發(fā)布時間：2020-11-03 02:00

　　 基于布料動態(tài)仿真的虛擬試穿技術(shù),在紡織工程、三維動畫以及電子商務(wù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展,越來越多的人在網(wǎng)上購買服裝,互聯(lián)網(wǎng)本身的虛擬性使得用戶買到的服裝常常因大小不合身而引發(fā)了高退貨率等問題。針對此問題,最好的解決方案是設(shè)計出一套實(shí)時、高效、逼真的虛擬試衣系統(tǒng),為此,圖形學(xué)界進(jìn)行了不斷的探索和研究,己提出了許多有效的布料仿真方法,但很難滿足虛擬試衣中實(shí)時性和高效性的要求。而等幾何分析法是一種可實(shí)現(xiàn)幾何設(shè)計與仿真數(shù)據(jù)無縫融合的新型數(shù)值仿真方法,在各種數(shù)值仿真問題中具有較高的精度和計算效率。本文針對當(dāng)前布料仿真方法中三角網(wǎng)格模型幾何表達(dá)不精確、產(chǎn)品建模和仿真相分離等問題,基于等幾何分析思想,以實(shí)時性和高效性為研究目標(biāo),對布料的動態(tài)仿真進(jìn)行了深入探索和研究。具體內(nèi)容如下:1.基于等幾何分析的布料動態(tài)仿真。為了高效地模擬布料的動態(tài)變化,提出了一種基于等幾何質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型的布料動態(tài)仿真方法,首先使用張量積Bezier曲面來構(gòu)建布料幾何模型;然后對布料的質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行受力分析,并直接在該曲面上進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型數(shù)值求解;最后將更新后的質(zhì)點(diǎn)的位置和速度變換到等幾何布料曲面的控制頂點(diǎn)上,進(jìn)行實(shí)時的碰撞處理。與基于三角網(wǎng)格逼近的仿真方法相比,本文方法無需預(yù)先對布料進(jìn)行三角網(wǎng)格剖分,可精確地表示布料幾何模型;同時在較少的自由度數(shù)目下,可得到高精度的動態(tài)仿真效果,提高了仿真效率;可在CPU仿真環(huán)境下進(jìn)行實(shí)時的動態(tài)仿真,適用于對實(shí)時性要求較高的虛擬試衣等工程應(yīng)用領(lǐng)域。2.基于三角B-B曲面的布料動態(tài)仿真。如何實(shí)現(xiàn)不同布料面片的模擬與拼接對構(gòu)建復(fù)雜服裝造型具有重要的意義,針對這一問題,提出了基于三角B-B曲面的布料仿真方法。該方法考慮到布料在動態(tài)仿真中,其邊界上的每個質(zhì)點(diǎn)都受到周圍質(zhì)點(diǎn)的影響,首先提出采用細(xì)分方法來計算三角B-B曲面的邊界控制頂點(diǎn);其次通過三角形的質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型控制少量粒子來模擬布料全局的形變效果；最后將三角域與四邊域上不同的布料曲面進(jìn)行了無縫拼接。實(shí)驗結(jié)果表明,仿真過程中布料的縫合邊界處沒有出現(xiàn)尖點(diǎn)等奇異情況,該方法在布料的幾何表達(dá)上較為光順,仿真效果較好,且三角B-B曲面與四邊域曲面的混合造型幾乎可構(gòu)造出任意形狀的布料曲面,適用于構(gòu)造復(fù)雜的服裝造型。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.9;TS941.17
【部分圖文】：

更為廣泛的研宄。其中，Ｔｈｏｍａｓｚｅｗｓｋｉ［２２］等提出了基于應(yīng)變極限的連續(xù)體介質(zhì)模??型，該方法通過單個閾值可以精確控制所有的應(yīng)變分量，并且可以有效的模擬布??料各向異性的特征（如圖１．１ａ所示）。丫＿等［２３］基于連續(xù)體力學(xué)模型，通過??Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ－Ｌｏｖｅ薄殼理論來建立布料的模型，提出了適應(yīng)于無網(wǎng)格模型參數(shù)化和??邊界縫合的布料仿真方法，并用共旋法處理布料大的形變問題。實(shí)驗結(jié)果表明，??Ｙｕａｎ等的布料仿真模型能夠產(chǎn)生自然、逼真的效果（如圖１．１ｂ所示）。Ｊａｎ等［２４］??將基于位置的方法與連續(xù)體模型相結(jié)合構(gòu)建出穩(wěn)定、快速和可控的布料仿真系統(tǒng)??（如圖１．１ｃ所示），他們的方法可以容易地實(shí)現(xiàn)物體破裂（如布料撕裂）的物??理現(xiàn)象。從微觀上看，布料并不是一種嚴(yán)格的連續(xù)介質(zhì)，不符合連續(xù)模型中的前??３??

?■Ｌｉｎ?：＾ｚｓ??Ｃ．基于位置方法的連續(xù)體模型?ｄ．各向異性的連續(xù)介質(zhì)模型??圖１．１基于連續(xù)體的布料仿真結(jié)果??基于有限元的布料仿真中，Ａｓｃｏｕｇｈ等［１７］使用梁的有限元網(wǎng)格來構(gòu)建布料模??型，并通過幾何剛度對大位移進(jìn)行分析，較逼真地模擬出虛擬人穿衣的動態(tài)效果。??Ｇａｎ等［１８］采用幾何非線性有限元法分析了具有大位移和小應(yīng)變特征的布料動態(tài)??形變�！辏保玻保保保保保常车龋郏保梗菀不谟邢拊�(gòu)建出粘彈性、高度撓性的曲面模型。該方??法較適用于紡織品的建模，因為它在每個時間步長中，通過將非線性彈性問題轉(zhuǎn)??化到平面的線性問題，因此能夠精確而快速的模擬出布料的形變效果。??連續(xù)介質(zhì)的彈性變形模型［２Ｑ］［２１］被用來模擬布料真實(shí)的物理特性，該模型首次??將動力學(xué)的理論和布料的物理屬性等特點(diǎn)應(yīng)用到離散的布料粒子結(jié)構(gòu)和彈性模??型中，建立出連續(xù)理論上的能量方程，從而構(gòu)建出基于連續(xù)介質(zhì)理論的布料仿真??系統(tǒng)，相比于純幾何的仿真方法，該方法仿真出的布料模型真實(shí)度更高，也成為??了可變形體和流體動態(tài)仿真的基礎(chǔ)。隨后

二叉樹的結(jié)構(gòu)較為簡單，不僅易于構(gòu)造，而且其遍歷方法非常高效。例如，??本文通過自頂向下的方式來構(gòu)造物體的二叉樹結(jié)構(gòu)時，僅通過一個分割面就可將??對象集劃分為兩個子集。圖２．１為ＡＡＢＢ包圍盒樹型層次結(jié)構(gòu)。??關(guān)于樹型結(jié)構(gòu)的構(gòu)造算法主要分為以下３種：自頂向下、自底向上和插入算??法。鑒于自頂向下算法的易用性，本文采用了自頂向下的構(gòu)造方法來建立布料的??ＡＡＢＢ層次包圍盒結(jié)構(gòu)。該方法的基本思想將輸入集劃分為兩個子集，并利用包??圍盒進(jìn)行構(gòu)造，且繼續(xù)在該包圍盒中實(shí)現(xiàn)遞歸劃分。具體算法步驟如下：??Ｓｔｅｐｌ．首先輸入圖元集合，并構(gòu)造圖元的ＡＡＢＢ包圍盒。??Ｓｔｅｐ２．通過空間中值分割算法來求解分割點(diǎn)，然后沿分割點(diǎn)將圖元集合劃分??為兩個子集，并用ＡＡＢＢ對兩個子集構(gòu)建包圍盒。??Ｓｔｅｐ３．繼續(xù)對這兩個子集實(shí)現(xiàn)遞歸劃分以構(gòu)造分支層次結(jié)構(gòu)，同時將子節(jié)點(diǎn)??鏈接到其父包圍盒節(jié)點(diǎn)上。??Ｓｔｅｐ４．當(dāng)分割的圖元集合僅含有一個圖元時
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2867919