesign,Xi′anPolytechnicUniversity,Xi′an,Shaanxi710048,China；2.CollegeofComputerScience,Xi′anPolytechnicUniversity,Xi′an,Shaanxi710048,China)

10.13475/j.fzxb.20150200608

2015-02-03

2015-07-22

陜西省教育廳2012年科學(xué)研究項(xiàng)目(12JK0571)；陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃-面上項(xiàng)目(2015JM5167)；好運(yùn)來(lái)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目(HYL-201407)

劉肖(1989—)，女，碩士生。研究方向?yàn)榉b產(chǎn)品研發(fā)與評(píng)價(jià)。鄧詠梅，通信作者，E-mail：dengymxpu@sina.com。

TS 941.26

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