[发明专利]一种真实质感毛发的模拟方法

权利要求书

1.一种真实质感毛发的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建毛发质感模型的三层架构，并建立毛发质感模型的参数体系；所述毛发质感模型的三层架构为：毛发质感模型低层，用于以基圆表征皮板单元，以角形表征毛发单元，并通过毛发质感模型低层参数构建片元素；毛发质感模型中层，用于通过毛发质感模型中层参数进行片元素的差异化调节；毛发质感模型高层，用于通过毛发质感模型高层参数进行片元素的错位叠加；

所述片元素包括：1个基圆和Q个角形，每个角形均包括：发尖顶点、发根第一顶点和发根第二顶点；所述每个角形的发根第一顶点和发根第二顶点均位于基圆的圆边上；所述片元素还包括外辅助同心圆；所述每个角形的发尖顶点均位于外辅助同心圆的圆边上；

所述毛发质感模型的参数体系由毛发质感模型低层参数、毛发质感模型中层参数和毛发质感模型高层参数组成；

S2、根据毛发的几何特性和光学特性，设定和计算毛发质感模型的参数，并通过毛发质感模型进行真实质感毛发的模拟；包括以下分步骤：

S21、根据毛发的几何特性，设定片元素叠加方式值ω、初始基圆中心点坐标P₀、终点基圆中心点坐标P_Z和片元素间距并根据初始基圆中心点坐标P₀、终点基圆中心点坐标P_Z和片元素间距通过以下两式计算第i片元素基圆中心点坐标P_i：

其中，x_i为第i片元素基圆中心点坐标P_i的横坐标，y_i为第i片元素基圆中心点坐标P_i的纵坐标，x₀为初始基圆中心点坐标P₀的横坐标，y₀为初始基圆中心点坐标P₀的纵坐标，x_z为终点基圆中心点坐标P_Z的横坐标，y_z为终点基圆中心点坐标P_Z的纵坐标，k为限制因子，min(·，·)为取两自变量最小值的函数；

S22、根据毛发的几何特性，设定基圆设定半径ξ、毛发设定长度δ、毛发设定密度ρ和毛发相对细度χ，并计算第i片元素基圆半径ξ_i、第i片元素外辅助同心圆半径τ_i、片元素角形顶点数目Num_vertex、片元素外辅助同心圆的圆心角θ、片元素内的角形总数Q和毛发的发根宽度Λ；

S23、根据毛发的几何特性，设定毛发差异度γ，并根据毛发差异度γ、毛发设定长度δ、毛发相对细度χ和片元素外辅助同心圆的圆心角θ，并计算片元素毛发单元长度随机改变量矩阵片元素毛发单元相对细度随机改变量矩阵和片元素毛发单元旋转角度随机改变量矩阵

S24、根据第i片元素基圆中心点坐标P_i、第i片元素基圆半径ξ_i、片元素外辅助同心圆的圆心角θ、片元素毛发单元长度随机改变量矩阵片元素毛发单元相对细度随机改变量矩阵和片元素毛发单元旋转角度随机改变量矩阵并计算第i片元素的第j角形发尖顶点坐标T_i，j、第i片元素的第j角形发根第一顶点坐标B_i,j，1和第i片元素的第j角形发根第二顶点坐标B_i,j,2；

S25、根据所有片元素的基圆和角形的坐标参数的数值进行毛发图像的边框图线绘制；

S26、根据毛发的光学特性，设定强光环境毛发光线衰减缓和度β₊和弱光环境毛发光线衰减缓和度β_-，并根据强光环境毛发光线衰减缓和度β₊和弱光环境毛发光线衰减缓和度β_-，对毛发图像进行着色，完成真实质感毛发的模拟。

2.根据权利要求1所述的真实质感毛发的模拟方法，其特征在于，所述毛发质感模型，用于通过片元素构成真实质感毛发的基本单元，并通过片元素的错位叠加进行真实质感毛发的模拟；

所述片元素包括：1个皮板单元和Q个毛发单元。