[發明專利]反向模擬多根纖維

在審

• 申請號: 201780051368.2
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN109643334A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: K·邁納特;D·L·米歇爾斯
• 申請（專利權）人: 寶潔公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 高見;錢慰民

本發明提供一種用于反向模擬多根纖維的計算機實施方法。所述方法包括：提供用于描述纖維的機械行為的計算模型；獲得描述所述多根纖維的目標配置或動態行為的目標幾何信息；以及使用所述計算模型和所述目標幾何信息反向模擬所述多根纖維的所述行為，以計算所述多根纖維的目標纖維機械參數組。具有經計算的目標纖維機械參數組的纖維表現出所述目標配置或動態行為。在一些實施方案中，所述反向模擬包括使用綜合分析來幫助導出所述目標纖維機械參數組。在一些實施方案中，所述反向模擬使用神經網絡從所述目標幾何信息推斷關于纖維機械參數的信息。本發明還提供一種訓練所述神經網絡的方法。

技術領域

本發明涉及一種用于反向模擬多根纖維的計算機實施方法。該方法具體地可應用于反向模擬一束毛發或滿頭毛發。它還可應用于反向模擬織造或非織造織物、刷子或包含纖維材料的其它產品。

背景技術

物理系統的計算機模擬是已知的并且在許多技術領域中使用。模擬應用包括(但不限于)計算機圖形和結構模擬。通常希望計算機模擬盡可能真實以便盡可能準確地捕獲和預測系統的真實世界行為。

本發明具體地涉及模擬多根纖維。纖維組件可能難以模擬，這是因為要考慮的元件數量龐大以及它們之間相互作用的潛在復雜性兩者。希望以更加忠實于現實世界中那些纖維的機械行為的方式來模擬纖維，諸如毛發纖維。更好的纖維模擬可用于毛發的計算機圖形動畫；用于含纖維的制品，諸如刷子的結構模擬；以及用于許多其它應用。

這種已知的模擬方法使用“正向”模擬過程。這涉及基于關于控制多根纖維的行為的參數的預先存在的知識來模擬該行為。這面臨以下問題：對于給定纖維，確定參數可能是困難的，耗時的，或者在一些情況下是不可能的。有時可能需要對真實纖維進行侵入性和/或破壞性測試。在一些情況下，所得參數也可能對測試條件或測量變化敏感，這可能導致不準確。希望找到確定參數的更好的方法。

發明內容

本發明人已經認識到，纖維機械參數可通過反向模擬纖維組件來確定。在這里，“反向”模擬是指正常的正向模擬的反轉，其可允許基于對纖維行為的觀察使用與用于正向模擬的計算模型類似的計算模型來推斷纖維的參數。此類反向模擬在其它應用中也具有更廣泛的用途，在這些應用中，分析或預測纖維的機械特征是重要的。

本發明由權利要求定義。根據本發明的第一方面，提供了一種用于反向模擬多根纖維的計算機實施方法，該方法包括：

提供用于描述纖維的機械行為的計算模型；

獲得描述所述多根纖維的目標配置或動態行為的目標幾何信息；以及

使用計算模型和目標幾何信息反向模擬多根纖維的行為，以計算多根纖維的目標纖維機械參數組，使得具有經計算的目標纖維機械參數組的纖維將表現出目標配置或動態行為。

計算目標纖維機械參數組，使得如果向多根纖維賦予那些纖維機械參數，則多根纖維將表現出目標配置或動態行為。

另選地，如果目標配置或動態行為涉及真實的物理纖維，則目標纖維機械參數組可描述那些纖維。

目標幾何信息可包括多根纖維的圖像或視頻。

多根纖維的圖像可示出處于穩態靜態配置中的纖維。多根纖維的視頻可示出纖維響應于機械刺激，諸如脈沖或振蕩運動而移動。

目標幾何信息可包括對纖維中的每一根的多個段的三維位置的描述。

可提供三維位置信息作為視覺輸入，諸如圖像或視頻的另選方案，但是優選地除了該視覺輸入之外還提供三維位置信息。

計算模型可將每根纖維建模為段的鏈。

幾何信息還可包括預定類型的纖維之中的結分布。另選地，結分布可隱含在幾何信息中和/或可通過模擬從該幾何信息來確定。

幾何信息還可包括纖維中的每一根的多個段中的每一段的速度。