[發明專利]一種處理服裝熱舒適度的三維可視化方法

無效

• 申請號: 200810025835.7
• 申請日: 2008-01-16
• 公開（公告）號: CN101216863A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 羅笑南;侯文邦;曹穎
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州廣信知識產權代理有限公司
• 代理人: 李玉峰

技術領域

本發明涉及計算機仿真研究領域中的功能服裝CAD技術領域，尤其涉及用于功能服裝設計中針對服裝熱舒適度的可視化的實現方法。

背景技術

在功能服裝設計中，計算機仿真計算的結果是多維時序數據，數值計算產生的數據量也十分龐大。如果沒有進行可視化處理，僅僅依靠圖表等統計分析手段，則難以準確有效地理解數據。而對于服裝熱舒適度的研究，可視化處理具有重要的意義。可視化可以在虛擬的著裝場景中，實現對服裝熱舒適度性能的虛擬展示。這對于幫助研究人員更好地理解數據，進行模型分析和調控仿真計算過程，以及教學、展示等虛擬現實應用，都具有重要意義。而目前，在服裝、建筑、車船等有關人體熱舒適度的研究中，還沒有提出專門的可視化處理技術。大多數都是利用Matlab等商業軟件包進行簡單的圖表可視化處理，存在著可視化方法單一、難以實現系統集成、不能實現虛擬現實應用等缺陷。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種處理服裝熱舒適度的三維可視化方法，以實現對人體-服裝熱濕傳遞過程和服裝舒適度進行虛擬現實環境的可視化展示，從而獲得服裝熱舒適度仿真良好的可視化效果。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

本發明提供的一種處理服裝熱舒適度的三維可視化方法，基于兩節點和多節點的人體-服裝熱舒適度模型，采用三維真實人體和服裝表面映射、網格分割和剖切構造真實人體和服裝幾何模型；基于三維有限元人體熱調節仿真模型，采用單元表面映射、剖切算法構造真實人體和服裝幾何模型，從而實現虛擬現實環境的可視化展示。

本發明所述基于兩節點和多節點的人體-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，所構造的模型輸出定義為DXF格式的三角網絡模型；

(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節點模型，將人體和服裝模型分割為頭、軀干、胳膊、手、大腿、腳等6個部分；分割算法如下：

設平面方程為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，以及處在平面的負法向量方向的半空間B；定義空間一點P(X，Y，Z)，并定義距離D＝aX+bY+cZ+d，則有：

a)若D＞0，P點處在平面的正法向量方向的半空間A；

b)若D＝0，P點處在平面上；

c)若D＜0，P點處在平面的負法向量方向的半空間B；

由距離D判定P點處在平面上、平面的正法向量一側還是負法向量一側；檢測三維模型每個三角面片的三個定點距離值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，則其邊上兩個定點的D值有一個大于0，另一個小于0；由該邊的兩頂點P₁(x₁，y₁，z₁)，P₂(x₂，y₂，z₂)確定的直線方程與平面聯立即可求得交點P_t(x_t，y_t，z_t)；

然后對表面模型進行剖切，保留處于剖切平面正法向量一側半空間A中的部分，而處在負法向量一側半空間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，對三角網格模型進行分割；

(3)針對不同人體屬性，參數化模型，即采取參數化構造方法，根據人體體重和皮膚表面積數據，應用OPENGL中的幾何變換函數，改變人體模型的高矮胖瘦體型。

本發明所述基于三維有限元人體熱調節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節仿真模型包括肌肉、骨骼、皮膚等不同有限元結構，人體有限元模型的網絡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據結構，分別從點、線、面、體四個方面建立有限元模型的拓撲關系，以建立點、邊以及三角形間的快速索引來進行單元表面的映射，其方法如下：

a)點表-采用離散點表作為所有點坐標數據的數據庫，建立其索引便于以后的邊表和三角形表中點索引的查詢；

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、重點、邊的索引等；