一種三維服裝紙樣的空間位置自動設置方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三維服裝模擬方法，特別涉及一種三維服裝紙樣的空間位置自動 設置方法。
【背景技術】
[0002] 三維服裝模擬在計算機動畫、服裝CAD和虛擬試衣等方面有廣泛的應用。真實感 的三維服裝模擬一方面可供服裝設計師評價服裝的設計效果，另一方面使消費者無需試穿 即可了解著裝效果。三維服裝模擬技術通過模擬服裝的制作過程減少服裝的設計時間，大 大縮短服裝的設計周期。隨著服裝電子商務的發(fā)展，網(wǎng)上虛擬試衣技術的出現(xiàn)成為必然。它 可將用戶選中的衣服在虛擬模特身上進行試穿，實現(xiàn)遠程的虛擬試衣，從而提高用戶體驗， 降低服裝的退貨率，增加服裝的銷售量。
[0003] 三維服裝模擬的流程一般是這樣的：首先，讀入一個三維的人體模型與二維的服 裝紙樣，然后交互地設置紙樣的縫合信息，再將二維服裝紙樣放置到三維人體的周圍，最 后，采用基于物理模型的方法進行服裝紙樣的縫合模擬，形成三維服裝模型。其中，二維服 裝紙樣在人體周圍空間位置的設置是三維服裝模擬的重要步驟之一，它影響到服裝模擬 的速度和質(zhì)量。目前，在大多數(shù)的服裝模擬系統(tǒng)中，紙樣空間設置方法通過交互的方法逐 一將二維服裝紙樣放置到三維人體的周圍。例如，文獻（陳青青，采用交互式縫合設置的 三維服裝模擬技術，計算機系統(tǒng)應用，2013年第22卷第4期）就采用交互的方法。這種 手工交互的方式，存在操作復雜、不直觀和速度慢的缺點。一些系統(tǒng)采用半自動的設置方 法，例如，文南犬 Tung Le Thanh, Andre Gagalowicz, Virtual Garment Pre-positioning, Computer Analysis of Images and Patterns， Lecture Notes in Computer Science， Volume 3691，2005 (Tung Le Thanh，Andr6 Gagalowicz，虛擬服裝的位置預處理，計算機圖 像與模式分析，計算機科學講義叢書，3691卷，2005)中采用基于小塑像（Figurine)的方 法，將二維服裝紙樣映射到小塑像上實現(xiàn)二維服裝紙樣的空間位置放置。該方法的不足之 處在于難以準確地設置紙樣在空間中的位置。為了解決該問題，本發(fā)明提出一種三維服裝 紙樣的空間位置自動設置方法，利用二維服裝紙樣與三維人體的輪廓線與特征線相對位置 的關系，實現(xiàn)智能、準確、便捷的三維紙樣空間放置，從而提高三維服裝模擬的速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于三維服裝紙樣的空間位置自動設置方 法法，將服裝二維服裝紙樣快速、準確地擺放在三維人體周圍，以便進行三維服裝的縫合模 擬。
[0005] 為解決該技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：
[0006] -種三維服裝紙樣的空間位置自動設置方法，其特征在于包括下列步驟：
[0007] 1)讀入一個三維人體模型；
[0008] 2)生成三維人體模型的特征點和特征線，并識別人體的各個部位；
[0009] 3)自動生成三維人體模型各個部位的空間包圍圓錐面；
[0010] 4)生成三維人體模型的二維人體輪廓線，包括左右前后四個面的輪廓線；
[0011] 5)讀入二維服裝紙樣；
[0012] 6)設置二維服裝紙樣的縫合信息，并將二維服裝紙樣進行三角網(wǎng)格化；
[0013] 7)將二維服裝紙樣移到步驟4)所述二維人體輪廓線周圍的合適位置；
[0014] 8)計算二維服裝紙樣相關的人體部位；
[0015] 9)將二維服裝紙樣映射到三維人體模型各個部位的空間包圍圓錐面上，獲得服裝 紙樣在人體模型周圍的空間位置。
[0016] 在步驟1中，三維人體模型可用三角形網(wǎng)格曲面或四邊形網(wǎng)格曲面表示。三維人 體模型可以是全身的人體模型，也可以是用于服裝立體裁剪的2/3或半身人體模特的數(shù)值 化模型。
[0017] 在步驟2中，人體模型的特征點包括頸、肩、肘、手、胸、腰、臀、襠、膝蓋、腳踝等。對 于不同類型的三維人體模型，其特征點也有所不同。特征點的確定可采用兩種方法。一種 是交互的方法，即通過鼠標在三維人體模型上點擊確定人體特征點的位置；另一種方法是 自動識別法，即通過三維人體模型的特征自動識別特征點。根據(jù)人體的特征點，可以將人 體分為不同的部位，包括頭、頸、上身、手和腿等。特征點和人體部位的識別采用文章.丨 〇a〇 Fradinho Oliveira,Dongliang Zhang, Bernhard Spanlang，Animating Scanned Human Models，Journal of WSCG 2003 ( Jo細 Fradinho Oliveira, Dongliang Zhang, Bernhard Spanlang，掃描人體的動畫，WSCG雜志，2003)中的方法。獲得人體的特征點后，生成人體的 特征線。特征線一般是經(jīng)過人體的特征點。特征線包括中心線、頸線、胸圍線，腰圍線和臀 圍線等。
[0018] 在步驟3中，生成人體各部位的包圍圓錐面是為了在設置服裝紙樣的空間位置 時，服裝紙樣能更貼近人體模型的周圍，以提高三維服裝縫合模擬的速度，并改善服裝縫合 的質(zhì)量。生成包圍圓錐面的人體部位包括頸部、上身、手臂和腿，它們通常為服裝包裹的部 分。生成包圍圓錐面時，根據(jù)身體各部位的大小，沿身體部位的主軸方向，計算出包裹該部 位的最小圓錐面，并將它設置為該部位的包圍圓錐面。為了在三維空間中顯示圓錐面，圓錐 面采用三維網(wǎng)格表示。有時為了簡化圓錐面，一些身體部位的包圍圓錐面也可用圓柱面表 不。
[0019] 在步驟4中，二維人體輪廓線包括正面、后面、左面和右面的輪廓線。人體的輪廓 線采用截面切割的方法獲得。具體方法是，從頭頂?shù)侥_底依次用間隔很小的平面切割三維 人體模型的各個部位，得到平面與人體的相交截面，然后計算截面的前后左右的極值點坐 標，最后，將所有截面的極值點連接，投影到二維平面中，獲得二維的人體輪廓線。顯示人體 的二維輪廓線時，將左面、正面、右面、后面的輪廓線依次按一定間隔顯示在二維平面中。
[0020] 在步驟5中，二維服裝紙樣的邊界是由直線與曲線組成的，二維服裝紙樣可以通 過二維設計的方法直接設計得到，也可以是通過三維曲面展開的方法設計得到。曲面展開 的方法參見發(fā)明專利（授權號：20110312749. 6 -種基于立體裁剪的三維服裝造型與紙樣 設計方法）中的方法。
[0021] 在步驟6中，二維服裝紙樣的縫合信息用于標明紙樣的哪些邊界是縫合在一起 的。這樣，在三維服裝縫合時，分離的紙樣將被縫合到一起成為三維的服裝。邊界的縫合 信息設置可用交互的方法實現(xiàn)。設置縫合信息后，需要對二維服裝紙樣進行三角網(wǎng)格化， 使二維服裝紙樣變成二維網(wǎng)格面。其目的是為了使二維服裝紙樣縫合后，形成三維的服裝 曲面。二維服裝紙樣三角網(wǎng)格化的方法參見文章Triangle:A two-dimensional quality mesh generator and Delauney triangulator. Jonathan Richard Shewchuk, University of California of Berkeley (三角形：一個高質(zhì)量的二維網(wǎng)格生成器和Delauney三角化 生成器，Jonathan Richard Shewchuk，加州大學伯克利分校）中的方法。該方法將多邊形 變?yōu)榫W(wǎng)格均勻的三角網(wǎng)格。該方法在Delauney算法的基礎上增加幾何約束（如角度、面積 和邊長）的方法，使得三角化后的網(wǎng)格均勻。
[0022] 在步驟7中，在二維平面中，用鼠標等交互工具將二維服裝紙樣移到二維人體輪 廓線周圍的合適位置，其目的是用三維人體模型在二維平面上的投影輪廓線代替三維人體 模型確定二維服裝紙樣在三維人體上的相對位置。例如，袖子是穿著手臂上的，因此，在移 動袖子紙樣的時候，需要將它放置到手臂輪廓線附近。
[0023] 在步驟8中，二維服裝紙樣相關的人體部位是通過二維服裝紙樣與二維人體輪廓 線的相對位置計算出來的。根據(jù)二維服裝紙樣的位置，可以判斷二維服裝紙樣落在哪個視 圖的輪廓線上，然后計算二維服裝紙樣與人體特征線和輪廓線的相對位置，判斷二維服裝 紙樣落在人體的哪個部位上。
[0024] 在步驟9中，二維服裝紙樣網(wǎng)格映射到人體模型各個部位的空間包圍圓 錐面上，獲得三維服裝紙樣在人體模型周圍的空間位置。我們采用文章Clemens Gro β , Arnulph Fuhrmann, Volker Luckas,Automatic pre-positioning of virtual clothing, Proceedings of the 19th spring conference on Computer graphic, 2003 (Clemens Gro P,Arnulph Fuhrmann, Volker Luckas，虛擬服裝的預定位，19 屆計算機圖形學春季會議論文集，2003)中的方法將二維服裝紙樣映射到人體部位的空間 包圍圓錐面上。采用該方法時，先將包圍圓錐面曲面展開為平面網(wǎng)格，然后將展開的圓錐面 網(wǎng)格放到二維平面中人體部位對應的位置，接著判斷二維服裝紙樣網(wǎng)格的頂點落在哪個二 維圓錐面網(wǎng)格的三角形內(nèi)，最后計算網(wǎng)格頂點的重心坐標。根據(jù)重心坐標，就可以將二維 服裝紙樣映射到空間包圍圓錐面上，從而實現(xiàn)二維服裝紙樣網(wǎng)格在三維人體周圍空間的放 置。
[0025] 采用上述技術方案，設計師只要將二維服裝紙樣放置到二維人體輪廓線附近，就 能自動計算出二維服裝紙樣在三維人體周圍的空間位置，用于進一步的三維服裝縫合模 擬。
[0026] 該發(fā)明可以應用于服裝設計領域，可以提高三維服裝設計的效率和質(zhì)量。相對手 工交互或半自動的方法，該方法放置紙樣的速度快，位置的準確度好高，自動化程度高；另 外，該方法操作方便，設計師只要在二維平面中移動紙樣的位置就可以設置二維服裝紙樣 在三維空間的位置。采用該技術方案降低了三維服裝設計操作的復雜度，可以被一般的服 裝設計師普遍使用。
【附圖說明】
[0027] 圖1 :本發(fā)明總體流程圖
[0028] 圖2 :三維人體模型及其特征線
[0029] 圖3 :三維人體模型各個部位的空間包圍圓錐面