[논문]CAD system을 활용한 의복 패턴용 3차원 인체 스캔데이터 표면 평면화

박순지; 조영한; 박정환; 김재현; 서추연; 김태규; 이희정

문제 정의

본 연구에서는 3D scanning technology를 apparel 업계에 적용하기 위한 시도로서, 남자 인체 scan data를 활용하여 상반신 원형을 설계하는 방법론을 모색하였다. 기존의 연구가 triangle simplification에 의한 수작업의 난이성과 삼각패치의 겹침과 벌어짐에 의한 오차라는 한계를 겪고 있음에 주안점을 두고⁵, 이를 극복하고자, parametric body model을 생성하여, 상용 CAD 소프트 웨어를 이용하여 2D flat pattern을 설계하였다.
을 주로 사용하고 있으나, 이들 삼각형의 조합 시 삼각형끼리 겹치거나 그 사이에 공간이 생김에 따라 표면적 error가 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는, 파라메트릭 곡면모델인 B-spline surface를 이용하여 2차원 패턴을 구현하고자 하였다.

제안 방법

3차원 데이터로부터 parametric body와 의복 패턴을 생성하기 위하여 CATIA, UG와 같은 3D CAD 시스템을 활용하였다. 또한 기존의 많은 연구들이 3차원 측정데이터를 삼각형 망으로 근사하여 이용함으로써 발생되는 형상 오차를 줄이기 위해 parametric surface model인 B-spline surface를 이용하였다.
Table 1은 3D 곡면에서 2D flat pattern으로 변환 하였을 때 곡면의 외곽 곡선의 길이와 면적의 오차율을 구한 것으로, 각패치 별로 3D 곡면의 외곽곡선의 길이 평균과 최대오차를 구하고 전체 외곽길이에 대한 오차율을 구하였다. 오차율을 구한 식은 {│3D surface outline length(or area)― 2D surface outline length(or area)│/ 3D surface outline length (or area)}*100 이다.
본 연구에서는 3D scanning technology를 apparel 업계에 적용하기 위한 시도로서, 남자 인체 scan data를 활용하여 상반신 원형을 설계하는 방법론을 모색하였다. 기존의 연구가 triangle simplification에 의한 수작업의 난이성과 삼각패치의 겹침과 벌어짐에 의한 오차라는 한계를 겪고 있음에 주안점을 두고⁵, 이를 극복하고자, parametric body model을 생성하여, 상용 CAD 소프트 웨어를 이용하여 2D flat pattern을 설계하였다. 다트 곡선 생성을 위한 마커(marker)를 인체에 부착하여 이를 추후 패턴 분할 절개선으로 이용하였으며 삼각형 망이 아닌 자유곡면의 파라미터를 이용하여 패턴을 생성하여 오차가 작은, 정확한 패턴을 생성할 수 있었다.
기존의 연구가 triangle simplification에 의한 수작업의 난이성과 삼각패치의 겹침과 벌어짐에 의한 오차라는 한계를 겪고 있음에 주안점을 두고⁵, 이를 극복하고자, parametric body model을 생성하여, 상용 CAD 소프트 웨어를 이용하여 2D flat pattern을 설계하였다. 다트 곡선 생성을 위한 마커(marker)를 인체에 부착하여 이를 추후 패턴 분할 절개선으로 이용하였으며 삼각형 망이 아닌 자유곡면의 파라미터를 이용하여 패턴을 생성하여 오차가 작은, 정확한 패턴을 생성할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 방법을 이용할 경우 사용자의 개입을 비교적 줄일 수 있으며 비 숙련자의 경우에도 수준 높은 패턴을 생성할 수 있다.
왼쪽에서부터 back 영역은 patch 1, patch 2, side 영역은 patch 3, patch 4, front 영역은 patch 5와 patch 6으로 대응된다. 모든 패치의 정렬기준은 허리부분이며 2D 평면상의 X축을 기준으로 수행하였다.
인체 데이터로부터 패턴 설계 시 기준으로 활용하기 위하여, Fig.1(a)과 같이 인체에 기준선을 설정하였으며 특징점을 잡아내기 위해 마커(marker)를 부착하여 스캔을 하였다.

대상 데이터

3차원 인체 스캐너(Techmath, vitus smart/pro)를 이용해 jersey 소재의 brief를 착용한 정립자세의 피험자 인체 스캔 데이터를 수집하였다. Scanning method와 procedure는 선행연구^3,4에 준하여 실시하였다.
산업자원부 기술표준원에서 실시한 제5차 한국인 인체치수 조사 자료⁷에서 제시한 20대 남성 524명의 평균 치수에 기준하여 (M±1σ)에 속하는 남성 3명을 패턴 생성 대상으로 선정하였으며 연구의 구성 및 절차는 Fig.1과 같다.

이론/모형

3차원 인체 스캐너(Techmath, vitus smart/pro)를 이용해 jersey 소재의 brief를 착용한 정립자세의 피험자 인체 스캔 데이터를 수집하였다. Scanning method와 procedure는 선행연구^3,4에 준하여 실시하였다.
3차원 데이터로부터 parametric body와 의복 패턴을 생성하기 위하여 CATIA, UG와 같은 3D CAD 시스템을 활용하였다. 또한 기존의 많은 연구들이 3차원 측정데이터를 삼각형 망으로 근사하여 이용함으로써 발생되는 형상 오차를 줄이기 위해 parametric surface model인 B-spline surface를 이용하였다.

성능/효과

오차율을 구한 식은 {│3D surface outline length(or area)― 2D surface outline length(or area)│/ 3D surface outline length (or area)}*100 이다. 그 결과 외곽곡선의 오차율은 0.1951%, 면적의 오차율은 0.1253%로 근소한 차이를 보였다.
본 연구에서 제안한 방법을 이용할 경우 사용자의 개입을 비교적 줄일 수 있으며 비 숙련자의 경우에도 수준 높은 패턴을 생성할 수 있다. 또한 3차원 패치곡면과 생성된 패턴의 면적 및 외곽 길이의 오차를 비교하여 타당성을 입증하였다.그러나 2개의 입력 스캔 데이터를 활용함에 있어 좌표계를 일치시키는 작업과 각 CAD 시스템간의 데이터 교환을 위해서는 사용자의 개입이 필요하여 추후 개선하는 것이 필요 할 것이다.
다트 곡선 생성을 위한 마커(marker)를 인체에 부착하여 이를 추후 패턴 분할 절개선으로 이용하였으며 삼각형 망이 아닌 자유곡면의 파라미터를 이용하여 패턴을 생성하여 오차가 작은, 정확한 패턴을 생성할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 방법을 이용할 경우 사용자의 개입을 비교적 줄일 수 있으며 비 숙련자의 경우에도 수준 높은 패턴을 생성할 수 있다. 또한 3차원 패치곡면과 생성된 패턴의 면적 및 외곽 길이의 오차를 비교하여 타당성을 입증하였다.

후속연구

또한 3차원 패치곡면과 생성된 패턴의 면적 및 외곽 길이의 오차를 비교하여 타당성을 입증하였다.그러나 2개의 입력 스캔 데이터를 활용함에 있어 좌표계를 일치시키는 작업과 각 CAD 시스템간의 데이터 교환을 위해서는 사용자의 개입이 필요하여 추후 개선하는 것이 필요 할 것이다.

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