[發(fā)明專利]一種處理服裝熱舒適度的三維可視化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810025835.7
• 申請日: 2008-01-16
• 公開（公告）號: CN101216863A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅笑南;侯文邦;曹穎
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州廣信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李玉峰

1.一種處理服裝熱舒適度的三維可視化方法，其特征在于：基于兩節(jié)點(diǎn)和多節(jié)點(diǎn)的人體-服裝熱舒適度模型，采用三維真實(shí)人體和服裝表面映射、網(wǎng)格分割和剖切構(gòu)造真實(shí)人體和服裝幾何模型；基于三維有限元人體熱調(diào)節(jié)仿真模型，采用單元表面映射、剖切算法構(gòu)造真實(shí)人體和服裝幾何模型，從而實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的可視化展示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理服裝熱舒適度的三維可視化方法，其特征在于：所述基于兩節(jié)點(diǎn)和多節(jié)點(diǎn)的人體-服裝熱舒適度模型的三維可視化方法，包括以下步驟：

(1)生成三維表面人體和服裝模型，所構(gòu)造的模型輸出定義為DXF格式的三角網(wǎng)絡(luò)模型；

(2)模型的分割和剖切；

首先針對人體-服裝熱濕仿真的可視化要求中的25節(jié)點(diǎn)模型，將人體和服裝模型分割為頭、軀干、胳膊、手、大腿、腳等6個(gè)部分；分割算法如下：

設(shè)平面方程為ax+by+cz+d＝0，則平面的法向量為n(a，b，c)，平面將三維空間分割為兩個(gè)半空間，即處在平面的正法向量方向的半空間A，以及處在平面的負(fù)法向量方向的半空間B；定義空間一點(diǎn)P(X，Y，Z)，并定義距離D＝aX+bY+cZ+d，則有：

a)若D＞0，P點(diǎn)處在平面的正法向量方向的半空間A；

b)若D＝0，P點(diǎn)處在平面上；

c)若D＜0，P點(diǎn)處在平面的負(fù)法向量方向的半空間B；

由距離D判定P點(diǎn)處在平面上、平面的正法向量一側(cè)還是負(fù)法向量一側(cè)；檢測三維模型每個(gè)三角面片的三個(gè)定點(diǎn)距離值D，若D值均大于0或均小于0，則三角面片與剖切平面無交，否則有交；若某一三角面片的邊與剖切平面有交，則其邊上兩個(gè)定點(diǎn)的D值有一個(gè)大于0，另一個(gè)小于0；由該邊的兩頂點(diǎn)P₁(x₁，y₁，z₁)，P₂(x₂，y₂，z₂)確定的直線方程與平面聯(lián)立即可求得交點(diǎn)P_t(x_t，y_t，z_t)；

然后對表面模型進(jìn)行剖切，保留處于剖切平面正法向量一側(cè)半空間A中的部分，而處在負(fù)法向量一側(cè)半空間B中的部分則被剖切掉；遍歷被剖切幾何模型的所有三角面片，對三角網(wǎng)格模型進(jìn)行分割；

(3)針對不同人體屬性，參數(shù)化模型，即采取參數(shù)化構(gòu)造方法，根據(jù)人體體重和皮膚表面積數(shù)據(jù)，應(yīng)用OPENGL中的幾何變換函數(shù)，改變?nèi)梭w模型的高矮胖瘦體型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理服裝熱舒適度的三維可視化方法，其特征在于：所述基于三維有限元人體熱調(diào)節(jié)仿真模型的三維可視化方法，包括以下步驟：

(1)單元表面映射

三維有限元人體熱調(diào)節(jié)仿真模型包括肌肉、骨骼、皮膚等不同有限元結(jié)構(gòu)，人體有限元模型的網(wǎng)絡(luò)模型主要包括五面體和六面體兩種單元類型；采用緊湊的基于模版的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分別從點(diǎn)、線、面、體四個(gè)方面建立有限元模型的拓?fù)潢P(guān)系，以建立點(diǎn)、邊以及三角形間的快速索引來進(jìn)行單元表面的映射，其方法如下：

a)點(diǎn)表-采用離散點(diǎn)表作為所有點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，建立其索引便于以后的邊表和三角形表中點(diǎn)索引的查詢；

b)邊表-記錄剖切期間所使用過的邊，以及最后存儲的三角形邊的信息，包括邊的起點(diǎn)、重點(diǎn)、邊的索引等；

c)三角形表-記錄最終生成的剖切數(shù)據(jù)模型中的三角網(wǎng)絡(luò)之間的拓?fù)潢P(guān)系，包括：三角形各個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)索引、各個(gè)定點(diǎn)的對邊的三角形以及三角形的索引等；

d)單元表-記錄有限元模型中的單元信息；包括：單元號索引、單元中的定點(diǎn)數(shù)、頂點(diǎn)列表等；

(2)剖切，其方法如下：

a)計(jì)算每個(gè)單元的中心點(diǎn)；

b)對每個(gè)單元圍繞中心點(diǎn)進(jìn)行四面體分割：六面體分為12個(gè)四面體，五面體分為8個(gè)四面體；

c)對每個(gè)給定的剖切平面，首先計(jì)算每個(gè)單元的相交三角形，保存交點(diǎn)坐標(biāo)、原邊頂點(diǎn)編號以及單元號，然后按模版調(diào)整三角形頂點(diǎn)的順序。

d)渲染輸出：讀取當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)；再插值計(jì)算各個(gè)三角形交點(diǎn)的數(shù)據(jù)值，根據(jù)原邊頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)值，按分段線性插值，計(jì)算交點(diǎn)的數(shù)據(jù)值；再進(jìn)行顏色映射計(jì)算；最后繪制整個(gè)表面網(wǎng)格。