收藏本站
《东华大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

三维织物仿真的研究

李蓓蓓  
【摘要】: 织物仿真常指对柔性纺织品静态和动态以及着装效果和性能的计算机模拟。二维织物的材料属性与织法结构的仿真显示研究较为普遍,而三维织物的材料属性与织法结构的仿真显示研究在国内外则刚起步。主要以有限元等迭代算法为主,该方法能达到一定的仿真效果,但计算量大是这些算法的不足。纺织学界对织物风格仿真的研究较早,计算机图形学界对此的研究则始于上世纪八十年代中期,标志性的文献是由Weil Jerry提出一种悬挂的三维织物在受到一定约束时的三维效果描述。目前织物真实感模型算法主要是围绕光照处理和纹理映射,产生褶皱、悬垂、纹织效果等细节,这些算法一般是针对织物的某种属性进行仿真。 本课题提出多种有效且快速算法,研究三维动态织物皱褶属性与织法的仿真,实现较好的织物三维仿真显示效果,为织物皱褶属性在三维服装上的动态效果显示提供技术基础。研究内容包括静态与动态两部分,静态部分主要从织物的三维模型以及光照模型入手,产生真实感效果。动态部分主要是仿真织物运动以及在风中飘动的过程。 在基于织物组织结构的三维模型及三维效果仿真研究方面:本研究根据织物的属性,研究几种三维算法,模拟织物的织法结构以及各类织物的三维仿真模型。目前研究者一般都采用Phong光照模型模拟三维物体,此模型适用于光滑表面的三维物体,而织物表面比较粗燥,把Phong光照模型应用于织物仿真需要改进。本研究提出一种光照模型的改进算法,把Phong模型与BRDF(BidirectionalReflectance Distribution Function双向反射分布函数)光照模型相结合,Phong光照模型用于模拟织物的三维几何属性,BRDF光照模型用于模拟织物的织法结构。针对织物的特性,改进这两种光照模型,修改一些参数,使得这两种光照模型适用于三维织物,并找出这两种光照模型的参数关系,实现了具有织物织法结构与几何属性的三维效果。 在毛料织物质感微观属性的三维模型及三维效果仿真研究方面:研究反映毛料织物毛羽效果与织法结构的毛料织物仿真的映射合成法。毛料等织物质感的微观属性集中体现在毛羽状态的反映,根据毛料等表面织物的属性,把织物光亮度的有规律性与随机性相结合,实现毛料等织物材质与织法结构的同时仿真显示。提出毛料织物仿真的映射合成法,把纱线和绒毛分开仿真,分为三个过程。首先模拟去毛纱线的几何和光照效果,再模拟纱线上的绒毛,最后把仿真后的绒毛效果映射合成到纱线的仿真效果中,实现毛料织物逼真的模拟。 在基于风噪声理论三维织物动态仿真的研究方面:研究基于织物的三维动态仿真模型及效果显示,提出基于风噪声的三维织物模拟方法,以1/f噪声与Perlin噪声为基本方程,实现三维织物运动过程的模拟。把1/f和Perlin噪声模型应用于织物动态模拟,由于采用了非迭代算法,显示出较快的显示速度。 在基于信号调制方法仿真织物动态过程的研究方面:研究实现不同材料织物在风中飘动时不同特性的仿真,对噪声理论应用于织物三维动态仿真加以改进。提出织物运动过程随机方程模拟方法,把风与织物材料对织物运动过程的影响分开考虑,分别用随机函数的不同频率段表示风与材料对织物运动的影响,采用振幅调制方式实现这些函数的结合,最终实现三维织物的动态仿真。随机函数的基本方程是正弦波,其振幅连续变化,可用来表示风中飘动织物不断变化的波形,仿真风与织物材料对织物运动的作用。此算法具有风噪声算法的快速性,同时可根据织物不同材料的皱褶属性,仿真不同的运动效果。 在基于物理与信号模型综合方法来模拟风中织物飘动的研究方面:研究不同的风对织物运动模拟的影响,通过把风噪声理论建立的织物运动方程与物理方程相结合。提出用织物动态仿真的物理与信号模型相结合的方法,物理模型用于模拟织物在静态时的受力情况,信号模型用于模拟织物受到的动态力,把信号与物理模型相结合来模拟织物在风中飘动过程。从宏观上分析织物的受力,以确定织物形状的基本方程,最后把随机方程与物理学模型相结合,实现织物在不同风作用下运动的仿真。 在基于遗传算法三维织物运动时图案变形的研究方面:研究图案织物在运动时的图案变形情况。织物在运动过程中,图案会随着织物三维形状变化而发生变形。由于织物的结构具有一定的规律性,可采用迭代算法来实现织物运动过程中图案的变形。提出织物图案变形的模拟方法,通过遗传算法模拟该过程,并对遗传算法进行改进,在变异点的定义中提出,产生变异的原因是因为该点受到外力作用,定义了变异点织物的变形方程。 在基于优化的适应度函数法模拟织物仿真的研究方面:研究适合于织物仿真的优化适应度函数方法。传统的遗传算法通过多次迭代后可以模拟织物的某种属性,得出较好的模拟效果。但这些遗传算法在迭代过程中,不能根据迭代效果调节适应度函数,迭代多次后方可收敛,由于受到计算机速度的影响,通常采用减少迭代次数来提高计算机的模拟速度,但模拟效果就会降低。提出一种优化适应度函数继承算法模拟织物的运动过程,针对简单遗传算法在织物仿真中速度慢的缺点,对适应度函数进行改进。结合织物的特征,在迭代过程中统计遗传算法的收敛性以及种群的个数,采用随机化方法动态调整适应度函数,有效缩短遗传算法的收敛时间,以此达到快速而有效的织物仿真效果。以一种织物的仿真为例,说明采用一般遗传算法与改进适应度函数后,两种算法在仿真速度与仿真效果具有明显差别。 本课题对三维织物仿真进行系统深入研究,为服装纹理三维动态显示提出了理论依据,在该领域具有较好的理论意义及应用价值。为计算机图形学、智能计算和动力学模型在纺织中的应用提供理论依据,有助于计算机图形学、虚拟现实技术的发展。并试图开拓新的织物仿真领域,譬如对不同织物的漂浮性、悬垂性、皱褶性等属性进行研究。这些工作为柔性CAD、3D服装CAD、3D虚拟试衣、虚拟现实、人物动画等众多领域中的应用打下理论基础。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP391.9

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 夏新华,潘志庚;基于统计模型的海水运动仿真[J];计算机仿真;2005年01期
2 刘卉,陈纯,施伯乐;基于改进的弹簧-质点模型的三维服装模拟[J];软件学报;2003年03期
3 马凌洲,许端清,陈纯;基于网格模型的面料二维虚拟场景模拟[J];中国图象图形学报;2003年08期
4 齐越,沈旭昆,段米毅,程惠琳;基于Perlin噪音绘制云的方法[J];系统仿真学报;2002年09期
5 颜钢锋,杨宝柱;织物光照模型及其计算机模拟[J];浙江工程学院学报;1999年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴元斌;《计算机图形学》教学的几点体会[J];安康师专学报;2004年06期
2 吴志明;王鹏;;基于OpenGL的三维服装CAD中光照技术的实现[J];北京服装学院学报(自然科学版);2005年04期
3 贾同,陈文娟,裘初,石民勇;多梯度复杂图像的分割[J];北京广播学院学报(自然科学版);2003年01期
4 刘东艳,申功勋;嵌入式软件可靠性测试平台仿真器分系统研究[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
5 徐元勇,王仲谋,蔡志权;典型二次曲面实时成象的改进算法[J];北京航空航天大学学报;1997年03期
6 崔智,张良震,朱淼良;用于放射治疗计划的CT模拟技术研究[J];北京生物医学工程;2001年03期
7 夏平,孟凡鹃,姚进;三维服装CAD技术研究综述[J];成都纺织高等专科学校学报;2005年02期
8 吴涓,宋爱国,李建清;一种基于物理意义的快速力反馈形变模型及实时力觉响应算法[J];传感技术学报;2005年01期
9 刘峰,胡非;用遗传算法优化工业污染源布局[J];城市环境与城市生态;2003年06期
10 吴小芳,徐智勇,蔡忠亮,杜清运;数字地图注记中特殊矢量字体的显示[J];测绘通报;2003年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴龙;张欣;任小玲;;基于三维人体测量的参数化数字人台的研究[A];2005现代服装纺织高科技发展研讨会论文集[C];2005年
2 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
3 林秋杰;段红;;基于Creator的3D建模适时性优化方法[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
4 刘载文;连晓峰;王小艺;;数字人体建模仿真方法及在三维服装CAD的应用[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
5 李建华;;基于多步法理论的圆的裁剪算法[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年
6 汤敏;王惠南;;基于IDL语言的医学图像可视化初步研究[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
7 刘卓;徐秀英;王博亮;;基于OpenGL的人眼晶状体建模与可视化[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
8 沈超;沈明忻;赵杰煜;;基于物理模型的交互式服装实时动画[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
9 WANG Jin*,LU Guodong*, CHEN Long*, Zhang Dongliang *State Key Lab. of CAD&CG, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China Digital Fashion Ltd, Osaka, Japan;3D GARMENT SURFACE DESIGN USING SKETCH-BASED MODELLING METHOD[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年
10 岳敏楠;柳建华;;基于遗传算法的车辆用空调换热器的优化[A];中国制冷学会2007学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 莫灿林;多类型随机图形生成方法及应用研究[D];浙江大学;2004年
2 陈(日午);关于真实感服装生成算法的研究[D];西北工业大学;2000年
3 孙玉文;面向快速原型制造的反求工程关键技术研究[D];大连理工大学;2000年
4 张宝印;基于矢量的时序图形图像处理技术的研究与实践[D];解放军信息工程大学;2001年
5 郑文刚;离散元工程计算软件前后处理系统[D];大连理工大学;2002年
6 汤晓安;基于几何与图像的混合建模与绘制技术研究[D];国防科学技术大学;2001年
7 张庆丰;织物成形模拟的有限元方法研究[D];西北工业大学;2002年
8 冯建民;计算机辅助强度试验系统研究[D];西北工业大学;2002年
9 于辉;发动机故障图像的三维测量、视觉重建与识别方法研究[D];南京航空航天大学;2002年
10 乌秀春;反求工程中基于图像灰度信息的三维曲面重构研究[D];大连理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王俊琪;可视化矿进通风仿真系统研究[D];辽宁工程技术大学;2000年
2 王瑜;OpenGL在三维造型中的应用[D];大连理工大学;2000年
3 范江波;基于面绘制的虚拟内窥镜技术的研究与应用[D];西北大学;2000年
4 牛欣;车辆牌照识别若干关键技术的研究[D];北京工业大学;2000年
5 吴承文;冲压模可视化仿真模拟[D];浙江工业大学;2001年
6 马丽华;CRT曝光式数码彩扩技术的研究[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
7 齐同军;科学计算可视化在结构有限元分析中的应用[D];大连理工大学;2001年
8 刘保权;医学图象可视化技术的研究与实现[D];西北大学;2001年
9 陈曦;可视化VRML编辑环境SVBuilder(Simple VRML Builder)的设计与实现[D];西北大学;2001年
10 张雪锋;参数曲线曲面的快速生成算法研究[D];西北大学;2001年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 凌华;对标准色度学系统颜色空间的理解[J];包装工程;2003年02期
2 周赳;纹织CAD系统的应用功能及研发方向[J];纺织导报;2003年02期
3 任莺,张瑞云,李汝勤;国内外纺织CAD发展状况及动向[J];纺织学报;1999年06期
4 沈炜;吴钦彤;;6144针大型电子提花机的机械结构和控制系统[J];纺织学报;2006年01期
5 贾秋菊,王小铭;一种动态切分的颜色量化算法[J];华南师范大学学报(自然科学版);2005年01期
6 石洪波;马驷良;韩笑;;一种基于小波变换图像去噪的新方法[J];吉林大学学报(理学版);2007年04期
7 李庆峰;付忠良;刘琴;;一种高效的倾斜图像校正方法[J];计算机工程;2006年21期
8 凌卫新,凌玲;关于图像色彩压缩的一种新聚类算法[J];计算机工程;1996年04期
9 郏宣耀;滕少华;;一种基于聚类的彩色图像分色算法[J];计算技术与自动化;2006年01期
10 王可,陆长德,乐万德;色彩相似性度量的研究与应用[J];计算机应用研究;2005年10期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 车江宁;有色纤维测配色的研究[D];东华大学;2002年
2 韩晓微;彩色图像处理关键技术研究[D];东北大学;2005年
3 马凌洲;计算机辅助织物创新设计与制作系统的研究与实现[D];浙江大学;2005年
4 吴海虹;织物组织识别系统中关键技术的研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 杨配裕;数字图像处理技术对纬编提花针织物花型的识别和意匠图自动生成的研究[D];东华大学;2007年
2 吴梦熊;三维织物动态真实感仿真技术研究与实现[D];东华大学;2008年
3 褚励耘;三维柔性织物动态模拟的研究[D];东华大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 郝金勇,冯毅力,李汝勤;织物三维着装系统中几何建模和纹理映射技术的研究[J];东华大学学报(自然科学版);2000年04期
2 张瑞云;用纹理映射技术实现三维着装效果展示[J];东华大学学报(自然科学版);2000年04期
3 王进,潘志庚,叶澄清;一种基于轮廓多边形的图像变形算法[J];计算机研究与发展;1999年11期
4 刘卉,许端清,陈纯;服装CAD综述[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年06期
5 杨名生,丑成业;基于消隐算法的双Beta样条曲面浓淡处理方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1996年03期
6 赵沁平;分布式虚拟战场环境—现代战争的实验场[J];系统仿真学报;2001年S2期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周纬杰,王辉;基于辐射度与Phong模型的高级光照模型及光线跟踪实现[J];计算机工程与应用;2002年17期
2 张建英,张方强;一种变化光照条件的织物真实感图形绘制方法[J];系统仿真学报;2004年05期
3 章忠杰;徐燕凌;;基于HLSL的光照模型的研究和实现[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年23期
4 高玉双;;基于离散点的光线跟踪的研究[J];计算机应用与软件;2008年04期
5 吴文珍;李全忠;王海峰;田媛媛;;油田虚拟现实系统中的光照模型算法研究及应用[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2008年01期
6 李中梅,鲍旭东;三维表面与平面数据间的自适应配准[J];计算机工程与应用;2004年23期
7 赵辉煌;周德俭;黄春跃;;一种改进的灰度重构形状光照模型及其实现[J];计算机集成制造系统;2009年10期
8 胡勇修;李辉;石晓春;;基于光照模型的遥感图像与DEM配准方法研究[J];国土资源遥感;2011年01期
9 余成;双迹线造型法[J];计算机学报;1993年04期
10 沈沉,沈向洋,马颂德;基于图像的光照模型研究综述[J];计算机学报;2000年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王翔;杨小利;王钧;;三维织物及复合材料的发展与应用[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
2 王春华;彭金花;;新型潜器长尾喷管的研制[A];第十三届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1999年
3 陈大炜;谢胜利;;基于场景图系统的实时逐像素光照技术研究[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
4 谢文军;陈皓;刘晓平;;基于GPU的实时水面模拟方法研究[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
5 张德政;吴婧;阿孜古丽;;基于OpenGL的虚拟现实技术在遥操作机器人系统的研究与实现[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
6 顾尔丹;马凌洲;许端清;陈纯;;提花织物外观的计算机模拟生成[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
7 王芳;;用作障碍织物产品的涂层织物研发[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
8 王海颍;秦开怀;;一种全景图构造与全局调整的新方法[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年
9 赵杨;徐丹;;基于笔刷的多风格艺术绘制[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
10 僧德文;李仲学;李春民;;真实感图形绘制技术在矿床三维可视化中的应用[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 特约作者 朱云;不败传说之第五幕——GeForce FX[N];电脑报;2002年
2 ;野猫归来[N];计算机世界;2004年
3 郑英;江阴自主研发产品获JEC复合材料展创新奖[N];江阴日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李蓓蓓;三维织物仿真的研究[D];东华大学;2007年
2 陈从平;芯片封装中时间—压力点胶过程建模、控制与应用研究[D];华中科技大学;2007年
3 乌秀春;反求工程中基于图像灰度信息的三维曲面重构研究[D];大连理工大学;2002年
4 赵辉煌;SMT焊点图像处理及焊点三维质量信息提取技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 陈大炜;基于场景图系统的虚拟环境生成真实感问题研究[D];华中科技大学;2006年
6 陈永康;3DGIS中大数据量场景可视化研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
7 郝平;基于图像灰度的自由曲面重构算法研究[D];大连理工大学;2005年
8 史红兵;计算机动画中的若干关键技术研究[D];浙江大学;2007年
9 王向红;多波束条带测深系统数据后置处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 吴文渊;从热红外遥感获取断裂相关信息的分析方法研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈俊琰;织物外观仿真软件研发[D];东华大学;2006年
2 马庭元;基于体绘制的头部CT断层图像的可视化研究与实现[D];沈阳工业大学;2005年
3 郭小凯;光线跟踪及其加速算法的研究[D];西安电子科技大学;2008年
4 张哲;无缝针织物设计效果模拟展示系统的研究与实现[D];东华大学;2011年
5 陈超;用OpenGL技术在虚拟环境中构建三维模型的实践[D];电子科技大学;2007年
6 张璐;真实感虚拟场景中光线跟踪算法的应用与改进[D];电子科技大学;2008年
7 赵彦;基于GPU技术的增强现实系统[D];电子科技大学;2009年
8 吴玉清;地图制图中地貌晕渲实现技术的研究[D];中国测绘科学研究院;2010年
9 王健;头发的真实感绘制算法研究[D];吉林大学;2011年
10 王娈;智能化阴影润饰系统的研究[D];武汉理工大学;2002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