基于人體建模技術(shù)下的三維服裝cad系統(tǒng)的發(fā)展與展望

1、基于人體建模技術(shù)下的三維服裝CAD系統(tǒng)的發(fā)展與展望,1. 三維服裝CAD的概述,1.1 三維服裝CAD的簡(jiǎn)介,三維服裝CAD技術(shù), 是指在電子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)三維人體測(cè)量、三維服裝設(shè)計(jì)、三維立體裁剪、三維立體縫合及三維穿衣效果展示等全過(guò)程, 其最終目的在于不經(jīng)制作服裝, 便可由虛擬模特試穿, 完成著裝效果的預(yù)先演示,,1.2 服裝CAD的發(fā)展歷程1.2.1 國(guó)外服裝CAD的發(fā)展 20世紀(jì)60年代初美國(guó)率先將CAD技術(shù)應(yīng)用

2、于服裝加工領(lǐng)域并取得了良好的效果 70年代起，一些技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家如法國(guó)、英國(guó)、日本、西班牙、瑞士等國(guó)家也紛紛向這一新技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)軍，取得了較好的成效。 當(dāng)今，服裝工業(yè)正在由“勞動(dòng)密集型”向“技術(shù)密集型”轉(zhuǎn)化，在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，服裝CAD技術(shù)己基本普及。,1 德國(guó)艾斯特(Assyst)系統(tǒng)2 西班牙英維斯(Investronica)系統(tǒng)3 法國(guó)力克(Lectra)系統(tǒng),1.2.2 國(guó)內(nèi)服裝CAD的發(fā)

3、展 我國(guó)服裝CAD技術(shù)起步較晚，但發(fā)展速度很快。80年代，我國(guó)服裝行業(yè)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，科技界也積極開(kāi)展服裝CAD技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究工作。二維服裝CAD系統(tǒng)的發(fā)展己趨于成熟 . 目前，中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的CAD開(kāi)發(fā)商有北京710所的天力(ARISA)服裝CAD,深911華怡的富怡服裝CAD、杭州的愛(ài)科(ECHO) CAD等。,1.2.3 服裝CAD的發(fā)展由二維走向三維已成為必然趨勢(shì) 現(xiàn)代人們對(duì)“衣”提出了更

4、高的要求，在保暖、適用的同時(shí)，人們對(duì)服裝的適體、美觀及個(gè)性化的要求也越來(lái)越高。 此外，三維服裝CAD技術(shù)在紡織服裝業(yè)的推廣應(yīng)用是迅速提高企業(yè)綜合實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的一個(gè)重要途徑。 三維服裝CAD是服裝設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì),1.3 創(chuàng)建三維服裝CAD系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 1 三維人體的建模。 2 三維服裝的修改及有關(guān)操作。 3 三維服裝與二維衣片之間的轉(zhuǎn)化。

5、 4 織物變形模型。,目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要研究的內(nèi)容分為以下三大塊：人體測(cè)量、人體建模、虛擬模特；三維服裝設(shè)計(jì)；三維服裝展示。,2. 三維人體建模,2.1 三維人體建模的簡(jiǎn)介 三維服裝人體建模是一個(gè)復(fù)雜形體的幾何造型、參數(shù)化設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真的綜合問(wèn)題。 它是用用計(jì)算機(jī)構(gòu)造人體模型的過(guò)程。即用三維掃描儀掃描人體得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理生成逼真的人體三維網(wǎng)格的模型。,2.2 人體建模技術(shù)的主要方法

6、 1 線框建模 線框建模只用點(diǎn)、線的信息表示一個(gè)形體，數(shù)據(jù)量少，定義過(guò)程簡(jiǎn)單，符合人們打樣的習(xí)慣。很多復(fù)雜的形體設(shè)計(jì)往往先用樣條勾畫(huà)出基本輪廓，然后逐步細(xì)化。線框建模的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量少，對(duì)其編輯、修改非常快。,2 實(shí)體建模 實(shí)體建模的概念盡管早在20世紀(jì)60年代就己提出，但到20世紀(jì)70年代才出現(xiàn)簡(jiǎn)單且有一定實(shí)用意義的實(shí)體建模系統(tǒng)。到20世紀(jì)70年代后期，實(shí)體建模技術(shù)在理論、算法和應(yīng)用方面才比較成熟。

7、 3 曲面建模 曲面模型是CAD和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)最活躍、最關(guān)鍵的學(xué)科分支之一。它主要研究具有一定光滑程度的曲面外形的數(shù)學(xué)描述。,4 基于物理的建模技術(shù) 傳統(tǒng)的人體建模技術(shù)經(jīng)歷了從線框建模，曲面建模到實(shí)體建模的發(fā)展歷程，其對(duì)人體的幾何信息和拓?fù)湫畔⒌拿枋黾合喈?dāng)完備。但它們所描述的主要是人體的外部幾何特征，而對(duì)人體本身所具有的物理特征和人體所處的外部環(huán)境因素(如重力等)則缺乏描述。,2.3 三維服裝人體建模

8、技術(shù)的主要方法 1 多面體人體建模 多面體人體建模是一種根據(jù)設(shè)計(jì)者的構(gòu)思進(jìn)行局部處理并生成人體模型的方法。該方法從構(gòu)造多面體開(kāi)始，對(duì)多面體的任意一個(gè)面、棱邊、頂點(diǎn)進(jìn)行局部修改，從而得到一個(gè)與實(shí)體外形相似的基本立體。通過(guò)對(duì)基本立體的磨光處理，自動(dòng)產(chǎn)生自由曲面的控制頂點(diǎn)，并拼接成所需的形狀。用多面體建?？梢造`活地進(jìn)行人體形狀設(shè)計(jì)。,2 基于特征的人體建模 根據(jù)人體的特征分布，將人體模型劃分為幾

9、個(gè)基本結(jié)構(gòu)，每部分有各自的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和造型方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它使得人體模型的曲面建模更加靈活，可以針對(duì)人體模型不同部位的幾何特征，選擇最適合的曲面建模方法，而不必拘泥于某一種曲面表達(dá)方式。,3 參數(shù)化人體建模 參數(shù)化曲面建模又稱(chēng)為變量建模，它采用幾何約束來(lái)表達(dá)人體模型的形狀特征。已知人體幾何特征參數(shù)，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，修改相應(yīng)的主要造型特征，使其滿(mǎn)足新的尺寸要求。同時(shí)，利用人體模型主、輔造型特征間的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，修改

10、相關(guān)的輔助造型特征。對(duì)所得造型特征進(jìn)行曲面建模，得到用戶(hù)所需的人體模型。,4 以網(wǎng)格邊界線為連續(xù)條件的人體建模 該方法以表面造型法作為人體造型的主要框架，通過(guò)構(gòu)造橫向和縱向的B樣條曲線，形成三維的空間樣條體系。由兩個(gè)軸向的日樣條曲線離散出構(gòu)造三維人體曲面的三角面片基元的各個(gè)頂點(diǎn)，通過(guò)這些頂點(diǎn)利用具有法向量的三角面片重構(gòu)出三維人體，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行人體的顯示和后續(xù)處理。,3.基于人體建模技術(shù)下的三維服裝CAD系統(tǒng)的發(fā)展與展望

11、,3.1 當(dāng)前三維服裝CAD存在的技術(shù)難題把從網(wǎng)絡(luò)中傳輸過(guò)來(lái)的不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)(不同的三維人體掃描儀輸出的數(shù)據(jù)格式不盡相同)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式快速生成人體模型；更準(zhǔn)確地建立織物物理模型、變形模型、減少織物變形模擬中的計(jì)算時(shí)間和實(shí)時(shí)性限制、降低面料對(duì)縫邊的影響；3 通過(guò)碰撞檢測(cè)技術(shù)虛擬展示服裝，實(shí)現(xiàn)三維服裝和二維衣片之間精確轉(zhuǎn)換(包括在二維衣片上表現(xiàn)出在三維服裝上做的變形和修改)，得到真正實(shí)用于生產(chǎn)制作的二維衣片。,3.