无缝针织物设计效果模拟展示系统的研究与实现

【摘要】：近年来,无缝针织工业在世界范围内发展迅速,无缝针织产品变化多、更新快、生产灵活,能迅速适应市场的变化和客户的需求。但是新产品在设计时需要多次打样,并根据打样效果进行修正后,才能正式投入到生产中。为了使新产品能够快速地进入到生产阶段,减少打样产生的浪费,使设计师能够方便灵活地观察新产品的设计效果,因此开发出能够真实预知织物使用效果的模拟展示系统势在必行。本文基于虚拟展示技术,结合无缝针织产品模拟展示的目标和要求,重点研究纹理映射算法和光照技术在增强针织物的展示效果上的应用。并以此为基础设计和实现了织物模拟展示系统。 主要工作包括： 1.研究三角形网格模型的纹理映射方法。针对三维网格构造的实体模型的无参数化及针织物纹理图案结构性强的特点,通过分析前人的研究成果,提出了对基于网格分割的纹理映射算法的改进。首先改进了基于区域生长的模型分割算法,引入模型三角形的方向量作为分割的标准,使模型分割能够反映出织物纹理在模型表面的方向。然后对分割后的子曲面进行纹理映射,采用包围盒作为中介面,改进了步纹理映射算法中的S映射,有效地解决了传统的S映射方法不能保证纹理在中介面上连续的问题。最后,采用图分割的方法保证分割后的各曲面间纹理拼接的连续性。改进的算法既有效控制了纹理的走向,同时又在一定程度上保持了纹理的连续性,真实有效地展示了设计好的织物在实体模型上的穿着效果。 2.研究增强针织物展示效果的光照模型。从绘制真实感图形的几种基本光照模型入手,分析织物光照模型建立过程中的影响因素。根据针织物纱线纹理材质,构建符合需求的光照模型,并总结和讨论了光照技术应用在真实感图形模拟中的特点及适用范围。 3.设计与实现了针织物虚拟设计系统,包括实体模型的导入、纹理映射、旋转交互展示等功能。该系统通过对织物内部三维组织结构进行数学建模,将生成的织物纹理图像在实体模型上进行映射,实现对织物的虚拟展示。它将织物结构的模拟操作贯穿于整个织物设计过程中。设计人员选择组织后,可以将设计好的针织物图案真实地展现出来。本系统为用户提供了丰富的交互手段和感知功能,将织物在最终使用的模型上进行了模拟展示,便于设计人员直观地审察、校核及改进工艺,具有很强的实用价值。