[发明专利]基于位置动力学的三维脚模型与鞋楦模型的匹配方法

摘要

本发明提供了一种基于位置动力学的三维脚模型与鞋楦模型的匹配方法，涉及虚拟试鞋技术领域，该方法以人脚和鞋楦的三维网格模型为基础，使用基于位置动力学的物理仿真算法，模拟人脚穿鞋的最终形态与受力状况，该方法能够实现自动的脚楦匹配，脚模型的变形符合物理规律，能比较真实的模拟人脚穿鞋的最终形态和受力状况，方法运行效率高、稳定性强。

主权项

1.一种基于位置动力学的三维脚模型与鞋楦模型的匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、将三角网格数据格式的脚模型进行四面体有限元网格划分；/nS2、将三角网格数据格式的鞋楦模型与所述脚模型放入同一空间坐标系中并进行几何对齐；/nS3、对脚模型和鞋楦模型进行初始匹配仿真：/nS301、设置初始匹配仿真的算法参数，包括杨氏模量E，泊松比υ，约束方程的求解迭代次数，时间步长Δt，约束方程刚度系数α为1；/nS302、初始化脚模型顶点p_i的位置x_i，速度v_i和质量m_i/nx_i＝X_i,v_i＝0,m_i＝1/n其中i表示顶点序号，X_i表示第i个顶点的初始位置坐标；/nS303、在每个时间步长Δt更新顶点的速度：/nv'_i＝v_i+Δtw_if_ext(p_i)/nv'_i表示顶点p_i新的速度，f_ext(p_i)表示顶点p_i受到的合外力，w_i＝1/m_i表示顶点p_i质量的倒数；/n求取顶点p_i的预测位置：/nx'_i＝x_i+Δtv'_i/nS304、遍历脚模型的所有四面体，第i个四面体四个顶点的预测位置分别为x'_i1，x'_i2，x'_i3，x'_i4；迭代求解约束方程，计算四个顶点的位置改变量Δx_i1，Δx_i2，Δx_i3，Δx_i4，并更新四面体顶点的位置：/nx″_ij＝x'_ij+Δx_ij (25)/n其中x″_ij表示第i个四面体的第j个顶点更新后的位置；/nS305、使用更新后的位置x″_ij更新第i个四面体每个顶点的速度：/nv″_ij＝(x″_ij-x_ij)/Δt (26)/n其中v″_ij表示第i个四面体第j个顶点的更新速度；/nS306、进行连续碰撞检测和响应；/nS307、重复步骤S303～S306，直到脚模型的应变能不再变化；/nS4、对脚模型和鞋楦模型进行精确匹配仿真：/nS401、设置初始匹配仿真的算法参数，包括杨氏模量E，泊松比υ，约束方程的求解迭代次数，时间步长Δt，约束方程刚度系数α为0.02；/n步骤S402～S407与S302～S307相同；/nS5、脚模型和鞋楦模型精确匹配仿真后，通过此时脚模型每个顶点的位置x_i和对应的初始位置X_i，计算得到每个四面体单元的应变张量ε和应力张量σ。/n