Door de voortdurende integratie van computervisie en kunstmatige intelligentie in de kledingindustrie is de analyse van kledingafbeeldingen geleidelijk uitgebreid van basisherkenningstaken naar ontwerpgerichte analyse en beslissingsondersteuning1,2. In het ontwerpproces van kleding hangt het onderscheid tussen ontwerpschema's meer af van de structurele samenstelling en componentrelaties dan van eenvoudige verschillen in uiterlijk, waardoor de structurele expressiviteit van kenmerken van kledingafbeeldingen bij ontwerpondersteuning een sleutelfactor is die de effectiviteit van de analyse beïnvloedt3,4. De meeste bestaande visuele methoden vertrouwen echter nog steeds op textuur, kleur en globale contouren als hun primaire kenmerken, waardoor het moeilijk is om kledinghiërarchieën en constructieverschillen tijdens het ontwerpproces systematisch te analyseren5,6. Daarom is de ontwikkeling van een structuurbewuste methode voor het leren van beeldkenmerken voor ontwerpondersteuning van kleding belangrijk voor het verbeteren van de objectiviteit en consistentie van de ontwerpanalyse7. Dit protocol is geschikt wanneer kledingstukken vergelijkbare kleuren, texturen of globale contouren delen, maar verschillen in componentorganisatie, verbindingspatronen of ruimtelijke indeling. Onder deze omstandigheden hebben representaties die gericht zijn op het uiterlijk de neiging om structureel verschillende ontwerpen dicht bij elkaar in de kenmerkruimte te plaatsen, wat de betrouwbaarheid van retrieval en ontwerpvergelijking verzwakt. Het protocol richt zich op taken waarbij relaties tussen kledingcomponenten de primaire basis vormen voor structurele retrieval, ontwerpbeoordeling en gelokaliseerde verschilanalyse.
Wat betreft dataschaal, modelcomplexiteit en taakdiversiteit heeft het huidige onderzoek naar de automatische analyse en het begrip van kledingafbeeldingen aanzienlijke vooruitgang geboekt8,9. In praktische toepassingen is structurele kledinginformatie echter vaak impliciet opgenomen in segmentatie- of detectieresultaten en wordt deze niet meegenomen in de uniforme modellering van de kenmerkleerfase, wat resulteert in een gebrek aan stabiel onderscheid tussen verschillende structurele ontwerpen in de kenmerkruimte10,11. De ruimtelijke relaties, hiërarchische beperkingen en topologische structuren tussen kledingonderdelen zijn niet expliciet gecodeerd, waardoor het voor kenmerkrepresentaties moeilijk is om structurele verschillen op ontwerpniveau te weerspiegelen12,13. De afwezigheid van expliciete structurele modellering beperkt de analytische granulariteit en de betrouwbaarheid van beslissingen van kenmerken van kledingafbeeldingen in scenario's voor ontwerpondersteuning, wat een grote barrière vormt voor de ontwikkeling van intelligente ontwerpsystemen met een dieper semantisch begrip14.
Om het leren en de analyse van kenmerken van kledingafbeeldingen te ondersteunen, hebben relevante studies verschillende technische richtingen onderzocht15. Methoden voor semantische segmentatie en kledingparsing hebben een fijnmazige afbakening van kledingregio's en componenten mogelijk gemaakt via annotatie op pixelniveau, wat een basis biedt voor de extractie van structurele informatie16,17. Methoden voor het ophalen van kleding op basis van beeldzoekopdrachten hebben topologie en kleur-textuurfusie, globale en lokale attention-uitlijning, kledingparsing, representaties op meerdere schalen en granulariteiten, en residuele attention met kenmerkselectie geïntegreerd. Deze methoden richten zich op cataloguszoekopdrachten, matching van consument naar winkel, cross-domein productretrieval en visueel zoeken in e-commerce. Hun toepassingsinstellingen zijn nauw verwant aan het ophalen van ontwerpreferenties, omdat elke methode kledingafbeeldingen rangschikt op basis van een visuele query, hoewel hun representaties geen getypeerde component-adjacentie en verticale volgderelaties behouden gedurende de kenmerkfusie18,19,20. Ondertussen heeft onderzoek naar ontwerp- en aanbevelingsscenario's geleidelijk multimodale fusie, relatiemodellering en stijlanalyse geïntroduceerd, waardoor de toepassingsgrenzen van visuele kledingkenmerken zijn uitgebreid21,22. Hoewel deze methoden vooruitgang hebben geboekt in hun respectievelijke taken, zijn hun kernkenmerken nog steeds grotendeels gebaseerd op uiterlijke beschrijvingen en is structurele informatie niet uniform gemodelleerd als een inherente beperking voor kenmerkleren, waardoor het moeilijk is om te voldoen aan de behoeften van ondersteuning bij kledingontwerp voor structurele uitlijning en structurele vergelijking23.
Om het onvoldoende vermogen tot structurele differentiatie bij kledingontwerpondersteuning aan te pakken, stelt dit artikel een methode voor voor het leren van beeldkenmerken op basis van de perceptie van de kledingstructuur. Deze methode integreert resultaten van kledinganalyse en sleutelstructurele informatie in de invoerfase van kledingbeelden, waarbij kledingcomponentregio's, ruimtelijke relaties en hiërarchische verbindingen gezamenlijk worden gemodelleerd. Codering van structurele relaties en visuele kenmerkuitlijning integreren expliciet kledingbeperkingen in het proces van kenmerkleren, wat resulteert in een representatie die zowel het visuele uiterlijk als de structurele consistentie behoudt. Dit kenmerk karakteriseert structurele verschillen in kleding binnen een uniforme ruimte, wat een stabiele basis biedt voor daaropvolgende structurele gelijkenheidsanalyse, structurele clustering en besluitvorming ter ondersteuning van het ontwerp, waardoor het probleem van kenmerkverwarring veroorzaakt door het gebrek aan structurele modellering in bestaande methoden wordt verlicht. In tegenstelling tot algemene visuele retrieval-strategieën die structurele informatie behandelen als losjes verbonden hulpattributen, construeert dit raamwerk een kenmerkmodulatiemechanisme dat is gecentreerd rond topologische relaties. Dit mechanisme stimuleert de geleerde representatie om de zichtbare organisatie van kledingregio's te volgen, terwijl textuurgedomineerde responsen worden verminderd. Elke graafknoop duidt een semantische regio op beeldniveau aan, en elke graafrelatie beschrijft een zichtbare nabijheid of een genormaliseerde relatieve positie in het beeldvlak. De resulterende embedding ondersteunt de vergelijking van componentindeling en silhouetorganisatie over verschillende kledingbeelden heen. Deze regio's en relaties zijn geen patroondelen, naadverbindingen, constructielandmerken of graderingsparameters. In vergelijking met uiterlijk-gestuurde retrieval-methoden behoudt het protocol de expliciete componenttopologie gedurende het gehele proces van kenmerkleren, in plaats van structurele informatie te behandelen als een resultaat van een downstream-analyse. In vergelijking met benaderingen waarbij structurele aanwijzingen slechts als hulpinput worden geïntroduceerd, behouden de dual-stream codering en de topologie-consistente fusie de geometrische relaties terwijl textuurgedomineerde responsen worden verminderd. De resulterende representatie ondersteunt het ophalen van kledingstructuren, structurele clustering, screening van ontwerpreferenties en gelokaliseerde analyse van ontwerpverschillen, terwijl het bewijs op componentniveau biedt dat interpreteerbaar blijft binnen het kledingontwerpproces. Onderzoek dat relevant is voor dit protocol omvat het leren van kenmerken van kledingbeelden, modellering van kledingstructuren, structuurbewuste representatie en visuele analyse voor ondersteuning bij kledingontwerp.
Op het niveau van de kenmerkrepresentatie heeft onderzoek naar kledingafbeeldingen zich lange tijd gericht op verschijningsmodellering, diepe kenmerkextractie en multischaalrepresentatie24,25. Vroeg werk maakte gebruik van convolutionele neurale netwerken voor end-to-end modellering van kledingafbeeldingen voor classificatie-, reproductie- en similariteitsmatchingstaken26,27. Vervolgens werden multischaal-kenmerkfusie en cross-domeinleren geïntroduceerd om verschillen in kledingafbeeldingen onder verschillende kijkhoeken, houdingen en opnameomstandigheden te verminderen28,29. Bij reproductietaken werden aandachtmechanismen en kenmerkcompressiestrategieën gebruikt om de onderscheidend vermogen van kenmerken en de computationele efficiëntie te verbeteren30,31. Deze methoden bereiken een betrouwbare discriminatie van het uiterlijk, maar hun kenmerkleerprocessen richten zich nog steeds op globale visuele informatie en missen systematische representaties van interne kledingstructuren32. Samengestelde modereproductiemethoden combineren verder een referentieafbeelding met tekstuele aanpassingsinstructies, maar hun query-modaliteit verschilt van het hier bestudeerde protocol met enkel afbeeldingen. Deze worden besproken als een verwante commerciële reproductierichting en zijn niet opgenomen in de kwantitatieve vergelijking, omdat extra tekstinvoer een gecontroleerde evaluatie van de afbeelding-query zou verhinderen.
Nu de analyse van kledingbeelden is verschoven van uiterlijke discriminatie naar structureel begrip, heeft onderzoek zich steeds meer gericht op het modelleren van kledingcomponenten, geometrische relaties en topologische verbindingen33. Semantische segmentatienetwerken hebben analyse op het niveau van kledingcomponenten bereikt via kenmerkprojectie en multi-attention-mechanismen, wat een betrouwbare basis biedt voor de extractie van structurele informatie34,35. Methoden voor keypoint-detectie en structurele topologiemodellering hebben de relatie tussen kledingcontouren en lokale structuren verder gekarakteriseerd, waardoor het vermogen van het model om geometrische kenmerken van kleding weer te geven is verbeterd36,37. Verscheidene studies hebben graafstructuren en relationele redeneringsnetwerken geïntroduceerd om relaties tussen kledingcomponenten te modelleren, waardoor de fijnmazige herkenning en de prestaties bij cross-domein retrieval zijn verbeterd38,39. Deze werken hebben de belangrijke rol van structurele informatie bij visuele analyse bevestigd, maar structuur wordt hoofdzakelijk gebruikt als een hulphenmerk of een tussenresultaat, en een systeem voor kenmerkleren met structurele beperkingen als kern is nog niet ontwikkeld40.
Binnen de ondersteuning van kledingontwerp hebben deze ontwikkelingen bijgedragen aan ontwerpaanbevelingen, stijlanalyse, de constructie van interactieve systemen en structuurgeoriënteerde ontwerpevaluatie41. Onderzoek naar aanbevelingssystemen heeft kledingcombinaties en gepersonaliseerde aanbevelingen gerealiseerd door visuele kenmerken te integreren met gebruikersvoorkeuren42. Werk gerelateerd aan ontwerpondersteuning heeft nieuwe wegen verkend voor intelligente ontwerpondersteuning door generatieve modellen, stijlonmodellering en mechanismen voor mens-computerinteractie te combineren43. Onderzoek naar virtueel passen, maatmeting en stijltransfer heeft de toepassing van visuele kledinganalyse gedurende het gehele ontwerp- en productieproces verbreed. Hoewel deze studies de technische vormen van ondersteuning bij kledingontwerp hebben verrijkt, worden hun kernvisuele kenmerken nog steeds primair gedreven door het uiterlijk en ontbreekt een uniforme representatie van de ontwerpstructuur voor analyse. In tegenstelling hiermee behandelt dit artikel de kledingstructuur als de belangrijkste beperking voor de kenmerkrepresentatie en biedt het een visuele representatiemethode voor structurele analyse bij de ondersteuning van kledingontwerp.
Ondanks deze ontwikkelingen behandelen recente methoden in generatief ontwerp structurele condities vaak als losse ruimtelijke richtingsmatrices binnen diffusieprocessen. Hedendaagse frameworks voor structurele parsing representeren topologieën als hulpsemantische labels, gescheiden van de primaire visuele embeddingruimte. Het voorgestelde framework verandert dit mechanisme door een op graaf-prior gebaseerde topologische beperking te definiëren die het visuele feature-leren op componentniveau expliciet moduleert. De consistentiedoelstelling op meerdere niveaus stimuleert kledingstukken met vergelijkbare componentlay-outs op beeldniveau om dicht bij elkaar te blijven in de feature-ruimte, terwijl kledingstukken met verschillende organisaties van zichtbare regio's worden gescheiden. Deze doelstelling vermindert de textuurafhankelijkheid in de geëvalueerde retrieval-setting, maar creëert geen invariantie voor veranderingen in materiaal, pose of achtergrond. Dit protocol moet worden geselecteerd wanneer de invoerafbeelding een voldoende zichtbaar individueel kledingstuk bevat, semantische componenten identificeerbare grenzen behouden en de analytische doelstelling een structurele vergelijking op componentniveau vereist in plaats van grove categorieherkenning. Het is bedoeld voor onderzoekers in computer vision, onderzoekers in kledingontwerp en digitale kledingontwikkelingsteams die betrokken zijn bij structuurgevoelige visuele analyse. Het is niet bedoeld voor taken die uitsluitend gericht zijn op kleur- of materiaalherkenning, of voor afbeeldingen waarin de topologie van het kledingstuk grotendeels verborgen is. Het volgende protocol presenteert de workflow vanaf datasetpreparatie en semantische waarschijnlijkheidsmapping tot geometrische relatieconstructie, dual-stream feature-codering, structuurgestuurde fusie en consistentiegebaseerde optimalisatie. De complete workflow is samengevat in Figuur 1.