积件化草图交互式三维服装设计方法及重用技术研究

论文摘要

服装CAD系统从二维向三维转变,是三维计算机技术成熟与服装个性化定制需求日益强烈的一个必然趋势与结果。三维服装曲面的生成、编辑造型,三维服装裁片的自由交互设计是三维服装几何设计的核心关键,对提高服装业CAD自动化程度及竞争力有重要意义。本文在分析现有服装CAD系统研究现状基础上,提出了积件化草图交互式三维服装设计方法及重用设计技术。通过积件化曲面生成、轮廓线草图交互驱动曲面造型实现服装外形轮廓设计,通过三维裁片款式线草图交互勾绘实现服装内形分割设计,通过轮廓线与款式线编码/解码实现服装曲面、裁片的分层重用。提出积件化三维服装曲面生成方法。将具有一定独立功能的单元抽象为服装积件,并给出积件的描述与定义。针对不同积件曲面生成特点,提出切面分片构建、数学参数模型构建、切面构建与数学参数模型混合构建三大类方法。轮廓线从曲面边界提取或根据数学参数模型生成。给出搭附类拼接、缝合类拼接和垫衬类拼接三种方法对各服装积件进行组装搭配,进而生成款式各异的服装曲面。提出基于轮廓线草图交互驱动的三维服装曲面造型方法。归纳出11种约束类型,通过轮廓线层次驱动模型,即包络线层、截面环层的层内、层间驱动关系描述,构建几何约束图。通过确立约束求解的优先机制、迭代机制、释放机制,对约束图进行约束求解,实现轮廓草图联动,进而驱动曲面变形。给出三种拼接类型的相邻积件曲面更新方法,以维护积件曲面造型的完整性。提出基于款式线草图交互勾绘的三维服装载片设计方法。引入多种款式线,并给出其在三角网格曲面的生成方法。通过将裁片工艺的内在机理转化为约束机制,保障勾绘的合理性;通过分析款式线在基于质点-弹簧模型的三维裁片展平中的影响,指导款式线草图交互勾绘,提高三维服装裁片的设计质量。给出款式线预处理方法,通过三维裁片封闭边界搜索、裁片区域内部网格顶点自动判断、裁片曲面网格重新三角化等步骤,快速生成三维裁片。提出三维服装曲面、裁片的重用设计方法。以轮廓线为对象,以服装曲面初始状态为参考,对轮廓线进行编码存为模板,对模板解码提取设计信息,映射后得到相似轮廓线形状,进而恢复出相似形状服装曲面。以款式线为对象,针对积件曲面网格拓扑在拼接前固定不变、拼接后动态变化的特点,给出款式线全信息与部分信息编码/解码方法,实现款式线在不同服装曲面上的映射,进而得到系列化相似形状款式线与三维裁片。最后将本文算法应用于三维服装设计系统LSx,给出了运用该系统进行丰富多样的三维服装设计实例。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 服装设计模式研究现状
• 1.2.1 二维服装交互设计模式研究现状
• 1.2.2 二维服装交互设计、三维服装模拟模式研究现状
• 1.2.3 三维人体模型上直接进行服装设计模式研究现状
• 1.3 相关三维服装设计方法研究现状及本文方法的提出
• 1.3.1 基于草图交互的三维服装设计方法研究现状及不足
• 1.3.2 基于服装部件拼接的智能化服装设计方法研究现状及不足
• 1.3.3 三维服装设计结果重用技术研究现状及不足
• 1.3.4 积件化草图交互式三维服装设计方法及重用技术的提出
• 1.4 本文研究背景及组织思路
• 1.4.1 研究背景
• 1.4.2 本文组织思路
• 第2章 三维服装几何设计造型基础
• 2.1 服装几何设计造型知识基础
• 2.1.1 服装外形轮廓变化造型
• 2.1.2 服装内形分割变化造型
• 2.2 服装几何设计造型技术基础
• 2.2.1 服装三角网格曲面描述及其数据结构定义
• 2.2.2 服装轮廓曲线的数学描述及离散方法
• 2.2.3 服装曲面可展度数学描述及省道添加内涵
• 2.3 服装几何设计造型数字人体基础
• 2.3.1 三维人体数字化与模型描述
• 2.3.2 三维人体特征识别与关键尺寸获取
• 2.3.3 三维人体模型变形
• 2.4 本章小结
• 第3章 三维服装轮廓线及曲面的积件化生成
• 3.1 引言
• 3.2 三维服装积件的抽象与定义
• 3.2.1 基本图形元素定义
• 3.2.2 三维服装积件的层次化抽象描述
• 3.3 基于等值切面分片构建的积件曲面生成
• 3.3.1 积件曲面等值切面分片构建
• 3.3.2 积件曲面形状的调整
• 3.3.3 积件轮廓线的提取
• 3.3.4 积件关键尺寸的获取
• 3.3.5 积件接口描述
• 3.3.6 典型积件生成过程简介
• 3.4 基于数学参数模型构建的积件曲面生成
• 3.4.1 基于人体特征的积件基线生成
• 3.4.2 积件轮廓线构建及曲面生成
• 3.4.3 典型积件生成过程简介
• 3.5 基于等值切面与数学参数模型混合构建的积件曲面生成
• 3.6 三维服装积件拼接
• 3.6.1 搭附类积件拼接
• 3.6.2 缝合类积件拼接
• 3.6.3 垫衬类积件拼接
• 3.7 三维服装曲面积件化生成实例
• 3.8 本章小结
• 第4章 基于轮廓线草图交互驱动的积件曲面造型及重用技术
• 4.1 引言
• 4.2 三维服装积件轮廓草图交互的约束定义与描述
• 4.3 三维服装积件轮廓草图交互的几何约束图构建
• 4.3.1 几何约束系统与几何约束图
• 4.3.2 基于轮廓线层次驱动模型的约束图构建
• 4.4 三维服装积件轮廓线草图交互的约束求解机制
• 4.4.1 约束求解优先机制
• 4.4.2 约束求解迭代机制
• 4.4.3 约束求解释放机制
• 4.5 基于轮廓线草图交互约束求解驱动的服装积件曲面更新
• 4.5.1 基于约束图求解的相关概念
• 4.5.2 基于约束图求解的算法流程
• 4.5.3 轮廓曲线更新服装积件曲面
• 4.5.4 相邻服装积件曲面更新维护
• 4.6 基于轮廓线编码/解码的三维服装积件曲面重用设计
• 4.6.1 编码/解码相关概念
• 4.6.2 轮廓线控制点的编码/解码
• 4.6.3 轮廓线模板匹配宽松/紧身服装积件
• 4.7 三维服装曲面造型实例
• 4.8 本章小结
• 第5章 基于款式线草图交互勾绘的服装裁片设计及重用技术
• 5.1 引言
• 5.2 服装裁片及款式线图元定义
• 5.3 三角网格曲面上款式线草图交互勾绘生成
• L的生成'>5.3.1 直线类型缝合线C_L的生成
• SPL的生成'>5.3.2 样条插值曲线类型缝合线F_SPL的生成
• TL、D_L、G_L、N_L的生成'>5.3.3 C_TL、D_L、G_L、N_L的生成
• 5.4 三维服装款式线草图交互勾绘中的约束机制
• 5.5 三维服装裁片的自动搜索确定
• L的预处理'>5.5.1 款式线S_L的预处理
• 5.5.2 三维裁片封闭边界的确定
• 5.5.3 裁片区域内部网格顶点的确定
• 5.5.4 裁片曲面网格的重新三角化
• 5.6 三维服装裁片展平及款式线对展平效果的影响
• 5.6.1 基于质点-弹簧模型的三维服装裁片展平
• L、G_L款式线对三维服装裁片展平效果的影响'>5.6.2 D_L、G_L款式线对三维服装裁片展平效果的影响
• 5.7 基于款式线编码/解码的三维服装裁片重用设计
• 5.7.1 固定三角网格拓扑下款式线全信息编码/解码
• 5.7.2 动态三角网格拓扑下款式线部分信息编码/解码
• 5.8 三维服装裁片设计实例
• 5.9 本章小结
• 第6章 三维服装设计系统LSX及相关设计实例
• 6.1 LSX系统功能简介
• 6.2 三维服装设计流程
• 6.3 三维服装设计实例
• 6.4 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 今后的工作
• 参考文献
• 附录1:攻读博士学位期间主要的研究成果
• 附录2:研究生期间参与的项目及其获得的奖励和荣誉
• 致谢