收藏本站
《东华大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于二维手绘图的虚拟服装三维同构造型的实现方法

蒋娟芬  
【摘要】:三维虚拟服装技术作为信息技术和服装工程的交叉技术领域,是指利用虚拟现实技术和图形学技术、仿真技术等手段对面料和服装进行仿真模拟来实现服装的设计与表现的一个技术门类。因此三维虚拟服装技术具有一定的先进性和创新性。 本文首先综述了目前在虚拟服装领域的几大主流方向,其中包括基于虚拟缝合的三维服装生成技术;基于参数化的曲面生成三维虚拟服装的方法;基于服装款式约束的三维虚拟服装生成方法;基于二维服装手绘草图生成的三维虚拟服装的技术。其中第一种三维服装是依靠织物的物理建模方式构建的,主要的技术包括有织物的建模、虚拟缝合、缝合过程中的碰撞检测与响应、应变控制和三维衣片尺寸稳定性的保持等内容。而后三种三维服装的构建主要依靠几何建模的方法,在三维模型表面进行各种几何拓扑结构的变化,以生成具有真实感的三维虚拟服装。 基于虚拟缝合技术的三维服装能再现服装的三维真实效果,尤其是动态效果,但是高昂的时间开销和单一的面料材质表现是物理模拟的瓶颈问题。在几何建模方法中,基于参数化曲面构建三维虚拟服装的方法可以利用三维造型软件生成,但自动化程度不高,需要三维设计师花大量的时间绘制;基于服装款式约束的方法可以看成是由服装款式图生成三维服装技术的一种雏形,但是需要对服装外轮廓线和内部款式线进行约束识别,求解复杂并且需要大量的迭代运算。 本文立足于服装企业的需求,从服装设计师的角度出发,研究基于二维手绘草图到三维同构造型的虚拟服装生成方法。传统服装设计的最初阶段是设计师利用纸笔在稿纸上手绘出二维的服装效果图以及款式图,整个服装的效果因此可以呈现出来,所以本课题研究的三维虚拟服装设计系统延用设计师习惯的手绘方式,在基于二维手绘草图的界面上完成二维手绘图到三维同构造型的虚拟服装的转化。 本文第一次提出了建立基于二维手绘图生成三维同构造型服装的构架,初步研究了基于二维手绘草图的三维同构造型服装的生成方法,目的是创建一个适用于服装设计师的三维虚拟服装CAD系统。从技术角度而言,本课题主要内容包含以下四部分: (1)探讨了交互式的二维服装手绘界面的生成方法。在我们的手绘界面设计中,首先根据三维服装模板表面三角形的法向量判断出三维服装模板的前后片,再分别把三维前后片的网格顶点的z坐标置为0得到二维模板前后片。本文中二维手绘草图都是在二维模板前后片上绘制的,这种界面绘制方式即符合设计师的手绘习惯,也便于后文中二维手绘图与三维服装模板的匹配。对二维手绘线条的识别我们采用了有理二次B样条拟合的方法。由于拟合后的每一条手绘线都是由无数个坐标数据点构成的,手绘线上所有的点都有了坐标信息,所以在进行二维手绘图和三维服装模板匹配的时候,可以通过计算手绘线条上的坐标点和三维模板网格顶点之间的距离给出逼近阈值,从而得到三维模板上的匹配点,这为二维手绘草图和三维服装模板的匹配提供了便利。交互式的设计便于用户对二维手绘图的编辑,本手绘系统可以通过鼠标和键盘让用户对每一条手绘线实时地进行增加、删除、修改、移动、存储等编辑操作。 (2)研究了三维服装模板表面重建的方法。本文的二维手绘草图到三维虚拟服装的构建是以三维服装模板为桥梁的,由于初始的三维服装模板来源广泛,有利用虚拟缝合得到的、有三维建模软件构建的、也有通过三维扫描得到的。所以初始的三维服装模板表面网格结构质量参差不齐,对于网格结构杂乱的三维服装模板需要采用表面重采样和表面重建的技术生成流形一致,且网格结构均匀的服装模板,在本文中我们采用了包围圆和射线投影(圆半径-三角形求交)的算法得到三维服装模板表面的重采样顶点,经过重采样之后的表面采样点分布均匀、一致;在表面重建中我们讨论了三维α-shape的表面创建方式,以及在此基础上的转球算法,由于转球算法是基于点插值的方式构建三角形网格表面的,所以重建之后的三维模板表面不仅网格结构规则化了,而且与初始三维模板表面流形一致。 (3)提出了二维手绘线条与三维服装模板之间的匹配算法,两者之间的正确匹配是获得良好网格变形效果的基础。在匹配的过程中采用了包含初始匹配和基于方向向量再匹配的合成算法。在初始匹配的过程中,首先根据二维手绘线上的数据点与二维服装模板网格顶点之间的距离阈值,找到与手绘线数据点对应的二维服装模板的网格匹配点,恢复这些匹配点的z坐标,即三维模板网格匹配点,且顶点索引不变。为了数据处理的快速与方便,我们把这些初始匹配点以链表形式存储。由于手绘线的数据点与网格顶点可能出现多对一的匹配,所以需要对初始匹配点序列进行排序与剔除,找到与二维手绘线条基本一致的三维网格顶点集。然而由于初始匹配在三维网格表面找到的匹配点在几何结构上是不连续的,所以我们又采用了基于方向向量的再匹配方法,使最后的三维网格匹配点与二维手绘线条一致且连续。对于穿过三维前后片的同层手绘线条匹配的问题,我们采用了距离最短夹角最小算法自动搜索到使同层手绘线连续的网格顶点。 (4)采用了网格细分和表面变形技术生成三维虚拟服装的悬垂与褶皱形态。这种生成方法是以二维手绘线条和三维服装模板之间的正确匹配为前提的,同时也是三维虚拟服装造型千变万化的基础。本文主要采用了Loop网格细分、拉普拉斯网格变形、均值编码/解码、仿射变换、三维服装表面褶皱的平滑等技术生成具有真实感的三维虚拟服装的悬垂和褶皱。 Loop网格细分的方法是张量积B样条网格曲面构造方法的一种泛化,采用了逼近初始网格顶点的方法达到网格光滑细分的效果,其细分规则是将每一个多项式曲面片或者三角形面片细分成四个子面片,这样细分的网格表面具有C2阶的连续性,而在网格边缘具有C1阶的连续性。经过网格细分之后,更容易生成服装细碎的褶皱,而且可以平滑由于重采样形成的粗糙表面网格边缘。 拉普拉斯表面平滑和均值编码/解码算法都具有局部的保型性,即每一个网格顶点的新坐标都是通过局部信息(相邻点的几何关系)计算得到的,所以在表面网格变形的时候,当匹配点朝着目标函数给出的最终位置移动时,每个网格顶点及其相邻点尽量保持最初的拓扑关系,这样经过网格变形之后的表面依然是平滑的。实验结果表明,这样的变形算法是适合生成服装的悬垂与褶皱等表面细节的。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TS941.2;TP391.41

手机知网App
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王力;李广云;贺磊;;使用定标球的激光扫描数据配准方法[J];测绘科学;2010年05期
2 朱庆;张叶廷;李逢春;;数字地形建模的真三维TIN算法研究(英文)[J];Geo-Spatial Information Science;2008年02期
3 黄祥建;田怀文;;基于图像空间的刚体碰撞检测的OpenGL实现[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年02期
4 殷凡;陈珂;李征;;一种新的图像插值算法的研究[J];福建电脑;2009年06期
5 刘金义,刘爽;Voronoi图应用综述[J];工程图学学报;2004年02期
6 徐建国;张友良;;基于可见性查询的凸体碰撞检测算法[J];工程图学学报;2009年04期
7 李俊琛;李旭东;刘德学;;空间点集Voronoi图的海量构造算法及可视化技术[J];兰州理工大学学报;2007年05期
8 阎光伟;;地形环境下的动态场景绘制[J];华北电力大学学报;2006年04期
9 张冲;孙劲光;;碰撞检测中的K_DOPS算法的研究[J];计算机与信息技术;2007年11期
10 李宝;程志全;党岗;金士尧;;三维点云法向量估计综述[J];计算机工程与应用;2010年23期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 齐敏;郝重阳;佟明安;高晓滨;张先勇;淮永建;;碰撞检测理论与技术分析[A];中国体视学学会图像分析专业、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业、中国航空学会信号与信息处理专业第一届联合学术会议论文集[C];2000年
2 王宏生;邱秋;;空间散乱点三角剖分波前算法的研究[A];第九届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2007年
3 叶梦;李峥;罗笑南;;平移敏感的Laplacian网格编辑方法[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
4 李峥;战荫伟;;局部约束的二维图形拟保角变形方法[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈禄;基于显式表达的高效网格形变技术[D];浙江大学;2011年
2 张冬梅;离散曲线曲面的形状优化算法研究[D];浙江大学;2010年
3 舒振宇;网格曲面的分割算法及其应用[D];浙江大学;2010年
4 沐光雨;基于时间飞行深度传感器对三维物体的建模应用研究[D];吉林大学;2011年
5 张湘玉;基于细分的曲线曲面变形技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 孙进;非完备几何特征测量数据建模及其在颜面缺损修复中的应用研究[D];上海交通大学;2012年
7 熊玉梅;虚拟环境中物体碰撞检测技术的研究[D];上海大学;2011年
8 李响;基于手绘图的卡通角色建模与动画生成[D];浙江大学;2011年
9 金龙存;3D点云复杂曲面重构关键算法研究[D];上海大学;2012年
10 薛方正;足球机器人对抗策略研究与仿真系统开发[D];东北大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘衍琦;图像驱动的网格变形及其在汽车造型中的应用[D];大连理工大学;2010年
2 王剑;基于格林坐标的直接操作变形方法[D];大连理工大学;2010年
3 邢一思;虚拟手术仿真系统中碰撞检测的研究[D];南昌大学;2010年
4 赵洪德;面向卡通动画生成的表情特征提取技术与系统[D];浙江大学;2011年
5 张恒;基于草绘的三维建模技术应用研究[D];浙江大学;2010年
6 倪敏敏;基于几何型的曲面重构研究[D];江南大学;2010年
7 张福宇;虚拟齿轮测量中心的触测检测[D];西安工业大学;2011年
8 范熙伟;加权Voronoi图矢量生成算法研究及其实现[D];西北大学;2011年
9 郭富强;基于结构光的颅骨部位三维重建方法研究[D];吉林大学;2011年
10 陈金锐;点云数据三维重建研究[D];武汉理工大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;第七部分 家庭装修设计制作的三维效果图 三维制作的基本原理[J];软件;2004年03期
2 ;3D缤纷世界 卓越倾力支持[J];电脑采购周刊;1998年05期
3 ;小抄速记[J];电脑爱好者;2010年15期
4 俞宽新,赵启大,何士雅,田建军;KDP二维声电光互作用最佳工作模式的确定[J];应用声学;1999年01期
5 许亚晴,白宝钢;NURBS在动画向量混合方法中的一个新应用[J];新疆石油学院学报;2000年01期
6 彭晓燕;甘露;魏平;;基于联合奇异值分解的二维DOA估计[J];通信技术;2009年02期
7 许建真;全宗勇;张福炎;;基于域饱和度的二维应用层多播模型[J];计算机科学;2009年03期
8 刘立庄,卞正中,李彬;有限衍射超声三维成像及其表面重建方法[J];中国图象图形学报;2004年07期
9 郑国焱,李树祥;基于形状特征点匹配的CT断层图象表面重建[J];中国图象图形学报;1996年04期
10 郑小强;张小锋;胡景春;;SFS的变分方法研究与实现[J];南昌航空工业学院学报(自然科学版);2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 秦涛;许振辉;费韵;李俊磊;;基于设计数据的道路三维动态建模[A];中国公路学会计算机应用分会2010年学术年会论文集[C];2010年
2 侯金睿;刘斌;;二维组织轨迹法对心肌扭矩的测量[A];中华医学会医学工程学分会第五届青年委员会第二次年会暨《中国医疗设备》杂志社年会论文集[C];2011年
3 佘亚鹏;赵新民;司定然;徐更田;朱晓玲;;二维斑点追踪成像评价正常人左室心肌应变[A];第十届全国超声心动图学术会议论文[C];2010年
4 赵军丽;吴易明;王卫峰;闵俊伟;;一种非接触光电式二维转速测量系统[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
5 张洋;岳东杰;朱邦彦;;基于B样条曲面拟合的文物表面重建方法研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 鲁江涛;;HfO_2/SiO_2膜基体系中界面吸收的研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
7 刘通;;打开三维与二维结合的钥匙[A];2009中国电影电视技术学会影视技术文集[C];2010年
8 施鑫;杨俊华;;超声二维斑点追踪技术对肥厚型心肌病左室旋转及扭转运动的研究[A];第十届全国超声心动图学术会议论文[C];2010年
9 郭盛;李立辉;王震洲;刘教民;;阈值选取技术在二维图像分割中的应用研究[A];2007年河北省电子学会、河北省计算机学会、河北省自动化学会、河北省人工智能学会、河北省计算机辅助设计研究会、河北省软件行业协会联合学术年会论文集[C];2007年
10 辛红;梁昌洪;;多小波分析二维电磁散射[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 经济视点报记者 董莹莹;“画”出的财富[N];经济视点报;2008年
2 夏天;让手绘图重焕光彩[N];中国花卉报;2004年
3 湖南大学艺术学院院长 何人可;“云”中设计更强调交互界面[N];中国计算机报;2011年
4 钟美兰 本报记者 松涛 王代林 李旭;快!按避灾预案“手绘图”撤离[N];四川日报;2010年
5 本报记者 唐刚;新版三星Bada界面曝光 自主平台亟待应用支持[N];通信信息报;2011年
6 成都 虎永存;3D的6种方式技术详解[N];电子报;2010年
7 谢苗枫 胡键 王姝倩 饶玲;抓了鼠标莫丢马克笔[N];广东建设报;2007年
8 记者 谢苗枫 胡键 实习生 王姝倩 通讯员 饶玲;设计绘图:抓了鼠标莫丢马克笔[N];南方日报;2007年
9 黎娜;LG手机抢“鲜”直击3D界面[N];国际商报;2009年
10 欧飒;假想界面:欲借手势凭空使电脑[N];新华每日电讯;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋娟芬;基于二维手绘图的虚拟服装三维同构造型的实现方法[D];东华大学;2012年
2 李响;基于手绘图的卡通角色建模与动画生成[D];浙江大学;2011年
3 段跃华;基于X-ray CT的沥青混合料粗集料基础特性研究[D];华南理工大学;2011年
4 赖耕;二维可压流体Euler方程的几类流动结构[D];上海大学;2010年
5 葛光涛;二维经验模态分解研究及其在图像处理中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 苑严伟;数字农业典型智能化装备虚拟仿真技术研究[D];中国农业机械化科学研究院;2010年
7 周筠;面向生物医学仿真的表面重建和四面体化技术研究[D];中南大学;2012年
8 花卫华;多约束下复杂地质模型快速构建与定量分析[D];中国地质大学;2010年
9 林远芳;基于二维LED屏旋转的体显示系统及其特性研究[D];浙江大学;2005年
10 刘伟;综放工作面煤矸界面识别理论与方法研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘姝婧;三维影视特效技术在动画电影产业中的发展历程[D];北京林业大学;2012年
2 陈佳铭;二维部分K空间数据重建磁共振图像[D];上海交通大学;2010年
3 朱延华;三维矿图可视化研究[D];山东科技大学;2010年
4 王雅;二维受限编码信道容量的分析计算[D];兰州理工大学;2007年
5 王庆浩;自由臂三维超声导航系统关键技术研究[D];山东大学;2010年
6 李长岭;自旋费米化的研究[D];安徽大学;2006年
7 雷万钧;二维超圆形颗粒离散元法的算法研究[D];吉林大学;2010年
8 王诚;改进的BEMD方法在图像信号处理中的应用[D];武汉科技大学;2006年
9 曹雄;土坡稳定性分析二维通用极限平衡法研究[D];长安大学;2006年
10 李禄;通航船舶三维吃水动态检测技术的研究[D];大连海事大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026