[发明专利]基于网格映射的不同分辨率服装曲面网格的匹配方法

说明书

本发明公开了基于网格映射的不同分辨率服装曲面网格的匹配方法，包括不同分辨率2D网格三角剖分与映射关系建立阶段、不同分辨率3D复杂曲面网格的匹配计算两个阶段。本发明基于计算机图形学和计算几何等技术，实现了在服装模拟过程中，不同网格分辨率的服装曲面之间快速切换并高精度保持服装物理模拟几何形态的方法。

技术领域

本发明涉及计算机图形学和服装计算机物理模拟技术领域，具体涉及基于网格映射的不同分辨率服装曲面网格的匹配方法。

背景技术

基于物理的服装模拟一直都是计算机图形学领域的热点研究问题。近年来，随着计算机图形学技术、布料模拟算法、计算机硬件等的快速发展，基于物理的服装模拟在电影、游戏大放异彩。而在服装时尚行业，对基于物理的高精度布料模拟需求也越来越大。

由于布料不同的编织结构，导致其具有相对复杂的物理属性，相应计算机对布料拉伸和弯曲物理属性的准确模拟，布料穿透的检测与矫正都涉及大规模高复杂度的数值计算。实时服装物理模拟更具挑战，如何在精度满足的条件下，实现高性能计算，提高物理模拟计算效率是一个重要的研究方向。

服装样片网格分辨率的大小是决定物理模拟计算量的一个重要因素。在服装模拟的不同场景、不同阶段采用不同的网格分辨率可以显著提升整个模拟过程的效率，提升用户的实时交互体验。比如在服装缝合模拟阶段，可以采用低分辨率的网格快速得到一个初始的服装模拟形状，然后再实时切换到高分辨率网格进行服装褶皱等细节的精确模拟。因此，基于多分辨率层次网格的物理模拟技术是提升服装模拟效率的一项关键技术。

基于多分辨率层次网格的物理模拟技术包括两个方面:(1)不同分辨率网格的实时生成技术；(2)物理仿真后3D曲面网格形状在不同分辨率网格之间的实时传递。解决此类问题计算机图形学中比较常用的技术就是曲面网格细分技术，直接对物理模拟好3D曲面网格细分，但此类方法复杂度高，计算量大，不能满足服装模拟的实时性要求。

基于2D网格的不同分辨率复杂曲面网格的匹配方法，是借助2D网格的拓扑信息，以及不同分辨率2D网格之间的映射关系，实现不同分辨率3D复杂曲面网格实时匹配切换，并保持理论上几何形状的最高准确度。其中2D网格的拓扑信息和不同分辨率2D网格之间的映射关系只需要预计算一次；不同分辨率3D网格之间的转化计算高效，且易于并行化。整个方法简单高效，完全满足服装物理仿真的实时性要求。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供基于网格映射的不同分辨率服装曲面网格的匹配方法。

根据本申请实施例提供的技术方案，基于网格映射的不同分辨率服装曲面网格的匹配方法，包括不同分辨率2D网格三角剖分与映射关系建立阶段、不同分辨率3D复杂曲面网格的匹配计算两个阶段；包括以下步骤：

(1)解析并读取服装样片设计数据，得到服装样片的设计参数；

(2)根据样片设计参数，对样片进行2D三角剖分生成高低两种分辨率的2D平面三角网格；

(3)对高低两种分辨率的2D三角网格建立Kd树；

(4)对高低两种分辨率的2D三角网格，使用步骤(3)中建立的Kd树，互相计算搜索自身每个网格顶点，落入到对方网格中的对应的三角形；

(5)根据步骤(4)中的查询信息，通过计算，对高低两种分辨率的2D三角网格建立相互映射关系；

(6)对服装样板利用低分辨网格进行从平面到曲面的缝合模拟，该过程通过使用低分辨率网格，减少计算量，快速模拟得到服装样板的缝合好以后的3D几何形态；

(7)根据高低两种分辨率的2D三角网格的拓扑信息以及它们之间的相互映射关系，将步骤(6)中在低分辨网格下模拟得到的服装样板的3D曲面几何形态，通过计算匹配到高分辨率的网格上，从而得到服装样板高分辨率3D曲面几何形态。