1.三維CAD技術概述
1.1三維CAD技術市場需求分析
1.1.1國際制造業信息化趨勢
目前，在國際制造業領域，制造技術正從傳統制造方式向先進制造技術發展，制造業信息化已成為制造業發展的重要趨勢。
制造企業數字化建設的核心是產品的數字化設計和制造以及相關數字化技術的集成。三維數字化設計技術正逐漸成為企業設計和應用的重點，也是企業深化應用的必要工具。CAD作為信息技術的重要組成部分，將計算機的高速海量數據存儲和處理挖掘能力與人的綜合分析和創造性思維能力相結合，在加速工程和產品開發、縮短設計和制造周期、提高質量、降低成本、增強企業的市場競爭力和創新能力等方面發揮著重要作用。無論是軍工還是民用行業，無論是建築行業還是制造加工行業，無論是機械、電子、紡織產品，還是文化體育，影視廣告制作都離不開三維數字設計技術。三維數字化設計技術是企業信息化的重要技術基礎，也是企業進入國際市場的入場券。
1.1.2三維CAD技術的巨大優勢
三維CAD技術的應用可以大大提高產品和項目的設計效率和質量，改善勞動條件，提高產品和項目的市場競爭力。國外統計表明，應用三維CAD設計技術可降低工程設計成本13 ~ 30%。可將產品從設計到生產的時間縮短30-60%；提高產品質量5 ~ 15倍；將分析問題的廣度和深度提高3 ~ 35倍；產品生產率提高40 ~ 70%:投入設備生產率提高2 ~ 3倍；加工工序減少30-60%；降低人工成本5-20%。隨著三維數字設計技術的研究、開發和廣泛應用，可以推動我國軟件產業特別是應用軟件產業的發展。這不僅會加速傳統產業和產品的技術改造，還會促進傳統學科的快速發展。由此產生的直接和間接經濟效益是巨大的，其社會效益也是不可估量的。
1.1.3中國3D CAD技術發展新機遇
在中國，三維數字設計市場幾乎被外國公司的產品壟斷。壹些企業花費大量外匯引進國外三維數字化設計系統，但由於技術的掌握、行業標準的差距等諸多因素，要麽閑置，要麽效率低下，難以推廣應用。在尊重知識產權和加入WTO的新形勢下，國內企業越來越呼喚功能合適、價格適中的國產軟件。
近年來，以計算機為中心的相關技術領域的發展，如網絡技術、電子商務、數據庫等，對CAD技術產生了深刻的影響。新的制造方式，如分散網絡化制造、面向客戶的大規模定制等，也對CAD系統提出了新的要求，使工業產品的設計和制造資源得到更廣泛的應用。通過WEB技術和ASP技術，實現了工業產品設計與制造的協同，建立了全行業的軟件服務體系。此外，由於面向行業的CAD系統的個性化，國外技術的競爭力相對較弱，這是縮短我國CAD領域差距的好機會。隨著企業產品全生命周期數字化、網絡化、集成化的跨越式發展，CAD本身也將面臨全方位的升級。因此，中國的CAD軟件技術有很大的發展空間。
1.2中國三維CAD技術的發展
中國CAD技術的大發展
CAD技術從誕生到現在已經有30多年的歷史了。它經歷了二維繪圖、線框建模、曲面建模、實體建模、特征建模等重要發展階段。，而且還伴隨著參數化、變異、尺寸驅動等技術的融合。經過30多年的努力，CAD技術在基礎理論和軟件行業已經越來越成熟，出現了許多優秀的CAD系統如Proffingineer、UGll、IDEAS CATM、Solidworks、SolidEdse等。已廣泛應用於航空航天、機械電子、建築工程、紡織服裝等制造業，大大提高了制造業的產品設計水平。
1.2.2國家重大三維CAD項目概況
根據國家需求和軟件技術/產業發展趨勢，三維CAD技術和產品創新設計系統的研究、開發和應用被列為863計劃的重大軟件項目。以操作系統、數據庫管理系統和重大應用軟件為重點，努力掌握系統軟件相關的戰略性、前沿性、前瞻性關鍵技術，通過創新大幅提高自主知識產權擁有量，完善我國自主軟件體系，支撐國民經濟和社會信息化、國家信息安全建設。
“十五”期間，面向行業和設計過程的三維數字化設計系統受到了廣泛關註。應用實踐證明，其設計效率和智能性是壹般CAD軟件無法比擬的。“863計劃”三維CAD三大項目取得了巨大的進展和巨大的綜合效益，基本達到了商業化水平。
2.服裝三維CAD軟件的發展及應用現狀。
2.1服裝三維CAD發展現狀
隨著我國計算機技術和社會經濟的發展，人們對服裝的質量、合體性和個性化的要求越來越高。現有的二維服裝CAD技術已經不能滿足紡織服裝行業的CAD應用需求，服裝CAD迫切需要從目前的平面設計向三維設計發展。因此，近年來國內外在三維服裝CAD和虛擬現實服裝設計方面開展了理論研究和實際應用。
根據Autodesk對CAD整體應用的統計，目前全球約有30%的用戶使用3D CAD進行產品設計，其余70%仍使用2D CAD進行設計。其實3D CAD在國際上已經得到了廣泛的應用，但是在服裝領域，3D CAD的發展和應用相對滯後。這是因為服裝不像機械、電子行業的固體產品，它的質地是有彈性的，會隨著外界條件的不同而變化，所以模擬難度很大。特別是，服裝CAD要實現從2D到3D的轉換，需要解決面料紋理和動態表達、3D重構、逼真靈活的曲面建模等技術問題。這些問題導致三維服裝CAD開發周期長，技術難度大。
服裝3D CAD不同於2D CAD，它是基於3D人體測量的人體數據模型的交互式3D設計，然後生成2D服裝樣衣。主要解決三維人體尺寸模型的建立和局部修改、三維服裝原型設計、三維服裝覆蓋和明暗處理、三維服裝效果顯示，特別是動態顯示，以及三維服裝與2D服裝的可逆轉換等問題。
三維服裝CAD的基礎是三維人體測量。目前三維人體測量系統在國外已經商業化，技術成熟。其中，法國、美國、日本等國家利用自然光光柵原理，可分別在40毫秒、10秒和1.8秒內完成三維人體數據的測量。國際上常用的三維人體測量技術壹般為非接觸式，通過感光設備捕捉投射在人體表面的光線在人體上形成的圖像，然後通過計算機圖像處理描述人體的三維特征。三維人體測量系統與傳統測量技術相比具有測量時間短、獲取數據量大等優點。
基於服裝大批量生產的服裝號型不能準確反映人群的體型特征。目前國內外正在進行各種人群的人體數據庫的建立。通過對大量不同膚色、不同地域、不同年齡、不同身高的人群進行有針對性的三維人體測量，收集人體的各種體型數據，建立數據庫，為制定服裝規格尺寸提供基礎數據。
三維人體測量通過獲取人體關鍵幾何參數生成虛擬三維人體，建立靜態和動態人體模型，形成壹套具有虛擬人體展示和動態模擬功能的系統。在此基礎上，3D服裝CAD生成服裝布料的立體效果，在屏幕上生動地顯示出穿著效果的3D彩色圖像，將立體設計近似展開為平面片。
基於二維CAD的三維設計逐漸向智能化、物理分析和動態仿真方向發展，參數化設計向可變和超可變方向發展；三維線框建模、曲面建模和實體建模正在向特征建模和語義特征建模發展。組件開發技術的研究和應用也為CAD系統的開放和功能自由組裝的實現提供了基礎。
將三維服裝設計模型轉化為二維平面服裝衣片，涉及到將復雜的空間曲面展開為平面的技術，這是服裝材料的彈性和平面性以及三維服裝CAD的難度所決定的需求。國內外學者做了大量的研究工作，獲得了許多復雜曲面展開的方法，許多方法也在實踐中得到應用。
2.2三維服裝CAD應用現狀
目前，國外市場上3D服裝CAD應用主要有兩種類型:
壹是用於量身定制:根據特定客戶的身材參數測量及其對服裝款式的具體要求(如寬松度、長、寬等喜好)，進行服裝設計，然後生成相應的平服樣衣。這類產品可以通過互聯網進行遠程控制，其中美國、英國、法國、德國、日本和瑞士的系統較為先進。
二是用於模擬試衣系統:通過對顧客體型的三維測量，進行交互式服裝設計，然後生成相應的平面服裝樣衣。這種應用也可以通過互聯網遠程控制電子商務來實現。比如美國的Land'send公司，可以在網上建立客戶人體的虛擬模型，通過客戶的簡單操作，試穿公司推出的衣服，進行三維交互設計，直到客戶滿意為止。
目前國外部分產品基本可以實現三維服裝穿著、搭配設計和修改，體現服裝穿著舒適性的動畫效果，模擬不同面料的三維懸垂效果，實現360度旋轉等功能。其中，美國、日本、瑞士等國開發的3D服裝CAD軟件較為先進，如美國CDI公司推出的CONCEPT 3D服裝設計系統、法國力克公司的3D系統、美國格柏公司的AM-EE-SW 3D系統、加拿大PAD公司的3D系統、日本東洋紡織公司的3D系統等。
中國是服裝大國，但在服裝先進技術方面起步較晚。雖然我國在這方面的研究已經取得了初步進展，實現了類3D的CAD設計，但與國外的技術水平還有很大差距。目前，只有香港科技、北京長風科技公司、北京服裝學院、中山大學、杭州艾可公司、深圳英寧公司等。近幾年已經開始開發服裝三維覆蓋樣板試衣系統，只有部分軟件進入商業化階段。
3.服裝CAD技術的發展趨勢
3.1 CAD技術面臨深化應用的新趨勢。
近年來，CAD技術取得了快速發展，但同時也暴露出壹些發展中的問題，主要表現在過分強調單元技術的發展，過分強調系統的通用性，忽視面向設計過程的產品生命周期設計，忽視網絡技術的應用，忽視數據庫和特征庫的開發，等等。為了解決這些問題，結合制造業信息技術的最新發展，CAD技術的開發者提出了面向工業和過程(產品生命周期)的三維數字化設計系統。該系統已成為近年來國內外研發的熱點，被視為CAD技術深化應用和跨越發展的必由之路。
3.2面向行業和設計流程的整合
原有的自成體系的CAD系統及其配套技術已經和正在集成到CIMS(計算機集成制造系統)中，並與CAM、MIS、PDM、ERP等建立接口和集成。是服裝CAD系統的又壹發展趨勢。
3.3基於網絡技術的服裝設計網絡化
隨著近年來互聯網的快速發展，預計在線服裝設計將逐漸成為主流。在日益專業化和全球化的生產經營模式下，企業基於網絡的CAD系統可以實現數據的共享和標準化，產品的並行設計也將為高效快速的CAD系統提供支持。為了有效提高市場規模和產品利潤，服裝CAD與電子商務的融合也是必然趨勢。壹個基於互聯網的服裝企業遠程數據傳輸和監控系統即將問世，這也為服裝設計的網絡化和服裝企業的信息化提供了有效的技術支持。
3.4基於虛擬現實設計技術的服裝設計自動化
近年來，美國、法國、德國、日本和瑞士也開展了虛擬服裝CAD的研發，並開始了超維服裝設計的應用研究。所謂超維服裝設計就是超維視覺設計，它要求服裝設計師不僅要考慮壹維線條、二維曲面、三維形體、四維時間、五維意義等設計元素，還要考慮人的心理、人的視覺、人的審美、人的品味等諸多因素，並註重環境心理學和裝飾心理學的應用。服裝設計師利用虛擬現實設計技術，通過視覺、聽覺和觸覺，在計算機顯示的虛擬現實環境中設計服裝。
這種虛擬服裝CAD技術利用網絡傳輸和虛擬現實設計技術，使設計師能夠在虛擬環境中設計服裝。除了電腦，需要的硬件設備還有數據手套、數據大衣等數字人體傳感器，頭盔顯示器、快門眼鏡等立體顯示設備，以及其他相關配套設備。這種虛擬現實設計技術實現了服裝設計的自動化。
3.5基於智能支撐的智能服裝設計
目前所有的服裝CAD產品都比較復雜，專業技術人員完全掌握應用需要相當長的時間，這也是CAD產品普及緩慢的重要原因。因此，進壹步展望未來，預計未來的服裝CAD產品將向高智能方向發展，通過建立更多的服裝模型模塊和設計指南，為設計師提供智能支持。這些智能支持包括自學習、自組織、自適應、自校正、並行搜索、聯想記憶、模式識別、自動知識獲取等智能技術。逐步過渡成為像WINDOWS壹樣簡單易學的操作軟件。未來，隨著硬件技術的發展，通過在人體測量儀器中嵌入軟件，成為高智能的“服裝設計傻瓜”也將成為現實。
4.發展服裝三維CAD工程的構想。
根據我國服裝CAD技術及其產業化發展水平，結合我國三維CAD技術的發展現狀及其對行業CAD的技術支撐，我們提出了發展服裝三維CAD工程的思路，旨在現有服裝CAD技術的基礎上，加快發展符合國情、以服裝三維CAD為核心、面向行業和產品全生命周期的服裝三維CAD工程。本項目包括三維人體測量技術、三維服裝CAD設計軟件、服裝CAM系統和虛擬現實環境下的服裝設計技術。