[發(fā)明專利]一種基于約束投影的GPU并行試衣仿真方法

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• 申請日: 2021-02-19
• 公開（公告）號: CN112862957A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊若瑜;劉科翰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T17/20;G06T19/00;G06T1/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 于瀚文;胡建華

1.一種基于約束投影的GPU并行試衣仿真方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，在每一幀中利用輸入的新的人體模型以及上一幀輸入的人體模型的信息進行層次包圍盒的并行構(gòu)建或者更新；

步驟2，并行建立需要構(gòu)造Signorini-Coulomb約束的點集；

步驟3，使用Galerkin多重網(wǎng)格法加速基于速度求解的Projective Dynamics方法，在局部求解的每次迭代中對步驟2得到的點集中的點進行Signorini-Coulomb約束投影，對所有衣物頂點進行通用的幾何約束投影，最后經(jīng)過迭代后得到當(dāng)前幀衣物與人體的無碰撞沖突的位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1包括：利用輸入的相鄰兩幀的人體模型同一個編號的面片在相鄰兩幀的時間間隔內(nèi)形成的線性軌跡，計算所述線性軌跡對應(yīng)的AABB軸對齊包圍盒中心作為Morton碼編碼的依據(jù)，通過Morton碼進行編碼，對Morton碼進行去重并按照升序排序，從而將三維的空間信息映射到一維的空間；

根據(jù)獲得的Morton編碼并行構(gòu)造二叉前綴樹BRT，所述二叉前綴樹BRT作為人體模型的層次包圍盒BVH的組織層次。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述二叉前綴樹BRT包括內(nèi)部節(jié)點和葉節(jié)點，對二叉前綴樹BRT的內(nèi)部節(jié)點按照深度優(yōu)先的遍歷順序進行重新排序；

每一個葉節(jié)點對應(yīng)于一個Morton碼，葉節(jié)點是升序排列的；設(shè)定有N個葉節(jié)點，對于二叉前綴樹BRT則有N-1個內(nèi)部節(jié)點；每一個內(nèi)部節(jié)點涵蓋的范圍就是對應(yīng)子節(jié)點所涵蓋的Morton碼的取值范圍。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟1中，只在初始化人體模型或者碰撞檢測速度下降為原有記錄的最快檢測速度的2倍時進行二叉前綴樹BRT的構(gòu)建或重新構(gòu)建。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟2包括：并行地將每一個衣物頂點與人體模型進行碰撞檢測，并用幾何映射到面的方式對有沖突的頂點進行碰撞響應(yīng)，通過幾何的方法消除由于新的人體模型更新所產(chǎn)生的碰撞沖突，然后根據(jù)衣物頂點所受外力，對頂點下一時刻的位置進行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測的衣物頂點位置再次與新的人體位置進行碰撞檢測，將所有新的產(chǎn)生碰撞沖突的衣物頂點納入需要構(gòu)造Signorini-Coulomb約束的點集當(dāng)中。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟2中，通過對預(yù)測的衣物頂點位置與人體位置之間進行碰撞檢測，對于檢測到的每一個產(chǎn)生碰撞沖突的衣物頂點都會對應(yīng)于一個庫倫摩擦錐，并且所述衣物頂點需要被添加入Signorini-Coulomb約束點集，e代表摩擦錐接觸的法向，r代表摩擦錐的局部接觸力，u代表摩擦錐中碰撞的衣物頂點與對應(yīng)發(fā)生碰撞的人體三角面片之間的相對速度；局部接觸力和全局接觸力、相對速度和速度之間的關(guān)系用公式1a、公式1b來描述，其中P_j表示第j個碰撞沖突的旋轉(zhuǎn)矩陣，用于改變第j個碰撞對的局部接觸力r_j與相對速度u_j的基底，將它們轉(zhuǎn)換成第i個頂點的全局接觸力ξ_i和全局速度v_i：

ξ_i＝P_jr_j (公式1a)

v_i＝P_ju_j (公式1b)。