CN101501731B - 穿戴模拟装置及其方法 - Google Patents

Abstract

将衣服用粗多边形分割后模拟出穿戴状态，计算出作用在用多边形分割后的各多边形上的力，并使该衣服变形。作用在衣服各部分上的加速度大致成为0时，将多边形切换为细多边形，继续进行模拟。能在短时间内实时地模拟出衣服的穿戴状态。

Description

穿戴模拟装置及其方法

技术领域

本发明涉及利用布帛的衣服的穿戴模拟，特别涉及模拟的高速化。 

背景技术

公知有使设计上的衣服穿戴于人体模型上，模拟穿戴状态的技术。在该技术中，将衣服分割成多个多边形，从与人体模型之间的接触引起的阻力、摩擦力、多边形间的应力、衣服的重力等求出作用在各多边形上的力，模拟出多边形的变形。然后直到衣服达到大致一定稳定的形状时，或进行规定次数模拟时停止计算，得到衣服的穿戴状态。 

在这种模拟中，网眼越详细就会增加模拟的精度，但增加计算量。另一方面，网眼变粗时，虽然计算量减少，但得不到模拟的精度。关于这一点，专利文献1公开了用多边形数量较少的粗模型进行模拟，接着变更为多边形数量较多的详细模型的技术。其中在专利文献1(日本特开2005-11027号公报)中，变更为详细模型后，计算出向各多边形作用的力后仅使多边形变形一次，没有进行在其以上的模拟。因此，基本保持利用粗多边形时的模拟结果，在维持利用粗多边形的原型的范围内，模拟结束。 

专利文献1：日本特开2005-11027号公报 

发明内容

本发明的课题在于能在短时间内模拟出衣服的穿戴状态，直到与利用细多边形的模型对应的精度为止。 

本发明中的追加的课题在于能以适当的时间从粗多边形切换为细多边形。 

本发明的穿戴模拟装置，将衣服分割成多个多边形，根据从人体模型作用在多边形上的力、多边形间的力以及重力使多边形变形及移动，由此模拟出衣服对人体的穿戴状态，其特征在于，设有用粗多边形将衣服分割后模拟出穿戴状态的单元，设置用于检测分割为粗多边形的衣服大致作匀速运动的单元，在检测出分割为粗多边形的衣服大致作匀速运动时，将粗多边形变更为细多边形，设有将利用粗多边形模拟的结果作为初始值，用细多边形再次分割衣服，重复细多边形的变形及移动，直到至少得到与向细多边形的分割对应的穿戴状态，模拟出穿戴状态的单元。 

并且本发明的穿戴模拟方法，将衣服分割成多个多边形，根据从人体模型作用在多边形上的力、多边形间的力以及重力使多边形变形及移动，由此模拟出衣服对人体的穿戴状态，其特征在于，用粗多边形将衣服分割后模拟出穿戴状态，检测出分割为粗多边形的衣服大致作匀速运动时，将粗多边形变更为细多边形，将利用粗多边形模拟的结果作为初始值，用细多边形再次分割衣服，重复细多边形的变形及移动，直到至少得到与向细多边形的分割对应的穿戴状态，模拟出穿戴状态。 

优选的是，根据施加在粗多边形的加速度，监控施加在衣服上的总加速度，总加速度变得最小时，检测出衣服大致作匀速运动。 

并且优选的是，施加在衣服上的总加速度经过最小值后，检测出总加速度变得最小，并且存储粗多边形的位置和姿势，以施加在衣服上的总加速度变得最小时的位置和姿势为基础，生成上述细多边形。 

在本说明书中，与模拟装置有关的记载只要不特别限制，还直接对应于模拟方法、程序，并且与模拟方法有关的记载只要不特别限制， 还直接对应于模拟装置、程序。并且在模拟中利用的人体模型不是真实的人体，为了简便有时将人体模型称作人体。 

在本发明中，模拟的前半部分用粗多边形进行，后半部分用细多边形进行。其结果可缩短模拟所需的时间，并且能模拟出与细多边形对应的穿戴结果，因而能进行精密的模拟。因而衣服设计的评价变得容易。 

在分割为粗多边形的衣服大致作匀速运动的情况下，作用在衣服上的加速度整体上最小，衣服持续通过稳定状态。由此继续进行模拟时，衣服再次过渡到不稳定的状态。因而在检测出分割为粗多边形的衣服大致作匀速运动时变更为细多边形时，由于在用粗多边形使衣服大致达到稳定状态后开始进行利用细多边形的模拟，因而有效。 

附图说明

图1是实施例的穿戴模拟装置的框图。 

图2是表示实施例的穿戴模拟方法的流程图。 

图3是实施例的穿戴模拟程序的框图。 

图4是表示实施例中的粗多边形和细多边形的例子的图。 

图5是表示实施例中的粗多边形和细多边形的另一例子的图。 

图6是表示实施例中的、作用在多边形间的力的模型的图。 

图7是表示实施例中的、纹理图像和粗多边形及细多边形的关系的图。 

图8是说明在实施例中分割为粗多边形的衣服大致以匀速作运动的状态的图。 

图9表示比较例中的穿戴模拟结果，图9(A)表示利用细多边形的结果，图9(B)表示利用粗多边形的结果，从图左侧起依次表示裙子的基于多边形的分割、主视图中的裙子的穿戴状态、俯视图中的裙子的穿戴状态。 

图10表示实施例中的穿戴模拟结果，是利用图9(B)的粗多边 形开始模拟，并变更为图9(A)的细多边形后结束模拟时的图。图10的左侧以主视图表示裙子的穿戴状态，其右侧以俯视图表示裙子的穿戴状态。 

标号说明 

2 穿戴模拟装置 

4 总线 

6 输入笔 

7 数字转换器 

8 键盘 

10 彩色显示器 

12 彩色打印机 

14 磁盘驱动器 

16 LAN接口 

18 图案生成部 

20 图案数据存储部 

22 多边形生成部 

24 模拟器 

26 多边形切换部 

30 模拟程序 

31 多边形生成命令 

32 缝合命令 

33 穿戴命令 

34 模拟命令 

35 多边形切换命令 

71 纹理图像 

72 细多边形的配置 

73 粗多边形的配置 

743D 空间中的粗多边形的配置 

具体实施方式

以下表示用于实施本发明的最佳方式，但不限于此。 

实施例 

在图1至图10中表示实施例的穿戴模拟装置2、穿戴模拟方法、以及模拟程序30。在图1中，标号4是总线，标号6是输入笔，标号7是数字转换器，标号8是在命令输入等中使用的键盘，标号10是彩色显示器。用输入笔6设计衣服，将设计结果显示在彩色显示器10上，通过用输入笔6再次进行修正以设计出衣服。并且将衣服的穿戴模拟结果显示在彩色显示器10上。标号12是彩色打印机，标号14是磁盘驱动器，其在设计结果的输入输出等中使用，在设计结果的输入输出中还能使用LAN接口16。标号18是图案生成部，对从输入笔6输入的设计进行编辑，作为衣服的图案数据。在图案数据中除了衣服各片段的形状以外，作为各片段的ID、片段的属性，还追加例如前身片、后身片、衣领、右前袖等数据、以及表示腋下等片段的位置的特征点。并且从特征点和特征点之间的对应关系，确定片段间的缝合线。其中，作为本发明的对象的衣服是缝合了多个片段的衣服，特别是缝合了由布帛形成的片段的衣服。 

标号20是图案数据存储部，其存储作为穿戴模拟的对象的图案数据，多边形生成部22将图案数据的各片段分割成多个多边形，特别是以粗多边形和细多边形这2种多边形进行分割。在图4、图5表示分割成多边形的例子，实线是用于分割成粗多边形的网眼，虚线是用于分割成细多边形的网眼。在图4的情况下，分割成粗多边形的分割线兼用作分割成细多边形的分割线，细多边形位于1个粗多边形的内部。 

相对于此，在图5的情况下，存在1个细多边形横跨2个粗多边形的情况，分割成粗多边形的分割线不一定是分割成细多边形的分割线。 

确定衣服的外形的轮廓线、以及折返、口袋的边界的内部线，在设计上是特别重要的部位。其中，片段的边界本身并不是衣服的轮廓。因此优选的是，在与轮廓线、内部线接触的位置上起初仅分配细多边形，用粗多边形进行模拟时，与轮廓线、内部线接触的多边形也为细多边形。 

返回图1，标号24是模拟器，求出作用在各多边形上的力，使多边形变形和运动，以执行模拟。在图6表示作用在多边形上的力的模型。考虑作用在图6的4个多边形中的中央的多边形的力。g1～g4是各多边形的中心，多边形的形状可以是三角形，也可以是四角形。L1～L3是中央的多边形的3个边，φ是∠g2g1g3，θ是2个多边形以边L1为边界弯曲时的弯曲角。 

作用在中央的多边形上的力，有相邻的例如3个多边形的中心g2、g3、g4之间的位置关系引起的力、边L1～L3从图案数据的阶段起如何变化而引起的力、以边L1～L3为边界相邻的多边形之间的弯曲角θ引起的力、∠g2g1g3等从图案数据的阶段起如何变化而引起的力。所述力是基于多边形相对于图案数据如何变形的力。将图案数据阶段中的多边形形状设为稳定形状，所述力可看作与从此时的变位成比例的弹簧力。 

在衣服中此外还有重力，重力作用在各片段的中心，因此可以认为由此处分配在各多边形上，也可以认为直接作用在各多边形上。并且衣服由与人体模型之间的干涉来确定形状，在与人体模型之间的干涉中有与人体模型表面之间的接触引起的阻力以及在距人体模型表面规定距离范围内接近时的摩擦力。并且多边形运动时，因与速度成比例的摩擦力而失去动能。考虑所述力时，能建立对应每个多边形的运动方程，重复从作用在多边形上的力求出其加速度，使多边形变形和移动，再次求出作用在多边形上的力的过程时，能模拟出衣服与人体模型接触而变化成何种形状。多边形的加速度与中心的平移和旋转、 以及相对于各边或各顶点的重心的运动相对应。其中，多边形的边、顶点的运动限制在多边形平面内。 

在图7表示衣服的纹理和细多边形、粗多边形的对应关系。标号71是衣服的纹理图像，标号72是细多边形的配置，标号73是粗多边形的配置。利用粗多边形模拟出穿戴状态，可得到3D空间内的粗多边形的配置74。在配置73、74中表示多边形P1P2P3的配置。多边形P1P2P3，由于配置74中的位置已知，因而可求出配置73中的多边形P1P2P3上的各点绘制在3D空间的哪个位置。配置73中的多边形P1P2P3以外的任意的点相同地，可求出向3D空间中的配置74绘制时的坐标。因此还能求出在配置72中的细多边形绘制在3D空间的哪个位置上，还能求出纹理图像71的各像素绘制在3D空间的哪个位置上。在绘制中例如使用投影变换。 

在图8表示在模拟过程中作用在衣服上的加速度的绝对值之和的变化。对各多边形的运动方程进行求解，求出其加速度。在这里设求解运动方程的次数为模拟次数N，将针对各多边形的加速度的绝对值之和作为总加速度A。总加速度A较大时衣服处于不稳定的状态，总加速度A为0时衣服处于稳定的状态。重复模拟时，总加速度A出现最小值，然后再次增加。设多边形速度的绝对值的平均为平均速度时，以总加速度A成为最小值的模拟次数n，使衣服大致进行匀速运动，平均速度在这附近变得一定。因此以模拟次数n，换言之在总加速度A成为最小的、衣服大致进行匀速运动的点的附近，粗多边形变更为细多边形。通过以上步骤，使衣服到达利用粗多边形时的稳定状态后，置换成细多边形，模拟出不能用粗多边形表现的细致的质量风格。 

返回图1，标号26是多边形切换部，利用粗多边形进行模拟的过程中监控衣服的总加速度的变化，总加速度通过最小值时，总加速度成为最小值的位置为止粗多边形的位置、姿势恢复，将多边形变更为细多边形。由于经由总加速度成为最小的点后恢复原状态，因而例如 优选存储过去2步骤或3步骤量的多边形的位置和姿势。 

将多边形切换成细多边形时的、粗多边形的位置利用总加速度成为最小的位置，利用图7的关系决定细多边形的初始配置。粗多边形持有的速度可移交给细多边形，在实施例中设细多边形的初始速度为0。接着相对于细多边形，与图6相同地，根据多边形间的位置关系、与人体模型之间的干涉、作用在衣服上的重力、以及伴随多边形的运动的摩擦力，对运动方程进行求解而反复地重新计算出多边形的变形、移动。 

模拟器24根据细多边形的初始配置和初始的力，再次执行模拟。相对于模拟的计算时间的分配中，在利用粗多边形的模拟和利用细多边形的模拟中例如使用约1∶1的计算时间。全部计算时间为利用细多边形的衣服达到稳定状态为止的时间，其为起初用细多边形进行模拟时的约1/2，仅利用粗多边形模拟时的例如2倍左右。 

在图2表示实施例的穿戴模拟方法。将图案数据的各片段分割成粗多边形和细多边形。接着根据图案数据假想地缝合各片段，并将其假想地穿戴于人体模型上。此时在片段上施加其存在于人体外侧的限制，随之衣服变形，起初发生较大的变形。相对于分割成粗多边形的衣服，执行模拟直到达到稳定状态。在这里检测出各多边形大致作匀速运动时，换言之作用在衣服上的总加速度变得最小时，将粗多边形变更为细多边形。然后直到衣服过渡到稳定状态为止，换言之总加速度成为规定值以下为止，或模拟规定以上的次数为止，执行穿戴模拟。 

在图3表示实施例的模拟程序30，多边形生成命令31用粗多边形和细多边形分割衣服的各片段，缝合命令32根据图案数据假想地缝合各片段，穿戴命令33使缝合完的衣服相对于人体模型假想地穿戴。在模拟命令34中，求出作用在各多边形上的力，对多边形的运动方程进行求解，使多边形变形和移动。然后在多边形切换命令35中，检测 出作用在衣服上的总加速度变得最小后，将多边形从粗多边形变更为细多边形，将从粗多边形的配置求出的细多边形的配置，作为细多边形配置的初始值而移交给模拟命令34。 

在图9、图10表示裙子的穿戴模拟结果，图9(A)表示从起初仅利用细多边形进行模拟时的结果，图9(B)表示仅利用粗多边形进行模拟时的结果。图9的左侧的列表示图案数据上的裙子，中央的列表示主视图中的模拟结果，右侧的列表示俯视图中的模拟结果。利用粗多边形即使直到成为稳定状态为止重复模拟，也与利用细多边形时的模拟结果不同。特别是如在图9的右侧的列中明确，裙子的褶子形状不同，没有表现出自然褶感。 

图10是根据实施例用粗多边形开始进行模拟，变更为细多边形后继续进行模拟时的结果。主视图和俯视图中模拟结果，与从起初利用细多边形进行模拟的结果几乎相同。 

在实施例中表示了裙子的穿戴，但衣服的种类任意。并且使衣服假想地穿戴在人体模型上时，也可以在假想地缝合后的衣服内设置人体模型，使衣服膨胀至人体模型的外形线为止。或者也可以通过细轴等表现出人体模型，将人体模型的轴通过假想地缝合后的衣服的内部，使轴膨胀至人体模型为止，在这期间使衣服以不与人体模型干涉的方式变形。在轴的膨胀等的起初的穿戴过程中，由于进行粗糙的模拟，因而衣服分割成粗多边形。 

据日本专利JP10-134095A公报中图2、【0047】段落、【0048】段落记载，从衣服的片段形成立体形状，将所形成的立体形状分割成微小要素。接着执行穿戴模拟。 

在穿戴模拟的过程中，没有记载将多边形分割。并且没有记载下述内容：由于衣服大致作匀速运动，在利用粗多边形进行的模拟中， 检测出衣服达到稳定状态。 

在实施例中，基于上述不同点，可得到以下效果。 

(1)能在短时间内准确地模拟出衣服的穿戴状态。 

(2)模拟结果为利用粗多边形分割得不到的程度的高精度。 

(3)利用粗多边形进行模拟，在衣服大致作匀速运动的时点变更为细多边形时，能经由用粗多边形模拟的稳定状态后过渡到细多边形。 

Claims (2)

1.一种穿戴模拟装置，将衣服图案分割成多个多边形，根据人体模型作用在多边形上的力、多边形间的力以及重力使多边形变形及移动，由此模拟出与衣服设计对应的衣服对人体的穿戴状态，其特征在于，

设有用粗多边形将衣服图案分割后模拟出穿戴状态的单元(24)，

设置用于检测作用于分割为粗多边形的衣服图案上的总加速度变得最小的单元(26)，在检测出作用在分割为粗多边形的衣服图案上的总加速度变得最小时，将粗多边形变更为细多边形，

设有将利用粗多边形模拟的结果作为初始值，用细多边形再次分割衣服图案，重复细多边形的变形及移动，直到至少得到与向细多边形的分割对应的穿戴状态，模拟出穿戴状态的单元(24)。

2.一种穿戴模拟方法，将衣服图案分割成多个多边形，根据人体模型作用在多边形上的力、多边形间的力以及重力使多边形变形及移动，由此模拟出与衣服设计对应的衣服对人体的穿戴状态，其特征在于，

用粗多边形将衣服图案分割后模拟出穿戴状态，

检测出作用在分割为粗多边形的衣服图案上的总加速度变得最小时，将粗多边形变更为细多边形，

将利用粗多边形模拟的结果作为初始值，用细多边形再次分割衣服图案，重复细多边形的变形及移动，直到至少得到与向细多边形的分割对应的穿戴状态，模拟出穿戴状态。

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