JP2009230563A - 衣服シミュレーション装置、衣服シミュレーションプログラム、及び衣服シミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人体に密着するような衣服の衣服圧を精度良く求める。
【解決手段】着付け部２２は、型紙モデルを複数の要素に分割し、各要素に布モデルにより示される力学特性を付与し、有限要素法を用いて各要素の運動方程式を解くことで型紙モデルを変形させて、衣服を前記人体モデルに仮想的に着付ける。ここで、着付け部２２は、人体モデルの所定の部位を覆うように中間体モデルを設定し、中間体モデルに接触するように型紙モデルを変形させた後、人体モデルに接触するように型紙モデルを変形させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンピュータシミュレーションにより衣服を人体モデルに着付ける技術に関するものである。

衣服による適度な衣服圧は、運動機能性向上、体型補正、さらに緊張感の付与等の効果があり、衣服の快適性に大きく関係する。したがって、材料素材の高機能化に伴い、被服・医療・スポーツなどの分野において、人体と衣服との間に発生する接触圧（衣服圧）の評価が求められている。

衣服圧の計測は、着衣状態において衣服下に受圧部を挿入して行われることが一般的である。しかしながら、受圧部を用いた場合、受圧部自身の影響による人体の変形等により、衣服圧を正確に計測することは困難である。また、高々、十数箇所の多点計測が限界であり、これでは衣服圧の分布を把握することは容易ではない。

そこで、近年、コンピュータシミュレーションにより衣服圧を求める試みがなされている。非特許文献１には、衣服が人体を押す力と接触効力とが同じ大きさであるとして、接触抗力の計算を行い、その接触抗力を単位面積当たりの値に換算することで衣服圧を求める手法が開示されている。具体的には、布の力学特性（自重、曲げ特性、引っ張り特性）に基づく応力と歪みとの関係からポテンシャルエネルギーを定式化し、このポテンシャルエネルギーが最小値をとるときの布形状を予測し、接触抗力が算出されている。

また、特許文献１には、予め与えられた衣服形状モデル及び人体形状モデルの接触の有無を判定ステップと、衣服に作用する重力を計算するステップとを繰り返すことによって衣服に作用する接触圧を求める手法が開示されている。
庭屋晴夫、今岡春樹、渋谷惇夫、相坂登、「布の接触圧の予測法」、ＳＥＮ−Ｉ ＧＡＫＫＡＩＳＨＩ（報文）、ＶＯＬ４６、ＮＯ．６（１９９０）、２２９〜２３２頁 特開平９−３４９５２号公報

しかしながら、非特許文献１では、ポテンシャルエネルギーが用いられているが、このポテンシャルエネルギーの曲線の傾きは布の伸び及び歪みにより生じる伸び回復力に強く依存している。そのため、布の伸び及び歪みが小さくても、大きな伸び回復力が算出され、この大きな伸び回復力が衣服圧の計算誤差の原因となってしまう。

すなわち、実際の布では、大きな応力が加えられても、経糸及び緯糸方向には小さな歪みしか生じないが、非特許文献１の手法では、小さな応力が加えられているにもかかわらず、大きな伸び回復力が算出されるため、この大きな伸び回復力によって衣服圧の計算誤差が発生し、精度良く衣服圧を求めることができないという問題がある。

また、特許文献１では、人体形状モデルと衣服モデルとが１ｃｍ程度接近すると、接触すると判定されているため、人体に密着するような衣服の衣服圧を精度良く求めることができないという問題がある。

本発明の目的は、人体に密着するような衣服の衣服圧を精度良く求めることができる衣服シミュレーションに関する技術を提供することである。

（１）本発明による衣服シミュレーション装置は、人体の３次元形状を示す人体モデルを取得する人体モデル取得手段と、前記人体モデルに仮想的に着付ける衣服の型紙の２次元形状を示す型紙モデルを取得する型紙モデル取得手段と、前記衣服を構成する布の力学特性を示す布モデルを取得する布モデル取得手段と、前記型紙モデルを複数の要素に分割し、各要素に前記布モデルにより示される力学特性を付与し、有限要素法を用いて各要素の運動方程式を解くことで前記型紙モデルを変形させて、前記衣服を前記人体モデルに仮想的に着付ける着付け手段と、前記着付け手段により着付けられた衣服が前記人体モデルに仮想的に及ぼす衣服圧を算出する衣服圧算出手段とを備え、前記着付け手段は、前記人体モデルの所定の部位を覆うように形成された中間体モデルを設定し、前記中間体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させた後、前記人体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させることを特徴とする。

本発明による衣服シミュレーションプログラムは、人体の３次元形状を示す人体モデルを取得する人体モデル取得手段と、前記人体モデルに仮想的に着付ける衣服の型紙の２次元形状を示す型紙モデルを取得する型紙モデル取得手段と、前記衣服を構成する布の力学特性を示す布モデルを取得する布モデル取得手段と、前記型紙モデルを複数の要素に分割し、各要素に前記布モデルにより示される力学特性を付与し、有限要素法を用いて各要素の運動方程式を解くことで前記型紙モデルを変形させて、前記衣服を前記人体モデルに仮想的に着付ける着付け手段と、前記着付け手段により着衣された型紙モデルが前記人体モデルに仮想的に及ぼす衣服圧を算出する衣服圧算出手段としてコンピュータを機能させ、前記着付け手段は、前記人体モデルの所定の部位を覆うように形成された中間体モデルを設定し、前記中間体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させた後、前記人体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させることを特徴とする。

本発明による衣服シミュレーション方法は、コンピュータが、人体の３次元形状を示す人体モデルを取得する人体モデル取得ステップと、コンピュータが、前記人体モデルに仮想的に着付ける衣服の型紙の２次元形状を示す型紙モデルを取得する型紙モデル取得ステップと、コンピュータが、前記衣服を構成する布の力学特性を示す布モデルを取得する布モデル取得ステップと、コンピュータが、前記型紙モデルを複数の要素に分割し、各要素に前記布モデルにより示される力学特性を付与し、有限要素法を用いて各要素の運動方程式を解くことで前記型紙モデルを変形させて、前記衣服を前記人体モデルに仮想的に着付ける着付けステップと、コンピュータが、前記着付けステップにより着衣された型紙モデルが前記人体モデルに仮想的に及ぼす衣服圧を算出する衣服圧算出ステップとを備え、前記着付けステップは、前記着付け手段は、前記人体モデルの所定の部位を覆うように形成された中間体モデルを設定し、前記中間体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させた後、前記人体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させることを特徴とする。

これらの構成によれば、型紙モデルに布モデルにより示される力学特性が付与され、人体モデルの所定の部位を覆うように中間体モデルが設定され、有限要素法を用いて型紙モデルの各要素の運動方程式が解かれ、型紙モデルが中間体モデルに接触するように変形される。次に、中間体モデルに接触するように変形された型紙モデルが人体モデルに接触するように変形される。

すなわち、型紙モデルは、中間体モデルに接触するように変形された後、人体モデルに接触されるように変形されているため、運動方程式の解が収束しやすくなり、型紙モデルを人体モデルに接触するように変形させた場合に発生する皺を少なくすることができる。よって、下着等の人体に密着するような衣服の衣服圧を精度良く求めることができる。

（２）前記布モデルは、母材と、前記母材を補強するために前記母材内において経方向に配列された経リバーと、前記母材を補強するために前記母材内において緯方向に配列された緯リバーとからなるシェルリバー構造を模擬したものであり、前記布モデルは、前記母材の剛性である母材剛性成分と、前記経リバーの剛性である経リバー剛性成分と、前記緯リバーの剛性である緯リバー剛性成分とにより布の剛性を表し、前記母材剛性成分は、現実の布のバイアス方向の剛性を基に算出され、前記経リバー剛性成分は、現実の布の経方向の剛性と前記母材剛性成分との差分が付与され、前記緯リバー剛性成分は、前記現実の布の緯方向の剛性と前記母材剛性成分との差分が付与されていることが好ましい。

この構成によれば、母材剛性成分は、現実の布のバイアス方向の剛性を基に算出され、経リバー剛性成分は、現実の布の経方向の剛性と母材剛性成分との差分が付与されているため、布を経方向に引っ張った場合、母材剛性成分が相殺されて、布の剛性が現実の布の経方向の剛性のみにより表される。また、布を緯方向に引っ張った場合も、経方向と同様、母材剛性成分が相殺されて、布の剛性が現実の布の緯方向の剛性のみにより表される。よって、布の剛性を精度良く再現する布モデルを提供することができる。

（３）前記中間体モデルは、表面がなだらかな曲面形状を有することが好ましい。

この構成によれば、中間体モデルは表面がなだらかな曲面形状を有しているため、運動方程式の解がより収束しやすくなり、皺の発生を抑制しつつ、型紙モデルを人体モデルに密着するように変形することができる。

（４）前記中間体モデルは、円筒状、楕円体状、鞍状、多角錐状、又は円錐状であることが好ましい。

この構成によれば、中間体モデルとして凹凸の少ない筒状、楕円体状、鞍状、多角錐状、又は円錐状のものが採用されているため、運動方程式の解がより収束しやすくなり、皺の発生を抑制しつつ、型紙モデルを人体モデルに密着するように変形することができる。

（５）前記母材剛性成分は、超弾性によるひずみエネルギー関数を基に算出されることが好ましい。

この構成によれば、母材剛性成分として超弾性のひずみエネルギー関数と、現実の布のヤング率とを基に布のバイアス方向の剛性が算出されているため、既存の数理モデルを用いて母材剛性成分を表すことができる。

（６）前記衣服は、上半身用衣服であり、前記型紙モデルは、前身頃、後身頃、左袖、及び右袖の型紙モデルを含み、前記着付け手段は、前記人体モデルの左腕の部位と右腕の部位とに円筒形の中間体モデルを設定し、かつ、軸方向が両肩の部位を結ぶ直線に沿うように円筒形の中間体モデルを設定することが好ましい。

この構成によれば、前身頃、後身頃、左袖、右袖からなるＴシャツを人体モデルに密着するように着付けることができる。

（７）前記衣服は、上半身用衣服であり、前記型紙モデルは、前身頃及び後身頃の型紙モデルを含み、前記着付け手段は、軸方向が前記人体モデルの両肩の部位を結ぶ直線に沿うように円筒形の中間体モデルを設定することが好ましい。

この構成によれば、前身頃、後身頃からなるタンクトップを人体モデルに密着するように着付けることができる。

（８）前記衣服は、下半身用衣服であり、前記型紙モデルは、左足及び右足の型紙モデルを含み、前記着付け手段は、前記人体モデルの左足の部位と右足の部位とに円筒形の中間体モデルを設定すると共に、稜線が左右方向と平行、かつ、稜線側が足側を向くように鞍状の中間体モデルを前記人体モデルの腰の部位に設定することが好ましい。

この構成によれば、左足の前側、右足の前側、左足の後側、及び右足の後側からなる下半身用衣服を人体モデルに密着するように着付けることができる。

本発明によれば、下着等の人体に密着するような衣服の衣服圧を精度良く求めることができる。

以下、本発明の実施の形態による衣服シミュレーション装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態による衣服シミュレーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。本衣服シミュレーション装置は、通常のコンピュータ等から構成され、入力装置１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）２、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４、外部記憶装置５、表示装置６、及び記録媒体駆動装置７を備える。入力装置１、ＲＯＭ２、ＣＰＵ３、ＲＡＭ４、外部記憶装置５、表示装置６、及び記録媒体駆動装置７は内部のバスに接続され、このバスを介して種々のデータ等が入出され、ＣＰＵ３の制御の下、種々の処理が実行される。

入力装置１は、キーボード、マウス等から構成され、ユーザが種々のデータを入力するために使用される。ＲＯＭ２には、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）等のシステムプログラムが記憶される。外部記憶装置５は、ハードディスクドライブ等から構成され、所定のＯＳ（Operating System）及び衣服シミュレーションプログラムが記憶される。ＣＰＵ３は、外部記憶装置５からＯＳ等を読み出し、各ブロックの動作を制御する。ＲＡＭ４は、ＣＰＵ３の作業領域等として用いられる。

表示装置６は、液晶表示装置等から構成され、ＣＰＵ３の制御の下に種々の画像を表示する。記録媒体駆動装置７は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フレキシブルディスクドライブ等から構成される。

なお、本衣服シミュレーションプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体８に格納されて市場に流通される。ユーザはこの記録媒体８を記録媒体駆動装置７に読み込ませることで、衣服シミュレーションプログラムをコンピュータにインストールする。また、衣服シミュレーションプログラムをインターネット上のサーバに格納し、このサーバからダウンロードすることで、衣服シミュレーションプログラムをコンピュータにインストールしてもよい。

図２は、図１に示す衣服シミュレーション装置の機能ブロック図である。衣服シミュレーション装置は、操作部１０、制御部２０、記憶部３０、表示制御部４０、及び表示部５０を備えている。操作部１０は、図１に示す入力装置１により構成され、ユーザからの種々の操作入力を受け付ける。

制御部２０は、図１に示すＣＰＵ３により構成され、データ取得部２１（人体モデル取得手段、型紙モデル取得手段、及び布モデル取得手段の一例に相当）、着付け部２２（着付け手段の一例に相当）、及び衣服圧算出部２３（衣服圧算出手段の一例に相当）を備えている。これらの機能は、ＣＰＵが衣服シミュレーションプログラムを実行することで実現される。

データ取得部２１は、人体の３次元形状を示す人体モデルを取得する。ここで、人体モデルは、実際の人間やマネキンの３次元的に計測することで得られ、人体表面の形状を例えば３次元のポリゴンメッシュを用いて表す。

また、データ取得部２１は、人体モデルに仮想的に着付ける衣服の型紙の２次元形状を示す型紙モデルを取得する。ここで、型紙モデルとしては、例えばアパレルＣＡＤによりモデリングされたものを採用することができる。

また、データ取得部２１は、衣服を構成する布の力学特性を示す布モデルを取得する。図４は、布モデルの説明図である。布モデルは、母材Ａ１と、母材Ａ１を補強するために母材Ａ１内において経方向に配列された経リバーＡ２と、母材Ａ１を補強するために母材Ａ１内において緯方向に配列された緯リバーＡ３とからなるシェルリバー構造を模擬したものである。ここで、シェルリバー構造は、鉄筋コンクリートに用いられる構造である。

そして、布モデルは、母材Ａ１の剛性である母材剛性成分ＥＢと、経リバーＡ２の剛性である経リバー剛性成分ＥＴ´と、緯リバーＡ３の剛性である緯リバー剛性成分ＥＷ´とにより布の剛性を表す。

母材剛性成分ＥＢは、現実の布のバイアス方向の剛性を基に算出され、経リバー剛性成分ＥＴ´は、現実の布の経方向の剛性ＥＴと母材剛性成分ＥＢとの差分（＝ＥＴ−ＥＢ）が付与され、緯リバー剛性成分ＥＷ´は、現実の布の緯方向の剛性ＥＷと母材剛性成分ＥＢとの差分（＝ＥＷ−ＥＢ）が付与されている。

そのため、布を経方向に引っ張った場合、母材剛性成分ＥＢが相殺されて、布の剛性が剛性ＥＴのみにより表される。また、布を緯方向に引っ張った場合も、経方向と同様、母材剛性成分が相殺されて、布の剛性が剛性ＥＷのみにより表される。よって、布の剛性を精度良く再現する布モデルを提供することができる。

図２に戻り、着付け部２２は、型紙モデルを複数の要素に分割し、各要素に布モデルにより示される力学特性を付与し、有限要素法を用いて各要素の運動方程式を解くことで型紙モデルを変形させて、衣服を前記人体モデルに仮想的に着付ける。

ここで、着付け部２２は、人体モデルの所定の部位を覆うように形成された中間体モデルを設定し、中間体モデルに接触の定義を行い運動方程式を解き、中間体モデルに接触するように型紙モデルを変形させた後、人体モデルに接触の定義を行い運動方程式を解き、人体モデルに接触するように型紙モデルを変形させる。

これにより、型紙モデルは、中間体モデルに接触するように変形された後、人体モデルに接触されるように変形されるため、運動方程式の解が収束しやすくなり、型紙モデルを人体モデルに接触するように変形させた場合に発生する皺を少なくすることができる。なお、中間体モデルとして円筒形を用いることが好ましい。中間体モデルとして凹凸の少ない円筒形を採用することで、運動方程式の解をより収束しやすくすることができる。

衣服圧算出部２３は、着付け部２２により着付けられた衣服が人体モデルに仮想的に及ぼす衣服圧を型紙モデルに設定された要素毎に算出する。

表示制御部４０は、ＣＰＵ３により構成され、制御部２０の制御の下、種々の画像を表示部５０に表示する。ここで、表示制御部４０は、着付け部２２により変形された衣服モデルが、衣服圧算出部２３により算出された衣服圧を衣服圧の大きさに応じた輝度で３次元的に表されるような衣服圧をグラフィカルに表示する画像を生成し、表示部５０に表示してもよい。また、衣服圧を数値により表示部５０に表示してもよい。この場合、各要素の衣服圧を表形式で示す画像を表示部５０に表示すればよい。また、衣服圧の知りたい部位をユーザに選択させるための操作画像を表示部５０に表示させ、操作部１０を用いてユーザにより選択された部位の衣服圧をグラフィカル又は数値により表示してもよい。

記憶部３０は、外部記憶装置５により構成され、人体モデル記憶部３１、型紙モデル記憶部３２、及び布モデル記憶部３３を備えている。人体モデル記憶部３１〜布モデル記憶部３３は、データ取得部２１により取得された人体モデル、型紙モデル、及び布モデルを記憶する。

表示部５０は、表示装置６により構成され、制御部２０の制御の下、種々の画像を表示する。

次に、布モデルの作成手順について説明する。まず、シミュレーションに用いられる衣服を構成する実際の布の荷重と伸度との関係を示す荷重−伸度特性を実験により求める。具体的には、２５ｍｍ×５ｍｍのサイズの実際の布を経方向、緯方向、及びバイアス方向に伸ばしていくテンシロン試験を行うことで、経方向、緯方向、及びバイアス方向の荷重−伸度特性を示す試験データを得る。なお、バイアス方向としては４５度を採用する。

図５（ａ）は荷重−伸度特性を示すグラフであり、縦軸は荷重（ｇ／ｃｍ）を示し、横軸は伸度（％）を示している。図５（ａ）において、左、中央、及び右の曲線は、それぞれ経方向、緯方向、及びバイアス方向の荷重−伸度特性を示している。

次に、荷重−伸度特性を示す試験データの単位を変換し、公称応力−公称ひずみ特性を示す試験データを求める。図５（ｂ）は公称応力−公称ひずみ特性を示すグラフであり、縦軸は公称応力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）を示し、横軸は公称ひずみを示している。図５（ｂ）において、左、中央、及び右の曲線は、それぞれ経方向、緯方向、及びバイアス方向の公称応力−公称ひずみ特性を示している。

次に、バイアス方向の公称応力−公称ひずみ特性を示す試験データにカーブフィッティングを行いバイアス方向の公称応力−公称ひずみ特性を示す関数を求める。

次に、バイアス方向の公称応力−公称ひずみ特性を示す関数の初期勾配から、布のバイアス方向のヤング率Ｅを求める。ここで、初期勾配としては、公称ひずみが例えば０．１のときのバイアス方向の公称応力−公称ひずみ特性の関数の傾きを採用することができる。

次に、ヤング率Ｅを６で除したＥ／６を求める。次に、母材Ａ１の数理モデルとして採用されたＮｅｏ−ｈｏｏｋｅａｎ（超弾性の一例）のひずみエネルギー関数の２階偏微分導関数にＥ／６を代入することで母材剛性成分ＥＢを算出する。なお、Ｎｅｏ−ｈｏｏｋｅａｎは、ゴム等の等方性弾性体のひずみとエネルギーとの関係等を示す数理モデルである。

なお、母剤Ａ１の数理モデルとしては、Ｎｅｏ−ｈｏｏｋｅａｎに限定されず、例えば、Ogden又はMooney-Rivlin等を採用してもよい。

ここで、Ｎｅｏ−ｈｏｏｋｅａｎのひずみエネルギー関数Ｗ_ｎｅｏのひずみによる２階偏微分導関数∂^２Ｗ_ｎｅｏ／∂ε^２は、Ｃ_１０（Ｉ１−３）＝２Ｃ_１０（２ｅ^２ε＋ｅ^−ε）で表される。そして、材料定数であるＣ_１０にＥ／６を代入することで母材剛性成分ＥＢを算出することができる。

次に、図５（ｂ）に示す経方向及び緯方向の公称応力−公称ひずみ特性を示す試験データの単位を変換し、経方向及び緯方向の真応力−対数ひずみ特性を求める。次に、経方向及び緯方向の真応力−対数ひずみ特性を示す試験データを所定の関数を用いてカーブフィッティングし、経方向及び緯方向の真応力−対数ひずみ特性を示す関数を求める。ここで、所定の関数として、例えば二次関数を採用することができる。以下、経方向及び緯方向の真応力−対数ひずみ特性を示す関数を、それぞれＡ´ε^２＋Ｂ´ε＋Ｃ´及びＡε^２＋Ｂε＋Ｃで表す。

次に、経方向の公称応力−対数ひずみ特性を示す関数と母材剛性成分ＥＢとの差分により得られる関数を経リバー剛性成分ＥＴ´として算出する。

次に、緯方向の公称応力−対数ひずみ特性を示す関数と母材剛性成分ＥＢとの差分により得られる関数を緯リバー剛性成分ＥＷ´として算出する。

図６は、母材の真応力−対数ひずみ特性を示したグラフであり、縦軸は真応力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）を示し、緯軸は対数ひずみを示している。図６（ａ）に示すＥＴ−ＥＢで示される関数が経リバー剛性成分ＥＴ´を示し、図６（ｂ）に示すＥＷ−ＥＢが緯リバー剛性成分ＥＷ´を示している。

以上により母材剛性成分ＥＢ、経リバー剛性成分ＥＴ´、及び緯リバー剛性成分ＥＷ´が算出される。

次に、着付け部２２の処理の詳細について説明する。まず、衣服モデルにより示される力学特性からＤマトリックス（応力−ひずみマトリックス）を生成する。ここで、Ｄマトリックスは、式（１）により表される。

（σ）は応力ベクトルを示し、（ε）はひずみベクトルを示す。ｘは緯糸方向、ｙは経糸方向、ｚはｘ，ｙに直交する方向を示している。

Ｅ_１１＝母材剛性成分ＥＢ＋緯リバー剛性成分ＥＷ´
＝∂^２Ｗ_ｎｅｏ／∂ε^２＋ＥＷ´
＝２Ｃ_１０（２ｅ^２ε＋ｅ^−ε）＋（Ａε^２＋Ｂε＋Ｃ）
Ｅ_２２＝母材剛性成分ＥＢ＋経リバー剛性成分ＥＴ´
＝∂^２Ｗ_ｎｅｏ／∂ε^２＋ＥＴ´
＝２Ｃ_１０（２ｅ^２ε＋ｅ^−ε）＋（Ａ´ε^２＋Ｂ´ε＋Ｃ´）
Ｅ_ｉｊ＝∂^２Ｗ_ｎｅｏ／∂ε_ｉ∂ε_ｊ （ＥＸ：Ｅ_１２＝∂^２Ｗ_ｎｅｏ／∂ε_１∂ε_２）

すなわち、着付け部２２は、布モデルのＥＢ、ＥＷ´、ＥＴ´をＤマトリックスに代入することで、型紙モデルに、布モデルで示される力学特性を付与する。

以後、着付け部２２は、有限要素法を用いて、型紙モデル及び中間体モデルを接触対象として適宜定義して型紙モデルの各要素の運動方程式を解くことで、型紙モデルを変形する。このような有限要素法により型紙モデルを変形させることは、例えば、有限要素法ソフトウェアであるＡＢＡＱＵＳを用いることで実現することができる。この場合、ＡＢＡＱＵＳにおいて、Ｄマトリックス、型紙モデル、及び接触対象となる中間体モデル及び人体モデル、外力等を定義すれば、型紙モデルを中間体モデル及び人体モデルに接触するように変形させることができる。

次に、衣服として上半身用衣服の一例であるＴシャツを採用した場合の衣服シミュレーション装置の動作について説明する。図３は、衣服としてＴシャツを採用した場合の衣服シミュレーション装置の動作を示すフローチャートである。まず、データ取得部２１は、人体モデル、型紙モデル、及び布モデルを取得する（ステップＳ１）。

次に、着付け部２２は、人体モデル及び型紙モデルを仮想３次元空間内の所定の初期位置に配置する（ステップＳ２）。図７は、仮想３次元空間に配置された人体モデル及び型紙モデルを示した図である。本フローチャートでは、衣服としてＴシャツが採用されている。そのため、型紙モデルには、前身頃ＦＭ、後身頃ＢＭ、左袖ＬＳ、及び右袖ＲＳの４つの型紙モデルが含まれる。

図７に示すように、前身頃ＦＭは、人体モデルの上半身の胸から前方に所定距離離間した位置に配置され、後身頃ＢＭは人体モデルの上半身の背中から後方に所定距離離間した位置に配置されていることが分かる。また、左袖ＬＳは人体モデルの左肩の上方に配置され、右袖ＲＳは人体モデルの右方の上方に配置されていることが分かる。

次に、着付け部２２は、仮想３次元空間内の所定の初期位置に中間体モデルを配置する（ステップＳ３）。図８は中間体モデルが配置された人体モデルを示した図である。図８に示すように、中間体モデルとしては、円筒状のものが採用され、左腕の部位の全域を覆うように配置された中間体モデルＭ１、右腕の部位の全域を覆うように配置された中間体モデルＭ２、両肩の部位を結ぶ直線に軸方向が沿うように配置され、腕と肩との接合部位を覆うように配置された中間体モデルＭ３との３つの中間体モデルが含まれる。

具体的には、中間体モデルＭ１は、軸方向の長さとして、左の指先点Ｐ１から左の肩先点Ｐ２までの距離、又はその距離に多少のマージンを付与した距離を採用することができる。また、中間体モデルＭ１は、直径の長さとして、指先点Ｐ１から肩先点Ｐ２までの左腕の部位において面積が最大となる断面よりも広い面積の円の直径の長さを採用することができる。

また、中間体モデルＭ１は、左の肩先点Ｐ２における左腕の断面の中心点と、指先点Ｐ１とを結ぶ直線上に長軸が重なるように配置される。

中間体モデルＭ２の軸方向の長さ及び半径も中間体モデルＭ１と同様に、右腕の部位のサイズに基づいて得られる値を採用することができる。また、中間体モデルＭ２も中間体モデルＭ１と同様に配置される。

中間体モデルＭ３は、軸方向の長さとして、肩幅線Ｌ１と頸側点Ｐ４との距離又はその距離に多少のマージンを加えた距離を採用することができる。また、中間体モデルＭ３は、長軸が肩幅線Ｌ１に重なるように配置される。また、中間モデルＭ３の直径の長さとしては、肩先点Ｐ２における左腕の断面の外接円の直径または、その直径に多少のマージンを加えた値を採用することができる。図８では、中間体モデルＭ３は下方側の領域が人体モデルに食い込んでいる。

次に、着付け部２２は、各型紙モデルの節点に布モデルにより示される力学特性を付与し、かつ、重力等の所定の外力を与える。そして、図９に示すように前身頃ＦＭの左のサイドラインＳＬと後身頃ＢＭの左のサイドラインＳＬとが所定距離まで近づき、かつ、前身頃ＦＭの右のサイドラインＳＬと後身頃ＢＭの右のサイドラインＳＬとが所定距離まで近づくように、前身頃ＦＭ及び後身頃ＢＭを引き延ばす（ステップＳ４）。

また、着付け部２２は、左袖ＬＳの前方のサイドラインＳＬ（図７参照）と後方のサイドラインＳＬとが所定距離まで近き、かつ、中間体モデルＭ１を覆うように左袖ＬＳを引き延ばす。右袖ＲＳも左袖ＬＳと同様にして引き延ばす。

ここで、着付け部２２は、図１０に示す予め定められた接触の定義に従って、各型紙モデルを引き延ばす。図１０は、ステップＳ４における接触の定義を示す表である。

図１０の１，２行目に示すように、前後身頃は、人体モデルと中間体モデルＭ３と接触の定義がなされていない。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは接触の制約を受けずに引き延ばされる。

また、３，４行目に示すように左右袖は、人体モデルとは接触の定義がなされていないが、中間体モデルＭ１，Ｍ２とは接触の定義がなされている。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは、中間体モデルＭ１，Ｍ２に食い込まないように引き延ばされる。

なお、本実施の形態では、中間体モデルＭ１〜Ｍ３が人体モデルに食い込んだ領域は人体モデルが優先されるように接触の定義がなされている。また、このような、型紙モデルを引き延ばす処理は、ＡＢＡＱＵＳに接触の定義を与えると共に、各節点の移動先の位置等を定義すれば実現することができる。

次に、着付け部２２は、図１１に示すように、前身頃ＦＭの左右の肩ラインＫＬと後身頃の左右の肩ラインＫＬとを接続する縫合処理を行い、かつ、前身頃ＦＭの左右のサイドラインＳＬと後身頃の左右のサイドラインＳＬとを接続する縫合処理を行う（ステップＳ５）。

また、着付け部２２は、図１１に示すように、左袖ＬＳのサイドラインＳＬ同士を縫合する縫合処理を行い、かつ、右袖ＲＳのサイドライン同士を縫合する縫合処理を行う（ステップＳ５）。縫合処理の詳細については後述する。

ここで、着付け部２２は、図１２に示す予め定められた接触の定義に従って縫合処理を行う。図１２の１，２行目に示すように、前後身頃は、人体モデルと中間体モデルＭ３と接触の定義がなされている。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは人体モデルと中間体モデルＭ３とに食い込まないように縫合処理が行われる。

また、図１２の３，４行目に示すように左右袖は、人体モデルとは接触の定義がなされていないが、中間体モデルＭ１，Ｍ２とは接触の定義がなされている。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは、中間体モデルＭ１，Ｍ２に食い込まないように縫合処理が行われる。

次に、着付け部２２は、図１２に示す接触の定義に従って、接触解析処理を実行し、各型紙モデルを変形する（ステップＳ６）。図１２の１，２行目に示すように、前後身頃は、人体モデルと中間体モデルＭ３と接触の定義がなされている。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは人体モデルと中間体モデルＭ３とに接触するように変形される。なお、このような接触解析処理はＡＢＡＱＵＳにおいて接触の定義を行えば実現することができる。また、この場合、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとのアンダーラインＵＬが拘束されている。

また、３，４行目に示すように左右袖は、人体モデルとは接触の定義がなされていないが、中間体モデルＭ１，Ｍ２とは接触の定義がなされている。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは、中間体モデルＭ１，Ｍ２に接触するように変形される。

次に、着付け部２２は、図１３に示すように左袖ＬＳと前身頃ＦＭ及び後身頃ＢＭとを接続する縫合処理を行い、かつ、右袖ＲＳと前身頃ＦＭ及び後身頃ＢＭとを接続する縫合処理を行う（ステップＳ７）。なお、図１３において左側の図は縫合処理前を示し、右側の図は縫合処理後を示している。

ここで、着付け部２２は、図１４に示す接触の定義に従って縫合処理を実行する。図１４の１，２行目に示すように、前後身頃は、人体モデルと中間体モデルＭ３と接触の定義がなされている。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは人体モデルと中間体モデルＭ３とに食い込まないように縫合処理が行われる。

また、図１４の３，４行目に示すように左右袖は、人体モデルと接触の定義がなされているが、中間体モデルＭ１，Ｍ２とは接触の定義がなされていない。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは、人体モデルに食い込まないように縫合処理が行われる。

次に、着付け部２２は、図１５に示す接触の定義に従って、接触解析処理を実行し、各型紙モデルを変形する（ステップＳ８）。図１５の１，２行目に示すように、前後身頃は、人体モデルと接触の定義がなされているが、中間体モデルＭ３とは接触の定義がなされていない。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは人体モデルに接触するように変形される。

また、３，４行目に示すように左右袖は、人体モデルとは接触の定義がなされているが、中間体モデルＭ１，Ｍ２とは接触の定義がなされていない。よって、左袖ＬＳと右袖ＲＳとは、人体モデルに接触するように変形される。

次に、着付け部２２は、図１６に示すように、前身頃ＦＭ及び後身頃ＢＭのアンダーラインＵＬに設定されていた拘束を解除する（ステップＳ９）。この場合、着付け部２２は、ステップＳ８と同様、図１５に示す接触の定義に従って接触解析処理を実行し、前身頃ＦＭ及び後身頃ＢＭを変形する。

図１５の１，２行目に示すように、前後身頃は、人体モデルと接触の定義がなされているが、中間体モデルＭ３とは接触の定義がなされていない。よって、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとは人体モデルに接触するように変形される。

また、図１５の３，４行目に示すように左右袖は、人体モデルと接触の定義がなされているが、中間体モデルＭ１，Ｍ２とは接触の定義がなされていない。よって、左袖ＬＳと右袖ＲＳとは、人体モデルに接触するように変形される。なお、図１６の左側の図は拘束解除前を示し、右側の図は拘束解除後を示している。図１６に示すように拘束を解除することで、アンダーラインＵＬが上方に移動していることが分かる。

図３に戻り、衣服圧算出部２３は、型紙モデルを構成する各要素の衣服圧を求める（ステップＳ１０）。なお、ＡＢＡＱＵＳでは、各要素の力が算出されるため、この力を要素の面積で割ることで、衣服圧を算出することができる。

図１７は、ステップＳ４〜Ｓ９における接触の定義をまとめた表である。なお、図１７の１行目の数字はステップ番号を示している。図１７に示すように、前後身頃は、ステップＳ５からステップＳ７までは中間体モデルＭ３に接触の定義がなされているが、ステップＳ８以降、中間体モデルＭ３への接触の定義が解除され、人体モデルのみ接触の定義がなされている。

また、図１７に示すように、左右袖は、ステップＳ４からステップＳ６までは中間体モデルＭ１，Ｍ２のみと接触の定義がなされ、ステップＳ７以降は、人体モデルのみと接触の定義がなされている。

つまり、各型紙モデルは、まず、中間体モデルＭ３に接触するように変形された後、人体モデルに接触するように変形されていることが分かる。これにより、各型紙モデルは、皺の発生が抑制されながら、人体モデルに接触するように変形されることになる。

図１８は、中間体モデルを介さずに人体モデルに直接、左袖を着付けた場合のシミュレーション結果を示した図である。図１８においては、明るさにより布の衣服圧が示されている。すなわち、明るい箇所ほど布がふくらんでおり、衣服圧が低くなっている。図１８に示すように、中間体モデルを介さずに左袖を着付けた場合、多数の皺が発生していることが分かる。

次に、縫合処理について説明する。まず、縫合点が設定される、例えば、前身頃ＦＭと後身頃ＢＭとを縫合する場合、サイドラインＳＬ上の各節点と、肩ラインＫＬ上の各節点が縫合点として設定される。次に、前身頃ＦＭの各縫合節点に対応する後身頃の縫合節点が設定される。以下、前身頃ＦＭの注目する縫合節点Ｆと縫合節点Ｆに対応付けられた後身頃ＢＭの縫合節点Ｂとを例に挙げて説明する。なお、縫合接点及び縫合接点同士の対応付けは予め定められている。

まず、縫合節点Ｂを初期位置としてダミー節点Ｄを設定する。次に、ダミー節点Ｄの変位量Δｄを求める。ここで、変位量Δｄは縫合節点Ｆとダミー節点Ｄとの差分により表される。

Δｄ＝−（Ｆ−Ｄ）
次に、縫合節点Ｆの変位量Δｆを求める。

Δｆ＝Δｄ／２＝−（Ｆ−Ｄ）／２
次に、縫合節点Ｆの移動後の縫合接点Ｆ´を求める。

Ｆ´＝Ｆ＋Δｆ＝（Ｆ＋Ｄ）／２
次に、縫合節点Ｂの変位量Δｂを求める。

ここで、縫合節点Ｆ，Ｂ及びダミー節点Ｄは、それぞれの変位量Δｆ，Δｂ，Δｄが、以下の多点拘束の方程式により拘束されている。

Δｂ＋Δｄ−Δｆ＝０
よって、Δｂは、以下の式により表される。

Δｂ＝Δｆ−Δｄ＝Δｄ／２−Δｄ＝−Δｄ／２
次に、縫合節点Ｂの移動後の縫合接点Ｂ´を求める。

Ｂ´＝Ｂ＋Δｂ＝Ｆ＋Ｄ＝Ｆ´
これにより縫合節点Ｆ，Ｂが同じ位置に移動する。以後、縫合節点Ｆ´，Ｂ´は上記多点拘束の方程式に従って移動するが、移動後の縫合節点Ｆ´、Ｂ´においては、Δｄ＝０となり多点拘束の方程式からΔｂ＝Δｆの関係が得られるため、縫合節点Ｆ´，Ｂ´は重なって移動することになる。

なお、上記縫合処理は、接触の定義、縫合節点、ダミー節点、多点拘束の方程式等をＡＢＡＱＵＳに定義することで、実現することができる。

次に、衣服として下半身用衣服の一例であるスパッツを採用した場合の衣服シミュレーション装置の動作について説明する。図１９は、衣服としてスパッツを採用した場合の衣服シミュレーション装置の動作を示すフローチャートである。まず、データ取得部２１は、人体モデル、型紙モデル、及び布モデルを取得する（ステップＳ２１）。

次に、着付け部２２は、人体モデル及び型紙モデルを仮想３次元空間内の所定の初期位置に配置する（ステップＳ２２）。図２０は、仮想３次元空間に配置された人体モデル及び型紙モデルを示した図である。本フローチャートでは、衣服としてスパッツが採用されている。そのため、型紙モデルには、左足の前側の型紙ＦＳ１、右足の前側の型紙ＦＳ２、左足の後側の型紙ＢＳ１、及び右足の後側の型紙ＢＳ２の４つの型紙モデルが含まれる。

図２０に示すように、型紙ＦＳ１，ＦＳ２は、人体モデルの左足及び右足から前方に所定距離離間した位置に配置され、型紙ＢＳ１及び型紙ＢＳ２は人体モデルの左足及び右足から後方に所定距離離間した位置に配置されていることが分かる。

次に、着付け部２２は、仮想３次元空間内の所定の初期位置に中間体モデルを配置する（ステップＳ２３）。図２１は中間体モデルが配置された人体モデルを示した図である。図２１に示すように、中間体モデルとしては、左足の部位の全体を覆うように配置された円筒Ｃ１、右足の部位の全体を覆うように配置された円筒Ｃ２、稜線ＫＤＬ１が左右方向と平行、かつ、稜線ＫＤＬ１側が足側を向くように左側の腰の部位に配置された左の鞍体Ｋ１、右の鞍体Ｋ２との４つの中間体モデルが含まれる。

具体的には、円筒Ｃ１，Ｃ２は、下端がつま先に位置し、上端がウエストライン近傍に位置するように配置されている。そして、円筒Ｃ１は、左の転子点と左の土踏まずとを結ぶ直線上に長軸が重なるように配置され、円筒Ｃ２は、右の転子点と右の土踏まずとを結ぶ直線上に長軸が重なるように配置される。また、円筒Ｃ１，Ｃ２は、直径の長さとして、面積が最大となる足の断面よりも広い面積の円の直径の長さを採用することができる。

鞍体Ｋ１は、彎曲部ＫＤ１を備え、稜線ＫＤＬ１が股、又は股より多少下方を通り、かつ左右方向と平行になるように配置されている。また、鞍体Ｋ１は、前上方のエッジＫＤＬ２，後上方のエッジＫＤＬ３がバストラインと平行となるように配置されている。鞍体Ｋ２は、鞍体Ｋ１と連なるように、鞍体Ｋ１の右隣に配置されている。また、鞍体Ｋ１は、彎曲部ＫＤ１の右側が円筒Ｃ１に食い込んでおり、鞍体Ｋ２は、彎曲部ＫＤ１の左側が円筒Ｃ２に食い込んでいる。

次に、着付け部２２は、各型紙モデルの節点に布モデルにより示される力学特性を付与し、かつ、所定の外力を与える。そして、図２２に示すように、型紙ＦＳ１のサイドラインＳＬが鞍体Ｋ１の左端のやや前方に位置するように型紙ＦＳ１を左方向に引き延ばす（ステップＳ２４）。また、図２２に示すように、型紙ＦＳ２のサイドラインＳＬが鞍体Ｋ２の右端のやや前方に位置するように型紙ＦＳ２を右方向に引き延ばす（ステップＳ２４）。

また、図２２に示すように、型紙ＢＳ１のサイドラインＳＬが鞍体Ｋ１の左端のやや後方に位置するように型紙ＢＳ１を左方向に引き延ばす（ステップＳ２４）。また、図２２に示すように、型紙ＢＳ２のサイドラインＳＬが鞍体Ｋ２の右端のやや後方に位置するように型紙ＢＳ２を右方向に引き延ばす（ステップＳ２４）。

ここで、着付け部２２は、図２３に示す予め定められた接触の定義に従って、各型紙モデルを引き延ばす。図２３は、ステップＳ２４における接触の定義を示す表である。

図２３に示すように、型紙ＦＳ１，ＦＳ２及び型紙ＢＳ１，ＢＳ２は、人体モデル、円筒Ｃ１，Ｃ２、及び鞍体Ｋ１，Ｋ２と接触の定義がなされていない。よって、型紙ＦＳ１，ＦＳ２及び型紙ＢＳ１，ＢＳ２は、接触の制約を受けずに引き延ばされる。

このような、型紙モデルを引き延ばす処理は、ＡＢＡＱＵＳに接触の定義を与えると共に、各節点の移動先の位置等を定義すれば実現することができる。

次に、着付け部２２は、図２４に示すように、型紙ＦＳ１のサイドラインＳＬと、型紙ＢＳ１のサイドラインＳＬとを接続し、かつ、型紙ＦＳ２のサイドラインＳＬと、型紙ＢＳ２のサイドラインＳＬとを接続する縫合処理を行う（ステップＳ２５）。

ここで、着付け部２２は、図２５に示す予め定められた接触の定義に従って縫合処理を行う。図２５に示すように、型紙ＦＳ１，ＦＳ２及び型紙ＢＳ１，ＢＳ２は、人体モデルとは接触の定義がなされていないが、円筒Ｃ１，Ｃ２及び鞍体Ｋ１，Ｋ２と接触の定義がなされている。よって、型紙ＦＳ１，ＦＳ２及び型紙ＢＳ１，ＢＳ２は、円筒Ｃ１，Ｃ２と鞍体Ｋ１，Ｋ２とに食い込まないように縫合処理が行われる。

次に、着付け部２２は、図２６に示す接触の定義に従って、接触解析処理を実行し、各型紙モデルを変形する（ステップＳ２６）。図２６に示すように、型紙ＦＳ１，ＦＳ２及び型紙ＢＳ１，ＢＳ２は、人体モデルとは接触の定義がなされていないが、円筒Ｃ１，Ｃ２及び鞍体Ｋ１，Ｋ２と接触の定義がなされている。よって、型紙ＦＳ１，ＦＳ２及び型紙ＢＳ１，ＢＳ２は、円筒Ｃ１，Ｃ２及び鞍体Ｋ１，Ｋ２に接触するように変形される。なお、ステップＳ２６においては型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２のトップラインＴＬとアンダーラインＵＬが拘束されている。

図２７は、ステップＳ２６の説明図である。図２７において左側は処理前を示し、右側は処理後を示している。この場合、図２７に示すように、各型紙モデルが円筒Ｃ１，Ｃ２及び鞍体Ｋ１，Ｋ２に接触するように変形されていることが分かる。

次に、着付け部２２は、図２８に示すように型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２のトップラインＴＬを所定の上方の位置まで引き延ばす腰位置修正処理を行う（ステップＳ２７）。なお、図２８において左側の図は修正前を示し、右側の図は修正後を示している。

ここで、着付け部２２は、ステップＳ２６と同様、図２６に示す接触の定義に従って腰位置修正処理を実行する。よって、型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２は、円筒Ｃ１，Ｃ２及び鞍体Ｋ１，Ｋ２に食い込まないように腰位置修正処理が行われる。なお、このような腰位置修正処理はＡＢＡＱＵＳにおいて接触の定義を行えば実現することができる。

次に、着付け部２２は、図２９に示す接触の定義に従って、接触解析処理を実行し、各型紙モデルを変形する（ステップＳ２８）。図２９に示すように、型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２は、人体モデルと接触の定義がなされているが、円筒Ｃ１，Ｃ２及び鞍体Ｋ１，Ｋ２とは接触の定義がなされていない。よって、型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２は、人体モデルに接触するように変形される。なお、ステップＳ２８ではトップラインＴＬ及びアンダーラインＵＬが拘束されている。

図３０は、ステップＳ２８の説明図である。図３０において左側は処理前を示し、右側は処理後を示している。この場合、図３０に示すように、各型紙モデルが人体モデルに接触するように変形されていることが分かる。

次に、着付け部２２は、図３１に示すように型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２のトップラインＴＬを所定の上方の位置まで引き延ばす腰位置修正処理を更に行う（ステップＳ２９）。なお、図３１において左側の図は修正前を示し、右側の図は修正後を示している。この場合、着付け部２２は、ステップＳ２８と同様、図２９に示す接触の定義に従って腰位置修正処理を再度実行する。よって、型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２は、人体モデルに食い込まないように腰位置修正処理が行われる。

次に、着付け部２２は、図３２に示すように、型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２のアンダーラインＵＬに設定されていた拘束を解除する（ステップＳ３０）。なお、図３２において左側の図は拘束解除前を示し、右側の図は拘束解除後を示している。この場合、着付け部２２は、ステップＳ２８と同様、図２９に示す接触の定義に従って拘束を解除する。よって、型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２は、人体モデルに食い込まないように変形される。図３２に示すように拘束を解除することで、アンダーラインＵＬが上方に移動していることが分かる。

ステップＳ３１はステップＳ１０と同一であるため、説明を省略する。

図３３は、ステップＳ２４〜Ｓ３０における接触の定義をまとめた表である。なお、図３３の１行目の数字はステップ番号を示している。図３３に示すように、型紙ＦＳ１，ＦＳ２，ＢＳ１，ＢＳ２は、ステップＳ２５からステップＳ２７までは円筒Ｃ１，Ｃ２及び鞍体Ｋ１，Ｋ２のみに接触の定義がなされているが、ステップＳ２８以降、円筒Ｃ１，Ｃ２及び鞍体Ｋ１，Ｋ２への接触の定義が解除され、人体モデルのみ接触の定義がなされている。

つまり、各型紙モデルは、まず、円筒Ｃ１，Ｃ２及び鞍体Ｋ１，Ｋ２からなる中間体モデルに接触するように変形された後、人体モデルに接触するように変形されていることが分かる。これにより、各型紙モデルは、皺の発生が抑制されながら、人体モデルに接触するように変形されることになる。

なお、上記説明では、衣服としてＴシャツ、スパッツを用いたがこれに限定されず、水着、レオタード、ストッキング、アンダーウェア、タイツ、サポータ、及びスポーツウェア等の他の衣服を採用してもよい。また、Ｔシャツとして長袖、半袖を用いても良い。また、スパッツとして裾が短いスパッツを採用してもよい。

また、Ｔシャツに替えてタンクトップを採用してもよい。この場合、タンクトップの型紙モデルは、前身頃及び後身頃から構成され、両袖が存在しないため、中間体モデルＭ３のみ設定し、中間体モデルＭ１，Ｍ２は省けばよい。

また、スパッツの型紙モデルを左足の前側、右足の前側、左足の後側、及び右足の後側の４つの型紙により構成したが、これに限定されず、左足の前後の型紙を１つの型紙で構成し、右足の前後の型紙を１つの型紙で構成してもよい。

また、膝が屈曲した人体モデル又は肘が屈曲した人体モデルを採用してもよい。この場合、中間体モデルとして、肘及び膝の屈曲に合わせて屈曲した円筒のものを採用すればよい。これにより、膝及び肘を曲げた状態での衣服圧を算出することができる。

また、中間体モデルとして、円筒、及び鞍体を示したが、これに限定されず、表面がなだらかな曲面形状を有していればどのような形状のものを採用してもよく、例えば、楕円体状、三角錐及び四角錐等の多角錐状、又は円錐状のものを採用してもよい。

次に、本発明による実験結果について説明する。以下の実験では、衣服としてＴシャツを採用した。Ｔシャツの素材として、黒のＫＳＤ５９８０Ｄ（ケース１）、青のＸＬＡ７Ｗ５３３Ｗ（ケース２）、並びにＸＬＡ７Ｗ５３３Ｗ及びＫＳＤ５９８０Ｄを縫い合わした素材（ケース３）を採用した。なお、ケース３では、後身頃は、中央部をＸＬＡ７Ｗ５３３Ｗで構成し、その両側をＫＳＤ５９８０Ｄで挟むように構成し、前身頃及び左右袖をＫＳＤ５９８０Ｄで構成した。

そして、本衣服シミュレーション装置により得られた衣服圧の解析値と、圧力センサによる衣服圧の実測値とを比較した。

これにより、以下の実験結果が得られた。図３４は衣服圧の測定部位を示した図である。図３５は、実験結果を示した表であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれケース１〜ケース３を示している。

図３５において測定値は、圧力センサによる衣服圧の実測値を示し、解析値は衣服シミュレーション装置により得られた衣服圧の解析値を示している。本実験では、ケース１〜３のそれぞれにつき、図３４に示す胸部、脇腹部、へそ部を測定した。

図３５に示すように、ケース１〜３とも各部位の解析値は測定値と近似しており、良好なシミュレーション結果が得られていることが分かる。

図３６〜３８は、それぞれ、ケース１〜３において、図３４に示すバストラインＬＬＢ上での解析値と実測値とを示したグラフである。図３６〜３８のグラフにおいて、縦軸は衣服圧（ｋｇｆ／ｍｍ^２）を示し、横軸は、胸中央部を０としたときのバストラインＬＬＢの各位置までの距離（ｍｍ）を示し、黒く塗りつぶされた四角印は解析値を示し、白抜きの四角印は実測値を示している。図３６〜図３８のグラフから分かるように、解析値は実測値に近似しており、良好なシミュレーション結果が得られていることが分かる。

また、衣服としてスパッツを用いてＴシャツと同様の実験を行った。この場合、以下の実験結果が得られた。図３９、図４１は衣服としてスパッツを用いた場合の衣服圧の測定部位を示した図である。図４０、図４２は、衣服としてスパッツを用いた場合の実験結果を示したグラフである。

なお、図４０は、図３９に示す右足の前側の足首から腰を結ぶ測定ラインＬＬ１上での解析値と実測値とを示している。また、図４２は、図４１に示す右足の後側の足首から腰を結ぶ測定ラインＬＬ２での解析値と実測値とを示している。図４０及び図４２において、縦軸は衣服圧（ｋｇｆ／ｍｍ^２）を示し、横軸は足首の位置を０としたときの測定ラインＬＬ１，ＬＬ２上の各位置までの距離を示し、三角印が圧力センサによる実測値を示し四角印が解析値を示している。

図４０及び図４２に示すグラフから分かるように、スパッツの場合も、Ｔシャツの場合と同様、解析値と実効値とが近似しており、良好なシミュレーション結果が得られていることが分かる。

本発明の実施の形態による衣服シミュレーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図１に示す衣服シミュレーション装置の機能ブロック図である。 衣服としてＴシャツを採用した場合の衣服シミュレーション装置の動作を示すフローチャートである。 布モデルの説明図である。 （ａ）は荷重−伸度特性を示すグラフであり、（ｂ）は公称応力−公称ひずみ特性を示すグラフである。 母材の真応力−対数ひずみ特性を示したグラフである。 仮想３次元空間に配置された人体モデル及び型紙モデルを示した図である。 中間体モデルが配置された人体モデルを示した図である。 ステップＳ４の説明図である。 接触の定義を示す表である。 ステップＳ５の説明図である。 接触の定義を示す表である。 ステップＳ７の説明図である。 接触の定義を示す表である。 接触の定義を示す表である。 ステップＳ９の説明図である。 ステップＳ４〜Ｓ９における接触の定義をまとめた表である。 中間体モデルを介さずに人体モデルに直接、左袖を着付けた場合のシミュレーション結果を示した図である。 衣服としてスパッツを採用した場合の衣服シミュレーション装置の動作を示すフローチャートである。 仮想３次元空間に配置された人体モデル及び型紙モデルを示した図である。 中間体モデルが配置された人体モデルを示した図である。 ステップＳ２４の説明図である。 接触の定義を示す表である。 ステップＳ２５の説明図である。 接触の定義を示す表である。 接触の定義を示す表である。 ステップＳ２６の説明図である。 ステップＳ２７の説明図である。 接触の定義を示す表である。 ステップＳ２８の説明図である。 ステップＳ２９の説明図である。 ステップＳ３０の説明図である。 ステップＳ２４〜Ｓ３０における接触の定義をまとめた表である。 衣服圧の測定部位を示した図である。 実験結果を示した表である。 ケース１においてバストラインＬＬＢ上での解析値と実測値とを示したグラフである。 ケース２においてバストラインＬＬＢ上での解析値と実測値とを示したグラフである。 ケース３においてバストラインＬＬＢ上での解析値と実測値とを示したグラフである。 衣服としてスパッツを用いた場合の衣服圧の測定部位を示した図である。 衣服としてスパッツを用いた場合の実験結果を示したグラフである。 衣服としてスパッツを用いた場合の衣服圧の測定部位を示した図である。 衣服としてスパッツを用いた場合の実験結果を示したグラフである。

符号の説明

１０ 操作部
２０ 制御部
２１ データ取得部
２２ 着付け部
２３ 衣服圧算出部
３０ 記憶部
３１ 人体モデル記憶部
３２ 型紙モデル記憶部
３３ 布モデル記憶部
４０ 表示制御部
５０ 表示部

Claims (10)

1. 人体の３次元形状を示す人体モデルを取得する人体モデル取得手段と、
   前記人体モデルに仮想的に着付ける衣服の型紙の２次元形状を示す型紙モデルを取得する型紙モデル取得手段と、
   前記衣服を構成する布の力学特性を示す布モデルを取得する布モデル取得手段と、
   前記型紙モデルを複数の要素に分割し、各要素に前記布モデルにより示される力学特性を付与し、有限要素法を用いて各要素の運動方程式を解くことで前記型紙モデルを変形させて、前記衣服を前記人体モデルに仮想的に着付ける着付け手段と、
   前記着付け手段により着付けられた衣服が前記人体モデルに仮想的に及ぼす衣服圧を算出する衣服圧算出手段とを備え、
   前記着付け手段は、前記人体モデルの所定の部位を覆うように形成された中間体モデルを設定し、前記中間体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させた後、前記人体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させることを特徴とする衣服シミュレーション装置。
2. 前記布モデルは、母材と、前記母材を補強するために前記母材内において経方向に配列された経リバーと、前記母材を補強するために前記母材内において緯方向に配列された緯リバーとからなるシェルリバー構造を模擬したものであり、
   前記布モデルは、前記母材の剛性である母材剛性成分と、前記経リバーの剛性である経リバー剛性成分と、前記緯リバーの剛性である緯リバー剛性成分とにより布の剛性を表し、
   前記母材剛性成分は、現実の布のバイアス方向の剛性を基に算出され、
   前記経リバー剛性成分は、現実の布の経方向の剛性と前記母材剛性成分との差分が付与され、
   前記緯リバー剛性成分は、前記現実の布の緯方向の剛性と前記母材剛性成分との差分が付与されていることを特徴とする請求項１記載の衣服シミュレーション装置。
3. 前記中間体モデルは、表面がなだらかな曲面形状を有することを特徴とする請求項１又は２記載の衣服シミュレーション装置。
4. 前記中間体モデルは、円筒状、楕円体状、鞍状、多角錐状、又は円錐状であることを特徴とする請求項３記載の衣服シミュレーション装置。
5. 前記母材剛性成分は、超弾性によるひずみエネルギー関数を基に算出されることを特徴とする請求項２記載の衣服シミュレーション装置。
6. 前記衣服は、上半身用衣服であり、
   前記型紙モデルは、前身頃、後身頃、左袖、及び右袖の型紙モデルを含み、
   前記着付け手段は、前記人体モデルの左腕の部位と右腕の部位とに円筒形の中間体モデルを設定し、かつ、軸方向が前記人体モデルの両肩の部位を結ぶ直線に沿うように円筒形の中間体モデルを設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の衣服シミュレーション装置。
7. 前記衣服は、上半身用衣服であり、
   前記型紙モデルは、前身頃及び後身頃の型紙モデルを含み、
   前記着付け手段は、軸方向が前記人体モデルの両肩の部位を結ぶ直線に沿うように円筒形の中間体モデルを設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の衣服シミュレーション装置。
8. 前記衣服は、下半身用衣服であり、
   前記型紙モデルは、左足及び右足の型紙モデルを含み、
   前記着付け手段は、前記人体モデルの左足の部位と右足の部位とに円筒形の中間体モデルを設定すると共に、稜線が左右方向と平行、かつ、稜線側が足側を向くように鞍状の中間体モデルを前記人体モデルの腰の部位に設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の衣服シミュレーション装置。
9. 人体の３次元形状を示す人体モデルを取得する人体モデル取得手段と、
   前記人体モデルに仮想的に着付ける衣服の型紙の２次元形状を示す型紙モデルを取得する型紙モデル取得手段と、
   前記衣服を構成する布の力学特性を示す布モデルを取得する布モデル取得手段と、
   前記型紙モデルを複数の要素に分割し、各要素に前記布モデルにより示される力学特性を付与し、有限要素法を用いて各要素の運動方程式を解くことで前記型紙モデルを変形させて、前記衣服を前記人体モデルに仮想的に着付ける着付け手段と、
   前記着付け手段により着衣された型紙モデルが前記人体モデルに仮想的に及ぼす衣服圧を算出する衣服圧算出手段としてコンピュータを機能させ、
   前記着付け手段は、前記人体モデルの所定の部位を覆うように形成された中間体モデルを設定し、前記中間体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させた後、前記人体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させることを特徴とする衣服シミュレーションプログラム。
10. コンピュータが、人体の３次元形状を示す人体モデルを取得する人体モデル取得ステップと、
    コンピュータが、前記人体モデルに仮想的に着付ける衣服の型紙の２次元形状を示す型紙モデルを取得する型紙モデル取得ステップと、
    コンピュータが、前記衣服を構成する布の力学特性を示す布モデルを取得する布モデル取得ステップと、
    コンピュータが、前記型紙モデルを複数の要素に分割し、各要素に前記布モデルにより示される力学特性を付与し、有限要素法を用いて各要素の運動方程式を解くことで前記型紙モデルを変形させて、前記衣服を前記人体モデルに仮想的に着付ける着付けステップと、
    コンピュータが、前記着付けステップにより着衣された型紙モデルが前記人体モデルに仮想的に及ぼす衣服圧を算出する衣服圧算出ステップとを備え、
    前記着付けステップは、前記着付け手段は、前記人体モデルの所定の部位を覆うように形成された中間体モデルを設定し、前記中間体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させた後、前記人体モデルに接触するように前記型紙モデルを変形させることを特徴とする衣服シミュレーション方法。