虚拟试衣可行性探究—全息投影技术

全息投影是一项利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实三维图像的技术，其中广义上的全息投影技术是一类能记录并再现物体真实三维影像的技术的总称（包括一些伪全息投影技术）。

不够形象我们上图，大家是否还记得2015年春晚舞台上4个李宇春同台表演给大家拜年；这一切都归功于3D全息投影技术。

全息投影最早由物理学家丹尼斯·盖伯在1947年提出，1960年后，激光的出现使全息投影技术进入了崭新阶段。

此后，由于受到显示设备和投影载体的限制，全息投影技术进入了一个发展相对缓慢的瓶颈期，直到2001年德国国家实验室首创研发了全息膜技术，全息投影再一次成为公众焦点，进入高速发展期。

2002年，麻省理工学院（MIT）研究生Chad Dyne提出了空气投影技术（图1（a）），将空气吸进机器，再重新射出，在气流中产生具有互动功能的三维影像。

2007年左右，日本公司Science and Technology提出激光束投射技术，利用氮气和氧气混合成的气体在空气中进行小型爆破可形成短暂的3D图像。

此后，通过高速旋转的镜面反射激光，利用视觉暂留原理制造全息效果的激光旋转投影技术（图1（b））被提出。

变幻的水幕结合不同角度的激光动画投影形成全息立体效果的水幕投影（图1（C））在文化旅游行业也得到了充分的发展与应用。

随着全息技术商业化应用的发展，人们的视觉享
受正在逐渐从传统的平面2D转变到裸眼3D，全息投影技术已经广泛应用在科学和生活的各个领域。

虚拟试衣系统最早是为了解决服装网购过程中，由于不能试穿而导致退换货问题而产生的研究。

随着研究的发展，线下实体店也引入了虚拟试衣技术，线下试衣技术带来了全新的购物体验模式，能为消费者提供更多的搭配选择，并可在短时间内试穿多套服装。

现有的虚拟试衣镜只提供一个观看角度，视觉效果较为平面化，即使是三维建模的虚拟试衣系统也需要旋转视角才能看到其他角度的效果。

结合全息投影技术的虚拟试衣系统使观看者可以从不同角度不受限制地直接看到投射在三维空间的立体影像的不同侧面，不但能让用户更加直观地了解服装的实际穿着效果，更能提升用户的视觉感受和心理满足度。

根据虚拟试衣展示的特点，本文选取空气投影和全息膜投影中的360度幻影成像系统为研究对象，针对试衣效果展示要求的特殊性，探讨全息投影技术在虚拟试衣系统展示中的应用。

1 全息投影技术及虚拟试衣系统介绍
1.1 空气投影
空气投影技术是一种全新的3D成像技术，利用一套特殊设备将影像投射到空气中，使观众看到漂浮在空气中的影像或者影片。

空气投影不仅可以带来全新的视觉体验，还可以实现较强的交互功能，但该系统成像画面不稳定，而且在强光干扰或用户活动速度过快的情况下会出现故障。

因此，目前空气投影系统主要应用于室内。

1.2 全息膜投影
全息膜投影技术是当前最常见的虚拟成像技术，分为360度、270度和180度3 种展现形式，其中360度幻影成像模型（图2）是由丹麦ViZoo公司于2006年用全息膜搭建，其原理是利用倒金字塔形的全息膜来反射投影光源，由4 台投影机将产品的三维影像悬浮在金字塔形柜体实景中的半空中，利用较暗的环境光使薄膜接近隐形，实现边缘消隐，从而达到仿全息的效果。

该系统成像清晰，色彩鲜艳，有空间感、透视感，并允许多角度观看，因其尺寸灵活、安装便捷、内容多样，已广泛应用在科技展馆、图书馆、博物馆等领域。

1.3 虚拟试衣系统
虚拟试衣系统主要可分为4 个组成部分：虚拟人体模型的构建、服装建模、服装模型与人体模型的匹配以及虚拟试衣效果展示。

通常前3 部分是整个系统的技术关键，最后一部分效果展示只需呈现在相应的载体（如虚拟试衣镜）上即可。

虚拟试衣系统通常能够应用于三维服装设计及服装营销体验与推广。

全息投影技术的投影源一般需要事先制作好再进行播放，而虚拟试衣系统对实时性有着特殊的要求，用户试衣时，短时间内可能切换多套服装，要求系统能够自动快速生成对应全息投影技术所需要的投影源。

2 全息虚拟试衣产品开发
由于线下虚拟试衣系统通常是投放在商场或服装店使用，需要喷射水雾的水幕全息投影并不适用；而激光全息投影中的激光束投射技术会存在小型爆破存在安全隐患；激光旋转投
影技术更适合简单的、不需要太多细节的物体的展示。

因此本文选取空气投影和全息膜投影中的360度幻影成像系统为研究对象，探讨这两种技术结合虚拟试衣系统的产品开发，并进行对比分析。

2.1 结合空气投影的虚拟试衣系统设计
空气成像系统由投影机和空气屏幕系统组成，空气屏幕系统用来制造出由水蒸气形成的雾墙，投影机投射画面，由于空气与雾墙的分子震动不均衡，可以产成富有层次感的立体图像。

影像悬浮在空气中，可以穿透，将硬件隐藏起来就只有图像可见，更能增加其神秘感。

这套系统不需要特别桁架安装，只需要一个开关就能控制，投影内容只需要通过标准VGA电缆或多媒体播放器播放即可。

空气投影系统可以结合体感控制实现交互功能。

系统采用手势识别方法，将识别的结果转化为控制信息，通过对信息的分析运算，生成相应控制指令，使双手的不同姿态、位置得以操作三维立体模型的旋转更换等。

结合空气投影的虚拟试衣系统将传统的三维虚拟试衣系统的试衣效果通过空气成像系统投影出来，但用户交互界面将存在一定差异。

交互图形界面主要划分成3部分：待机状态的界面、用户虚拟形象创建界面及试衣界面过渡可由用户通过施加手势指令控制，用户虚拟形象、待选服装及试衣效果均呈全息效果展示。

用户通过手势控制画面的旋转或者更换服装，相较已有的虚拟试衣镜的屏幕触控，更具吸引力。

结合空气投影的虚拟试衣系统的操作流程如图3 所示。

2.2 结合全息膜投影的虚拟试衣系统设计
360度幻影成像系统由柜体、分光镜、射灯、视频播放设备组成，柜体是系统的支架，起到固定视频播放设备、支撑分光镜的作用；分光镜又称全息金字塔，是系统的核心部分，由亚克力板和全息膜制作而成，4 个面分别对应映射分屏视频源的4 个不同画面。

360度幻影成像系统所需的视频源需要一个模型的4 个角度组合成十字形排列，如果是动态图像还需进行帧同步。

当运用于虚拟试衣系统中时，需要整个系统展示画面都输出4 个角度的效果，该类视频源输出通常有四路信号源输出和单路信号源输出两种方式（图4）。

四路信号源是4 组影像利用多屏显卡同时输出到4 个显示屏，单路信号源输出需要将4 个视频源合成单个视频。

因为全息金字塔内部展示的影像都为立体的，所以虚拟试衣系统的主界面及换装界面也需要设置成三维立体的。

可以选择略掉传统试衣软件的平面背景，直接以黑色虚空为背景，保留供换衣的三维服装模型以及立体的指示性标志。

同
样，该系统也能实现体感交互。

2.3 对比分析
结合空气投影技术的虚拟试衣系统，用户可以从空气投影中穿过，更接近电影中全息投影的效果，并且设备体积小，设备关闭时不占空间；全息膜搭建全息金字塔形式的全息投影技术，影像悬浮在内部，不能触碰，减少了神秘感，而且展柜占地面积大，对场所有限制，视频源处理的技术难度也要高于空气投影技术，但全息膜投影的成本比空气投影要低，三维立体效果及画面稳定性也比空气投影高（表1）。

综上所述，在2D与3D的过渡阶段，成本较低、画面稳定性更强的全息膜投影技术更适合大规模结合虚拟试衣系统产品应用，但当空气投影技术发展成熟后，全息膜投影技术将被淘汰。

3 结束语
本文分别选取空气投影和全息膜投影与虚拟试衣相结合，优化了现有虚拟试衣系统，验证了其可行性：以全息投影的形式展示虚拟试衣效果的展示手段，将三维试衣画面悬浮在实景的半空中成像，成像方式新颖，视觉效果强烈，科技感十足，更容易吸引消费者的注意力，达到更大的宣传效益，有较高的营销价值，并且提高了用户体验，为未来体验式营销的发展做了铺垫。