織物變形效果模擬及虛擬服裝展示系統(tǒng)研究.pdf

1、基于物理模型的織物變形效果模擬及虛擬服裝展示技術(shù)是近年來(lái)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和紡織工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，作為三維服裝CAD系統(tǒng)的核心部分，它將有效克服傳統(tǒng)二維CAD從前期設(shè)計(jì)到后期造型存在的直觀性差的缺點(diǎn)。此外，在電子商務(wù)領(lǐng)域，虛擬服裝展示技術(shù)對(duì)服裝類商品網(wǎng)絡(luò)銷售的促進(jìn)作用日益彰顯。借助網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)師與顧客可以對(duì)服裝的款式、花色及尺寸信息進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，這些功能無(wú)疑大大提高了顧客的購(gòu)買信心。今后該項(xiàng)技術(shù)還將擁有更加廣闊的應(yīng)用前景，例如：基于互聯(lián)網(wǎng)

2、的服裝量身定制、虛擬服裝發(fā)布會(huì)、影視后期制作等。
　　 課題的最終目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)能預(yù)測(cè)服裝造型效果的三維服裝仿真環(huán)境，本文對(duì)其中織物變形效果模擬及虛擬服裝展示技術(shù)進(jìn)行了研究，具體包括規(guī)則形狀織物變形效果模擬的實(shí)時(shí)性解決方案、基于面料力學(xué)性能的三維懸垂模擬、構(gòu)建虛擬場(chǎng)景的技術(shù)要素、虛擬服裝縫制過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　 首先，針對(duì)傳統(tǒng)基于物理模型的織物模擬所存在的仿真效率低，無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)性的問(wèn)題，本文采用基于剛性桿模型的織物

3、變形效果實(shí)時(shí)仿真解決方案。用基于自適應(yīng)網(wǎng)格的剛性桿模型代替經(jīng)典的彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型，用剛性桿代替結(jié)構(gòu)彈簧，用松弛法解決剪切彈簧的超彈性形變問(wèn)題，并使用改進(jìn)的Verlet算法求解系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明該模型較好地滿足了仿真系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和真實(shí)感的雙重要求。
　　 其次，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材質(zhì)織物的變形效果模擬，本文首次將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入到織物三維懸垂效果模擬的研究中。第一步，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的相關(guān)分析方法，對(duì)川端風(fēng)格測(cè)試系統(tǒng)(KES)提供的

4、17種力學(xué)性能參數(shù)與懸垂系數(shù)等8個(gè)常用的懸垂性評(píng)價(jià)指標(biāo)之間進(jìn)行相關(guān)性分析，優(yōu)選出拉伸比功、拉伸功回復(fù)率、彎曲剛度、平方米重等7個(gè)參數(shù)作為表征織物懸垂性能的重要力學(xué)指標(biāo)，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入部分。第二步，建立三層BP網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選傳遞函數(shù)和訓(xùn)練函數(shù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了織物力學(xué)性能與仿真模型控制參數(shù)之間的非線性映射。第三步，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，即預(yù)測(cè)的控制參數(shù)代入織物變形效果仿真系統(tǒng)，將系統(tǒng)模擬出的效果圖與實(shí)際拍攝效果進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)證明，基于KES測(cè)試

5、系統(tǒng)的織物力學(xué)性能參數(shù)可以作為計(jì)算機(jī)模擬不同種類織物懸垂效果的重要依據(jù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的虛擬服裝更具有針對(duì)性，實(shí)用價(jià)值更高。
　　 第三，從計(jì)算機(jī)圖形學(xué)角度探討了構(gòu)建虛擬場(chǎng)景的關(guān)鍵要素，著重分析了增強(qiáng)系統(tǒng)真實(shí)感及實(shí)用性的有效手段。結(jié)合OpenGL技術(shù)，闡述了在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)紋理映射、明暗處理及交互性操作的具體過(guò)程。
　　 第四，論文提出并實(shí)現(xiàn)了基于服裝工藝學(xué)的虛擬服裝縫制系統(tǒng)。改變以往系統(tǒng)中常用的前、后兩片式紙樣結(jié)構(gòu)

6、，依照服裝工藝學(xué)中的紙樣設(shè)計(jì)原理，以斜裙、塔裙為例，對(duì)虛擬服裝縫制過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和探討。其中，對(duì)二維衣片網(wǎng)格剖分及優(yōu)化、縫合力的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、衣片參考點(diǎn)的幾何約束、縫合邊的等長(zhǎng)及縮褶縫合均體現(xiàn)了系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與服裝工藝相結(jié)合的特色。
　　 第五，采用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計(jì)方法，借助OpenGL，在VC++平臺(tái)上分別構(gòu)建了基于剛性桿模型的織物動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)和虛擬服裝展示系統(tǒng)，對(duì)文中所提出的理論進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)。