CN113868730A - 基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法，包括以下步骤：A1、通过内置的解析引擎解析读取翻领样片设计数据，A2、对所述优化数据进行重新离散采样，A3、对所述翻领线数据进行三角剖分生成2D平面网格，A4、对所述区域信息构建m个区域块，A5、在所述变形样片的基础上，基于预先定义的基准面，将整个2D平面网格通过变形到虚拟模特脖颈所在的圆柱面上。本方案针对翻领线是曲线的服装翻领网格，本方法实现了高效、精确的服装翻领初始几何形态的计算过程。

Description

基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法

技术领域

本发明涉及计算机图形学和计算机服装物理模拟技术，具体涉及一种基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法。

背景技术

近年来，随着计算机图形学技术、布料模拟算法、计算机硬件等的快速发展，基于物理的服装模拟在电影、游戏大放异彩。而在服装时尚行业，对基于物理的高精度布料模拟需求也越来越大。

计算机服装模拟主要包括布料物理属性模拟时间积分和布料碰撞检测矫正两个部分。在开始布料物理属性模拟之前，必须给每个服装的样板提供初始的空间几何形态，该几何形态应该尽可能接近服装样片最终的形态。相当于给物理模拟求解器一个初始解，这样才能保证物理模拟能最终快速收敛到目标形态。如果样片初始几何形态与最终几何形态相差很远，那么极有可能导致整个模拟过程收敛太慢甚至失败。

假如我们最终要将衣服穿在虚拟数字模特上，那么初始的样片的几何形态要保证包裹在虚拟模特相应的部位，比如，袖子样片包裹在虚拟模特手臂周围，裤子样片包裹在虚拟模特腿部周围等。特别对于翻领样片，要精确模拟翻领样片在翻折线上真实的圆弧翻折，我们必须事先对整块翻领样片的三角网格，根据翻领线进行几何折叠变形，并将这个网格变形包裹到数字虚拟模特的脖颈周围。而在这个领域中，由于翻领的复杂计算性，使其在虚拟时更难实现。因此，本方案提供一种基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法。

根据本申请实施例提供的技术方案，基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法，包括以下步骤：

A1、通过内置的解析引擎解析读取翻领样片设计数据，得到初步数据，且对翻领样片的初步数据进行深化设计，得到优化数据；

A2、对所述优化数据进行重新离散采样，保证每条翻领线上点的个数相，且每条翻领线上的点等间距，不同翻领线上点的间距可以不等，得到翻领线数据；

A3、对所述翻领线数据进行三角剖分生成2D平面网格，并对所述2D平面网格建立点、线、面的拓扑结构，得到3D网格，再对3D网格进行化分，化分成3个区域，再对3个区域进行细节化分，得到区域信息，

A4、对所述区域信息构建m个区域块，每个区域块包括中间区域和两侧两个区域，且对每个所述区域块进行网格变形，对每个区域块的中间区域进行弧面折叠变形，得到变形样片，

A5、在所述变形样片的基础上，基于预先定义的基准面，将整个2D平面网格通过变形到虚拟模特脖颈所在的圆柱面上。

本发明中，优选的，所述步骤A1中，对翻领线进行深化设计的过程和要求包括：

以原翻领线为中心向两侧各偏移出n条翻领线(n≥1)；各条翻领线之间等距；每条翻领线与翻领样片的轮廓线相交；对所有翻领线上的点重新离散采样，保证每条翻领线上点的个数相等，且每条翻领线上的点等间距。

本发明中，优选的，步骤A3中，以翻领线作为约束，对所述翻领线数据进行三角剖分生成2D平面网格时，所述2D平面网格必须精确保持翻领线的几何特征，每条翻领线在所述2D平面网格中的顶点个数以及顶点之间的间距严格和步骤A2中保持一致。

本发明中，优选的，步骤A5中所述的基准面为基准三角形。

综上所述，本申请的有益效果：针对翻领线是曲线的服装翻领网格，本方法实现了高效、精确的服装翻领初始几何形态的计算过程。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的领样片设计数据示意图；

图2为本发明的领线偏移离散化后翻领样片三角化数据示意图；

图3为本发明的翻领线偏移离散化后翻领样片三角化数据细节示意图；

图4为本发明的翻领样片三角化数据A型区域划分示意图；

图5为本发明的翻领样片三角化数据B型区域划分示意图；

图6为本发明的翻领样片三角化数据B型区域划分细节示意图；

图7本发明的翻领样片折叠变形网格示意图；

图8本发明的翻领样片基于圆柱面的折叠变形示意图；

图9本发明的翻领样片最终变形包裹在虚拟模特脖颈示意图；

图10本发明的三角网格弧面折叠算法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

一种基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法，包括2D网格三角剖分预处理和3D网格几何折叠变形两个阶段。

2D网格三角剖分预处理阶段，该阶段均在XOY面上进行，其中Z＝0，包括以下步骤：

如图1所示，(1)解析读取翻领样片设计数据，包括样片轮廓线、翻领线、内部孔洞、内部线等设计参数；

如图2所示，(2)在翻领样片上以翻领线为中心向两侧各偏移出n条翻领线(n≥1)，各条翻领线之间平行且间距均为s,每条翻领线均与翻领样片的轮廓线相交。共有翻领线2n+1条，记为L₀,……,L_n-1,L_n,L_n+1,……,L_2n,其中L_n为原始的翻领线。

如图3所示，(3)对n条翻领线上的点重新采样离散，保证每条翻领线上点的个数相，且每条翻领线上的点等间距，不同翻领线上点的间距可以不等。

(4)以上述翻领线作为约束，对翻领样片进行重新三角剖分生成2D网格，2D网格细节如图3所示，其顶点记为：{V₀,……,V_n}，索引号记为：{i₀,……,i_m}，其中顶点V的Z坐标均等于0。

L₀上顶点记为：

包含于{V₀,……,V_n}；索引号记为：

包含于{i₀,……,i_m}；……；L_2n上顶点记为：

包含于{V₀,……,V_n}；索引号记为：

包含于{i₀,……,i_m}。

所述2D网格三角剖分预处理阶段完成后，进入3D网格几何折叠变形阶段，包括以下步骤：

(5)建立2D网格的顶点、边、面拓扑结构。点仍然记作：{V₀,……,V_n}；边记作：{E₀,……,E_s}；面记作：{F₀,……,F_t}。其中：E_i＝{V_i0,V_i1}；F_i＝{E_i0,E_i1,E_i2},通过2D网格的拓扑结构，可以快速查询到与顶点V_i所连接的所有K个顶点{V_i0,……,V_ik}。

(6)整体区域划分，分别以翻领线L₀和L_2n将翻领样片网格M划分为3个区域Z_l，Z_r和Z_m。

(7)细节区域划分，分别将区域Z_l和区域Z_r进一步细分为m个细节区域：Z_l1,……,Z_lm；Z_r1,……,Z_rm。

(8)整合步骤(6)(7)区域信息，可以得到以下m个区域块，其中一个区域块定义为：

(9)对步骤(8)生成的区域块依次做折叠变形，下面以Zone_k为例，具体步骤如下所述：

对中间区域实施弧面折叠变形：将

点，折叠变形到以

为轴线，以r为半径的圆柱面上，r为折叠圆弧半径；折叠算法可以转化为下述问题：

对两侧区域实施翻转折叠变形：Z_lk区域中的点折叠变形，以

为旋转轴，将Z_lk区域中的所有点旋转角度α；Z_rk区域中的点折叠变形，以

为旋转轴，将Z_rk区域中的所有点旋转角度-α；

(10)假设模特的脖颈的方向为

半径为R。在步骤(9)变形的网格中选择基面三角形，以此三角形为基准，将整个网格M变形到以

为轴线，以R为半径的圆柱面上。

步骤(2)中,以原设计翻领线为中心向两侧各偏移出n条翻领线之间保持严格等距。

步骤(3)中,对n条翻领线上的点重新离散采样，采样后每条翻领线上的点个数相等，单独一条线上的点之间等距，不同翻领线上点的间距可以不等，如图3所示。

步骤(4)中，以翻领线作为约束，对翻领样片进行重新三角剖分生成2D网格，2D网格中每条翻领线上不能多顶点也不能少顶点，翻领线必须精确保持和步骤(3)中一致，如图4所示。

步骤(5)中,多2D网格建立了点、线、面拓扑结构，方便后续步骤划分区域过程中快速方便查找。

步骤(6)中,根据L₀和L_2n将翻领样片的2D网格划分为3个区域Z_l，Z_r和Z_m，如图4所示。之所以能将2D网格严格划分为3区域，是因为所有翻领线与样片的轮廓线均严格相交。

具体划分流程如下：Z_m为所有翻领线组成的区域；

以L₀上的点

为种子点，通过步骤(5)建立的拓扑结构，查询

所有的连接点，检查每个连接点是否属于Z_m，如果是，则将该连接点剔除；如果否，则该连接点作为下一个种子点，依次类推可以找到区域Z_l；

M中剩余区域即为Z_r；

步骤(7)中，分别对步骤(6)中得到的区域Z_l，Z_r进一步细分得到m个细节区域，如图5所示。

具体划分流程如下：对区域Z_l进一步划分，设置Z_rest＝Z_l，以L₀上的点

L_2n上的点

组成的向量

切分区域Z_rest，Z_rest被分成Z_a和Z_b两部分；

比较Z_a和Z_b两个区域中点的数目，如果Z_a包含点的数目小于等于Z_b包含点的数目，则Z_l1＝Z_a,Z_rest＝Z_b；反之，则Z_l1＝Z_b,Z_rest＝Z_a。定义Z_l1区域的正负符号：取Z_l1中一点P与

构成向量

叉乘

得到向量

取

的z坐标的正负作为Z_l1的符号。

继续以L₀上的点

L_2n上的点

组成的直线

划分区域Z_rest，Z_rest被分成Z_a和Z_b两部分，按照上述过程计算Z_a和Z_b的符号，如果Z_a的符号与Z_l1的符号相同则Z_l2＝Z_a，Z_rest＝Z_b；反之，则Z_l2＝Z_b,Z_rest＝Z_a。以此类推依次得到区域Z_l1,……,Z_lm。

同理，进一步划分区域Z_r，依次得到区域Z_r1,……,Z_rm。

步骤(8)中，整合步骤(6)(7)中区域的划分结果，形成m个区域块。如图6所示，两条分割线之间的点属于同一个区域块。

步骤(9)中，每个区域块可以看作一个离散的独立区域，依次对每个区域块中的点分别进行弧面折叠变形和翻转折叠变形。每个区域弧面折叠变形的半径值相等，每个区域的翻转折叠变形角度相等，如图7所示。

步骤(10)中，翻领样片最终是要围在虚拟模特脖颈周围的，本步骤中通过选取基准三角形，将整个网格变形包裹在虚拟模特脖颈所在圆柱面上。基准三角形的默认选取规则，如果区域Z_l所包含点的个数≤区域Z_r所包含点的个数，基准三角选区域Z_l比较靠中间的三角形；反之则选区域Z_r比较靠中间的三角形。如图8所示。

步骤(9)(10)中，如图9所示，区域块的中间区域的弧面折叠变形以及整个网格M变形到虚拟模特脖颈所在的圆柱面上，以上这两个过程的核心算法可以转化为以下问题：如图10所示，求3D空间点A(ax,ay,az)、B(bx,by,bz)，在以Z轴为轴线，以r为半径的圆柱面上的对应点A″′(ax″,ay″,az″)、B″′(bx″,by″,bz″)，其中AB间的距离为l。

首先将A、B投影到XOY面上得到A′、B′；再将A′和B′同时进行平移，使得A′与以原点为圆心，以r为半径的圆在A″(ax′,ay′,0)重合，即A′落在X正半轴上，其中ax′＝r，ay′＝0；B在圆上对应点记为B″,则

和X轴的夹角：

因此可以得到：A″′(ax″,ay″,az″)、B″′(bx″,by″,bz″)的坐标值如下：

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法，其特征是，包括以下步骤：

A1、通过内置的解析引擎解析读取翻领样片设计数据，得到初步数据，且对翻领样片的初步数据进行深化设计，得到优化数据；

A2、对所述优化数据进行重新离散采样，保证每条翻领线上点的个数相，且每条翻领线上的点等间距，不同翻领线上点的间距可以不等，得到翻领线数据；

A3、对所述翻领线数据进行三角剖分生成2D平面网格，并对所述2D平面网格建立点、线、面的拓扑结构，得到3D网格，再对3D网格进行化分，化分成3个区域，再对3个区域进行细节化分，得到区域信息，

A4、对所述区域信息构建m个区域块，每个区域块包括中间区域和两侧两个区域，且对每个所述区域块进行网格变形，对每个区域块的中间区域进行弧面折叠变形，得到变形样片，

A5、在所述变形样片的基础上，基于预先定义的基准面，将整个2D平面网格通过变形到虚拟模特脖颈所在的圆柱面上。

2.根据权利要求1所述的一种基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法，其特征是：所述步骤A1中，对翻领线进行深化设计的过程和要求包括：

以原翻领线为中心向两侧各偏移出n条翻领线(n≥1)；各条翻领线之间等距；每条翻领线与翻领样片的轮廓线相交；对所有翻领线上的点重新离散采样，保证每条翻领线上点的个数相等，且每条翻领线上的点等间距。

3.根据权利要求1所述的一种基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法，其特征是：步骤A3中，以翻领线作为约束，对所述翻领线数据进行三角剖分生成2D平面网格时，所述2D平面网格必须精确保持翻领线的几何特征，每条翻领线在所述2D平面网格中的顶点个数以及顶点之间的间距严格和步骤A2中保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种基于翻领曲线的服装复杂翻领网格几何折叠变形方法，其特征是：步骤A5中所述的基准面为基准三角形。

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