虚拟三维服装款式及褶皱效果显示研究

论文摘要

服装计算机辅助设计（Garment Computer Aided Design）技术已经走过了近30年的历程。自它诞生以来，服装加工的生产效率和产品质量得到大幅度提高。在服装CAD技术的带动下，计算机应用这一现代化技术在传统服装加工业中得以广泛的应用，从而为自身的发展创造了活力。三维服装CAD系统是服装CAD行业研究的前沿，与2D服装CAD有本质的区别。它基于一个模拟的人体模型，提供一个利用交互工具的服装设计环境。在这种环境的服装设计不再是2D的纸样，而是一件在人体模型上穿着的、真实展示的服装，其为服装工业提供前所未有的功能系统，可大大提高服装产品精度和生产效率。本课题的研究是基于智能服装款式设计系统的，此课题也是上海市教委的重点学科建设项目“服装设计与信息数字化研究”建设内容的子项目之一。它主要面向非服装设计专业的用户或设计爱好者，使他们在友好的人机交互中，实现对某一风格款式系列的智能化设计，从而替代了传统的设计师手工创作过程。本文分析了智能服装CAD三维子系统体系结构，生成了可控的人台模型和服装款式模型，并对生成算法做了分析和实现，设计完成了友好的人机交互界面，在此基础上研究了对应款式褶皱的产生算法，实现了具体效果。本文研究工作主要包括以下内容：首先综合分析了国内外服装CAD软件的现状和发展趋势，指出了服装款式设计CAD软件发展还不成熟的事实，结合国内服装生产市场现状，提出了服装CAD三维化的必要性。接着分析了二维环境下款式设计系统的基本原理。即根据服装款式设计特点，将款式分成衣领、衣片、衣袖、裤／裙等主要部件，使款式设计过程简化为若干部件的拼接组合过程。同时，给出了款式平面图的生成原理，确定了子系统的软硬件开发环境，为进一步讨论二维到三维的变换和三维模块的开发打下良好基础。通过对智能服装款式结构设计系统的整体分析，结合认知工程学“以用户为中心”的人机界面设计思想，以体现系统的智能性、交互性和友好性为宗旨，用VC++、OpenGL开发了一个视觉效果良好的服装显示界面。采用了使用Matlab处理数据、后台数据库存储数据、VC环境中使用数据的方法，保证了课题的数据整合和使用。着重完成款式设计系统中的三维子模块部分。主要包括设计三维图形单元接口（GUI），使用曲面构造符合工业标准的可控人台，绘制三维曲面模拟服装款式，给服装显示加上各种环境参数，最后给出了模拟褶皱效果的有效算法。具体来说，首先构建了三维款式曲面模型，并应用光照和材质处理手段实现了三维款式真实图形效果；运用多种手段实现三维款式的修改，以满足服装设计个性化需要；实现款式褶皱效果，极大地增强了服装地艺术表现能力。另外，系统还提供了对服装款式关键尺寸的智能调整修改功能，通过此类变换实现服装灵活的预览设计。在具体的工程背景下，本文研究了智能服装款式结构设计CAD系统中服装三维模块开发方法，创新性的实现了服装的整体三维款式和褶皱效果显示。论文所述内容，在现代纺织工程计算机辅助设计领域具有较重要的理论意义和较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第1章 绪论
• 1.1.研究背景
• 1.1.1.服装CAD技术的发展
• 1.1.2.国内外三维服装CAD系统简介
• 1.2.国内外研究趋势
• 1.2.1.人体测量和人体建模
• 1.2.2.三维服装展示
• 1.2.3.三维服装设计
• 1.3.服装智能款式设计系统
• 1.3.1.服装款式智能设计系统开发背景
• 1.3.2.服装智能款式设计系统的特点
• 1.4.内容组织及主要研究成果
• 1.4.1.本文主要研究内容
• 1.4.2.本文主要研究成果
• 1.5.本章小结
• 第2章 总体技术方案与开发环境
• 2.1.服装三维数据获取
• 2.2.人台与服装曲面建模方法
• 2.2.1.人台模型
• 2.2.2.服装模型
• 2.3.裙皱效果实现方法
• 2.4.总体技术方案流程
• 2.5.软硬件开发环境
• 2.5.1.VC6.0开发环境
• 2.5.2.OpenGL开发环境
• 2.5.3.Matlab与Access数据库
• 2.5.4.硬件环境
• 2.6.本章小结
• 第3章 基于OPENGL的三维可控人台构建
• 3.1.人台原始数据预处理
• 3.1.1.数据精简与分层处理
• 3.1.2.数据插值细分
• 3.1.3.顶点坐标预览修正
• 3.2.人台模型生成
• 3.2.1.模型的数学表示
• 3.2.2.人台生成算法分析
• 3.3.人台可控性与环境效果实现
• 3.3.1.人台可控性实现
• 3.3.2.具有真实感的人台环境效果实现
• 3.4.本章小结
• 第4章 服装款式数据处理
• 4.1.三维款式数据获取
• 4.2.服装空隙量模型
• 4.2.1.服装的放松量和空隙量
• 4.2.2.可变空隙量模型
• 4.2.3.关键截面空隙量推算
• 4.3.虚拟衣壳构造过程
• 4.4.三维款式轮廓数据生成
• 4.4.1.三维形体构造原理
• 4.4.2.款式轮廓数据生成算法分析
• 4.4.3.衣领轮廓线数据生成
• 4.4.4.下摆轮廓线数据生成
• 4.5.服装款式数据调整
• 4.5.1.款式关键点及对应层列数的存取
• 4.5.2.款式部件点处理
• 4.5.3.反算服装款式控制点
• 4.5.4.服装数据的存储过程
• 4.6.本章小结
• 第5章 三维服装整体效果显示
• 5.1.ACCESS数据库连接
• 5.1.1.ADO数据库连接技术
• 5.1.2.使用ADO连接Access
• 5.2.三维数据的传递
• 5.3.服装款式绘制过程
• 5.3.1.创建单元小曲面
• 5.3.2.领口的绘制过程
• 5.4.服装款式环境效果显示
• 5.4.1.服装光滑明暗处理
• 5.4.2.材质处理
• 5.5.人机交互界面开发
• 5.5.1.旋转视角功能
• 5.5.2.自由控制比例功能
• 5.6.服装关键尺寸修改
• 5.6.1.空隙量修改
• 5.6.2.轮廓线修改
• 5.7.本章小结
• 第6章 服装褶皱效果显示
• 6.1.服装褶皱效果
• 6.1.1.服装褶皱简介
• 6.1.2.模拟褶皱种类
• 6.1.3.服装褶皱效果模拟
• 6.2.褶皱具体实现过程
• 6.2.1.基于亮度值的服装褶皱模拟技术
• 6.2.2.基于三维网格划分的褶皱模拟
• 6.2.3.款式褶皱数据生成
• 6.3.褶皱效果显示
• 6.4.本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1.全文工作总结
• 7.2.进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文目录
• 附录