服装电子商务中的真实感建模与体验

With the rapid prevalence of fashion e-commerce, it becomes an urgent problem to be solved on how to reduce the return rate arisen from non-online try-on, thus saving the consumer shopping time, business running costs, courier services, and other social resources. In this project, we will investigate the theories, methods, and key techniques of realistic modeling and user experiences in the whole process of fashion e-commerce by utilizing the theories and methods of multiple areas, including computer-aided design, computer animation, natural and harmonious human-computer interaction, robotics, machine learning, three dimensional acquisition, general-purpose GPU computing, etc. We will strive to make breakthroughs in theories and algorithms of human body shape and pose space analysis, real-time high-quality cloth simulation, real-time realistic fashion rendering, and build a Chinese oriented human body shape and pose database. Meanwhile, we will investigate and implement the key techniques of e-commerce oriented personalized fashion design, freehand interaction-based virtual try-on, machine learning based fashion recommendation, size variable fitting robot, etc. Finally, we will develop a realistic try-on prototype system integrating both hardware and software. The research will be helpful to explore a new process of fashion e-commerce, including personalized fashion design, realistic experience , and integration of production and consumption, and provide the rigorous theoretical basis and technical support for fashion e-commerce upgrade in the "Internet+" era.

随着服装电子商务的快速普及，如何降低消费者网购时因不能试穿所产生的较高退换货率，进而节约消费者的购物时间、商家的经营成本和快递服务等社会资源，已成为服装电子商务中一个亟待解决的重要问题。本项目综合利用计算机辅助设计、计算机动画、自然和谐人机交互、机器人、机器学习、三维获取和GPU通用计算等理论和方法，研究面向全过程的服装电子商务真实感建模与体验的理论、方法和关键技术，力争在人体形态空间分析、实时高质量布料仿真、实时真实感服饰绘制的理论和算法方面取得突破，建立高精度的中国人人体模型数据库，研究面向电子商务的个性化服装自主设计、徒手交互的虚拟试衣、基于机器学习的服装推荐、可变尺寸试衣机器人等关键技术，研发面向电子商务的软硬件结合的具有高度真实感的试衣系统原型，探索面向服装个性化设计、真实感体验、生产和消费一体化的电子商务新流程，为“互联网+”时代的服装电子商务升级提供理论基础和技术支撑

针对服装电子商务中因消费者不能试穿导致退货率高的重要问题，项目组围绕人体建模、服装设计、布料仿真、虚拟试衣、试衣机器人和软硬件结合的试衣系统等方面展开深入和系统的研究，取得了如下重要成果：..设计并实现了基于多视图几何的高精度人体模型采集和重建系统，提出了“先高精度三维重建，然后一致参数化”的人体模型库构建新方法，构建了精度为1.5mm的高精度人体模型库。提出了基于模板并满足可制造性约束的三维服装高效设计方法，提高了服装设计的高效性和易用性。结合机器学习和GPU并行计算，从布料建模、方程求解、碰撞检测、模型压缩等多个角度实现和加速仿真过程，效率提高了1-2个数量级，实现了百万级物质点、十万级三角网格模型的实时和真实感布料物理仿真。提出了一系列具有物理和视觉真实感的虚拟试衣关键技术和算法；创新性地设计和研制了由皮肤层、肌肉层和骨架层组成的柔带网格试衣机器人，满足了电子商务中虚拟试衣在真实感、实时性和可交互性等方面的需求。项目组与相关服装设计企业合作，开发了数字化服装设计、建模与仿真软件产品Style3D和三维服装创样软件StyleImage，已经在服装企业的设计中得到广泛应用。..上述系统深入的研究为服装电子商务真实感建模和体验提供了坚实的理论和技术支撑。在项目执行期间，项目组在重要学术期刊(如ACM TOG、IEEE TVCG、CAD等)和学术会议上(如ACM Siggraph/Asia、ACM CHI、AAAI等)发表学术论文77篇(SCI收录59篇)，顶级学术期刊和学术会议论文20余篇，ACM/IEEE汇刊11篇；5篇论文分别获国际和国内学术会议最佳论文奖；培养博士后1人、博士20人(在读9人)、硕士26人；申请国家发明专利24项(授权20项)。作为程序委员会共同主席，项目负责人和成员组织了2021年IEEE虚拟现实与可视化国际学术会议(IEEE ICVRV2021)和第十三届全国几何设计与计算学术会议(GDC2021)，圆满完成了预期研究计划。