[發(fā)明專利]一種基于褶皺基線的三維褶皺生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510275909.2
• 申請(qǐng)日: 2015-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN104899930B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何兵;井密;呂越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/30
• 分類號(hào): G06T17/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 楊學(xué)明,顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于褶皺基線的改進(jìn)三維褶皺生成方法，屬于柔性織物仿真技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在衣物仿真模擬過(guò)程中，模擬效果的視覺真實(shí)性一直是衡量衣物模擬仿真價(jià)值的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中，柔性的衣物會(huì)因?yàn)楦鞣N力的相互作用而產(chǎn)生褶皺，而這些褶皺正是衣物布料所具有的不可忽視的主要細(xì)節(jié)。因此，褶皺的添加能增強(qiáng)衣物模擬的視覺真實(shí)性，對(duì)褶皺的模擬仿真成為實(shí)現(xiàn)真實(shí)性柔性衣物模擬中不可或缺的一部分。

衣物褶皺的模擬可以分為基于位圖貼圖的方法、基于幾何的方法、基于物理的方法和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法等。其中，基于幾何的方法是比較常用的方法之一。2006年，Decaudin等人提出一個(gè)純幾何的方法模擬衣物褶皺。當(dāng)衣物裹在圓筒形的身體部分時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彎曲，Decaudin等人利用這種衣物先驗(yàn)知識(shí)產(chǎn)生預(yù)定義的褶皺。該方法僅適用于當(dāng)圓筒形的衣物表面遭遇一些預(yù)定義的小變形的情況，不適用于任意的衣物變形。Larboulette等人和Wang Yu等人采用邊長(zhǎng)保持不變的原則，在用戶定義的褶皺線上添加褶皺。Li等人由圖片提取人臉皺紋曲線，并把曲線從2D投射到3D人臉模型，通過(guò)對(duì)皺紋剖面形狀的曲線函數(shù)調(diào)整得到立體的皺紋形狀，并通過(guò)曲面細(xì)分進(jìn)一步細(xì)化皺紋模型。Cutler等人在衣物表面相應(yīng)位置標(biāo)定褶皺基線，并根據(jù)這些褶皺基線按照定義的褶皺形狀及可調(diào)節(jié)的參數(shù)-褶皺形狀半徑最后生成立體褶皺。Rohmer等人采用與其相同的概念，在褶皺基線的基礎(chǔ)上進(jìn)一步模擬褶皺。不同的是，Rohmer等人的方法中，褶皺基線的位置是程序根據(jù)分析粗仿真結(jié)果而得到，以一種自動(dòng)后處理方法取代人為干涉。

目前的大部分基于幾何的衣物褶皺模擬方法分為兩個(gè)步驟：首先在衣物網(wǎng)格上生成褶皺基線，以描述褶皺的大致走向；然后根據(jù)已定義的褶皺基線，生成三維的衣物褶皺。以往的基于幾何的衣物褶皺模擬方法存在以下問(wèn)題：

(1)在褶皺基線的生成方面，沒(méi)有成熟的褶皺基線自動(dòng)生成方案，大部分的褶皺生成方法依靠具有專業(yè)技能的藝術(shù)人員在衣物網(wǎng)格上手工添加褶皺基線。

(2)在三維衣物褶皺生成方面，由于衣物褶皺的千變?nèi)f化，沒(méi)有一種通用的方法可以有效地描述褶皺的形狀。

(3)目前模擬三維褶皺形狀的方法模擬的褶皺形狀與真實(shí)的褶皺形態(tài)有一定的差距，從而引起仿真效果失真。

針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明對(duì)三維褶皺生成方法作了進(jìn)一步研究，提出一種基于褶皺基線的三維褶皺生成方法。該方法的核心內(nèi)容可以總結(jié)為：對(duì)三維衣物網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格變形分析；根據(jù)網(wǎng)格的變形分析提取褶皺基線；以褶皺曲線為骨架生成卷積曲面，將褶皺區(qū)域上的點(diǎn)映射到卷積曲面以模擬褶皺形狀；根據(jù)目標(biāo)形狀函數(shù)，將三維褶皺網(wǎng)格上的點(diǎn)調(diào)整到相應(yīng)位置，調(diào)整三維褶皺截面形狀。從而實(shí)現(xiàn)更具視覺真實(shí)性的褶皺模擬。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于褶皺基線的三維褶皺生成方法，提高衣物褶皺模擬的真實(shí)性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：將連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中定義的變形張量運(yùn)用在三維衣物網(wǎng)格上，對(duì)三維衣物網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格變形分析；把三維衣物網(wǎng)格剖分成前后兩個(gè)分塊，并分別對(duì)兩個(gè)分塊進(jìn)行平面展開，并在展開的平面上，根據(jù)網(wǎng)格頂點(diǎn)的拉伸量信息進(jìn)行褶皺基線的跟蹤尋找；以褶皺曲線為骨架生成卷積曲面，然后將褶皺區(qū)域上的頂點(diǎn)映射到卷積曲面以生成最終的三維衣物褶皺；最后根據(jù)目標(biāo)形狀函數(shù)，對(duì)生成的三維褶皺進(jìn)行截面形狀的調(diào)整，從而使衣物褶皺更具視覺真實(shí)性。

一種基于褶皺基線的三維褶皺生成方法，步驟如下：

(1)對(duì)三維衣物網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格變形分析；

(2)根據(jù)網(wǎng)格的變形分析提取褶皺基線；

(3)以褶皺曲線為骨架生成卷積曲面；

(4)褶皺區(qū)域上頂點(diǎn)到卷積曲面的映射；

(5)根據(jù)目標(biāo)形狀函數(shù)，調(diào)整三維褶皺截面形狀。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

提高三維衣物褶皺模擬的真實(shí)性，通過(guò)對(duì)衣物三維褶皺截面形狀的調(diào)整，使衣物褶皺的截面形狀與真實(shí)褶皺的形狀更加接近，并且該褶皺截面形狀的調(diào)整方法具有通用性，可以采用不同的目標(biāo)形狀函數(shù)，模擬不同的褶皺截面形狀。

附圖說(shuō)明

圖1一種基于衣物褶皺基線的改進(jìn)三維褶皺生成方法步驟示意圖。

圖2截面形狀調(diào)整示意圖。