“为任何人量身定制服装”：基于物理原理的自动服装版型调整系统

《Proceedings of the ACM on Computer Graphics and Interactive Techniques》：Dress Anyone : Automatic Physically-Based Garment Pattern Refitting

自动调整3D服装和2D缝制模式以适应不同体型和尺寸的物理仿真方法。通过可微分模拟和Green坐标控制笼优化，在保持原始设计的同时实现高效定制，支持下游应用如虚拟试衣和真实制造。

　　在当今社会，服装不仅是个人表达和身份象征的重要组成部分，也是人类日常生活中不可或缺的元素。然而，传统的服装生产方式往往局限于几种预设的尺寸，如小号、中号和大号，这使得许多体型的人群难以获得合适的服装。这种做法虽然在成本和效率上具有优势，却忽略了人体形态的多样性，无法满足所有人的需求。此外，对于数字角色或幻想角色而言，这种单一的尺寸体系更是显得捉襟见肘，因为这些角色往往具有独特的身体比例和形状。因此，一个能够适应不同体型并保持服装设计完整性、自动调整的服装定制方法变得尤为重要。

本文提出了一种全新的方法，称为“Dress Anyone”，通过可微分模拟技术，实现服装在不同体型上的自动调整和布料贴合。该方法的核心在于利用2D裁剪图案与3D布料模型的协同优化，从而在保证服装设计不变的前提下，使其能够适应不同的身体形状和尺寸。这种方法的优势在于，它允许服装仅需设计一次，随后可以被自动生成以适应各种体型。这不仅提升了服装设计的灵活性，还为虚拟现实、游戏引擎和现实世界的服装制造提供了强有力的支持。

传统的服装定制方式通常依赖人工裁剪，这一过程既耗时又需要专业知识，因此难以大规模应用。而“Dress Anyone”通过可微分模拟，将这一过程自动化，使得服装的贴合和调整可以基于计算机模型进行。该方法不仅能够处理常见的身体形态，还能适应非标准的幻想角色，这在虚拟角色设计中具有重要的应用价值。此外，这种方法还可以为服装制造提供精确的原始形状信息，这对于物理模拟和实际生产至关重要。

在实现上，该方法首先需要生成一个目标体型的3D形状，然后利用可微分模拟技术优化2D裁剪图案，使其能够贴合目标体型。为了确保裁剪图案的高质量和设计的完整性，我们引入了多种损失函数，包括对目标形状的匹配、边界曲率的控制以及整体面积的匹配。这些损失函数共同作用，确保优化后的裁剪图案既符合目标体型，又保持了原始设计的美观和实用性。

此外，为了进一步提升裁剪图案的质量，我们还引入了对称性约束。大多数服装设计都具有对称性，因此在优化过程中，我们确保裁剪图案在对称性方面得到维护。这种方法不仅能够生成更自然的裁剪图案，还能在面对身体不对称的情况时，允许设计师进行必要的调整，以实现真正的个性化定制。

实验结果表明，该方法在多种服装类型和身体形态上均表现出色，无论是紧身衣物还是宽松服装，都能够实现高质量的贴合。同时，通过与实际服装的对比，验证了该方法在现实世界中的可行性。此外，通过消融实验，我们发现各个损失函数的引入对于最终结果具有显著的影响，特别是对边界曲率的控制和对称性约束，能够有效提升裁剪图案的质量和适应性。

然而，该方法也存在一些局限性。目前，它主要适用于单层服装，对于多层服装或需要额外裁剪部件的虚拟角色，可能需要进一步的改进。未来的研究方向包括引入可微分软组织模拟，以优化服装的舒适性，以及考虑多种身体姿态下的贴合效果，以提升服装在动态场景中的适应性。

综上所述，“Dress Anyone”提供了一种高效、自动化的服装定制方法，通过可微分模拟技术，实现了服装在不同体型上的自动调整。该方法不仅适用于现实世界中的服装生产，也为虚拟角色和数字资产的服装设计提供了新的可能性。随着技术的不断进步，这种方法有望在服装行业和虚拟内容创作领域发挥更大的作用。