论文摘要
织物仿真是一项难度较高的技术,也是当今计算机图形学研究领域和纺织工程研究领域的共同研究热点。论文以虚拟着装系统为研究背景,对织物外观仿真的关键技术进行了探索和研究,并对服装的载体一人体的建模技术进行了研究,最后将这些研究结果应用于虚拟服装试穿系统中,取得了一些有意义的成果。针对织物织造方法的多样性,组成原料的复杂性,在给出织物分类的基础上,分析了各种织物的结构特点,对织物复杂的物理机械性能也进行了详细阐述,介绍了织物各种物理性能的测试方法和评价指标。根据服装与人体结构的关系,在服装结构特征的基础上,抽取出决定人体体型的主要数据如肩宽、身高、胸围、腰围、臀围等作为参数,提出了一种适合于虚拟服装的个性化三维人体参数化建模方法。这种建模方法的特点是建模数据量小,算法灵活,重建人体模型的速度快,易于实现个性化。针对这种由于较少的数据量建模而引起的分辨率低、网格模型粗糙的缺陷,论文中利用基于改进半边结构的Loop算法对人体表面网格模型进行光顺处理,实验结果证明,该方法可以有效地改善人体表面几何模型的曲率变化梯度,提高了重建模型的分辨率。论文中分析了表征织物外观特征的一些宏观参数以及这些参数的提取方法,以弹簧一质点模型为基础,将织物视作由无数质点构成的力学系统,在质点间的力学联系中考虑织物宏观和微观的特性,并以参数化弹簧一质点模型来改善现有的织物仿真模型,表现不同风格织物的仿真效果。另一方面,运动方程的求解方法是提高织物仿真效率的有效手段,论文在现有的织物仿真方程求解算法的基础上,提出一种改进的嵌入式Runge-Kutta算法来提高织物仿真效率,实验结果证明了该算法能在固定的时间步长内实现自适应步长调整,在得到合理误差估值的同时,可以确保较高的仿真精度和仿真效率。织物仿真过程中涉及到织物与支撑物、织物与织物自身的两种不同干涉,因此处理的方法也各不相同。论文在织物与支撑物之间的干涉采用基于层次剖分的包围盒干涉检验方法,织物自身之间的干涉采用基于矢量的三角网面体干涉检验方法。为了提高织物动态仿真的真实感,论文详细论述了织物纹理映射技术的特点和方法,并介绍了基于物理的光照模型在织物仿真中的应用。通过这些技术的实现,有效改善了织物动态仿真的效果。服装衣片的矢量化网格剖分是实现服装衣片二维/三维映射的关键技术,论文介绍了二维服装衣片的矢量化网格剖分原理,并提出了一种适合于织物仿真模型的网格剖分算法,在此基础上实现了服装衣片的仿真。针对虚拟服装的特点,采用简化的弹簧—质点模型表示衣片网格,并详细分析了该模型的受力情况,在给定衣片之间缝合边界对应关系的前提下,给出三种不同条件下缝合模式,并对虚拟服装建模中涉及到的缝合力进行了定性分析。在理论和技术研究的基础上,开发了一个虚拟着装系统,该系统避免了动态迭代过程中的大量干涉检验及处理问题。最后,论文阐述了开发一个实时的、完善的虚拟着装系统的技术思路。
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标签：织物仿真论文; 弹簧质点模型论文; 人体建模论文; 算法论文; 干涉检验论文; 网格剖分论文; 虚拟缝合论文; 虚拟着装论文;