[发明专利]一种基于人体截面环数据的衣物面片三维映射方法有效

专利信息
申请号: 201310269931.7 申请日: 2013-06-28
公开(公告)号: CN103325146A 公开(公告)日: 2013-09-25
发明(设计)人: 何兵;林晓丹;侯文华 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: G06T17/30 分类号: G06T17/30
代理公司: 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人: 李新华
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 人体 截面 数据 衣物 三维 映射 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种基于人体截面环数据的衣物面片三维映射方法,属于柔性织物仿真技术领域。

背景技术

虚拟衣物仿真是计算机图形学研究领域中一个重要的研究方向。虚拟衣物仿真是在已知三维人体模型和衣物二维平面网格的前提下,通过模拟仿真的手段获得衣物的三维空间网格,保证几何上衣物与人体表面的三维网格相匹配且无互相穿透现象,物理上衣物三维空间网格各点所受合力收敛接近零且无自穿透现象,衣物三维空间网格形态及褶皱逼真。其涉及的技术主要包括人体模型数据表示和衣物面片的三维映射等。

人体模型数据可用不同的组织形式来表现,包括参数化曲线、多面体等。参数化曲线是采用几何约束来表达人体模型的形状特征,结合人体工程学原理,利用人体各部分固有的比例关系,从人体模型工业标准指定的众多特殊尺寸中提取出起决定性作用的参数,通过修改参数来得到所需的人体模型;多面体表示是从构造多面体开始,对多面体任意一个面、边和基点进行局部修改,从而构造一个与实体外形相似的多面体,拼接成所需的形状,计算机图形学中常用三角形来组织人体。

给虚拟人体穿衣有各种不同技术。二维穿衣技术直接把二维衣物面片放在人体模型的正面和背面,然后根据缝合线来把面片合并到一起;三维穿衣技术是一种三维交互式的方法,在人体上可以生成不同形状的局部衣物面片,用户可以交互式的操作不同位置的面片使其缝合。

针对衣物面片的三维映射方法,研究者们提出了不同的方案。Okabe等人提出了一种衣物裁剪片从二维到三维的映射算法,在他们的算法中,衣物裁剪片二维到三维的映射被当作纯几何问题处理。二维裁剪片被三角划分并分层映射到三维人体模型上。Wu和Yuen提出了一种用于服装设计的从二维到三维的映射算法。樊劲提出了一种用于服装设计的三维映射算法。该算法基于弹簧质点变形模型,衣物裁剪片二维到三维映射及三维到二维映射可以在该模型中得到统一的实现。在衣物裁剪片二维到三维的映射过程中,二维裁剪片被放置在人体模型附近的初始位置,在缝合力的作用下,裁剪片自动变形并缝合到人体模型上。在衣物裁剪片三维到二维映射的过程中,三维裁剪片被初始映射到指定的平面内,在弹性变形力的作用下,逐步变形并得到最终的二维裁剪片。

以往的衣物面片三维映射方法主要存在以下问题:

(1)在人体模型数据的表示上,很多方法在表示人体信息方面显得有冗余,增大三维映射过程中的计算量,影响衣物与人体的碰撞检测效率。

(2)虚拟人体穿衣技术上,二维穿衣技术必须保证缝合线不能穿透人体,衣物模型简单并且对面片的精度没有特殊要求,如果仿真复杂衣物会比较耗时;三维穿衣技术的局限性在于可仿真的衣物种类有限。

(3)对衣物定位线不进行调整而直接把人体模型正投影的方法只能仿真紧身衣,对于仿真宽松衣物在人体上是否合身效果不佳。

(4)以往的衣物定位线的展开方法的展开曲面边界线弯曲程度不高,不能很好地保持原来空间曲面的性质和信息。

(5)衣物面片的三维映射方法上,大多数算法遇到不同款式的服装时会面临许多困难,不是一种通用的算法。

针对以上问题,本发明对三维人体建模技术和衣物面片三维映射方法做了进一步的研究,一种基于人体截面环数据的衣物面片三维映射方法,其核心内容可以总结为:采用截面环数据来表示人体;根据人体截面环数据生成衣物定位线,并对其进行优化;通过对衣物定位线的平面展开,从空间距离和空间曲率方面保证展开后的平面保持曲面的原来特征,采用经纬线的方式来组织二维衣物面片,用展开后的平面数据来完成二维衣物面片向三维空间的映射。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种基于人体截面环数据的衣物面片三维映射方法,在提高衣物仿真效果的同时,保证衣物仿真算法的通用性。

本发明采用的技术方案:通过基于截面环数据的快速索引方法,简化人体数据组织,提高衣物与人体碰撞检测的效率;把衣物定位线平面展开,从空间距离和空间曲率方面保证展开后的平面保持曲面的原来特征;采用经纬线的方式组织二维衣物面片,以便于面片上边界点和内部点的索引,同时利于三角化绘制和建立物理模型;最后对二维衣物面片与展开后的衣物定位线进行匹配和采用移动最小二乘法最终实现二维衣物面片到三维空间的映射。

该方案实现的步骤,如图1所示:

(1)建立三维人体模型,生成人体截面环状数据并对其进行预处理;

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