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虚拟现实技术在纺织CAD中的应用

2020-12-01阅读(481)

虚拟现实技术在纺织CAD中的应用

论文摘要

当前,纺织CAD软件在织物外观模拟方面的技术已经比较成熟,但是对于设计好的织物在如何在场景中模拟展示的研究成果却不多。本文针对这一现状,提出将虚拟现实技术引入纺织CAD系统,利用其丰富的交互手段和感知功能,高度逼真地显示织物在最终使用场合的表现效果,便于设计人员直观地审察、校核及改进工艺。基于虚拟现实的纺织CAD系统继承了传统纺织CAD技术的优点,给CAD系统提供了一个逼真、自然、多感知的设计、展示环境,从而可大大提高设计的效率和质量。在研究过程中,本文依据虚拟现实技术原理以及基于图象和基于建模的实现方法,结合计算机图形学、真实感图形显示技术等方面的知识,分别对二维和三维的场景模拟提出一种设计方案和实现办法,取得了良好的场景模拟效果。本文开展的工作:1、二维场景模拟系统设计:针对二维的图片场景采用手工选点的方式选定映射区域。采用有限元网格划分技术对映射区域建立网格模型。提出一种基于向量运算的映射点获取算法以及MIP-MAP反走样算法为映射区域添加纹理图案。对各映射点的颜色值运用基于亮度的明暗效果处理方法进行调整,最终实现具有真实感的二维模拟效果图。2、三维场景模拟系统设计:充分发挥3DS MAX软件强大建模功能,采用VC++2005开发平台及OpenGL三维引擎进行模拟系统的软件设计。系统通过三维场景建立、模型重建、纹理映射和多模型场景选择四大功能模块实现模拟功能。1)利用3DS MAX软件建立原始三维场景模型,导出模型3DS文件。2)基于3DS文件块结构特点,设计一个3DS文件读入程序读取3DS文件中的模型信息;通过设定最大最小点实现模型的全显示,建立虚拟球,实现对模型的旋转、平移、缩放操作;建立光照模型体现场景的三维立体感,在以上操作的基础上调用OpenGL函数实现对模型的重建。对重建的模型采用拉普拉斯平滑算法进行平滑处理。3)提出三种纹理坐标分配方案,取得良好的纹理映射效果。4)对于多模型场景,提出多模型场景选择算法,实现对场景中不同模型的选择与操作,最终得到理想的三维模拟效果。建立织物的场景模拟系统,可以使不同的用户根据自己的需求,选择二维或者三维的平台观察织物在场景中的实际使用效果。其应用缩短织物设计周期、降低织物开发的难度和成本,同时通过网络可以方便地构建织物生产企业和客户之间沟通、交流的平台。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1、引言
  • 1.2、纺织CAD概述
  • 1.2.1、纺织CAD发展历程
  • 1.2.2、国内外纺织CAD系统发展情况
  • 1.2.3、纺织CAD存在的问题
  • 1.3、虚拟现实技术概述
  • 1.3.1、虚拟现实技术简介
  • 1.3.2、虚拟现实技术实现方法
  • 1.4、本课题的目的和意义
  • 1.5、本文的研究内容
  • 1.5.1、场景模拟系统设计原理
  • 1.5.2、本文的组织架构
  • 第二章 二维场景模拟系统设计
  • 2.1、系统总体设计方案
  • 2.1.1、系统整体架构
  • 2.1.2、系统各功能模块概述
  • 2.2、场景输入模块
  • 2.2.1、场景选取
  • 2.2.2、映射区域获取
  • 2.3、网格划分模块
  • 2.3.1、曲线拟合
  • 2.3.2、网格划分
  • 2.4、纹理映射模块
  • 2.4.1、纹理映射基础
  • 2.4.2、基于向量运算的纹理映射算法
  • 2.4.3、MIP-MAP反走样技术
  • 2.4.4、明暗调整
  • 2.5、模拟效果展示
  • 2.6、本章小结
  • 第三章 三维场景模拟技术基础
  • 3.1、OPENGL简介
  • 3.1.1、OpenGL的基本功能
  • 3.1.2、OpenGL基本绘制过程
  • 3.1.3、OpenGL的优点和不足
  • 3.2、3DS MAX简介
  • 3.2.1、3DS MAX的建模方式
  • 3.2.2、建立三维模型
  • 3.3、3DS文件结构
  • 3.3.1、3DS文件结构层次
  • 3.3.2、本系统需要读取的编辑块
  • 3.4、OPENGL变换
  • 3.4.1、三维模型显示流程
  • 3.4.2、OpenGL中的坐标变换
  • 3.5、OPENGL光照、材质处理
  • 3.6、OPENGL纹理映射
  • 3.7 本章小结
  • 第四章 三维场景模拟系统设计
  • 4.1、系统总体设计方案
  • 4.1.1、系统整体框架
  • 4.1.2、系纺各功能模块概述
  • 4.2、模型重建模块
  • 4.2.1、3DS文件读入程序设计
  • 4.2.2、创建交互工具
  • 4.2.3、建立光照
  • 4.2.4、模型的光顺化
  • 4.3、纹理映射模块
  • 4.3.1、模型的纹理显示流程
  • 4.3.2、基于球面的纹理映射算法
  • 4.4、多模型场景选择模块
  • 4.5、本章小结
  • 第五章 三维场景模拟系统实现及效果展示
  • 5.1、软件的开发平台
  • 5.2、软件的主界面
  • 5.3、软件结构图
  • 5.4、各结构的模块功能实现
  • 5.4.1、视图显示栏
  • 5.4.2、导入纹理模块
  • 5.4.3、多模型场景中的模型选择
  • 5.5、展示效果图
  • 5.6、本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1、本文主要的研究工作
  • 6.2、对未来工作的展望
  • 参考文献
  • 硕士期间参与的研究项目与发表录用的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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