[發明專利]基于逆向工程技術的三維全尺度著裝人體網格構建方法

有效

• 申請號: 201711297764.1
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108053480B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 田苗;李俊;王朝莉
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓;錢文斌

本發明涉及一種基于逆向工程技術的三維全尺度著裝人體網格構建方法，包括以下步驟：利用逆向工程軟件得到人體模型和服裝模型，基于重人體模型和服裝模型得到實際嵌套服裝的人體模型；基于獲得的實際嵌套服裝的人體模型建立實際著裝人體模型所處環境的幾何模型，實現“環境?服裝?人體”系統的全尺度的計算域幾何模型；根據計算精度以及“環境?服裝?人體”的幾何關系劃分獲得的計算域幾何模型；對劃分后得到的區域設定網格尺寸，并采用網格劃分方式完成整個計算域的網格建模。本發明能夠建立實際人體著裝狀態下的網格模型，從而為進一步開展人體熱濕舒適性和人體熱防護的數值模擬，提供計算基礎。

技術領域

本發明涉及一種三維著裝人體的網格構建方法，特別是涉及一種基于逆向工程技術的三維全尺度著裝人體網格構建方法。

背景技術

服裝是人體的第二層皮膚，“環境-服裝-人體”系統的動態熱濕傳遞決定人體的舒適性水平。在極端環境中，不同類型的功能服裝可以提供防火、隔熱、御寒等作用。物理實驗是目前評價服裝性能和量化熱濕傳遞過程的重要手段，但在傳熱機制的探討及關鍵界面熱學信息的獲取方面仍具有一定的局限性，從而制約服裝的功能量化設計。計算機技術的進步及其性能的提高，推動了數值計算方法的發展，該方法也被廣泛應用于流體力學、材料科學、天體物理學等諸多領域，而模型計算域的網格質量是獲取準確模擬結果的關鍵因素。暖通空調等領域已實現對通風房間中裸體假人網格模型的構建，但由于服裝本身為易形變多孔介質的特殊屬性，以及服裝與人體之間不規則的衣下間隙，建立網格模型并進行數值模擬較為困難，從而使數值模擬方法在服裝領域中應用較晚。目前國內外學者較多涉及二維織物層面的研究，而對三維立體服裝層面的網格構建方法的探討鮮見。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于逆向工程技術的三維全尺度著裝人體網格構建方法，能夠建立實際人體著裝狀態下的網格模型，從而為進一步開展人體熱濕舒適性和人體熱防護的數值模擬，提供計算基礎。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于逆向工程技術的三維全尺度著裝人體網格構建方法，包括以下步驟：

(1)利用逆向工程軟件處理三維掃描的人體模型和嵌套服裝的人體模型，得到重構的人體模型和服裝模型，基于重構的人體模型和服裝模型得到實際嵌套服裝的人體模型；

(2)基于獲得的實際嵌套服裝的人體模型建立實際著裝人體模型所處環境的幾何模型，實現“環境-服裝-人體”系統的全尺度的計算域幾何模型；

(3)根據計算精度以及“環境-服裝-人體”的幾何關系劃分獲得的計算域幾何模型；

(4)對劃分后得到的區域設定網格尺寸，并采用網格劃分方式完成整個計算域的網格建模。

所述步驟(1)包括以下子步驟：

(11)利用三維掃描儀分別采集裸體人體模型以及著裝人體模型的坐標數據；

(12)利用逆向工程軟件進行人體坐標數據處理，獲得重構的人體模型和服裝模型；

(13)利用特征點對人體模型和服裝模型進行對齊，并對服裝模型的頭部、手部和腳部進行裁剪，從而獲得實際服裝模型及嵌套服裝的人體模型。

所述步驟(12)中利用逆向工程軟件進行人體坐標數據處理為：先對人體模型和服裝模型進行數據拼合、簡化、三角化、去噪的預處理，接著提取輪廓線并進行格柵處理生成光滑的NURBS曲面，最后進行曲面擬合處理。

所述步驟(2)包括以下子步驟：

(21)對實際著裝人體模型所處環境以及環境中金屬板和燃燒器進行精確測量；

(22)在測量完成后，利用CAD軟件進行幾何建模。