基于布料動態(tài)仿真的虛擬試穿技術,在紡織工程、三維動畫以及電子商務等領域有著廣泛的應用。隨著電子商務的快速發(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計出一套實時、高效、逼真的虛擬試衣系統(tǒng),為此,圖形學界進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時性和高效性的要求。而等幾何分析法是一種可實現(xiàn)幾何設計與仿真數(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。本文針對當前布料仿真方法中三角網(wǎng)格模型幾何表達不精確、產(chǎn)品建模和仿真相分離等問題,基于等幾何分析思想,以實時性和高效性為研究目標,對布料的動態(tài)仿真進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-彈簧模型的布料動態(tài)仿真方法,首先使用張量積Bezier曲面來構建布料幾何模型;然后對布料的質(zhì)點進行受力分析,并直接在該曲面上進行質(zhì)點-彈簧模型數(shù)值求解;最后將更新后的質(zhì)點的位置和速度變換到等幾何布料曲面的控制頂點上,進行實時的碰撞處理。與基于三角網(wǎng)格逼近的仿真方法相比,本文方法無需預先對布料進行三角網(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)境下進行實時的動態(tài)仿真,適用于對實時性要求較高的虛擬試衣等工程應用領域。2.基于三角B-B曲面的布料動態(tài)仿真。如何實現(xiàn)不同布料面片的模擬與拼接對構建復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)點都受到周圍質(zhì)點的影響,首先提出采用細分方法來計算三角B-B曲面的邊界控制頂點;其次通過三角形的質(zhì)點-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行了無縫拼接。實驗結果表明,仿真過程中布料的縫合邊界處沒有出現(xiàn)尖點等奇異情況,該方法在布料的幾何表達上較為光順,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造出任意形狀的布料曲面,適用于構造復雜的服裝造型。
【學位單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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)體力學模型，通過??Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ－Ｌｏｖｅ薄殼理論來建立布料的模型，提出了適應于無網(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。實驗結果表明，??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)體模型相結合構建出穩(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)格來構建布料模??型，并通過幾何剛度對大位移進行分析，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嫿ǔ稣硰椥�、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??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的物理特性，該模型首次??將動力學的理論和布料的物理屬性等特點應用到離散的布料粒子結構和彈性模??型中，建立出連續(xù)理論上的能量方程，從而構建出基于連續(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度更高，也成為??了可變形體和流體動態(tài)仿真的基礎。隨后

二叉樹的結構較為簡單，不僅易于構造，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造物體的二叉樹結構時，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包圍盒樹型層次結構。??關于樹型結構的構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造方法來建立布料的??ＡＡＢＢ層次包圍盒結構。該方法的基本思想將輸入集劃分為兩個子集，并利用包??圍盒進行構造，且繼續(xù)在該包圍盒中實現(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，然后沿分割點將圖元集合劃分??為兩個子集，并用ＡＡＢＢ對兩個子集構建包圍盒。??Ｓｔｅｐ３．繼續(xù)對這兩個子集實現(xiàn)遞歸劃分以構造分支層次結構，同時將子節(jié)點??鏈接到其父包圍盒節(jié)點上。??Ｓｔｅｐ４．當分割的圖元集合僅含有一個圖元時
【參考文獻】

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本文編號：2867919