WO2005082186A1 - ニットガーメントの着装シミュレーション方法とその装置、並びにそのプログラム - Google Patents

ニットガーメントの着装シミュレーション方法とその装置、並びにそのプログラム Download PDF

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WO2005082186A1
WO2005082186A1 PCT/JP2005/002864 JP2005002864W WO2005082186A1 WO 2005082186 A1 WO2005082186 A1 WO 2005082186A1 JP 2005002864 W JP2005002864 W JP 2005002864W WO 2005082186 A1 WO2005082186 A1 WO 2005082186A1
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WO
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stitch
human body
garment
polygon
body model
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PCT/JP2005/002864
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Koichi Terai
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Shima Seiki Manufacturing, Ltd.
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    • G—PHYSICS
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/16—Cloth

Definitions

  • the present invention relates to virtually wearing a knit garment such as a seamless tubular knit garment on a human body model.
  • Non-Patent Document 1 discloses a method for three-dimensionally simulating the shape of a knit garment.
  • the stitches of the knitted garment are regarded as mass points, and assuming that each stitch is connected by a panel, the equation of motion of the stitch is solved, and the appearance of the garment is simulated in three dimensions. It is not disclosed how to wear the garment on the human body model while performing the exercise.
  • Patent Document 1 proposes a simulation of stretchable clothing such as a swimsuit, in which the clothing is expanded and dressed so as to fit the human body.
  • Patent Document 2 proposes simulating the wearing state of clothing by dividing clothing into a plurality of cloths and colliding each cloth with a human body.
  • Non-Patent Document 1 The Art of Knitted Fabrics, Realistic & Physically Based Modeling of Knitted Patterns, EUROGRAPHICS'98, Vol. L7, (1998), Number3
  • Patent Document 1 JP-A-9-273017
  • Patent Document 2 JP-A-8-44785
  • the basic problem of the present invention is to equip a human body model with a virtual knit garment composed of a large number of stitches with a relatively small amount of calculation.
  • the object is to enable efficient search without brute force for polygons of a human body model corresponding to virtual knit garment points.
  • a secondary problem of the present invention is to simulate the process of wearing a knit garment by a person using a simulation. Means for solving the problem
  • the virtual knit garment is worn on the human body model
  • a perpendicular line from each of the points toward the axis of the human body model is obtained, and a polygon intersecting the perpendicular line is made to correspond to each of the points,
  • Storage means for storing the axes of the human body model and the positions and orientations of the plurality of polygons provided on the surface of the human body model in 3D;
  • Placement means for temporarily placing a virtual knit garment in a 3D space so that the axis passes through the interior
  • the virtual knit garment is contracted / expanded toward the axis for each stitch, and a perpendicular from each stitch to the corresponding axis is determined, and a polygon that intersects the perpendicular is associated with the stitch.
  • the search for the corresponding polygon for the stitch of the search is started from the polygon corresponding to the adjacent searched stitch, each point of the part is made to correspond to the polygon that intersects the contraction / expansion direction, and the virtual And a wearing means for wearing a natural garment on the human body model.
  • the virtual knit garment is contracted / expanded toward the axis for each stitch, and a perpendicular from each stitch to the corresponding axis is determined, and a polygon that intersects the perpendicular is associated with the stitch.
  • the search for the corresponding polygon for the stitch of the search is started from the polygon corresponding to the adjacent searched stitch, each point of the part is made to correspond to the polygon that intersects the contraction / expansion direction, and the virtual And a mounting instruction for mounting the main garment on the human body model.
  • the virtual knit garment is naturally predicted from at least the number of eyes and the size of stitches.
  • the stitches outside the human body model are contracted, and the stitches inside the human body model are expanded during the wearing.
  • the knit since only the knit garment is targeted, the knit may be omitted and simply referred to as garment.
  • the virtual since only the virtual garment is targeted, the virtual is omitted and the garment is simply referred to. It is sometimes referred to as wearing a garment, expanding a garment, and the like.
  • the knit garment attempts to fit the human body by simulating the parts by contracting / expanding them toward the axis of the human body model. Therefore, a simulation based on a concrete model can be performed with a relatively small amount of calculation.
  • a knit garment has an extremely large number of stitching forces, and when a human body model is represented by polygons, a realistic human body model requires many polygons. Stitches require a position and orientation, which can be achieved by associating stitches with polygons. Instead of finding the correspondence with the polygon for each stitch, points of parts representing these may be generated every several stitches and associated with the polygon. Here the stitch and polygon pair It is necessary to perform the application at a high speed. For example, brute force is inefficient. Therefore, if the search is started from the polygons that correspond to the searched stitches and points, such as the stitch immediately before the same course and the stitch that overlaps in the ale direction on the previous course, the polygon search can be performed more efficiently.
  • the knit garment is expanded three-dimensionally from its natural size, and the expanded knit garment is contracted to the human body model when worn.
  • the stitches inside the human body model expand toward the surface of the human body model.
  • This model simulates the knit garment shrinking toward the surface of the human body as the knit garment spreads and is worn by a person.
  • the stitches inside the human body model are expanded toward the surface of the human body model, imitating that the garment is spread by the human body.
  • FIG. 1 is a block diagram of a dressing simulation apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a dressing simulation method according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram of a dressing simulation program according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a pre-deformation algorithm in the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the deformation of the collar in the example.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a collar deformation algorithm in the embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a dressing algorithm in the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the axes of the torso and both arms of the human body model used in the example.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing, in plan view, the wearing of the body by circumferential shrinkage of the body in the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing wearing in a sleeve due to circumferential contraction of a sleeve in an example in a vertical view.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing, in plan view, the wearing of the neck by circumferential shrinkage of the collar in the embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing the knitted garment after wearing in the example in a vertical view.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing movement of stitches toward a polygon in the embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating determination of a colliding polygon in the embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing the garment after the lateral coarse correction in the embodiment.
  • Garden 16 A diagram schematically showing the garment after the longitudinal coarse correction in the embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram schematically showing smoothing in an example.
  • FIG. 1 to FIG. 19 show an embodiment.
  • FIG. 1 shows a dressing simulation apparatus 2 according to an embodiment, and a standard equipment of a knit design apparatus or a 3D image processing apparatus is omitted.
  • Reference numeral 4 denotes a garment design section, which designs a knit garment based on input from a manual input section 6, a LAN interface 16, a disk drive 18, and the like.
  • the knit garment to be designed is, for example, a non-sewn tubular garment, but a garment with sewn is also acceptable.In such a case, the garment design section 4 designs the information including how to sew each part.
  • the display unit 8 displays various images and serves as a graphic user interface, and displays an image of a design process in the garment design unit 4 and an image after being worn on a human body model.
  • the color printer 10 prints these images.
  • the 3D image storage unit 12 stores an image of the human body model and a 3D image of the designed knit garment.
  • the human body model uses, for example, a mannequin or a model of an actual human body, and is configured as an aggregate of tens of thousands of polygons, and has at least three axes for the torso and both arms. Polygons are divided into groups of about 10 20 Is preferred.
  • the data conversion unit 14 converts the garment design data created by the garment design unit 4 into knitting data, and the target data for the dressing simulation may be the knitting data after data conversion or the design data before it.
  • the LAN interface 16 connects the wearing simulation apparatus 2 to the LAN, the disk drive 18 drives an appropriate disk, and the general-purpose memory 20 stores various data.
  • the data of the designed garment is deformed to a natural state.
  • the natural state is, for example, a state in which the garment is quietly placed on a flat surface, or a state in which the garment is quietly placed in a vertical plane while supporting the gravity of the garment with the shoulder line.
  • simulation apparatus 2 a simulation apparatus, a simulation method, and a simulation program are integrated. Therefore, the description regarding the simulation apparatus 2 also applies to the simulation method and the simulation program, and conversely, the description regarding the simulation method and the simulation program also applies to the simulation apparatus 2.
  • the pre-deformation unit 22 deforms the collar of the garment, which will be described with reference to the dressing program 40 in FIG. 3 and the pre-deformation in FIG. These descriptions also apply to the pre-deformation unit 22 in FIG. 1, and it is assumed that the functions necessary for FIGS. 3 and 4 are also provided in the pre-deformation unit 22 in FIG. This is the same for the other parts of the clothing simulation apparatus 2.
  • the three-dimensionally deforming part 24 expands a garment composed of, for example, three cylinders of a body and both sleeves into an elliptical column shape.
  • the garment is extended vertically accordingly.
  • the wearing section 26 temporarily positions the garment with respect to the human body model, and contracts, for example, the three parts of the garment body and both sleeves with respect to, for example, three axes of the torso and both arms in the axial direction. Inflate Z to temporarily wear a garment on the human body model.
  • the garment is distorted by wearing.
  • the coarse correction unit 28 roughly corrects the stitch arrangement in two directions, that is, the horizontal direction (course direction) and the vertical direction ( ⁇ ale direction).
  • the stitches are corrected so as to be evenly arranged in the course direction, or each stitch is corrected so as to be arranged at the middle point of the stitches on both sides in the course direction.
  • the direction of the ale is no longer linear, so in the vertical coarse correction, the deviation in the ale direction from the vertical is also corrected.
  • the position of each stitch be the average position of the front and rear ales on the same ale.
  • the movement range is restricted so that the stitch does not collide with the polygon.
  • the smoothing unit 30 smoothes the arrangement of the stitches in the garment after the coarse correction, and considers, for example, four adjacent stitches on the upper, lower, left and right sides of each stitch, and considers the surrounding upper, lower, left, and right stitches. Move each stitch to the average position.
  • the number of adjacent stitches is usually four, but in the case of stitches formed on the overlap of the lower two stitches, there are five stitches at the top, bottom, left and right. In some cases, it can be a three-stage program.
  • the smoothing is preferably repeated until the arrangement of stitches does not change stably.
  • the size of the garment is corrected at the same time as smoothing.
  • the rendering unit 32 assigns a thread model to each stitch for the garment after smoothing, and slightly stitches in the direction perpendicular to the polygon according to the type of stitch such as the front and back stitches. Slide it to increase the accuracy of the simulated image.
  • FIG. 2 shows an outline of the dressing simulation method.
  • the garment design section 4 a seamless garment or the like is designed, and the garment is deformed by the pre-deformation section to obtain a planar natural garment image.
  • each part of the garment is expanded into an elliptical column shape by the three-dimensional deformation part 24.
  • the garment expands so as to increase its length (perimeter) along the circumferential direction (course direction).
  • the shape of the ellipse is appropriately determined so as to easily fit the human body model. In an extreme case, the shape may be a perfect circle.
  • at least the garment parts There are three parts: body and both sleeves. Each of these parts can be further divided into more parts by adding ribs, collars, shoulders, pockets, plackets, etc. at the hem.
  • a garment inflated into an elliptic column shape due to three-dimensional deformation is temporarily mounted on a human body model, distortion of the stitch arrangement generated at the time of wearing is removed by coarse correction, and the stitch arrangement is further smoothed by a smoothing process. I do. Then, by rendering, the image is given a visual aesthetic, and the image is suitable for output to the display unit 8 or the printer 10. Note that the smoothing and the rendering may be performed simultaneously.
  • Fig. 3 shows an outline of the dressing program 40, omitting programs necessary for garment design and programs required for normal 3D image processing.
  • Reference numeral 42 denotes a pre-deformation part, which detects the boundaries of each part of the garment using the boundary detection part 43, whereby the garment is separated into the body, right sleeve, left sleeve, rear collar, front collar, hem rubber and the like.
  • the parts are divided into parts, and each part of the garment is given its part (part name) as an attribute by the part attribute giving unit 44. As a result, each stitch is associated with a part (part).
  • the smoothing unit 45 smoothes the garment design data into a natural form. This gives each stitch a natural size and makes each part a natural shape by tilting both sleeves against the body.
  • the collar deforming section 46 the front collar is depressed (sleeping), and the collar is deformed accordingly so that the rear collar goes around the front collar side. The details of the collar deformation will be explained with reference to Figs.
  • the garment is virtually expanded into an elliptical column shape.
  • the wearing unit 52 the position of each axis of the human body model is stored in the axis storage unit 53.
  • the polygon list 54 stores a list of polygons on the surface of the human body model.
  • the number of polygons is, for example, about tens of thousands, each polygon is, for example, a triangle or a quadrangle, and the polygon data is a polygon number, 3D coordinates of each vertex, a normal vector, and the like.
  • Polygons are classified into each part of the human body model, such as the torso, right arm, left arm, and neck, and it is preferable to group polygons into about 10 to 20 types in simulations such as sweaters. Further, when it is desired to clearly understand the adjacent relationship between polygons, a vertex list 55 may be provided, and a list of polygon numbers sharing the vertices may be stored for the vertices of the polygon.
  • the garment components Is temporarily positioned with respect to the human body model. At this time, the garment is in a state of being expanded in the three-dimensionally deformed portion 50.
  • the collision polygon determination unit 57 associates a polygon with each stitch. If the stitches are outside the human body model, step down the perpendicular from each stitch to the axis for the part to which the stitch belongs, and determine which polygon the perpendicular will collide with. If the stitch is inside the human body model, the perpendicular drawn from the stitch to the axis is extended in the opposite direction, and the colliding polygon is determined.
  • grouping polygons reduces the number of polygons that can collide to about 1Z10 1Z20 and determines which polygon to collide with. Efficiency of collision polygon determination is improved by not using brute force.
  • the stitch moving unit 58 moves each stitch toward the polygon determined by the collision polygon determination unit 57, and the position where each stitch collides with the polygon and slightly rebounds in the original direction or the like, or the position of the polygon.
  • the garment can be virtually attached to the human body model on the outside. Garments have a natural size determined by the number of stitches per course and the size of each stitch, and a garment expanded and expanded by its circumference should shrink until the circumference reaches its natural size. Therefore, the stitch is moved while monitoring the number of stitches per length.When the stitch collides with the polygon, the stitching stops, and even when the stitch does not collide with the polygon, the number of stitches per length in the course direction is kept at a predetermined value. When the value is reached, the contraction stops.
  • the process up to dressing is to make the garment relatively natural by pre-deformation, expand the garment by three-dimensional deformation, and shrink it to a natural size by dressing it to attach it to the human body model. is there.
  • This is a model of the process in which when a person wears a knit garment, the knit garment passes through the torso and arms and contracts from a slightly expanded state to a state fitted to the human body during this time.
  • the stitch data storage unit 60 will explain how stitch data is handled by these processes. Stitches are provided with attributes such as a stitch number and a corresponding part name, and the number of a nearby stitch such as a parent, a child, or both sides is stored in the stitch data. Note that the parent is, for example, a stitch holding his / her sinker loop (stitch next to one course), and the child is, for example, a stitch one course lower. [0034] The type of stitch, such as front / back stitches and the presence or absence of racking, is stored for each stitch. The stitch moves to the vicinity of the surface of the polygon, giving three-dimensional coordinates (3D position).
  • the plane containing the stitch loop is parallel to the polygon surface, and the direction perpendicular to the stitch is Given by Further, since the stitch is associated with the polygon, the polygon number to which each stitch belongs is stored. For example, about 110 stitches correspond to one polygon on average. For each stitch or group of stitches, the data of the yarn as the material is stored, and the details of the yarn data are given by the yarn model.
  • the coarse correction unit 70 includes a horizontal correction unit 71 and a vertical correction unit 72, and performs coarse correction about once and several times each in the horizontal direction and the vertical direction.
  • the smoothing unit 80 is provided with, for example, a 4-neighbor correction unit 81, and for each stitch, the parent and child (up and down) and left and right four neighboring stitches are used to smooth the position.
  • a contraction / expansion portion 82 is provided to contract or expand the garment so that the size of each stitch becomes a realistic size after the coarse correction.
  • the rendering unit 90 renders the garment after the smoothing or at the same time as the smoothing.
  • the polygon normal direction correcting unit 91 corrects the position of the polygon in the normal direction according to the type of stitch (ie, the type of eye) such as the front and back stitches of each stitch.
  • the position of the polygon in the normal direction is defined as 0 on the surface of the polygon and + on the outside of the human body model. For example, in the case of a rib knitted fabric, the front face is located higher than the back face than the polygon. In this way, the 3D shape of the garment is corrected according to the knitting structure.
  • a thread model is given to each stitch by the thread model processing unit 92.
  • each thread has two partial forces of a core and a fluff
  • a 3D image of each stitch is obtained from the core and the fluff. Be structured and have specific colors and thickness. After that, if appropriate shading is applied, it is possible to simulate a garment with a three-dimensional effect and shading.
  • Fig. 4 shows an algorithm of the pre-deformation.
  • the boundary between the parts such as the sleeve and the body of the garment is detected, and a natural deformation such as bending the sleeve with respect to the body is performed according to the detection result. .
  • the parts were added as attributes to each stitch. Can be given.
  • deform the collar as shown in Figs.
  • 94 is a front collar
  • 96 is a rear collar
  • points B and C at both ends of the front collar 94 are rotated from the base point of the collar in a direction perpendicular to the line below the collar of the front collar.
  • points B and C are moved to points ⁇ ′ and C ′.
  • the rear collar 96 is deformed accordingly.
  • the collar deformation algorithm is such that after the front collar 94 is first collapsed, if it is overly collapsed, it is raised to give a natural collar shape. After moving point ⁇ to point B 'and point C to point C', for each course from the lower side to the upper side of the front collar 94, the length of the course and the Compare the expected course length / 3 from the number of stitches and yarn diameter. If the course length ⁇ is less than the course length / 3, the collar is overly overturned. For example, raise the collar by raising the next course so as to overlap the previous course in the vertical direction. If the course length is more than the course length / 3, it is assumed that the collar is naturally lying down as shown in Fig. 5 and no correction is made for that course.
  • the front collar 94 can be turned down as shown in FIG. 5 and the rear collar 96 can be turned along with it. Thereafter, the stitch arrangement is smoothed so that the stitches between the four stitches adjacent to the upper, lower, left and right sides are located at the average position.
  • the human body model has at least three axes, such as the torso b, right arm ra, and left arm la.
  • the axes are straight, but curves are acceptable.
  • the intersection of the three axes corresponds to the neck 100, and the lower portion corresponds to the shoulder 102.
  • Reference numeral 104 in FIG. 9 represents the torso surface in plan view, and the surface is actually composed of a large number of polygons.
  • the body 106 expanded by three-dimensional deformation has an elliptical column shape and is arranged so as to surround the torso surface 104, and the body 106 is provisionally arranged at a substantially appropriate position with respect to the torso by the temporary positioning portion 56.
  • Each stitch of the body 106 contracts toward the axis b of the torso, and stops contracting when the force colliding with the polygon reaches a predetermined value per eye. If a part of the body stitch is inside the polygon due to irregularities on the torso surface, it moves away from the axis and moves out of the polygon, and the number of stitches per length reaches the specified value. Then, the expansion stops.
  • 110 is the arm surface
  • 112 is the sleeve
  • the central axis 114 of the sleeve is, for example, slightly below the arm axis such as the right arm axis ra.
  • the central axis 114 of the sleeve is, for example, slightly below the arm axis such as the right arm axis ra.
  • the contraction speed in the vertical direction may be changed above and below the sleeve, and the contraction speed upward from the lower side of the sleeve may be reduced.
  • the axis 114 may be arranged at the same position as the axis ra or the like.
  • Numeral 120 in FIG. 11 denotes a neck surface, for example, in which the axis b of the torso passes through the center, and the collar 122 contracts in the direction of the arrow in FIG. 11 as in the case of the body.
  • FIG. 12 shows a tentatively worn garment.
  • Reference numeral 130 denotes an inflated, unworn tubular garment. From here, as shown in FIGS. 7 and 11, a body 132 after wearing and sleeves 134 and 135 after wearing are obtained. At the split lines 136 and 137, the stitches on the body before wearing and the stitches on the sleeves are adjacent. However, the stitches on the body contract in the horizontal direction in Fig. 12 while the stitches on the sleeves contract diagonally upward in Fig. 12, so that a large gap is formed between the adjacent stitches at the division lines 136 and 137. As described above, since each part of the garment is contracted / expanded toward each axis, distortion occurs at a boundary between the parts.
  • the pre-movement stitch 146 is a polygon that moves along the direction of the perpendicular dropped to the axis 140 and collides with the polygon 142 passing through the perpendicular. There is a restriction that the movement of stitch 146 does not shrink below the natural perimeter of the course, and if it hits polygon 142 within this limit, it will slightly rebound in the direction of the stitch before movement, for example. Then, it moves to the position of stitch 147 that hit the polygon.
  • a collision polygon is determined by, for example, brute force or an appropriate search rule.
  • the polygon that the previous stitch or the stitch one course below or one course above collides with is considered first as a candidate for the colliding polygon. If these candidates do not collide, the search range is extended to other polygons. Judgment of collision polygon in this way Efficiency.
  • FIG. 14 shows an example of polygon determination.
  • 158a-d are polygons, and the course direction of knitting is from right to left in the figure. It is assumed that the black circle stitch has been determined to collide with any polygon, the white circle stitch has not been determined, and this time the polygon that collides with the stitch 159 is searched.
  • a polygon that collides with the immediately preceding stitch 160a on the same course is set as a candidate, and it is determined whether the polygon collides with the polygon. If there is no collision, a polygon is determined to be a candidate for a collision with the stitch 160b of the same ale in the previous course, and it is similarly determined whether or not the collision occurs with this polygon.
  • the remaining polygons may be brute-force examined in an appropriate order or the stitch of the next ale in the previous course
  • the search may be continued with a polygon that collides with the 160c or the next ale stitch 160d as a candidate.
  • the neighboring stitches are prioritized as candidates from the colliding polygon.
  • 152 is the body after the coarse correction in the horizontal direction
  • 154 and 155 are the sleeves after the horizontal correction.
  • stitches are re-arranged along the course of each sleeve or body, for example, stitches are arranged at equal intervals on each course, or each stitch is equally spaced from the left and right stitches. Move in the direction of the course according to the rules such as rearranging. As a result, the stitches move in the course direction so that, for example, the stitches of the body fill the portions of the division lines 136 and 137 in FIG. 12, and the gap created between the sleeve and the body is filled.
  • reference numeral 168 denotes a coarse coarse correction in the vertical direction for 1 ⁇ ale, which shows a 1 ⁇ ale of the body near the connection with the sleeve. In this way, the coarse correction is performed in the vertical direction. In the embodiment, the coarse correction in the horizontal direction and the vertical direction is performed once each. However, if necessary, the coarse correction is repeated a plurality of times so as to eliminate distortion caused by wearing.
  • FIG. 17 shows the stitch smoothing after the coarse correction.
  • 170 is its own eye (stitch), 171 is the parent's eye, 172 is the child's eye, 173 is the right eye, 174 is the left eye.
  • the eye 170 is moved to the average position of the four neighboring eyes 171 174 in the upper, lower, left and right directions, and 176 is a position after smoothing with respect to the four neighboring upper, lower, left and right parts. In this way, smoothing is repeated for each stitch to obtain a realistic image.
  • FIGS. 18 and 19 show simulation images of the knitted garment after smoothing.
  • calculations such as gravity calculation and movement of the stitch due to stress acting on the yarn are not performed.
  • the model used was as simple as transforming the garment into a natural state, expanding it, and contracting it towards the axis of the human body model.
  • the subsequent processing is to rearrange the stitches so that the intervals between the stitches are equal.
  • a simple model is used to simulate what happens when a garment is worn without artificial assumptions, without artificial assumptions.
  • the garment can be worn on a human body model.
  • the sleeve can be naturally bent with respect to the body by using the boundary information between the parts.
  • Stitches can be rearranged and rearranged according to a natural model by smoothing after coarse correction.
  • the quality of the simulation image can be improved by rendering, moving the polygon in the normal direction according to the type of stitch, and expressing each stitch in detail using a thread model.
  • a force-no-slack or a one-piece for example, wearing a sweater may be used.
  • a force-no-slack or a one-piece for example, wearing a sweater
  • three axes, the torso axis and both feet should be used.
  • parts that have a turn such as a tornore neck, should be turned, for example, at the stage of pre-deformation.

Abstract

　デザインした仮想的な無縫製ニットガーメントの、身頃と袖を楕円柱状に膨張させ、人体モデルに対して仮に位置決めする。人体モデルの胴、両腕の各軸に向けて、膨張させた無縫製ガーメントの各部を移動させて仮に着装する。着装したガーメントでのステッチの配置を横方向と縦方向とに平滑化して、ステッチの位置を粗補正する。次いでガーメント各部のステッチの位置を繰り返し平滑化して、着装後のガーメントを得る。少ない計算量で信頼性のあるモデルに基づき、ニットガーメントを人が着装した状態をシミュレーションできる。

Description

明 細 書
ニットガーメントの着装シミュレーション方法とその装置、並びにそのプロ グラム
技術分野
[0001] この発明は、無縫製の筒状ニットガーメントなどのニットガーメントを、人体モデルに 仮想的に着装させることに関する。
背景技術
[0002] 非特許文献 1は、ニットガーメントの形状を 3次元的にシミュレーションする方法を開 示している。ニットガーメントの各ステッチを質点と見なし、各ステッチがパネで接続さ れているものとして、ステッチの運動方程式を解き、ガーメントの姿を 3次元的にシミュ レーシヨンする。し力、しながら人体モデルにガーメントをどのように着装させるかは、開 示されていない。
特許文献 1は、水着などの伸縮性のある衣類のシミュレーションについて、人体にフ イットするように衣類を膨張させて着せ付けることを提案してレ、る。
特許文献 2は、衣類を複数の布に分割し、各布を人体に衝突させるようにして、衣 類の着装状態をシミュレーションすることを提案している。
[0003] ところでニットガーメントの着装状態をシミュレーションするには、数十万程度のステ ツチを配置する必要がある。またシミュレーションに必要な計算量を少なくし、し力もシ ミュレーシヨンは根拠のある具体的なモデルに基づく必要がある。
非特許文献 1： The Art of Knitted Fabrics, Realistic & Physically Based Modelling of Knitted Patterns, EUROGRAPHICS'98, Vol. l7,(1998),Number3
特許文献 1 :特開平 9-273017
特許文献 2：特開平 8 - 44785
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] この発明の基本的課題は、比較的少ない計算量で、多数のステッチからなる仮想 的なニットガーメントを人体モデルに着装させることや、 仮想的なニットガーメントのポイントに対応する人体モデルのポリゴンを、総当たり無 しで効率的に探索できるようにすることにある。
この発明での副次的課題は、人がニットガーメントを着る過程を、シミュレーションに で模すことにある。 課題を解決するための手段
[0005] この発明の人体モデルへのニットガーメントの着装シミュレーション方法では、
表面が複数のポリゴンからなり、かつ軸を備えた人体モデルを用い、
仮想的なニットガーメントの内部を前記人体モデルの軸が通るように、前記仮想的 なニットガーメントを人体モデルに対して仮に位置決めし、
仮に位置決めした仮想的なニットガーメントを、前記軸へ向けて収縮/膨張させる ことにより、仮想的なニットガーメントを人体モデルに着装させ、
ここで前記仮想的なニットガーメントの各ポイントを、前記人体モデルのポリゴンに対 応させるために、
前記各ポイントから人体モデルの軸へ向けた垂線を求めて、該垂線と交差するポリ ゴンを前記各ポイントに対応させ、
以降のポイントに対する対応するポリゴンの探索では、近接した探索済みのポイント に対応するポリゴン力 探索を開始する。
[0006] この発明の着装シミュレーション装置では、
人体モデルの軸と、該人体モデルの表面に設けた複数のポリゴンの位置と向きとを 、 3D的に記憶するための記憶手段と、
仮想的なニットガーメントを、その内部を前記軸が通るように、 3D空間内で仮配置 するための配置手段と、
前記仮想的なニットガーメントをそのステッチ毎に前記軸へ向けて収縮/膨張させ 、かつ各ステッチから対応する軸へ向けた垂線を求めて、該垂線と交差するポリゴン をそのステッチに対応させ、以降のステッチに対する対応するポリゴンの探索では、 近接した探索済みのステッチに対応するポリゴンから探索を開始するようにして、該 収縮/膨張方向と交差するポリゴンにパーツの各ポイントを対応させて、仮想的な二 ットガーメントを前記人体モデルに着装させるための着装手段とを設ける。 [0007] この発明の着装シミュレーションプログラムでは、
人体モデルの軸と、該人体モデルの表面に設けた複数のポリゴンの位置と向きとを 、 3D的に記憶するための記憶命令と、
仮想的なニットガーメントを、その内部を前記軸が通るように、 3D空間内で仮配置 するための配置命令と、
前記仮想的なニットガーメントをそのステッチ毎に前記軸へ向けて収縮/膨張させ 、かつ各ステッチから対応する軸へ向けた垂線を求めて、該垂線と交差するポリゴン をそのステッチに対応させ、以降のステッチに対する対応するポリゴンの探索では、 近接した探索済みのステッチに対応するポリゴンから探索を開始するようにして、該 収縮/膨張方向と交差するポリゴンにパーツの各ポイントを対応させて、仮想的な二 ットガーメントを前記人体モデルに着装させるための着装命令とを設ける。
[0008] 好ましくは、この発明の着装シミュレーション方法や着装シミュレーション装置、着装 シミュレーションプログラムでは、前記着装前に、前記仮想的なニットガーメントを少な くとも目数とステッチのサイズとから予測される自然なサイズよりも立体的に膨張させ、 次いで前記着装時に、人体モデルの外側にあるステッチは収縮、内側にあるステツ チは膨張させる。
[0009] この明細書ではニットガーメントのみを対象とするので、ニットを省略して単にガーメ ントと呼ぶことがあり、また仮想的なガーメントのみを対象とするので、仮想的を省略し て単に、ガーメントを着装させる、ガーメントを膨張させるなどと呼ぶことがある。
発明の効果
[0010] この発明では、ニットガーメントが人体にフィットしょうとすることを、パーツを人体モ デルの軸へ向けて収縮/膨張させることでシミュレーションする。このため比較的少 ない計算量で、し力 具体的なモデルに基づいたシミュレーションができる。
[0011] ニットガーメントは極めて多数のステッチ力、らなり、人体モデルをポリゴンで表現する と、リアルな人体モデルには多数のポリゴンが必要である。ステッチには位置と向きが 必要で、これはステッチをポリゴンに対応付けることで達成できる。なおステッチ毎に ポリゴンとの対応関係を求める代わりに、数ステッチ毎などにこれらを代表するパーツ のポイントを発生させて、ポリゴンと対応付けても良い。ここでステッチとポリゴンとの対 応付けを高速で行う必要がある。例えば総当たりは非効率である。そこで同じコース の直前のステッチや 1つ前のコースでゥエール方向に重なるステッチなどの、探索済 みのステッチやポイントに対して対応付けたポリゴンから探索を開始すると、ポリゴン の探索を効率化できる。
[0012] 好ましくはニットガーメントの仮の位置決め前に、ニットガーメントを自然なサイズより も立体的に膨張させ、着装時に膨張したニットガーメントを人体モデルへ収縮させる 。ここで人体モデルの内側にあるステッチは、人体モデルの表面へ向けて膨張させる 。これはニットガーメントを拡げて人が着る過程で、ニットガーメントが人体の表面へ向 力、つて縮むのを模したモデルである。またステッチが人体の内側にあることはあり得な いので、ガーメントが人体で拡げられるのを模して、人体モデルの内側にあるステツ チを人体モデルの表面へ向けて膨張させる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]実施例の着装シミュレーション装置のブロック図
[図 2]実施例の着装シミュレーション方法の概要を示すフローチャート
[図 3]実施例の着装シミュレーションプログラムのブロック図
[図 4]実施例での事前変形アルゴリズムを示すフローチャート
[図 5]実施例での襟の変形を模式的に示す図
[図 6]実施例での襟の変形アルゴリズムを示すフローチャート
[図 7]実施例での着装アルゴリズムを示すフローチャート
[図 8]実施例で用いた人体モデルの、胴と両腕の軸を模式的に示す図
[図 9]実施例での胴への身頃の周方向収縮による着装を平面視で模式的に示す図
[図 10]実施例での腕への袖の周方向収縮による着装を鉛直視で模式的に示す図
[図 11]実施例でのネックへの襟の周方向収縮による着装を平面視で模式的に示す 図
[図 12]実施例での着装後のニットガーメントを鉛直視で模式的に示す図
[図 13]実施例でのポリゴンへ向けてのステッチの移動を模式的に示す図
[図 14]実施例での衝突するポリゴンの判定を模式的に示す図
[図 15]実施例での横方向粗補正後のガーメントを模式的に示す図 園 16]実施例での縦方向粗補正後のガーメントを模式的に示す図
[図 17]実施例での平滑化を模式的に示す図
園 18]実施例での平滑化後のガーメントを正面視で示す図
園 19]実施例での平滑化後のガーメントを側面視で示す図
符号の説明
2 着装シミュレーション装置 4 ガーメントデザイン部
6 手入力部 8 表示部 10 カラープリンタ
12 3D画像記憶部 14 データ変換部 16 LANインターフェース
18 ディスクドライブ 20 汎用メモリ 22 事前変形部
24 立体変形部 26 着装部 28 粗補正部 30 平滑化部
32 レンダリング部 40 着装プログラム 42 事前変形部
43 境界検出部 44 部位属性付与部 45 平滑化部
46 襟変形部 50 立体変形部 52 着装部 53 軸記憶部
54 ポリゴンリスト 55 頂点リスト 56 仮位置決め部
57 衝突ポリゴン判定部 58 ステッチ移動部
60 ステッチデータ記憶部 62 ステッチデータ
70 粗補正部 71 横補正部 72 縦補正部 80 平滑化部
81 4近傍補正部 82 収縮膨張部 90 レンダリング部
91 ポリゴン法線方向補正部 92 糸モデル処理部 100 ネック
102 肩 104 胴表面 106 身頃 110 腕表面
112 袖 114 袖の中心軸 116 収縮後の袖
120 ネックの表面 122 襟 130 膨張した筒状ガーメント
132 着装後の身頃 134, 135 着装後の袖
136, 137 分裂線 140 軸 141— 144 ポリゴン
146 移動前のステッチ 147 ポリゴンに衝突したステッチ
152 横方向に粗補正後の身頃 154， 155 横方向に粗補正後の袖
156 線 158a— c ポリゴン 159 半 IJ定対象のステッチ
160a 同じコースでの直前のステッチ 160b 1コース前の同じゥエールのステッチ
160c 1コース前の次のゥエールのステッチ
160d 1コース前の 2つ次のゥエールのステッチ
161 未判定のステッチ 162 縦方向に粗補正後の身頃
164, 165 縦方向に粗補正後の袖
168 1ゥヱール分の縦方向の粗補正
170 自分の目 171 親の目 172 子の目 173 右隣の目
174 左隣の目 176 4近傍平滑化後の位置
B, C, D 襟上の位置 B'， C 移動後の位置
b 胴の軸 ra 右腕の軸 la 左腕の軸 発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下に本発明を実施するための最良の形態を示す。
実施例
[0016] 図 1一図 19に、実施例を示す。図 1は実施例の着装シミュレーション装置 2を示し、 ニットデザイン装置や 3D画像処理装置などにおいて標準的に装備されているものは 省略する。 4はガーメントデザイン部で、手入力部 6や LANインターフェース 16，ディ スクドライブ 18などからの入力により、ニットガーメントをデザインする。デザイン対象 のニットガーメントは、例えば無縫製の筒状ガーメントとするが、縫製のあるガーメント でも良ぐその場合、ガーメントデザイン部 4で各パーツをどのように縫製するかの情 報を含めてデザインする。表示部 8は、種々の画像を表示すると共に、グラフィックュ 一ザインターフェースとなり、ガーメントデザイン部 4でのデザイン過程の画像や、人 体モデルに着装後の画像を表示する。カラープリンタ 10はこれらの画像をプリントす る。
[0017] 3D画像記憶部 12には人体モデルの画像と、デザインしたニットガーメントの 3D画 像とを記憶する。人体モデルには例えばマネキンや、実際の人体をモデル化したも のなどを用い、数万個程度のポリゴンの集合体として構成され、胴と両腕に対する少 なくとも 3つの軸を備えている。またポリゴンは 10 20程度のグループに分類するの が好ましい。データ変換部 14は、ガーメントデザイン部 4で作成したガーメントのデザ インデータを編成データに変換し、着装シミュレーションの対象データは、データ変 換後の編成データでも、その前のデザインデータでも良い。 LANインターフェース 1 6は、着装シミュレーション装置 2を LANに接続し、ディスクドライブ 18は適宜のディ スクをドライブし、汎用メモリ 20は種々のデータを記憶する。
[0018] 事前変形部 22では、デザインしたガーメントのデータを、自然な状態へと変形させ る。ここで自然な状態とは例えばガーメントを平面上に静かに置いた状態や、肩の線 でガーメントの重力を支えながら鉛直面内に静かに置いたような状態である。
[0019] なおこの明細書において取り扱うのは、現実のガーメントではなくそのデザインデー タである。そこでデザインデータを表す画像や、これからシミュレーションした仮想的 なガーメントなどを、単にガーメントという。
[0020] さらにこの明細書では、シミュレーション装置とシミュレーション方法並びにシミュレ ーシヨンプログラムが一体になつている。そこでシミュレーション装置 2に関する記載 はシミュレーション方法やシミュレーションプログラムにも当てはまり、また逆にシミュレ ーシヨン方法やシミュレーションプログラムに関する記載は、シミュレーション装置 2に も当てはまる。
[0021] 例えば事前変形部 22ではガーメントの襟の変形を行い、これについて図 3の着装 プログラム 40や図 4の事前変形で説明する。そしてこれらの説明は図 1の事前変形 部 22にも当てはまり、図 3や図 4などに必要な機能が図 1の事前変形部 22にも備わ つているものとする。この点は、着装シミュレーション装置 2の他の部分についても同 様である。
[0022] 立体変形部 24は、例えば身頃と両袖の 3つの筒から成るガーメントを、各々楕円柱 状に膨らませる。これ以外に重力によるガーメントの上下方向の延びを考慮する場合 、これに応じてガーメントを上下に引き延ばす。着装部 26は、ガーメントを人体モデ ルに対して仮に位置決めし、胴及び両腕の例えば 3つの軸に対して、ガーメントの身 頃及び両袖の 3つなどのパーツを、軸方向に例えば収縮 Z膨張させて、人体モデル にガーメントを仮に着装させる。
[0023] 着装によりガーメントには歪みが生じる。例えば袖と身頃の接続部で、身頃は胴の 軸に向けて移動し、袖は腕の軸に向けて移動するので、近接したステッチ（編目）の 間に大きな距離が生じる。そこで粗補正部 28では、横方向（コース方向）並びに縦方 向（ゥエール方向）の 2つの方向について、ステッチの配置を粗く補正する。例えば横 方向の補正では、ステッチがコース方向に均等に配置されるように補正し、あるいは 各ステッチがコース方向の両側のステッチの中点に配置されるように補正する。人体 表面の凹凸や身頃と袖との接続などにより、ゥエールの方向はもはや直線状ではな いので、縦方向の粗補正では、鉛直からのゥエール方向のずれについても補正を加 える。例えば、各ステッチの位置を同じゥエール上での前後のゥエールの平均位置と する。縦横の粗補正では、ステッチがポリゴンに衝突しないように、移動範囲に拘束 を加える。
[0024] 平滑化部 30では粗補正後のガーメントについて、ステッチの配置を平滑化し、例え ば各ステッチに対してその上下左右の例えば 4方の隣接するステッチを考慮し、周囲 の上下左右のステッチの平均位置などに各ステッチを移動させる。隣接するステッチ の数は通常は 4であるが、下側 2ステッチの重ね目上に形成したステッチの場合は、 上下左右に 5ステッチあることになり、編地の端などでは上下左、上下右などの 3ステ ツチとなることもある。平滑化は好ましくは繰り返して行レ、、ステッチの配置が安定して 変化しなくなるまで繰り返す。ガーメントが人体モデルに密着するカ あるいはガーメ ントが人体モデルに対してゆとりのある大きな形をしているかなどを表現するため、例 えば平滑化と同時に、ガーメントのサイズを補正する。レンダリング部 32では平滑化 後のガーメントに対して、各ステッチに対して糸のモデルを割り当て、また表目や裏 目などのステッチの種類などに応じて、ポリゴンに垂直な方向にステッチを僅かにスラ イドさせ、シミュレーション画像の精度を増す。
[0025] 図 2に着装シミュレーション方法の概要を示すと、ガーメントデザイン部 4で無縫製 ガーメントなどをデザインし、事前変形部でガーメントを変形させて、平面的で自然な ガーメントの画像を得る。立体変形では、立体変形部 24によりガーメントの各パーツ を楕円柱状へ膨張させる。この時ガーメントは、その周方向（コース方向）に沿っての 長さ（周長）が増すように膨張する。楕円の形などは人体モデルにフィットしやすいよ うに適宜に定め、極端な場合、真円状でも良い。またガーメントのパーツは少なくとも 身頃と両袖の 3つであるが、これらの各パーツをさらに分割し、例えば裾のリブや襟， 肩,ポケット，前立てなどを加えて、より多数のパーツとしても良い。
[0026] 着装処理では、立体変形により楕円柱状に膨らませたガーメントを人体モデルに仮 に着装し、粗補正により着装時に生じたステッチ配置の歪みを除去し、平滑化処理 によりさらにステッチ配置を平滑化する。その後レンダリングにより、画像に視覚的美 しさを与えて、表示部 8やプリンタ 10に出力するのに適した画像とする。なお平滑化 とレンダリングとは同時に行っても良い。
[0027] 図 3に着装プログラム 40の概要を示し、ガーメントデザインに必要なプログラムや通 常の 3D画像処理に必要なプログラムは省略して示す。 42は事前変形部で、境界検 出部 43を用いて、ガーメントの各部の境界を検出し、これによつてガーメントは、身頃 ,右袖，左袖，後襟，前襟，裾ゴムなどの各パーツに分割され、ガーメントの各ステツ チにはその部位 (パーツ名）が属性として部位属性付与部 44により付与される。この 結果、各ステッチと部位 (パーツ）とが対応付けられる。
[0028] 平滑化部 45では、ガーメントのデザインデータを自然な形へと平滑化する。これに よって各ステッチには自然なサイズが与えられ、また身頃に対して両袖を傾けるなど により、各パーツの形を自然な形にする。襟変形部 46では、前襟を倒し (寝かし）、こ れに伴って後襟が前襟側へ回り込むように襟を変形させる。襟変形の内容は図 5，図 6により説明する。
[0029] 立体変形部 50では、ガーメントを楕円柱状に仮想的に膨張させる。着装部 52では 、軸記憶部 53に人体モデルの各軸の位置を記憶させる。またポリゴンリスト 54には、 人体モデルの表面のポリゴンのリストを記憶させる。ポリゴンの数は例えば数万程度 で、各ポリゴンは例えば三角形や四角形で、ポリゴンのデータはポリゴン番号並びに 各頂点の 3D座標、及び法線ベクトルなどである。ポリゴンは胴，右腕，左腕，ネックな どのように、人体モデルの各パーツに分類し、例えばセーターなどのシミュレーション では、ポリゴンを 10— 20種類程度にグループ化しておくことが好ましい。さらにポリゴ ン間の隣接関係を明確に把握したい場合、頂点リスト 55を設けて、ポリゴンの頂点に 対して、この頂点を共有するポリゴン番号のリストなどを記憶しても良い。
[0030] 仮位置決め部 56では、ガーメントを人体モデルに着装させる前に、ガーメント各部 を人体モデルに対して仮に位置決めする。この時、ガーメントは立体変形部 50で膨 張させたままの姿である。衝突ポリゴン判定部 57では、各ステッチに対してポリゴンを 対応させる。ステッチが人体モデルの外側にある場合、各ステッチからそのステッチ が属するパーツに対する軸に対して垂線の足を下ろし、この垂線が衝突するポリゴン を判定する。またステッチが人体モデルの内側にある場合、ステッチから軸に下ろし た垂線を逆に延長し、衝突するポリゴンを判定する。ステッチの数はセーターなどで も 10万以上の場合が多いので、ポリゴンをグループ化することにより、衝突し得るポリ ゴンの数を 1Z10 1Z20程度に絞り、かつどのポリゴンに衝突するかの判定になる ベく総当たりを用いないようにして、衝突ポリゴンの判定を効率化する。
[0031] ステッチ移動部 58では、各ステッチを衝突ポリゴン判定部 57で求めたポリゴンへ向 けて移動させ、各ステッチがポリゴンに衝突して元の方向などに僅かにリバウンドした 位置や、ポリゴンの外側などにあって人体モデルに仮想的にガーメントを着せ付けた 状態が得られるようにする。ガーメントにはコース当たりの目数や各ステッチのサイズ などから定まる自然な大きさが有り、周長を引き伸ばして膨張させたガーメントは、周 長が自然なサイズになるまで収縮するはずである。そこで長さ当たりの目数などを監 視しながらステッチを移動させ、ステッチがポリゴンに衝突すると収縮を停止し、ポリゴ ンに衝突しない場合でも、コース方向の長さ当たりなどの目数が所定の値に達すると 、収縮を停止する。
[0032] 着装までの処理は、事前変形でガーメントを比較的自然な形状とし、立体変形でガ 一メントを膨らませて、着装により自然なサイズへと向けて収縮させて人体モデルに 着せ付けるものである。これはニットガーメントを人が着る場合に、胴と腕などを通し、 この間にニットガーメントがやや膨らんだ状態から、人体にフィットした状態へと収縮 する過程をモデルィ匕したものである。
[0033] これらの処理によりステッチデータがどのように扱われるかを、ステッチデータ記憶 部 60により説明する。ステッチには例えばステッチ番号と該当するパーツ名などの属 性が付与され、親や子並びに両隣などの近傍のステッチの番号がステッチデータに 記憶されている。なお親は例えば自分のシンカーループを保持しているステッチ（1コ ース次のステッチ）で、子は例えば 1コース下のステッチである。 [0034] また各ステッチに対して表目 /裏目、ラッキングの有無などのステッチの種類を記 憶する。ステッチはポリゴンの表面付近まで移動することにより、 3次元の座標（3D位 置）が付与され、ステッチのループを含む面はポリゴンの表面に平行で、ステッチに 直角な方向はポリゴンの法線ベクトルで与えられる。またステッチはポリゴンと対応付 けられているので、各ステッチが属するポリゴン番号を記憶し、例えば 1つのポリゴン に対して平均で 1一 10個程度のステッチが対応する。各ステッチ毎に、あるいはステ ツチの集団毎に、素材となる糸のデータを記憶し、糸データの詳細は糸モデルにより 与えられる。
[0035] 粗補正部 70には横補正部 71と縦補正部 72があり、横方向と縦方向に対してそれ ぞれ 1回一数回程度の粗補正を行う。平滑化部 80には例えば 4近傍補正部 81を設 けて、各ステッチに対し、その親子（上下）並びに左右の 4つの近傍のステッチを用い 、その位置を平滑化する。ステッチを軸に向けて移動させる際に、ガーメントの各コー スの周長が自然な周長よりも長いままで移動を終了させ、その後にガーメントをさらに 収縮させても良い。このような場合、収縮膨張部 82を設けて、粗補正後に各ステッチ のサイズが現実的なサイズとなるようにガーメントを収縮もしくは膨張させる。
[0036] レンダリング部 90では、平滑化を行った後のガーメントに対して、あるいは平滑化と 同時にレンダリングを施す。まずポリゴン法線方向補正部 91で、各ステッチの表目や 裏目などのステッチの種類 (目の種類）に応じて、ポリゴンの法線方向への位置を補 正する。ポリゴンの法線方向の位置は、ポリゴンの表面を 0とし、人体モデルの外側で +と定める。例えばリブ編地などの場合、表目は裏目に比べてポリゴンから高い位置 にある。このようにしてガーメントの 3D形状を編組織に応じて補正する。また糸モデ ル処理部 92により、各ステッチに対して糸のモデルを付与し、例えば各糸が芯と毛 羽の 2つの部分力 成るものとすると、各ステッチの 3D画像が芯と毛羽とから構成さ れ、かつ具体的な色調や太さを持つようにする。この後、適宜のシェーディングを施 すと、立体感と陰影のあるガーメントのシミュレーションが行える。
[0037] 図 4に事前変形のアルゴリズムを示すと、ガーメントの袖や身頃などの各パーツ間 の境界を検出し、この検出結果に応じて袖を身頃に対して曲げるなどの自然な変形 を施す。またパーツの境界を検出したので、各ステッチに対して部位を属性として付 与できる。さらに図 5,図 6のようにして襟を変形する。図 5の 94は前襟、 96は後襟で 、前襟 94の両端の点 B, Cを前襟の襟下がりラインに垂直な方向へ向けて、襟の基 点から回転させる。このようにして点 B, Cを点 Β', C'へと移動させる。また前襟 94を 倒すと、これに伴って後襟 96も変形する。
[0038] 襟の変形アルゴリズムは、前襟 94を最初に倒した後に、倒し過ぎの場合には起こし て自然な襟の形にするというものである。 Β点を B'点に、 C点を C'点に移動させた後、 前襟 94の下側から上側への各コースについて、図 5のように倒した状態でのコース 長ひと、各コースの目数並びに糸径から予想されるコース長 /3とを比較する。コース 長 αがコース長 /3未満である場合、襟は倒れすぎており、例えば前のコースと鉛直 方向に重なるように次のコースを起こして襟を立てる。コース長ひがコース長 /3以上 の場合、襟は図 5のように倒れているのが自然であるとして、そのコースについては補 正を加えなレ、。この処理を襟の全コースについて行うと、図 5のように前襟 94を倒し、 それに伴って後襟 96を回し込むことができる。この後、上下左右の 4方に隣接するス テツチの平均位置にこれらの間のステッチが来るように、ステッチの配置を平滑化す る。
[0039] 図 7—図 12により、人体モデルでガーメントを仮に着装する過程を説明する。図 8の ように人体モデルには、胴 b,右腕 ra,左腕 laなどの少なくとも 3つの軸があり、軸は直 線であるが曲線でも良レ、。また 3つの軸の交差部がネック 100に相当し、その下部の 部分が肩 102に相当する。図 9の 104は平面視での胴表面を表し、実際は多数のポ リゴンで表面が構成されている。立体変形により膨張した身頃 106は楕円柱状で、胴 表面 104を包み込むように配置され、仮位置決め部 56により、身頃 106は胴に対し てほぼ妥当な位置に仮に配置されている。身頃 106の各ステッチは、胴の軸 bへと向 け収縮し、ポリゴンに衝突する力 \長さ当たりの目数が所定値に達すると収縮を停止 する。胴表面の凹凸のために仮に身頃のステッチの一部がポリゴンの内側にある場 合、軸から遠ざかる方向に移動してポリゴンの外側へと出て、長さ当たりの目数が所 定値に達すると膨張を停止する。
[0040] 図 10の 110は腕表面で、 112は袖で、袖の中心軸 114は右腕の軸 raなどの腕の 軸よりも例えばやや下側にあり、ここから図 10の矢印のように袖 112を収縮させると、 収縮後の袖 116では袖の上部が腕の上部にほぼフィットし、袖の下部と腕との間に 隙間が残る形となる。袖の中心軸 114を腕の軸よりもやや下側に配置して収縮させる ことにより、袖の上部が腕に接触し、袖の下部が垂れた自然な形となる。これ以外に、 袖の上下で鉛直方向での収縮速度を変え、袖の下側から上向きの収縮速度を小さく しても良い。この場合は、軸 1 14を軸 raなどと同じ位置に配置すれば良い。図 11の 1 20はネック表面で、その例えば中心を胴の軸 bが貫通し、身頃の場合と同様に、襟 1 22を図 11の矢印方向に収縮させる。
[0041] 仮に着装したガーメントを図 12に示すと、 130は膨張した未着装の筒状ガーメント である。ここから図 7 図 11のように着装させると、着装後の身頃 132と着装後の袖 1 34, 135が得られる。分裂線 136, 137の部分では、着装前の身頃のステッチと袖の ステッチが隣接している。し力 ながら身頃のステッチは図 12の横方向に収縮し、袖 のステッチは図 12の斜め上方向に収縮するので、分裂線 136, 137の部分で、隣接 したステッチ間に大きな隙間が生じる。このように、ガーメントの各パーツをそれぞれ の軸へ向けて収縮/膨張させるので、パーツ間の境界部などで歪みが生じる。
[0042] 図 13に移り、各ステッチについて衝突するポリゴンの判定を示す。 140はパーツに 対応する軸とし、 141一 144はポリゴンで、ポリゴン間の境界のエッジを黒丸で示す。 移動前のステッチ 146は、軸 140に下ろした垂線の方向に沿って移動し、この垂線 が通過するポリゴン 142が衝突するポリゴンである。ステッチ 146の移動には、コース の自然な周長よりも小さくは収縮しないとの制限があり、この制限内でポリゴン 142に 衝突した場合、例えば移動前のステッチの方向などへ向けて僅かにリバウンドし、ポリ ゴンに衝突したステッチ 147の位置に移動する。数万個のポリゴンを 10— 20程度の グループに分割しても、 1パーツ当たりのポリゴンの数は 1000個以上のオーダーで あり、総当たりでどのポリゴンに衝突するかを検出するのは不効率である。そこで図 7 のアルゴリズムでは、各パーツの最初のポリゴンについて、例えば総当たりにより、あ るいは適宜の探索ルールにより、衝突するポリゴンを判定する。以降のステッチにつ いては、直前のステッチあるいは 1コース下または 1コース上のステッチが衝突したポ リゴンを、衝突するポリゴンの候補として最初に検討する。そしてこれらの候補に衝突 しない場合、他のポリゴンにも探索範囲を広げる。このようにして衝突ポリゴンの判定 を効率化する。
[0043] 図 14にポリゴン判定の例を示すと、 158a— dはポリゴンで、編成のコース方向は図 の右から左で、周回の筒状編成なのでコース方向は一定である。黒丸のステッチは どのポリゴンに衝突するか判定済みで、白丸のステッチは未判定で、今回はステッチ 159と衝突するポリゴンを探索するものとする。最初に同じコースの直前のステッチ 1 60aと衝突するポリゴンを候補とし、このポリゴンと衝突するかを判定する。衝突しない 場合、 1つ前のコースで同じゥエールのステッチ 160bが衝突するポリゴンを候補とし て、同様にこのポリゴンと衝突するかを判定する。ステッチ 160a， 160bが衝突するポ リゴンとは別のポリゴンと衝突する場合、例えば残るポリゴンを適宜の順番で総当たり 的に検討しても良ぐあるいは 1つ前のコースで、次のゥエールのステッチ 160cや 2 つ次のゥエールのステッチ 160dと衝突するポリゴンなどを候補として探索を続けても 良い。衝突するポリゴンの判定では、近傍のステッチが衝突するポリゴンから候補とし て優先するものとする。
[0044] 図 15では、 152は横方向に粗補正後の身頃で、 154, 155は横方向に補正後の 袖である。横方向の粗補正では、袖や身頃の各コース方向に沿ってステッチを再配 置し、例えば各コースでステッチを等間隔に配置する、あるいは各ステッチを左右両 隣のステッチとの間隔が等しくなるように再配置する、などのルールに従い、コース方 向に移動させる。この結果、図 12の分裂線 136, 137の部分を例えば身頃のステツ チが埋めるように、ステッチがコース方向に移動し、袖と身頃との間に生じた隙間が 坦められる。
[0045] 図 15の袖と身頃との境界のゥエールの配置はなお不自然である。またこれ以外に 人体モデルには様々な凹凸があるので、ゥエール方向（縦方向）に沿って粗補正を 行う。図 16の 162は縦方向に粗補正後の身頃で、 164， 165は縦方向に粗補正後 の袖である。各パーツの各ゥエールについて、鉛直方向並びにこれに直角な水平面 内の方向に付いて、上下の 2つのステッチの中間にステッチが近寄ろうとするなどの モデルを用い、縦方向に粗補正をカ卩える。この時、補正の過程でステッチがポリゴン に衝突すると、ステッチと衝突しない位置に移動先を変更する、もしくはステッチは移 動できない、などのルールを加える。このルールは横方向の粗補正でも同様である。 図 16の 168は、 1ゥエール分の縦方向の粗補正を示し、これは袖との接続部付近の 身頃の 1ゥエールを示している。このようにして縦方向にも粗補正をカ卩える。横方向と 縦方向の粗補正は実施例では各 1回とするが、必要に応じて複数回繰り返し、着装 により生じた歪みを除くようにする。
[0046] 図 17に粗補正後のステッチの平滑化を示す。 170は自分の目（ステッチ）で、 171 は親の目、 172は子の目、 173は右隣の目、 174は左隣の目である。 目 170を周囲 の上下左右の 4近傍の目 171 174の平均位置へと移動させ、 176は上下左右の 4 近傍に対する平滑化後の位置である。このようにして各ステッチについて平滑化を繰 り返し、現実的な画像とする。
[0047] 図 18,図 19に平滑化後のニットガーメントのシミュレーション画像を示す。実施例で は、重力計算や、糸に働く応力によるステッチの移動などの計算を行っていない。ま た用いたモデルは、ガーメントを自然な状態に変形させ、膨張させ、人体モデルの軸 へ向けて収縮させて着装させる、といった簡単なものである。以降の処理は、ステツ チ間の間隔が均等になるように、各ステッチを再配置することである。これらの処理に は、人為的な仮定はなぐガーメントを着装するとどうなるのかを、単純なモデルで、 人為的な仮定無しでシミュレーションしてレ、る。
[0048] 実施例では以下の効果が得られる。
(1) 比較的単純な計算手順と簡単なモデルに従い、ガーメントを人体モデルに着装 させること力 Sできる。
(2) 各ステッチにパーツ名（部位）を属性として付与することにより、どの軸に向けて 収縮するかを処理できる。
(3) パーツ間の境界情報を用いて、袖を身頃に対して自然に曲げることができる。
(4) ステッチをポリゴンに対応付ける作業を、総当たりでなく効率的に行える。
(5) ガーメントを膨張させた状態から収縮させることにより、人体モデルに自然なサイ ズで着装させること力 Sできる。
(6) 比較的単純な手順により、上下不均等に腕で支持された袖を表現できる。
(7) 胴，両腕の 3つの軸などへ向けてのステッチの移動により生じた歪みを、横方向 や縦方向の粗補正により除くことができる。 (8) 粗補正後の平滑化で、ステッチを自然なモデルに従レ、再配置できる。
(9) レンダリングを施し、ポリゴンの法線方向にステッチの種類などに応じて移動させ 、糸モデルを用いて各ステッチを詳細に表現することにより、シミュレーション画像の 質を向上できる。
実施例ではセーターの着装を例とした力 ノ ンッゃスラックス、あるいはワンピース などでも良い。例えばパンツやスラックスの場合、胴の軸と両足の 3つの軸を用いれ ばよレ、。またタートノレネックなどのように折り返しのあるパーツは、例えば事前変形の 段階で折り返しておくと良い。

Claims

請求の範囲
[1] 表面が複数のポリゴンからなり、かつ軸を備えた人体モデルを用い、
仮想的なニットガーメントの内部を前記人体モデルの軸が通るように、前記仮想的 なニットガーメントを人体モデルに対して仮に位置決めし、
仮に位置決めした仮想的なニットガーメントを、前記軸へ向けて収縮 Z膨張させる ことにより、仮想的なニットガーメントを人体モデルに着装させ、
ここで前記仮想的なニットガーメントの各ポイントを、前記人体モデルのポリゴンに 対応させるために、
前記各ポイントから人体モデルの軸へ向けた垂線を求めて、該垂線と交差するポ リゴンを前記各ポイントに対応させ、
以降のポイントに対する対応するポリゴンの探索では、近接した探索済みのポイン トに対応するポリゴン力 探索を開始する、
人体モデルへのニットガーメントの着装シミュレーション方法。
[2] 前記着装前に、前記仮想的なニットガーメントを少なくとも目数とステッチのサイズと から予測される自然なサイズよりも立体的に膨張させ、
次いで前記着装時に、人体モデルの外側にあるステッチは収縮、内側にあるステツ チは膨張させるようにしたことを特徴とする、請求項 1の人体モデルへのニットガーメ ントの着装シミュレーション方法。
[3] 人体モデルの軸と、該人体モデルの表面に設けた複数のポリゴンの位置と向きとを、 3D的に記憶するための記憶手段と、
仮想的なニットガーメントを、その内部を前記軸が通るように、 3D空間内で仮配置 するための配置手段と、
前記仮想的なニットガーメントをそのステッチ毎に前記軸へ向けて収縮/膨張させ 、かつ各ステッチから対応する軸へ向けた垂線を求めて、該垂線と交差するポリゴン をそのステッチに対応させ、以降のステッチに対する対応するポリゴンの探索では、 近接した探索済みのステッチに対応するポリゴンから探索を開始するようにして、該 収縮/膨張方向と交差するポリゴンにパーツの各ポイントを対応させて、仮想的な二 ットガーメントを前記人体モデルに着装させるための着装手段とを設けた、着装シミュ レーシヨン装置。
[4] 前記仮想的なニットガーメントを、前記着装前に少なくとも目数とステッチのサイズと から予測される自然なサイズよりも立体的に膨張させるための立体変形手段を設け、 前記着装手段では、前記着装時に人体モデルの外側にあるステッチは収縮、内側 にあるステッチは膨張させるようにしたことを特徴とする、請求項 3の着装シミュレ一シ ヨン装置。
[5] 人体モデルの軸と、該人体モデルの表面に設けた複数のポリゴンの位置と向きとを、 3D的に記憶するための記憶命令と、
仮想的なニットガーメントを、その内部を前記軸が通るように、 3D空間内で仮配置 するための配置命令と、
前記仮想的なニットガーメントをそのステッチ毎に前記軸へ向けて収縮/膨張させ 、かつ各ステッチから対応する軸へ向けた垂線を求めて、該垂線と交差するポリゴン をそのステッチに対応させ、以降のステッチに対する対応するポリゴンの探索では、 近接した探索済みのステッチに対応するポリゴンから探索を開始するようにして、該 収縮/膨張方向と交差するポリゴンにパーツの各ポイントを対応させて、仮想的な二 ットガーメントを前記人体モデルに着装させるための着装命令とを設けた、着装シミュ レーシヨンプログラム。
[6] 前記仮想的なニットガーメントを、前記着装前に少なくとも目数とステッチのサイズと から予測される自然なサイズよりも立体的に膨張させるための立体変形命令を設け、 前記着装命令では、前記着装時に人体モデルの外側にあるステッチは収縮、内側 にあるステッチは膨張させるようにしたことを特徴とする、請求項 5の着装シミュレーシ ヨンプログラム。
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