CN107085862A - 一种三维虚拟服装的立体剪裁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，步骤1：将三维虚拟服装网格存储为半边结构三角形网格；步骤2：通过切割平面与三维虚拟服装网格的交线确定切割路径；步骤3：对切割路径分类处理，分割三角形。步骤4：分离三角形；对切割路径所在的三角形进行分割以后，分割路径会成为三角形的一条边，如果此边不为边界，将此边所在的两个三角形进行分离，这样分割路径所在的边都成为了边界边；步骤5：对三维裁片进行分组；通过对边界边所连接的三角形的遍历，将边界边隔离的三角形网格分离出来，形成独立的裁片。本发明通过对三维虚拟服装进行精确快速虚拟剪裁和面片分割，可以有效地在不同人体模型表面实现自由组合，构造新的着装形态。

Description

一种三维虚拟服装的立体剪裁方法
技术领域
本发明涉及一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，主要用于服装辅助设计，属于计算机科学中的虚拟现实技术领域。
背景技术
随着信息技术的飞速发展，虚拟现实技术在服装领域的研究越来越受到人们的关注，三维虚拟服装的研究已经成为纺织服装领域的热门课题。三维服装模型在三维虚拟试衣、三维影视、三维网络游戏等领域扮演着重要的角色，随着这些应用的不断发展，三维服装仿真的实用性与商业价值已经不言而喻了。
通过计算机辅助设计技术构建的虚拟三维服装模型是个复杂的过程，需要耗费大量的时间资源。现有的三维服装的着装效果的展示方法中，皆是将服装应用在特定的人体姿态上，为了更好的展示三维服装的着装效果，需要将三维虚拟服装在不同人体模型表面呈现，此时，需要对三维虚拟服装进行精确快速虚拟剪裁，目前现有技术中还是空白。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何对三维虚拟服装进行精确快速虚拟剪裁。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于，该方法由以下5个步骤组成：
步骤1：将三维虚拟服装网格存储为半边结构三角形网格；
步骤2：通过切割平面与三维虚拟服装网格的交线确定切割路径；
步骤3：对切割路径分类处理，分割三角形。
步骤4：分离三角形；
对切割路径所在的三角形进行分割以后，分割路径会成为三角形的一条边，如果此边不为边界，将此边所在的两个三角形进行分离，这样分割路径所在的边都成为了边界边；
步骤5：对三维裁片进行分组；
通过对边界边所连接的三角形的遍历，将边界边隔离的三角形网格分离出来，形成独立的裁片。
优选地，所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：确定切割三维虚拟服装网格的切割平面；
步骤2.2：连接切割三维虚拟服装网格的切割平面；
步骤2.3：求得切割平面和三维虚拟服装网格的交线；
步骤2.4：筛选符合条件的交线作为切割线；
步骤2.5：连接切割线，并排序，作为切割路径。
优选地，所述步骤2.1中，对于手动确定切割路径的情况，确定切割平面的具体方法为：
方法一：使用两个指定点和当前视点确定切割平面；两个指定点射设为Ps和Pe，当前视点设为Pviewer，通过Pviewer和鼠标点击位置Pmouse来确定一条射线L，射线L方向为Pmouse-Pviewer；使用射线L与三维虚拟服装网格求交点，在交点中选出距离Pviewer最近的交点作为Ps，使用同样的方法确定Pe；使用Ps、Pe、Pviewer确定切割平面αi；此方法适用于手动确定切割路径。
优选地，所述步骤2.1中，对于确定切割路径起始点和终点后，根据切割部位确定切割路径的情况，确定切割平面的具体方法为：
方法二：使用两个指定点和指定视角确定切割平面。
优选地，所述步骤2.1中，对于整体切割情况，确定切割平面的具体方法为：方法三：使用指定点和指定法向量确定切割平面。
优选地，所述步骤2.2中，在手工确定切割路径的情况下，当出现多于两个指定点时，会出现多个切割平面，此时根据切割平面的交点，将切割平面连接在一起，以形成连续的切割路径；为了连接两个相邻的切割平面，前一个指定点作为当前指定点的起始点，使用前一个指定点、当前指定点、当前视角来确定当前切割面。
优选地，所述步骤2.4中，筛选条件遵循以下原则：
原则一：对于方法一、方法二确定的切割平面，找到以Ps为起点、以Pe为终点、且路径最短的交线作为切割线；
原则二：对于方法三确定的切割平面，找到通过指定点且连续的相交线作为切割线；
原则三：如果当前指定点处于的三角形的边中有边界边，设为Lb；将切割线扩展到边界边；当前指定点设为Pc，与Pc相邻的指定点设为Pp，使用起始点为Pc、方向为Pc-Pp的射线L与Lb求交点，设交点为P′c，那么切割线PpPc更新为PpP′c。
优选地，所述步骤2.5中，切割线的连接排序遵循以下原则：
原则一：对于闭合切割线，按照逆时针排序，起点与终点重合；
原则二：对应非闭合切割线，起点为第一个指定点，终点为最后一个指定点。
优选地，所述步骤3中，按照切路径与其所在三角形的关系，将切割路径分为三类：
第一类：起点为三角形顶点；按照终点的位置分为五小类：
1)终点为起点所在三角形的一个顶点，终点起点不重合；此类三角形不分割；
2)终点为起点所在三角形边上一个点，终点和起点所在边相同，终点起点不重合；此类三角形，终点所在边需要分割，如果终点所在边不为边界，终点所在边的邻边三角形也需要分割；
3)终点为起点所在三角形内部一个点，终点起点不重合；此类三角形，需要以终点为中心进行分割；
4)终点为起点所在三角形边上一个点，终点和起点所在边不同，终点起点不重合；此类三角形，终点所在边需要分割，如果终点所在边不为边界，终点所在边的邻边三角形也需要分割；
5)终点为起点邻边三角形内一点；此类三角形需要计算出起点和终点所构成的线段与起点所在三角形边的交点，将原来的分割路径，分为两段，再分别切割三角形。
第二类：起点在三角形的一条边上，与边的顶点不重合，与终点不重合；
对此起点所在的三角形，通过分割起点所在的边，如果起点所在的边不为边界边，分割起点所在边的邻边三角形，使得起点变为三角形的一个顶点；此时切割路径与三角形的关系会变成第一类，按照第一类方法进行切割；
第三类：起点在三角形的内部，与顶点不重合，不在三角形边上，与终点不重合；
对此起点所在的三角形，以起点为中心，将三角形进行分割；此时切割路径与三角形的关系会变成第一类，按照第一类方法进行切割。
优选地，所述步骤4中，分离方法为：设分离边所在边为L、L的邻居边为L′；以L为边构造三角形α，以L′为边构造三角形α′；删除α、α′，此时L和L′变为边界边。
本发明提供的方法克服了现有技术的不足，通过对三维虚拟服装进行精确快速虚拟剪裁和面片分割，可以有效地在不同人体模型表面实现自由组合，构造新的着装形态。
附图说明
图1为三维虚拟服装的立体剪裁总体示意图；(a)源服装；(b)使用本发明剪裁后的服装裁片前面；(c)使用本发明剪裁后的服装裁片后面；(d)使用本发明剪裁后的服装裁片侧面；
图2为三点确定切割平面示意图；
图3为切割平面的连接示意图；
图4为切割线的生成示意图；
图5为切割路径的生成示意图；
图6为切割路径和其所在三角形的关系；(a)起点为三角形的顶点，终点为三角形的顶点；(b)起点为三角形的顶点，终点与起点在同一条边；(c)起点为三角形顶点，终点在三角形内；(d)起点为三角形顶点，终点在三角形边上，起点终点不在一条边；(e)起点、终点不在一个三角形内；
图7为分离三角形；(a)分割边和分割边的邻边；(b)分割边和分割边的邻边构造的三角形；(c)分离的两个三角形；
图8为裁片分组示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实施例提供了一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，如图1所示，图1(a)为源服装；图1(b)为使用本发明剪裁后的服装裁片前面；图1(c)为使用本发明剪裁后的服装裁片后面；图1(d)为使用本发明剪裁后的服装裁片侧面。
具体步骤如下：
步骤1：将三维虚拟服装网格存储为半边结构三角形网格。
步骤2：通过切割平面与三维虚拟服装网格的交线来确定切割路径。
具体需要以下步骤：
步骤2.1：确定切割三维虚拟服装网格的切割平面。
通过以下三个方法来确定切割平面：
方法一、使用两个指定点，和当前视点确定切割平面。两个指定点射设为Ps和Pe，当前视点设为Pviewer。通过Pviewer和鼠标点击位置Pmouse，来确定一条射线L，其方向为Pmouse-Pviewer，使用射线L与三维虚拟服装网格求交点，在交点中选出距离Pviewer最近的交点作为Ps，使用同样的方法确定Pe。使用Ps、Pe、Pviewer确定切割平面αi。此方法适用于手动确定切割路径，如图2。
方法二、使用两个指定点和指定视角确定切割平面。此方法适用于确定切割路径起始点和终点后，根据切割部位确定切割路径。
方法三、使用指定点和指定法向量确定切割平面。此方法适用于整体切割。
步骤2.2：连接切割三维虚拟服装网格的切割平面。
在手工确定切割路径的情况下，当出现多于两个指定点时，会出现多个切割平面，需要根据切割平面的交点，将切割平面连接在一起，以形成连续的切割路径。为了连接两个相邻的切割平面，前一个指定点会作为当前指定点的起始点，使用前一个指定点、当前指定点、当前视角来确定当前切割面，如图3。
步骤2.3：求得切割平面和三维虚拟服装网格的交线，如图4。
步骤2.4：筛选符合条件的交线作为切割线。
筛选条件遵循以下原则：
原则一、对于方法一、方法二确定的切割平面，找到以Ps为起点、以Pe为终点、且路径最短的交线作为切割线。
原则二、对于方法三而确定的切割平面，找到通过指定点且连续的相交线作为切割线。
原则三、如果当前指定点处于的三角形的边中有边界边，设为Lb，将切割线扩展到边界边。当前指定点设为Pc，与Pc相邻的指定点设为Pp，使用起始点为Pc，方向为Pc-Pp的射线L，与Lb求交点，设交点为P′c，那么切割线PpPc，更新为PpP′c。
步骤2.5：连接切割线，并排序，作为切割路径，如图5。
切割线的连接排序遵循以下原则：
原则一、对于闭合切割线，按照逆时针排序，起点与终点重合。
原则二、对应非闭合切割线，起点为第一个指定点，终点为最后一个指定点。
步骤3、对切割路径分类处理，分割三角形。
按照切路径与其所在三角形的关系，将切割路径分为三类：
如图6，第一类：起点为三角形顶点。按照终点的位置分为五小类：
1、终点为起点所在三角形的一个顶点，终点起点不重合。此类三角形不分割。如图6(a)。
2、终点为起点所在三角形边上一个点，终点和起点所在边相同，终点起点不重合。此类三角形，终点所在边需要分割，如果终点所在边不为边界，终点所在边的邻边三角形也需要分割。如图6(b)。
3、终点为起点所在三角形内部一个点，终点起点不重合。此类三角形，需要以终点为中心进行分割。如图6(c)。
4、终点为起点所在三角形边上一个点，终点和起点所在边不同，终点起点不重合。此类三角形，终点所在边需要分割，如果终点所在边不为边界，终点所在边的邻边三角形也需要分割。如图6(d)。
5、终点为起点邻边三角形内一点。此类三角形需要计算出起点和终点所构成的线段与起点所在三角形边的交点，将原来的分割路径，分为两段，再分别切割三角形，如图6(e)。
第二类：起点在三角形的一条边上，与边的顶点不重合，与终点不重合。
对此起点所在的三角形，通过分割起点所在的边，如果起点所在的边不为边界边，分割起点所在边的邻边三角形，使得起点变为三角形的一个顶点。此时切割路径与三角形的关系会变成第一类，按照第一类方法进行切割。
第三类：起点在三角形的内部，与顶点不重合，不在三角形边上，与终点不重合。
对此起点所在的三角形，以起点为中心，将三角形进行分割。此时切割路径与三角形的关系会变成第一类，按照第一类方法进行切割。
步骤4：分离三角形，如图7。
经过步骤3，对切割路径所在的三角形进行分割以后，分割路径会成为三角形的一条边，如果此边不为边界，将此边所在的两个三角形进行分离，分离步骤如下：如图7(a)，设分离边所在边为L，L的邻居边设为L′。
1、以L为边构造三角形α，以L′为边构造三角形α′，如图7(b)。
2、删除α、α′，此时L和L′变为边界边，如图7(c)。
步骤5：对三维裁片进行分组，如图8。
经过步骤4，分割路径所在的边都成为了边界边，通过对边界边所连接的三角形的遍历，可以将边界边隔离的三角形网格分离出来，形成独立的裁片。

Claims (10)

1.一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于，该方法由以下5个步骤组成：
步骤1：将三维虚拟服装网格存储为半边结构三角形网格；
步骤2：通过切割平面与三维虚拟服装网格的交线确定切割路径；
步骤3：对切割路径分类处理，分割三角形。
步骤4：分离三角形；
对切割路径所在的三角形进行分割以后，分割路径会成为三角形的一条边，如果此边不为边界，将此边所在的两个三角形进行分离，这样分割路径所在的边都成为了边界边；
步骤5：对三维裁片进行分组；
通过对边界边所连接的三角形的遍历，将边界边隔离的三角形网格分离出来，形成独立的裁片。
2.如权利要求1所述的一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于：所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：确定切割三维虚拟服装网格的切割平面；
步骤2.2：连接切割三维虚拟服装网格的切割平面；
步骤2.3：求得切割平面和三维虚拟服装网格的交线；
步骤2.4：筛选符合条件的交线作为切割线；
步骤2.5：连接切割线，并排序，作为切割路径。
3.如权利要求2所述的一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于：所述步骤2.1中，对于手动确定切割路径的情况，确定切割平面的具体方法为：
方法一：使用两个指定点和当前视点确定切割平面；两个指定点射设为Ps和Pe，当前视点设为Pviewer，通过Pviewer和鼠标点击位置Pmouse来确定一条射线L，射线L方向为Pmouse-Pviewer；使用射线L与三维虚拟服装网格求交点，在交点中选出距离Pviewer最近的交点作为Ps，使用同样的方法确定Pe；使用Ps、Pe、Pviewer确定切割平面αi；此方法适用于手动确定切割路径。
4.如权利要求3所述的一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于：所述步骤2.1中，对于确定切割路径起始点和终点后，根据切割部位确定切割路径的情况，确定切割平面的具体方法为：
方法二：使用两个指定点和指定视角确定切割平面。
5.如权利要求4所述的一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于：所述步骤2.1中，对于整体切割情况，确定切割平面的具体方法为：
方法三：使用指定点和指定法向量确定切割平面。
6.如权利要求3所述的一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于：所述步骤2.2中，在手工确定切割路径的情况下，当出现多于两个指定点时，会出现多个切割平面，此时根据切割平面的交点，将切割平面连接在一起，以形成连续的切割路径；为了连接两个相邻的切割平面，前一个指定点作为当前指定点的起始点，使用前一个指定点、当前指定点、当前视角来确定当前切割面。
7.如权利要求5或6所述的一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于：所述步骤2.4中，筛选条件遵循以下原则：
原则一：对于方法一、方法二确定的切割平面，找到以Ps为起点、以Pe为终点、且路径最短的交线作为切割线；
原则二：对于方法三确定的切割平面，找到通过指定点且连续的相交线作为切割线；
原则三：如果当前指定点处于的三角形的边中有边界边，设为Lb；将切割线扩展到边界边；当前指定点设为Pc，与Pc相邻的指定点设为Pp，使用起始点为Pc、方向为Pc-Pp的射线L与Lb求交点，设交点为P′c，那么切割线PpPc更新为PpP′c。
8.如权利要求1所述的一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于：所述步骤2.5中，切割线的连接排序遵循以下原则：
原则一：对于闭合切割线，按照逆时针排序，起点与终点重合；
原则二：对应非闭合切割线，起点为第一个指定点，终点为最后一个指定点。
9.如权利要求1所述的一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于：所述步骤3中，按照切路径与其所在三角形的关系，将切割路径分为三类：
第一类：起点为三角形顶点；按照终点的位置分为五小类：
1)终点为起点所在三角形的一个顶点，终点起点不重合；此类三角形不分割；
2)终点为起点所在三角形边上一个点，终点和起点所在边相同，终点起点不重合；此类三角形，终点所在边需要分割，如果终点所在边不为边界，终点所在边的邻边三角形也需要分割；
3)终点为起点所在三角形内部一个点，终点起点不重合；此类三角形，需要以终点为中心进行分割；
4)终点为起点所在三角形边上一个点，终点和起点所在边不同，终点起点不重合；此类三角形，终点所在边需要分割，如果终点所在边不为边界，终点所在边的邻边三角形也需要分割；
5)终点为起点邻边三角形内一点；此类三角形需要计算出起点和终点所构成的线段与起点所在三角形边的交点，将原来的分割路径，分为两段，再分别切割三角形。
第二类：起点在三角形的一条边上，与边的顶点不重合，与终点不重合；
对此起点所在的三角形，通过分割起点所在的边，如果起点所在的边不为边界边，分割起点所在边的邻边三角形，使得起点变为三角形的一个顶点；此时切割路径与三角形的关系会变成第一类，按照第一类方法进行切割；
第三类：起点在三角形的内部，与顶点不重合，不在三角形边上，与终点不重合；
对此起点所在的三角形，以起点为中心，将三角形进行分割；此时切割路径与三角形的关系会变成第一类，按照第一类方法进行切割。
10.如权利要求9所述的一种三维虚拟服装的立体剪裁方法，其特征在于：所述步骤4中，分离方法为：设分离边所在边为L、L的邻居边为L′；以L为边构造三角形α，以L′为边构造三角形α′；删除α、α′，此时L和L′变为边界边。
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