CN101796547B - 着装模拟装置和模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种着装模拟装置。在平坦面上3D模拟由无缝制编织物构成的服装的形状。将服装分割为多个零件，以网格分割零件而产生多边形。将各零件配置在人体模型的周围并相互接合，以多边形层级模拟着装状态。接着，对于多边形配置线圈，平滑化线圈配置，赋予线圈的3D形状，利用线图像实施描绘。能够将模拟高速化。

Description

着装模拟装置和模拟方法

技术领域

本发明涉及着装模拟，尤其是涉及模拟的高速化。 

背景技术

申请人提案了使用经验规则模拟针织品的自然形状(专利文献1：特开2005-120501)。在该模拟中，基于线圈的种类或与周围的线圈的连接关系等经验规则，寻求3D空间内的线圈的配置。在该模拟中，能够寻求平坦配置的服装的3D形状。 

申请人还提案了用双腿、身体、双臂的5个轴表现人体模型，以使服装围绕5个轴的方式在初期配置后收缩，模拟人体模型着装的服装(专利文献2：特开2005-240213)。但是，该方法计算量大，对话的模拟困难。之所以计算量大，是因为： 

·在使服装收缩与人体模型接近的过程中，需要判定服装的每一个线圈与人体模型表面的多边形有无碰撞，以及 

·通过着装，从线圈配置大而乱的状态开始模拟，因此，直到线圈的配置稳定需要长时间。于是，需要改良模拟的方法，以使能够在对话的时间内进行正确的模拟。 

专利文献1：(日本)特开2005-120501 

专利文献2：(日本)特开2005-240213 

发明内容

本发明的课题的目的在于能够在对话的时间内正确地模拟编织物的着装状态。 

本发明提供一种模拟装置，其基于编织物的设计数据，在3D空间内模拟所述编织物着装于人体模型后的状态，其特征在于，该模拟装置设有： 

零件接合部，其使在人体模型的周围临时配置的各零件相互接近， 以和人体模型不碰撞的方式接合； 

对于由接合结束的零件构成的编织物，以比线圈粗的多边形单位，基于对多边形作用的力，用于模拟编织物的3D形状的机构； 

线圈映射部，其通过对模拟后的多边形映射编织物的线圈，求取着装状态下的编织物的3D形状； 

线图像描绘部，其利用线的图像对线圈的配置进行描绘。 

本发明还提供一种模拟方法，其基于编织物的设计数据，在3D空间内模拟所述编织物着装于人体模型后的状态，其特征在于， 

使在人体模型的周围临时配置的各零件相互接近，以和人体模型不碰撞的方式接合， 

对于由接合结束的零件构成的编织物，以比线圈粗的多边形单位，基于对多边形作用的力，模拟编织物的3D形状， 

通过对模拟后的多边形映射编织物的线圈，求取着装状态下的编织物的3D形状， 

利用线的图像对线圈的配置进行描绘。 

本发明还提供一种模拟程序，其在数字信息处理装置中执行，且基于编织物的设计数据，在3D空间内模拟所述编织物着装于人体模型后的状态，其特征在于，该模拟程序具备： 

零件接合命令，用于使在人体模型的周围临时配置的各零件相互接近，以和人体模型不碰撞的方式接合； 

对于由接合结束的零件构成的编织物，以比线圈粗的多边形单位，基于对多边形作用的力，用于模拟编织物的3D形状的命令； 

线圈映射命令，通过对模拟后的多边形映射编织物的线圈，求取着装状态下的编织物的3D形状； 

线图像描绘命令，利用线的图像对线圈的配置进行描绘。 

优选在所述编织物的设计数据中以无缝制作接合编织所述各零件，设有：在平坦的面上配置有所述编织物的未着装的状态下，用于求取所述编织物的3D形状的机构； 

将求得的3D形状在模拟数据上假设地分割为多个零件的零件分 割部。 

特别优选对于所述未着装状态的3D形状，通过后身片的面和前身片的面之间的边界面，由所述零件分割部将编织物至少分割为前身片和后身片。 

优选编织物为无缝制地接合编织有多个零件的筒状衣着类，但是，也不局限于此。例如，例如，为了模拟缝制接合有多个零件的筒状衣着类的着装状态，也可以在平坦面上配置有各零件的状态下，通过求取零件的3D形状，求取各零件的初期的形状。 

优选，所述零件分割部基于各零件中含有的线圈的所述未着装状态的3D形状的位置，求取零件的轮廓。 

优选将所述多边形沿设计数据中的线圈的排列方向配置。 

优选设置有用于平滑化描绘过的线圈配置的平滑化部。 

在该说明书中，关于模拟装置的记载，在模拟方法或模拟程序中也原封不动地适合，关于模拟方法或模拟程序的记载在模拟装置中也适合。 

在该发明中，不是以线圈单位，而是以多边形单位模拟编织物的着装状态。通过以多边形层级进行模拟，缩短模拟时间。另外，考虑作用于多边形的力进行模拟，以多边形层级进行正确地模拟。接着，对模拟后的多边形映射线圈，由此求取编织物的3D配置。接着，通过在线圈上映射线图像，得到反映线的粗细或色调等的模拟图像。 

如果对于以无缝制作接合编织各零件的编织物的设计数据，在将编织物配置于平坦的面上的未着装的状态下求取3D形状，则由于没有人体模型，因此，在短时间内得到编织物的3D形状。3D形状也可以基于线圈的配置，使用经验规则简易求得，或也可以考虑对线圈的作用力以正确的模拟求取。如果将求得的3D形状分割为多个零件，则能够从在零件内大致正确地配置线圈的状态起模拟。而且，以多边形单位模拟通过人体模型着装引起的编织物的变形，比多边形更小的单位利用未着装状态中的线圈的3D配置。 

如果将假设的零件相互接合，则得到相对于人体模型的编织物的 初期配置。该初期配置比使编织物膨胀后向人体模型收缩的初期配置更接近于自然形状。因此，能够缩短模拟时间。另外，如果相互接合假设的零件求取初期配置，则能够简单地进行人体模型和线圈的碰撞判定。尤其是，如果以多边形分割假设的零件，则能够更简单地进行使零件移动过程中的碰撞判定。这是因为与线圈相比多边形的数量少。 

另外，也可以对于缝制接合以整体编织等编织的独立的多个零件的编织物，模拟着装状态。即使在该情况下，如果在平坦的面上配置有各零件的状态下，求取零件的3D形状，也能够从比较正确的初期数据开始模拟。 

零件的分割也可以由设计数据(编织数据)进行。例如，也可以使用前身片、后身片、右后袖、左前袖、领等编织数据中的线圈的属性，将编织物分割为零件。另外，零件的边界也可以和编织数据中的线圈的属性不同。例如在立体的针织品中，有时后身片超过肩进入前身片侧。在此，如果根据线圈的属性决定零件的边界时，则手工输入零件边界困难。与此相反，如果在未着装状态求3D形状，将该后针织品和前针织品的中间作为边界面，则能够自动地输入前针织品侧和后针织品侧的零件的边界。而且，该情况下，有时零件的边界与由线圈的属性引起的边界不同。 

如果对零件的分割结束，则零件的轮廓成为必要。在零件的分割过程中，判明哪一线圈包括在哪一零件中。而且，从未着装状态的3D形状中的线圈的位置能够容易地求取零件的轮廓。 

另外，如果将多边形沿设计数据中的线圈的排列方向配置，则线圈配置的规则性反映于多边形配置，容易模拟。 

另外，在多边形单位的模拟中，尤其是在零件间的连接部，多边形较大地变形，线圈的配置不自然。于是，如果将映射过的线圈配置平滑化，则得到更自然的线圈配置。平滑化不需要考虑作用于线圈的力，能够在短时间内执行。 

附图说明

图1是实施例的着装模拟装置的框图； 

图2是表示实施例的着装模拟方法的流程图； 

图3是实施例的着装模拟程序的框图； 

图4是表示实施例的着装模拟中的到零件生成为止的图； 

图5是表示实施例的着装模拟中的从网格多边形的生成到多边形层级的模拟的结束的图； 

图6是表示实施例的着装模拟中的从线圈的映射到线圈配置的平滑的图； 

图7是表示实施例的着装模拟中的从环的生成到使用线图形的描绘的图； 

图8是表示实施例中表示线圈的环模型的图； 

图9是表示图8的环模型中的控制点和多边形的顶点的图； 

图10是表示在实施例中伴随多边形层级的模拟的多边形的变形和线圈的移动的图； 

图11是表示实施例中从零件分割到多边形生成的框图； 

图12是表示在配置于平面上的状态中的未着装模拟图像的图； 

图13是表示使用图12的模拟图像，表示实施例中的模拟结果，将服装和人体模型一起表示的图； 

图14是无人体模型地变更视点表示图13的模拟结果的图； 

图15是表示连衣裙的模拟的图； 

图16是表示使用成形编织的服装或针织物的服装的模拟的图。 

符号说明 

2、着装模拟装置 

4、手工输入 

6、数据输入输出 

8、程序存储器 

10、彩色监视器 

12、彩色打印机 

14、设计数据储存部 

16、图像数据储存部 

18、编织设计部 

20、数据转换部 

22、线图像输入部 

24、3D未着装模拟部 

26、零件分割部 

28、多边形生成部 

30、零件接合部 

32、多边形层级·模拟部 

34、3D线圈映射部 

36、平滑化部 

38、线圈形状映射部 

40、线图像的描绘部 

42、着装模拟程序 

44、3D未着装模拟命令 

46、零件分割命令 

48、多边形生成命令 

50、零件接合命令 

52、多边形层级·模拟命令 

54、3D线圈映射命令 

56、平滑化命令 

58、线圈形状映射命令 

60、线图像的描绘命令 

62～92、3D图像数据 

94、96、98、多边形 

95、多边形中心 

100、102、多边形 

110～115、零件 

120、121、零件 

122、123、缝制部 

124、编织物的模拟图像 

126、针织物的模拟图像 

128、线图像 

具体实施方式

下面，表示用于实施本发明的最佳实施方式。 

实施例 

图1～图16表示实施例。在图1中，2是着装模拟装置，4是手工输入，其为键盘或记录笔、轨迹球、操纵杆等。6是数据输入输出，进行图像数据的输入输出等，其为磁盘驱动器或网络接口等。8是程序存储器，其存储着装模拟程序。10是彩色监视器，其显示模拟结果，12是彩色打印机，其彩色打印模拟结果。 

14是设计数据储存部，其储存编织物的设计数据、转换该数据的编织机用的编织数据。16是图像数据储存部，储存模拟过程中的各种图像数据、模拟结果的图像数据。18是编织设计部，根据来自手工输入4或数据输入输出6的输入设计编织制品。在此，作为编织制品假设为由无缝制的筒状针织品构成的编织物，但是，也可以是接合两袖、前身片、后身片等零件的编织物。数据转换部20将编织物的设计数据转换为能够用编织机编织的编织数据。线图像输入部22例如由扫描器等构成，输入线的彩色图像。输入的线图像也可以是2D图像，也可以是3D图像。 

3D未着装模拟部24基于由编织数据或设计数据指定的线圈配置，模拟在平坦面上配置了编织物时的3D形状。在该模拟中，在筒状针织品的后针织品和前针织品之间，例如从线圈1圈左右的间隔的初期配置开始，添加伴随线圈间的伸缩的应力、来自平坦面的反作用力、施加给针织品的重力等进行模拟。平坦面不必要是水平面，在极端的情况下，作为竖直面，也可以从筒状针织品的上部由假设的衣架等施加向上的支承力，与对编织物作用的重力平衡。另外，代替施加物理力的模拟，也可以利用线圈的种类或周围的线圈的连接关系，通过线圈的伸缩或变形、上升或下降的经验规则，求取编织物的3D形 状。通过3D未着装模拟部24求取未着装状态的编织物的3D形状。 

零件分割部26将编织物分割为多个零件。分割也可以根据前身片、后身片、右前袖、左后袖等线圈的属性自动地分割。除此以外，在彩色监视器10上显示未着装状态的模拟图像，也可以从手工输入4输入零件的边界。在实施例中，将未着装的3D模拟中的线圈配置以前针织品侧和后针织品侧之间的边界面两分为前针织品和后针织品。接着，使用线圈的属性，或者在编织数据中存在向臂弯、肩线等要点的标记的情况下，使用该标记，将前后的针织品再分割为各零件。也可以用手工指定对零件的分割线。多边形生成部28将零件分割为多个多边形。而且，多边形的尺寸也可以比线圈的尺寸更大，在各多边形中作为原则含有多个线圈。另外，在零件的轮廓附近的多边形中，在一个多边形中也可以只含有一个线圈。 

零件接合部30将在人体模型的周围假设配置的各零件相互接近，接合零件和零件。由此，可得到人体模型着装筒状针织品的初期状态。在多边形层级·模拟部32中，对于接合零件后的数据，使用多边形进行物理模拟。该情况下，进行施加了伴随多边形的变形的应力、作用于多边形的重力、和人体模型的摩擦力或反作用力、多边形间的摩擦力等的物理模拟。而且，如众所周知的那样，模拟重复进行直到多边形配置会聚。 

3D线圈映射部34对模拟后的多边形映射线圈。由此决定线圈的3D配置。平滑化部36使映射的线圈的配置平滑化。线圈形状映射部38对于平滑化后的各个线圈映射线圈的3D形状。线图像的描绘部40将映射后的线圈的3D形状通过线图像描绘，生成最终的模拟图像。另外，也可以在使用线图像描绘之前，显示由没有绒毛的管、尤其是没有织法的单色的管表现线的图像。由此，能够在短时间内制成描绘前的模拟图像。在着装模拟装置2中，设定有除此以外的视点转换或缩小/扩大、来自模拟图像的编织设计的变更等机能。 

图2表示实施例中的着装模拟方法。在步骤1中，在未着装状态3D模拟服装。而且，在步骤2中将服装分割成多个零件，在步骤3 中用网格分割各零件，生成多边形。在步骤4中，在人体模型的周围配置零件，将零件相互接合。在步骤5中用多边形层级进行着装模拟，在步骤6中，在多边形的内外映射线圈，更正确地映射线圈的基准点。该映射为相对于多边形配置的3D空间的线圈的映射。在步骤7中，将线圈配置平滑化，优选这时不进行物理模拟，而只是对于线圈间的间隔或朝向、线圈的上升或下降，适应上述经验规则而平滑化。在步骤8中，相对于各线圈映射其3D形状。在步骤9中用线图像进行描绘，在变更线的情况下(步骤10)，返回步骤9。 

图3表示实施例的着装模拟程序42。程序42储存于由计算机构成的着装模拟装置2的程序存储器8中并执行，经由适当的存储介质或输送波供给着装模拟装置2。程序42通过数字信息处理装置即着装模拟装置2进行着装模拟。3D未着装模拟命令44模拟在平坦面上配置无缝制的筒状针织品时的稳定形状。零件分割命令46将未着装模拟的编织物分割为多个零件。多边形生成命令48以分割各零件的方式生成比线圈更大的多边形。零件接合命令50相互接合多个零件。 

多边形层级·模拟命令52以多边形层级地模拟编织物的着装状态。3D线圈映射命令54对于模拟后的多边形，在3D空间映射线圈的配置。以平滑化命令56，对映射的线圈配置进行平滑化。由线圈形状映射命令58，对平滑化后的线圈配置映射线圈的形状。而且，由线图像的描绘命令60，对线圈形状实施线图像的描绘。 

图4～图11表示模拟的具体例。62～92是3D图像数据，数据62表示未着装的模拟数据，将该编织物以前针织品和后针织品的中间的基准平面分割为前后的是数据63、64。接着，根据编织数据中的臂弯或袖口等标记分割为零件后，得到数据65、66。如果由此各线圈分类为任一零件，从零件内的线圈的3D坐标取得零件的轮廓，则得到数据67、68。 

接着，将各零件分割为多边形。向多边形的分割例如使用纵横的网格，网格的纵横方向与针织品的线圈横列方向或接缝方向平行，两袖的情况，由数据67、68所示的箭头和与箭头成直角的方向构成网格。 身片的情况产生数据67、68的上下方向和水平方向的网格。如果保持原状地使用网格作为多边形时，则得到多边形94。另外，95是多边形94的多边形中心。优选三角形的多边形的情况，如果将多边形94两等分，则得到多边形96、98，在实施例中使用三角形的多边形。 

图5的数据70、71表示对于编织物的多边形的配置，数据72将以多边形单位构成的零件相对于人体模型配置。零件以与臂弯、袖的上部线、肩线等人体模型容易对应的边界分割，因此，相对于人体模型能够简单地配置各零件。接着，如果以多边形单位执行模拟，则得到数据73、74。另外，以零件的配置容易的方式，在数据72中人体模型张开臂部，在模拟的中途放下人体模型的臂部，在数据74中与自然姿势接近。 

图6的数据80～82表示多边形和线圈的配置，这些都是多边形单位的模拟前的数据。数据80、81中的白点表示多边形，数据82中的明亮点表示多边形，暗点表示线圈。将多边形单位中的模拟后的数据表示为83。如果对于多边形，映射线圈的基准点，则得到数据84。接着，如果消除多边形，用灰色标度表示多边形层级中的模拟引起的线圈间的伸缩程度，则成为数据85。如果对于数据85以缩小多边形间的伸缩的方式实施平滑化，则得到数据86。而且，如果对于数据86，除去线圈间伸缩引起的灰色标度进行表示，则成为数据87。 

如果对于数据87的线圈配置映射线圈形状，则得到图7的数据90，将这一部分放大表示于右侧。接着，如果相对于线圈实施使用线图像94的描绘，则得到3D图像数据91、92，将图像数据91的一部分放大表示于其右侧。另外，在此虽然省略表示人体模型，但是，也可以增加表示人体模型。 

图8、图9表示线圈的形状模型。线圈由截面为四角形或六角形等的管构成，将线圈的例如基部侧的位置作为线圈基准点。线圈的形状由图9所示多个控制点C1、C2等决定，控制点位于图8的方筒状的管的边界。而且，如果对于图8的各管指定P1～P10等的顶点，则对于各管例如得到6个多边形，将多边形形状作为三角形的情况，对 于各管例如得到12个多边形。而且，在图8、图9的多边形表面结构映射线图像，或对于图8、图9的多边形，通过追加线图像中的与绒毛对应的多边形等而进行描绘。在线图像的描绘中可能有各种层级。在精密的描绘中，线圈形状仅由图9的控制点构成，线图像由线主体的管和绒毛的管构成，将线主体的管沿控制点配置，在其周围配置绒毛的管。在简单的描绘中，将图8的线圈的管转换为显示用的2D图像，结构映射线主体的图像，在其周围映射绒毛的图像。 

图10表示对于多边形的线圈的3D映射。在实施例中，多边形的顶点左转排列，对于模拟前的多边形100，如图的黑点所示那样配置有线圈。通过模拟多边形的形状如图的102所示那样进行变化，多边形的方向也从水平面脱离。而且，根据对于变形前的多边形的线圈的配置，相对于变形后的多边形，映射线圈的配置。 

图11表示零件的分割或多边形的生成。向零件分割部26输入未着装的3D模拟数据，用前针织品和后针织品之间的基准面分割为前后两个。接着，通过臂弯或肩线等的标记，将零件分割为例如袖和身片等。在袖和身片的分割等中，也可以使用线圈的属性数据，另外，也可以用手工分割零件。另外，也可以将底摆罗纹和身片作为其它的零件等，通过线圈的种类分割。而且，通过3D数据上的线圈的基准点的坐标，求取零件的轮廓。这样，求取零件的轮廓和各零件中包含的线圈的列表，作为零件数据输入多边形生成部28。在各零件中，线圈规则地配置，因此，根据线圈的排列方向配置多边形，输出多边形数据。多边形数据的内容是多边形的顶点坐标或法线矢量、各多边形中包括的线圈、及相对于多边形的线圈的相对位置的列表。另外，在多边形的生成中，以不产生不属于任一个多边形的线圈的方式，使零件外侧的多边形比零件的轮廓稍微膨胀。 

图12～图14表示对于带袖的毛衫的模拟结果。图12表示在平坦面上配置有假设的毛衫时的模拟结果，图13表示将该毛衫着装于人体模型后的模拟结果。图14是除去人体模型表示着装状态的模拟结果的图，强化阴影表示。 

图15表示连衣裙的模拟例。如果将喇叭形的底部分割为例如6个零件110～115，如上述进行着装模拟，则得到右下的结果。即使将喇叭以零件110～115的方式分割，也能够进行妥当的模拟。因此，对零件的分割也可以和由设计数据预想的形状不同。 

图16表示对伴随缝制的编织物的模拟的例。120、121是零件，122、123是缝制部。如果以由缝制部122、123缝制的方式接合各零件，进行多边形单位的模拟，实施线圈的映射或线圈配置的平滑化、线圈形状的映射和线图像的描绘，则得到编织物的模拟图像124。另外，如果多边形不是针织品，而由针织物构成，在多边形的内部有接缝，则得到模拟图像126。128是线图像。 

实施例得到以下的结果。 

1)在未着装的状态下，在三维空间模拟服装的稳定形状。大部分在该阶段能够模拟地反映线圈间的伸缩或线圈的上升、下降导致的变形。 

2)将服装分割为多个零件，以接合零件间的方式着装于人体模型。因此，减少在该过程中的服装的变形，能够以保持用1)得到的线圈的立体配置的方式进行着装。 

3)通过使用2)的处理，能够简化将各个线圈配置于人体模型周围的哪一位置的计算。例如，能够大部分不需要进行线圈与人体模型的哪一多边形碰撞的碰撞判定。 

4)用比线圈粗的多边形单位进行接合零件后的物理模拟。因此，物理模拟简单，能够以比线圈更粗的多边形单位正确地模拟着装结束的服装形状。另外，多边形内的线圈的立体配置用1)模拟结束。 

5)如果接合由多边形表现的零件，则能够简单地进行伴随接合的零件移动中的关于人体模型和零件的碰撞的处理。 

6)如果在以多边形单位的模拟后，平滑化线圈配置，则能够消除在零件的接合部等产生的线圈配置的变形。 

7)如果在平滑化线圈配置之后，将线圈从3D空间内的点置换为由管或控制点的列表现的线，则得到成为描绘的基地的数据。 

8)如果在7)的处理后使用线图像进行描绘，则得到最终的模拟图像。在变更线的情况下，只要再执行8)的处理即可。 

Claims (8)

1.一种着装模拟装置，其基于编织物的设计数据，在3D空间内模拟所述编织物着装于人体模型的状态，其特征在于，该着装模拟装置设有：

零件接合部，其使在人体模型的周围临时配置的各零件相互接近，以和人体模型不碰撞的方式接合；

对于由接合结束的零件构成的编织物，以比线圈粗的多边形单位，基于对多边形作用的力，用于模拟编织物的3D形状的机构；

线圈映射部，其通过对模拟后的多边形映射编织物的线圈，求取着装状态下的编织物的3D形状；

线图像描绘部，其利用线的图像对线圈的配置进行描绘。

2.如权利要求1所述的着装模拟装置，其特征在于，在所述编织物的设计数据中无缝制地接合编织所述各零件，并设有：

在将所述编织物配置于平坦的面上的未着装的状态下，用于求取所述编织物的3D形状的机构；

将求得的3D形状在模拟数据中假设地分割为多个零件的零件分割部。

3.如权利要求1所述的着装模拟装置，其特征在于，

所述编织物是以缝制接合多个零件的编织物，

设有在平坦的面上配置了该编织物的各零件的状态下，用于求取零件的3D形状的机构。

4.如权利要求2所述的着装模拟装置，其特征在于，对于所述未着装状态的3D形状，通过后身片的面和前身片的面之间的边界面，由所述零件分割部将编织物至少分割为前身片和后身片。

5.如权利要求2所述的着装模拟装置，其特征在于，所述零件分割部基于各零件中含有的线圈的所述未着装状态的3D形状中的位置，求取零件的轮廓。

6.如权利要求1～5中任一项所述的着装模拟装置，其特征在于，将所述多边形沿设计数据中的线圈的排列方向配置。

7.如权利要求1～5中任一项所述的着装模拟装置，其特征在于，设置有用于平滑化映射了的线圈配置的平滑化部。

8.一种着装模拟方法，其基于编织物的设计数据，在3D空间内模拟所述编织物着装于人体模型的状态，其特征在于，

使在人体模型的周围临时配置的各零件相互接近，以和人体模型不碰撞的方式接合，

对于由接合结束的零件构成的编织物，以比线圈粗的多边形单位，基于对多边形作用的力，模拟编织物的3D形状，

通过对模拟后的多边形映射编织物的线圈，求取着装状态下的编织物的3D形状，

利用线的图像对线圈的配置进行描绘。

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