WO2008016026A1 - Dispositif et son procédé pour une simulation et un programme d'habillage - Google Patents

Dispositif et son procédé pour une simulation et un programme d'habillage Download PDF

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WO2008016026A1
WO2008016026A1 PCT/JP2007/064936 JP2007064936W WO2008016026A1 WO 2008016026 A1 WO2008016026 A1 WO 2008016026A1 JP 2007064936 W JP2007064936 W JP 2007064936W WO 2008016026 A1 WO2008016026 A1 WO 2008016026A1
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WO
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model
wire
garment
human body
virtually
Prior art date
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PCT/JP2007/064936
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shinji Morimoto
Toshinori Nakamura
Original Assignee
Shima Seiki Manufacturing, Ltd.
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41H—APPLIANCES OR METHODS FOR MAKING CLOTHES, e.g. FOR DRESS-MAKING OR FOR TAILORING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A41H3/00—Patterns for cutting-out; Methods of drafting or marking-out such patterns, e.g. on the cloth
    • A41H3/007—Methods of drafting or marking-out patterns using computers
    • G—PHYSICS
    • 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 a garment wearing simulation including a plurality of parts such as fabric and knitted fabric, and particularly relates to enabling parts to be placed and stitched without interference with a human body model.
  • FIG. 11 shows an example in which each part is arranged around a human body model in order to wear simple clothing including both sleeves and left and right front and back bodies on the human body.
  • each part is not always easy to place at an appropriate position with respect to the human body model.
  • sleeves so that arms pass through them.
  • the mesh line in Fig. 11 shows the stitching relationship between the parts
  • Fig. 12 shows the garment virtually stitched according to this. Because the parts are placed away from the human body model, the clothing has an unnaturally expanded shape. Since the clothing is away from the human body model, simulating the clothing so that it approaches a natural shape increases the amount of calculation and the simulation time.
  • Patent Document 1 Patent No. 2614691
  • Patent Document 2 WO2005 / 082185A proposes that a knitted fabric is expanded and placed around a human body model, and then the knitted fabric is contracted to approximate a natural shape. Both prior patents disclose that the parts are virtually stitched without the human body model according to the pattern data.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 2614691
  • Patent Document 2 WO2005 / 082185A
  • An object of the present invention is to easily arrange parts without interference with the human body.
  • the clothing is virtually sewn into a shape that is almost natural, and simulation time is reduced.
  • An additional problem with the present invention is to make it possible to transform the wire model into a natural human-like posture after inserting the wire model into a virtual garment by shape. ⁇ .
  • An additional object of the present invention is to make it easy to insert a wire model and to simplify a simulation when the wire model is expanded.
  • the present invention provides an apparatus for simulating a state in which a person wears clothing based on pattern data describing the shape of each part of clothing and the stitching relationship between the parts.
  • the virtually sewn garment is deformed into a stable shape and the garment is simulated on the human body model.
  • the present invention also provides a pattern that describes the shape of each part of the garment and the stitching relationship between the parts.
  • each part is virtually arranged in 3D space according to the pattern data, and is virtually stitched according to the stitching relation in the pattern data,
  • the wire model inserted into the virtually sewn clothing is inflated, and the wire model is transformed into a human body model
  • the virtually sewn clothing is deformed into a stable shape, and the state that the clothing is worn on the human body model is simulated.
  • the present invention further relates to a program for an apparatus for simulating a state in which a person wears clothing based on pattern data that describes the shape of each part of clothing and the stitching relationship between the parts.
  • each part is virtually arranged in the 3D space, and the instruction to make the garment virtually stitched according to the stitching relation in the pattern data and the human body against the virtually stitched garment Instructions for inserting the wire-like model, instructions for inflating the wire-like model inserted into the virtually sewn garment, and transforming the wire-like model into a human-shaped human body model,
  • the virtually sewn garment is deformed into a stable shape and the garment is simulated on the human body model.
  • the instruction is provided.
  • the wire model includes a joint corresponding to a joint in the human body model, and further includes means for deforming the wire model around the joint.
  • means for deforming the virtually stitched garment after stitching and before insertion of the wire-like model so as to relieve the stress acting in the garment is further provided.
  • the description about the wearing simulation apparatus applies to the wearing simulation method and the simulation program as long as there is no particular notice, and the description about the simulation method is also used unless otherwise specified. The same applies to.
  • each part is virtually arranged in the 3D space and stitched according to the pattern data, so that the part can be arranged without interference with the human body. This makes it easy to place the parts before stitching. Moreover, since the stitches can be sewn with a natural size, the simulation time when the deformation force of the subsequent garment is small can be shortened.
  • the wire-like model is inserted with a shape and shape that allows easy insertion into the sewn clothing, and then the joint is operated in The shape of the shape model can be changed.
  • the garment If the garment is deformed so as to relieve stress after the parts are stitched and before the wire model is inserted, the garment deforms three-dimensionally to reflect the intention of the pattern data, and the wire shape
  • the model can be easily purchased.
  • the force S can bring the garment closer to its natural shape before the wire model is inflated, the interference between the wire model and the garment in the initial stage of expansion can be reduced, and the simulation time can be shortened.
  • FIG. 1 is a block diagram of a wearing simulation apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a wearing simulation method of the embodiment.
  • FIG. 4 A diagram showing a state where parts are virtually arranged in a three-dimensional space according to pattern data in the embodiment
  • FIG.5 A diagram showing a relaxed state where each part in Fig. 4 is virtually stitched according to the pattern data.
  • FIG. 6 A diagram showing a state where the wire-like model is inserted into the sewn clothing following FIG.
  • FIG. 7 Following FIG. 6, a diagram showing a state in which a wire-shaped model is expanded to form a human body, and the garment is moved to a mechanically stable state in consideration of interference between the human body and the garment.
  • FIG. 8 A diagram illustrating that the sutured clothing is relaxed before insertion of the wire model in the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the correspondence between the wire model and the joint of the human body model in the example.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining forces acting on polygons on virtually stitched clothing in the embodiment.
  • FIG. 11 Diagram showing placement of shirt parts around the human body model in the conventional example
  • FIG. 12 A diagram showing a state in which each part is virtually stitched following FIG.
  • Pattern data storage unit 22 Polygon generation unit 24 Sewing unit
  • FIGS. 1 to 10 show a wearing simulation apparatus 2, a wearing simulation method, and a simulation program 32 according to the embodiment.
  • Fig. 1, 4 is a bus
  • 6 is a stylus
  • 7 is a digitizer
  • the stylus 6 designs clothing.
  • 8 is a keyboard
  • 10 is a color monitor
  • 12 is a power printer
  • other manual inputs such as a mouse, trackball, and joystick may be provided.
  • 14 is a disk drive, input and output data to and from the appropriate disk
  • 1 6 is a LAN interface
  • 18 is a memory.
  • Clothing pattern data is created using the stylus 6 or the like, and the pattern data is stored in the pattern data storage unit 20.
  • a polygon generator 22 divides each part in the pattern data storage unit 20 into a plurality of polygons. Polygons can be triangular or quadrangular.
  • the pattern data storage unit 20 stores attributes such as a front body, a back body, a right front sleeve, a collar, and a pocket, and further stores correspondences (sewing relationships) between parts.
  • the stitching part 24 arranges each part in the 3D space according to the pattern data attributes.For example, the front part is placed on the front side of the back part, and the front pocket part is on the front side of the front part itself. Place the collar on the side, the collar on top of the body, and the left front sleeve on the left front of the body.
  • the parts are virtually stitched together according to the stitching relationship in the pattern data.
  • the stitched garment is transformed into a more natural shape by the dynamic simulation unit 28.
  • the two front and back body parts of the sheet are deformed into a cylindrical shape, which facilitates insertion of the wire model.
  • the wire model insertion part 25 inserts at least one axis (torso) and a maximum of five axes (torso, both legs, both arms) into the virtual garment after sewing.
  • a multi-axis wire model is disassembled for each axis and inserted into clothing for each axis. Memorize the joint points of the shaft in the wire model and connect the disassembled shafts to each other, or move the wire model from the outside to the inside as if it can freely pass through the clothing
  • the wire-shaped model expansion section 26 expands the wire-shaped model and transforms it into a model having a human body shape.
  • the position of the joint is specified in advance in the wire-like model, and this position corresponds to the joint in the human body model, and each position of the wire-like model corresponds to each position of the human body model.
  • the mechanical simulation unit 28 dynamically simulates the virtually sewn clothing and transforms it into a more stable shape.
  • the dynamics simulation unit 28 performs simulation not only in the process of expanding the wire model, but also after the wire model is inserted and before expansion, and after the completion of the expansion of the wire model, and the accuracy of the simulation differs at each stage! /
  • Gravity may act on each polygon, or it may act on the center of gravity of the packet and transmit gravity from the center of gravity to each polygon.
  • a polygon When a polygon is stretched from its initial natural shape, a stress is applied from the side to the polygon center as it is deformed. The same stress is applied when the polygon is compressed, but this stress is small.
  • the polygons act on each other. Therefore, each polygon is stable at a position and shape that balances the force received by the human body model force with the stress and gravity in the clothing.
  • the mechanics simulation unit 28 obtains the force acting on each polygon, solves the equation of motion of the polygon, deforms and moves the polygon according to the obtained acceleration, and deforms the moved polygon force. Repeat the procedure for seeking the power of
  • the model deforming unit 30 deforms the wire model by operating the joint of the wire model. Since the joint of the wire model is taken over by the joint of the human body model, the human body model can also be deformed by the model deforming unit 30. For example, when putting an arm through a sleeve, it is better that the arm is straight. However, it is rare for a person to take a posture with his arms open to the cross, and the arms are usually bent. Therefore, if the left and right arms are opened in a cross with respect to the body, a wire model is inserted into the clothing, and then the arms are deformed, resulting in a natural human pose. In addition, if the joint of the human body model is operated after the wire model has been inflated, the wearing state can be simulated while changing the human pose.
  • FIG. 2 shows a wearing simulation method of the embodiment.
  • Each part is placed in 3D space according to the attribute in the pattern data.
  • the front body and front sleeve are placed in front of the back body and back sleeve, the hem is placed at the bottom of the clothing, the collar is placed at the top of the clothing, and the pattern data describes the relationship between the top, bottom, left and right as part attributes.
  • the pattern data includes stitching lines between patterns, such as stitching the front and back body parts aside.
  • each part is divided into a plurality of polygons before sewing. Each part is virtually stitched along a stitching line obtained from pattern data.
  • each polygon is in the same plane, and the angle between the polygons is 180 °.
  • the angle formed by the polygons on both sides of the stitched part is smaller than 180 °, and bending stress is generated in this part.
  • the stress acting between each part deforms the clothing in three dimensions. Therefore, the parts are deformed to relieve stress in the clothing. For example, when the body immediately after stitching is relaxed by the force and stress that has the shape of two front and back sheets stacked in parallel, the body approaches a cylinder.
  • a wire model is inserted into the stitched garment. When the clothing is relaxed, it expands into a cylindrical shape, so it is easy to insert the wire model.
  • the wire model is a wire or bar model corresponding to the axis of the human body rather than being composed of literal characters, and is preferably a model in which the thickness of the wire or bar can be ignored.
  • a wire-like model consisting of three axes of both legs and spine is inserted from the underside of clothing, an axis consisting of both arms is inserted from the sleeve, and the axes are connected to each other on the back.
  • the position on the axis corresponds to the position on the axis of the human model 1: 1.
  • the wire-like model has, for example, a shape in which both arms are extended in a cross with respect to the spine, which is unnatural as a human pose. Therefore, the arm axis is deformed. If the wire model and the clothing interfere with each other in this process, the clothing is deformed based on the resistance and frictional force between the wire model and the polygon of the clothing, and the stress between the polygons.
  • 34 is a stitching command, and parts are stitched in 3D space according to the pattern data, and a wire model insertion command 35 is to insert the axis of the wire model into the sewed clothing.
  • the wire model expansion command 36 expands the inserted wire model and transforms it into a human body model
  • the simulation command 37 generates interference between the clothing and the wire model, the gravity acting on the clothing, and between the polygons of the wire model model.
  • the garment is simulated to be deformed. This simulation is performed after the parts are stitched by the stitching command 34, before the wire model is inserted and then expanded, when the wire model is expanded, and after the wire model is completely expanded.
  • the model transformation command 38 manipulates the joint of the wire model or the corresponding human body model to transform the model and change the pose.
  • FIGS. 4 to 7 show a process of wearing a T-shirt on a human body model.
  • FIG. 4 shows a part arrangement 40 before stitching
  • 41 is a pair of left and right sleeves
  • 42 is a front body
  • 43 is a back body
  • thin lines indicate correspondences at stitched portions. Both sleeves 41, 41 are sewn together at the bottom of the sleeve, so they are deformed into a cylindrical shape.
  • FIG. 5 shows a virtually sewn garment 44 that has been relaxed to relieve the stress due to the stitching.
  • Fig. 6 shows a garment inserted with a wire model 46, which consists of a spine axis, two leg axes joined to the lower part, and both arm axes. Insert shaft and cuff force Insert shafts of both arms. The two axes are connected at the joint between the spine and both arms.
  • FIG. 8 shows the relaxation of the garment after stitching.
  • the body In the state after completion of sewing, the body is in the form of two sheets, front and rear body 50, 51, and the polygons 52, 53 are bent at the stitched portion.
  • each part of clothing is designed to take a three-dimensional shape when stitched. Therefore, by relaxing after stitching, the clothing has a three-dimensional shape that reflects the design of the pattern data to some extent.
  • FIG. 9 shows the configuration of the wire model 46.
  • Reference numeral 54 denotes a shoulder joint
  • 55 denotes an elbow joint
  • 56 denotes a wrist joint.
  • 58 is the neck joint
  • 60 is the hip joint.
  • a knee joint 61 and an ankle joint 62 are a knee joint 61 and an ankle joint 62. So these joints 5 By operating 4-62, the pose of the human body model can be changed.
  • FIG. 10 schematically shows the force acting between the polygons.
  • G is the center, and the polygon 70 is deformed from its original shape.
  • forces F1 to F3 are applied from the three vertexes.
  • Forces K1 to K3 work from adjacent polygon 7; All these forces are called stress acting on clothing.
  • the polygon 70 has gravity, and when it comes into contact with the human body model, it receives resistance and receives frictional force in the vicinity of the human body model.
  • a frictional force proportional to the speed is applied to reduce the kinetic energy.
  • FIG. 7 shows a virtual garment 48 to which a human body model 49 changed from the wire model 46 is worn.
  • the clothing 48 has a three-dimensional and natural shape, and the drape near the hem is also expressed.
  • the design of the clothing in various poses can be evaluated.

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Description

明 細 書
着装シミュレーション装置とその方法及びプログラム
技術分野
[0001] この発明は、布帛ゃ編地などの複数のパーツからなる衣類の着装シミュレーション に関し、特に人体モデルとの干渉無しにパーツを配置し縫合できるようにすることに 関する。
背景技術
[0002] 布帛などを用いた衣類ではパーツが縫い合わされて衣類となり、衣類のパターンデ 一タにはパーツの形状とパーツ間の対応関係が記載され、この対応関係は縫合関 係として用いること力 Sできる。現実の衣類を作成せずに、コンピュータ上で衣類を作 成して、人体モデルに着装させることができれば、衣類のデザインが容易になる。そ こで先行技術では、コンピュータスクリーン上の人体モデルの周囲にパーツを配置し 、パターンデータに従って各パーツをコンピュータ上で縫合し、次いで衣類と人体と の干渉を考慮して衣類の安定形状を力学的にシミュレーションする。ところでこの場 合、人体モデルの周囲に衣類を配置すること自体が手間である。
[0003] 図 11に、両袖と左右の前身頃並びに後身頃からなる簡単な衣類を人体に着装さ せるため、各パーツを人体モデルの周囲に配置した例を示す。ここで各パーツを人 体モデルに対し適正な位置に配置することは必ずしも容易ではない。例えば袖の筒 を腕が通るように配置するのは簡単ではない。また図 11よりも複雑な衣類でパーツの 数が増えると、パーツの配置はそれだけ難しくなる。さらに股の下などの隠れた部分 にパーツを配置するのは難しい。図 11のメッシュ状の線はパーツ間の縫合関係を示 し、これに従って仮想的に縫合した衣類を図 12に示す。パーツを人体モデルから離 して配置したため、衣類は不自然にう膨張した形状をしている。衣類が人体モデルか ら離れているので、これを自然な形状へと近づけるようにシミュレーションすると、計算 量が増しシミュレーション時間が長くなる。
[0004] ここで関連する先行技術を示すと、特許文献 1 (特許 2614691号公報）はやや細 めの人体モデルに対して仮想的な衣類を着装させ、人体モデルを膨張させることを 提案している。特許文献 2 (WO2005/082185A)では、編物を膨張させて人体モ デルの周囲に配置し、次いで編物を収縮させて自然な形状に近づけることを提案し ている。いずれの先行特許も、パターンデータに従いパーツを人体モデル無しで仮 想的に縫合することを開示してレ、なレ、。
特許文献 1 :特許 2614691号公報
特許文献 2 :WO2005/082185A
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] この発明の課題は、人体との干渉無しにパーツを容易に配置でき。かつ衣類をほ ぼ自然に近い形状に仮想的に縫合して、シミュレーション時間を短縮することにある
〇
この発明での追加の課題は、揷入しゃす!/、形状でワイヤ状モデルを仮想的な衣類 へ揷入した後に、人らしい自然な姿勢へワイヤ状モデルを変形できるようにすること にめ ·ο。
この発明での追加の課題は、ワイヤ状モデルを揷入しやすくすると共に、ワイヤ状 モデル膨張時のシミュレーションを簡単にすることにある。
課題を解決するための手段
[0006] この発明は、衣類の各パーツ形状とパーツ間の縫合関係を記載したパターンデー タに基づき、人が衣類を着装した状態をシミュレーションする装置において、 ノ ターンデータに従って、各パーツを 3D空間内に仮想的に配置すると共に、バタ ーンデータ中の縫合関係に従って仮想的に縫合した衣類とするための手段と、 仮想的に縫合した衣類に対し、人体のワイヤ状モデルを揷入するための手段と、 仮想的に縫合した衣類に揷入されたワイヤ状モデルを膨張させて、ワイヤ状モデル を人の形状をした人体モデルに変形させるための手段と、
人体モデルとの干渉及び仮想的に縫合された衣類内の応力に基づいて、仮想的 に縫合された衣類を安定な形状へ変形させて、衣類が人体モデルに着装された状 態をシミュレーションするための手段、とを設けたことを特徴とする。
[0007] この発明はまた、衣類の各パーツ形状とパーツ間の縫合関係を記載したパターン データに基づき、人が衣類を着装した状態をシミュレーションする方法において、 ノ ターンデータに従って、各パーツを 3D空間内に仮想的に配置すると共に、バタ ーンデータ中の縫合関係に従って仮想的に縫合し、
仮想的に縫合した衣類に対し、人体のワイヤ状モデルを揷入し、
仮想的に縫合した衣類に揷入されたワイヤ状モデルを膨張させて、ワイヤ状モデル を人の形状をした人体モデルに変形させ、
人体モデルとの干渉及び仮想的に縫合された衣類内の応力に基づいて、仮想的 に縫合された衣類を安定な形状へ変形させ、衣類が人体モデルに着装された状態 をシミュレーションする、ことを特徴とする。
[0008] この発明はさらに、衣類の各パーツ形状とパーツ間の縫合関係を記載したパターン データに基づき、人が衣類を着装した状態をシミュレーションする装置のためのプロ グラムにおいて、
ノ ターンデータに従って、各パーツを 3D空間内に仮想的に配置すると共に、バタ ーンデータ中の縫合関係に従って仮想的に縫合した衣類とするための命令と、 仮想的に縫合した衣類に対し、人体のワイヤ状モデルを揷入するための命令と、 仮想的に縫合した衣類に揷入されたワイヤ状モデルを膨張させて、ワイヤ状モデル を人の形状をした人体モデルに変形させるための命令と、
人体モデルとの干渉及び仮想的に縫合された衣類内の応力に基づいて、仮想的 に縫合された衣類を安定な形状へ変形させて、衣類が人体モデルに着装された状 態をシミュレーションするための命令、とを設けたことを特徴とする。
[0009] 好ましくは、前記ワイヤ状モデルは人体モデルでの関節に対応する関節を備えると 共に、ワイヤ状モデルを関節を中心に変形させるための手段をさらに設ける。
また好ましくは、縫合後でワイヤ状モデルの揷入前の仮想的に縫合した衣類を、衣 類内で作用する応力を緩和するように変形させるための手段をさらに設ける。
[0010] この明細書で着装シミュレーション装置に関する記載は、特に断らない限り、着装シ ミュレーシヨン方法やシミュレーションプログラムにもそのまま当てはまり、またシミュレ ーシヨン方法に関する記載は特に断らない限り、シミュレーション装置ゃシミュレーシ ヨンプログラムにもそのまま当てはまる。 発明の効果
[0011] この発明では、パターンデータに従って各パーツを 3D空間内に仮想的に配置して 縫合するので、人体との干渉無しにパーツを配置できる。このため縫合前のパーツの 配置が容易である。しかもほぼ自然なサイズで縫合できるので、その後の衣類の変形 力小さぐシミュレーション時間を短くでき、同じシミュレーション時間であればより精細 にシミュレーションできる。
[0012] ワイヤ状モデルに人体モデルでの関節に対応する関節を設けると、縫合した衣類 に揷入しやすレ、形状でワイヤ状モデルを揷入し、次!、で関節を操作してワイヤ状モ デルの形状を変えることができる。
[0013] パーツの縫合後で、ワイヤ状モデルの揷入前に、応力を緩和するように衣類を変形 させると、衣類はパターンデータでの意図を反映して立体的に変形して、ワイヤ状モ デルの揷入が容易になる。またワイヤ状モデルの膨張前に衣類を自然な形状に近づ けること力 Sできるので、ワイヤ状モデルの膨張初期の衣類とワイヤ状モデルとの干渉 を減らし、シミュレーション時間を短縮できる。
図面の簡単な説明
[0014] [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]実施例でパーツをパターンデータに従って 3次元空間内に仮想的に配置した 状態を示す図
[図 5]図 4の各パーツをパターンデータに従って仮想的に縫合し、リラックスさせた状 態を示す図
[図 6]図 5に続いて、ワイヤ状モデルを縫合した衣類へ揷入した状態を示す図
[図 7]図 6に続いて、ワイヤ状モデルを膨張させて人体とし、人体と衣類との干渉を考 慮しながら衣類を力学的に安定な状態へ移行させた状態を示す図
[図 8]実施例で、ワイヤ状モデルの揷入前に、縫合した衣類をリラックスさせることを説 明する図
[図 9]実施例で、ワイヤ状モデルと人体モデルの関節との対応を示す図 [図 10]実施例で、仮想的に縫合した衣類上のポリゴンに働く力を説明する図
[図 11]従来例での人体モデルの周囲へのシャツのパーツの配置を示す図
[図 12]図 11に続いて、各パーツを仮想的に縫合した状態を示す図
符号の説明
[0015] 2 着装シミュレーション装置 4 バス 6 スタイラス
7 デジタイザ 8 キーボード 10 カラーモニタ
12 カラープリンタ 14 ディスクドライブ
16 LANインターフェース 18 メモリ
20 パターンデータ記憶部 22 ポリゴン発生部 24 縫合部
25 ワイヤ状モデル揷入部 26 ワイヤ状モデル膨張部
28 力学シミュレーション部 30 モデル変形部
32 シミュレーションプログラム 34 縫合命令
35 ワイヤ状モデル揷入命令 36 ワイヤ状モデル膨張命令
37 シミュレーション命令 38 モデル変形命令
40 縫合前のパーツ配置 41 袖 42 前身頃 43 後見頃
44 仮想的に縫合された衣類 46 ワイヤ状モデル
48 着装された仮想的な衣類 49 人体モデル 50, 51 身頃
52, 53 ポリゴン 54—62 関節 70—73 ポリゴン
F1〜F3 張力 K1〜K3 ポリゴン間の応力
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。
実施例
[0017] 図 1〜図 10に、実施例の着装シミュレーション装置 2や、着装シミュレーション方法 、並びにシミュレーションプログラム 32を示す。図 1において、 4はバスで、 6はスタイラ スで、 7はデジタイザであり、スタイラス 6により衣類をデザインする。 8はキーボードで 、 10はカラーモニタで、デザインされた衣類やシミュレーション結果を表示し、 12は力 ラープリンタで、他にマウスやトラックボール，ジョイスティックなどのマニュアル入力を 設けてもよい。 14はディスクドライブで、適宜のディスクとの間でデータを入出力し、 1 6は LANインターフェース、 18はメモリである。
[0018] スタイラス 6等を利用して、衣類のパターンデータを作成し、パターンデータをパタ ーンデータ記憶部 20に記憶させる。 22はポリゴン発生部で、パターンデータ記憶部 20にある各パーツを複数のポリゴン（多角形）に分割する。ポリゴンは 3角形でも 4角 形でも良い。またパターンデータ記憶部 20では、各パターンの形状の他に、前身頃 ,後身頃、右前袖，襟，ポケットなどの属性を記憶し、さらにパーツ間の対応関係 (縫 合関係）を記憶する。縫合部 24はパターンデータの属性に従って各パーツを 3D空 間内に配置し、例えば前身頃のパーツは後身頃のパーツよりも前面側に置き、前身 頃のポケットのパーツは前身頃自体よりも前面側に置き、襟は身頃よりも上部に置き、 左前袖は身頃の左側の前部に置ぐなどのように配置する。
[0019] ノ ターンデータでの縫合関係に従って、パーツを互いに仮想的に縫合する。縫合 後の衣類を、力学シミュレーション部 28により、より自然な形状に変形する。これによ つて例えば 2枚のシート状の前後の身頃が筒状に変形され、ワイヤ状モデルの揷入 が容易になる。ワイヤ状モデル揷入部 25は、縫合後の仮想的な衣類に対し、少なく とも 1軸 (胴）で最大 5軸 (胴と両脚、両腕）のワイヤ状モデルを揷入する。ワイヤ状モ デルを揷入するには、例えば多軸のワイヤ状モデルを軸毎に分解して、軸毎に衣類 内に揷入する。ワイヤ状モデルでの軸の接合点を記憶し、接合点で分解した軸を互 いに結合する、あるいはワイヤ状モデルは衣類を自由に通過できるものとして、ワイヤ 状モデルの外側から内側へと移動させる。
[0020] ワイヤ状モデル膨張部 26はワイヤ状モデルを膨張させて人体形状をしたモデルへ と変形させる。なおワイヤ状モデルには予め関節の位置などが指定されており、この 位置は人体モデルでの関節に対応し、ワイヤ状モデルの各位置と人体モデルの各 位置とが対応している。力学シミュレーション部 28は、仮想的に縫合した衣類を力学 的にシミュレーションし、より安定な形状へと変形させる。力学シミュレーション部 28は ワイヤ状モデルを膨張させる過程のみでなく、ワイヤ状モデルの揷入後で膨張前や、 ワイヤ状モデルの膨張完了後にもシミュレーションを行い、シミュレーションの精度は 各段階で異なって!/、てもよレ、。
[0021] ワイヤ状モデル膨張時の変形では、例えばワイヤ状モデルとの干渉を考慮し、これ はワイヤ状モデルと衣類との衝突とワイヤ状モデルと衣類との摩擦で表され、衝突で は衣類のポリゴンがワイヤ状モデルの内部に入ろうとすると大きな抗カを受ける。摩 擦力では衣類のポリゴンが人体表面から所定の距離内に接近すると、ポリゴンの速 度に比例する摩擦力を受ける。ワイヤ状モデルのポリゴンは、人体モデルからの力の 他に、ポリゴンの変形のためにポリゴン内部で発生する応力と、隣接するポリゴンから の応力、並びに重力を受ける。重力は各ポリゴン毎に作用するとしても、あるいはパ ーッの重心に作用して重心から各ポリゴンに重力が伝わるとしても良い。ポリゴンは 初期の自然な形状から引き伸ばされると、変形に応じてポリゴンの頂点へ辺からから ポリゴンの中心を向く応力が働く。ポリゴンを圧縮した場合にも同様の応力が働くが、 この応力は小さい。そしてポリゴンは互いに応力を作用させる。そこで各ポリゴンは、 人体モデル力 受ける力と、衣類内の応力や重力が釣り合う位置と形状で安定となる 。力学シミュレーション部 28は、各ポリゴンに働く力を求めて、ポリゴンの運動方程式 を解き、求めた加速度に従ってポリゴンを変形及び移動させ、変形 '移動したポリゴン 力、らなる衣類に対して再度各ポリゴンへの力を求める手続を繰り返す。
[0022] モデル変形部 30は、ワイヤ状モデルの関節を操作してワイヤ状モデルを変形させ る。ワイヤ状モデルの関節は人体モデルの関節に引き継がれるので、モデル変形部 30で人体モデルも変形できる。例えば袖に腕を通す場合、腕は真っ直ぐな方が良い 。しかしながら人が腕を十字に開いている姿勢をとることは稀で、通常は腕が曲がつ ている。そこで左右両腕を身頃に対して十字に開いた状態で、ワイヤ状モデルを衣 類内に挿入し、その後腕を変形させると、人の自然なポーズになる。またワイヤ状モ デルの膨張完了後に、人体モデルの関節を操作すると、着装状態を人のポーズを変 えながらシミュレーションできる。
[0023] 図 2に実施例の着装シミュレーション方法を示す。各パーツをパターンデータでの 属性に合わせて 3D空間内に配置する。例えば前身頃や前袖は後身頃や後袖よりも 前側に配置され、裾は衣類の下部に、襟は衣類の上部に配置され、パターンデータ には上下左右前後の関係がパーツの属性として記載されている。さらにパターンデ ータには、脇で前後の身頃を縫合するなど、パターン間の縫合ラインが記載されてい る。例えば縫合前に各パーツを複数のポリゴンに分割する。 [0024] 各パーツをパターンデータから求めた縫合ラインに沿って仮想的に縫合する。縫合 ラインを介して対向するポリゴンには、相手側のポリゴンの IDが縫合相手として記載 され、かつポリゴンのどの辺が縫合されているかのデータが追加される。次に縫合に よって生じた応力をリラックスさせるように、衣類を変形させる。パターン上のパーツの 段階では、各ポリゴンは同一平面状にあり、ポリゴンとポリゴンとの間の角は 180° で ある。パーツを縫合すると、縫合部の両側のポリゴンが成す角は 180° よりも小さなり 、この部分に曲げ応力が発生する。 3D的な衣類の形状を考慮してパーツが定めら れている場合、各パーツ間に働く応力は衣類を立体的に変形させる。そこでパーツ を変形させて衣類内の応力を緩和させる。例えば縫合直後の身頃は前後 2枚のシー トを平行に重ねたような形状をしている力 応力をリラックスさせると、身頃は筒状に接 近する。
[0025] 縫合した衣類にワイヤ状モデルを揷入する。衣類をリラックスさせると筒状に膨張す るので、ワイヤ状モデルの揷入は容易である。なおワイヤ状モデルは、文字通りのヮ ィャで構成されているというよりも、人体の軸に応じたワイヤや棒状のモデルで、好ま しくはワイヤや棒の太さを無視できるモデルである。例えば両脚と背骨の 3本の軸か らなるワイヤ状モデルを衣類の下側から揷入し、両腕からなる軸を袖から揷入して、 背中で軸を互いに連結する。そして軸上の位置は人体モデルの軸上の位置と 1： 1に 対応する。この段階でワイヤ状モデルは例えば背骨に対して両腕を十字に伸ばした 形をしており、人体のポーズとしては不自然である。そこで腕の軸を変形する。この過 程でワイヤ状モデルと衣類とが干渉する場合、ワイヤ状モデルと衣類のポリゴンとの 間の抗カ及び摩擦力、並びにポリゴン間の応力に基づいて衣類を変形する。
[0026] 次!/、でワイヤ状モデルを膨張させ、これに応じて衣類を変形させる。ワイヤ状モデ ルを膨張させると人体モデルに近づき、衣類とワイヤ状モデルとが干渉する。そこで 例えば衣類のポリゴンとワイヤ状モデルとの間の衝突に基づく抗カゃ摩擦力、ポリゴ ン間の応力並びに衣類に働く重力に基づいて、衣類を変形させる。そしてこの処理 を膨張が完了するまで繰り返す。ワイヤ状モデルの膨張完了後も、衣類が安定形状 になるまでシミュレーションを続行する。なお図 2の各段階において、シミュレーション 結果はその都度カラーモニタに表示されてレ、る。 [0027] 図 3に着装シミュレーションプログラム 32を示す。図において 34は縫合命令で、パ ターンデータに従ってパーツを 3D空間内で縫合し、ワイヤ状モデル揷入命令 35は 仮に縫合した衣類に対してワイヤ状モデルの軸を揷入する。ワイヤ状モデル膨張命 令 36は揷入したワイヤ状モデルを膨張させて人体モデルに変形し、シミュレーション 命令 37は衣類とワイヤ状モデルとの干渉並びに衣類に働く重力や、ワイヤ状モデノレ のポリゴン間の応力に基づいて、衣類を変形させるようにシミュレーションする。このシ ミュレーシヨンは、縫合命令 34でパーツを縫合した後、ワイヤ状モデルを揷入した後 膨張させる前、ワイヤ状モデルの膨張時、並びにワイヤ状モデルの膨張完了後など に行う。モデル変形命令 38はワイヤ状モデルもしくはこれに対応する人体モデルの 関節を操作して、モデルを変形させ、ポーズを変更する。
[0028] 図 4〜図 7に、 Tシャツを人体モデルに着装させる過程を示す。図 4は縫合前のパ ーッ配置 40を示し、 41は左右の両袖、 42は前身頃、 43は後身頃で、細線は縫合部 での対応関係を示す。両袖 41 , 41は袖の下部で縫い合わされるため、筒状に変形 させてある。
図 5は仮想的に縫合された衣類 44を示し、縫合に基づく応力を緩和するようにリラ ックスさせてある。
図 6はワイヤ状モデル 46を揷入した衣類を示し、ワイヤ状モデル 46は背骨の軸と その下部に接合された両脚の軸、並びに両腕の軸から成り、例えば衣類の下側から 背骨の軸を揷入し、袖口力 両腕の軸を揷入する。そして背骨と両腕との接合箇所 で、 2つの軸を接続する。
[0029] 図 8に縫合後の衣類のリラックスを示す。縫合完了後の状態では、身頃は前後の身 頃 50, 51の 2枚のシート状で、縫合部ではポリゴン 52, 53が折り曲げられている。ま た衣類の各パーツは縫合すると、立体的な形状をとるようにされている。そこで縫合 後のリラックスにより、衣類はパターンデータでのデザインを有る程度反映した立体的 な形状となる。
[0030] 図 9にワイヤ状モデル 46の構成を示すと、 54は肩の関節、 55は肘の関節、 56は手 首の関節である。 58は首の関節で、 60は腰の関節である。図 6には示さなかったが、 腰の関節 60の下側には膝の関節 61と足首の関節 62とがある。そこでこれらの関節 5 4〜62を操作すると、人体モデルのポーズを変更できる。
[0031] 図 10にポリゴン間に働く力を模式的に示す。中央のポリゴン 70について考えると、 Gはその中心で、元々の形状からポリゴン 70が変形されているため、例えばその 3頂 点から力 F1〜F3が働く。隣接したポリゴン 7；!〜 73からも力 K1〜K3が働く。これらの 力を総合して、衣類に働く応力という。ポリゴン 70にはこれ以外に重力があり、また人 体モデルと接触する場合抗カを受け、人体モデルの付近では摩擦力を受ける。次に シミュレーションで衣類を安定形状に落ち着かせるために、ポリゴンが運動すると例え ば速度に比例する摩擦力を作用させて、運動エネルギーを減少させる。
[0032] 図 7に、ワイヤ状モデル 46から変化した人体モデル 49が着装した、仮想的な衣類 4 8を示す。衣類 48は立体的で自然な形状をしており、裾付近のドレープも表現されて いる。なお図 7の状態から、人体モデル 49の関節を操作して人体モデル 49を移動さ せ、これに応じて衣類 48の形状を再シミュレーションすると、様々なポーズでの衣類 のデザインを評価できる。
[0033] 実施例では以下の効果が得られる。
1) パーツを人体モデルとの干渉無しに配置できるので、パーツの配置が容易になる
〇
2) 仮想的に縫合した衣類は不自然に膨張して!/、な!/、ので、シミュレーションを短時 間で fiえる。
3) パーツの数が増しても、あるいはパーツの配置が複雑でも、シミュレーションが容 ：¾である。
4) 重ね着をシミュレーションする場合でも、上側に着る衣類と人体モデルとの距離が 指して大きくならなレ、ので、シミュレーションが簡単である。
5) ワイヤ状モデルの関節を操作し、衣類に通しやすい形状で揷入して、後で変形 すると、人体モデルのポーズを任意に調整できる。
6) 縫合後でワイヤ状モデルの揷入前に、衣類の応力を軽減するように簡単なシミュ レーシヨンを行うと、衣類はパターンデータを反映して立体的に変形し、ワイヤ状モデ ルの揷入が容易になり、またシミュレーション時の変形を小さくして、シミュレーション を効率化できる。

Claims

請求の範囲
[1] 衣類の各パーツ形状とパーツ間の縫合関係を記載したパターンデータに基づき、人 が衣類を着装した状態をシミュレーションする装置において、
ノ ターンデータに従って、各パーツを 3D空間内に仮想的に配置すると共に、バタ ーンデータ中の縫合関係に従って仮想的に縫合した衣類とするための手段と、 仮想的に縫合した衣類に対し、人体のワイヤ状モデルを揷入するための手段と、 仮想的に縫合した衣類に揷入されたワイヤ状モデルを膨張させて、ワイヤ状モデル を人の形状をした人体モデルに変形させるための手段と、
人体モデルとの干渉及び仮想的に縫合された衣類内の応力に基づいて、仮想的 に縫合された衣類を安定な形状へ変形させて、衣類が人体モデルに着装された状 態をシミュレーションするための手段、とを設けたことを特徴とする着装シミュレーショ ン装置。
[2] 前記ワイヤ状モデルは人体モデルでの関節に対応する関節を備えると共に、ワイヤ 状モデルを関節を中心に変形させるための手段を、さらに設けたことを特徴とする、 請求項 1の着装シミュレーション装置。
[3] 縫合後でワイヤ状モデルの揷入前の仮想的に縫合した衣類を、衣類内で作用する 応力を緩和するように変形させるための手段を、さらに設けたことを特徴とする、請求 項 1の着装シミュレーション装置。
[4] 衣類の各パーツ形状とパーツ間の縫合関係を記載したパターンデータに基づき、人 が衣類を着装した状態をシミュレーションする方法において、
ノ ターンデータに従って、各パーツを 3D空間内に仮想的に配置すると共に、バタ ーンデータ中の縫合関係に従って仮想的に縫合し、
仮想的に縫合した衣類に対し、人体のワイヤ状モデルを揷入し、
仮想的に縫合した衣類に揷入されたワイヤ状モデルを膨張させて、ワイヤ状モデル を人の形状をした人体モデルに変形させ、
人体モデルとの干渉及び仮想的に縫合された衣類内の応力に基づいて、仮想的 に縫合された衣類を安定な形状へ変形させ、衣類が人体モデルに着装された状態 をシミュレーションする、ことを特徴とする着装シミュレーション方法。
[5] 縫合後でワイヤ状モデルの揷入前の仮想的に縫合した衣類を、衣類内で作用する 応力を緩和するように変形させることを特徴とする、請求項 4の着装シミュレーション 方法。
[6] 衣類の各パーツ形状とパーツ間の縫合関係を記載したパターンデータに基づき、人 が衣類を着装した状態をシミュレーションする装置のためのプログラムにおいて、 ノ ターンデータに従って、各パーツを 3D空間内に仮想的に配置すると共に、バタ ーンデータ中の縫合関係に従って仮想的に縫合した衣類とするための命令と、 仮想的に縫合した衣類に対し、人体のワイヤ状モデルを揷入するための命令と、 仮想的に縫合した衣類に揷入されたワイヤ状モデルを膨張させて、ワイヤ状モデル を人の形状をした人体モデルに変形させるための命令と、
人体モデルとの干渉及び仮想的に縫合された衣類内の応力に基づいて、仮想的 に縫合された衣類を安定な形状へ変形させて、衣類が人体モデルに着装された状 態をシミュレーションするための命令、とを設けたことを特徴とする着装シミュレーショ ンプログラム。
[7] 縫合後でワイヤ状モデルの揷入前の仮想的に縫合した衣類を、衣類内で作用する 応力を緩和するように変形させるための命令をさらに設けたことを特徴とする、請求 項 6の着装シミュレーションプログラム。
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