[發明專利]衣物仿真中碰撞和自碰撞處理方法、系統、設備及介質

在審

• 申請號: 202310191084.0
• 申請日: 2023-03-02
• 公開（公告）號: CN116416407A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 周余;劉偉邦;于耀
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T19/00;G06T7/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳

1.一種衣物仿真中碰撞和自碰撞處理方法，其特征在于，包括：

獲取當前幀的質點位置信息、法向量信息和鄰接信息；所述質點位置信息包括：衣物質點位置信息和人體質點位置信息；

根據當前幀的質點位置信息確定當前幀的軸對齊長方體包圍盒，并按照設定粒度將當前幀的軸對齊長方體包圍盒分割成若干個相同尺寸的三維體素；

根據當前幀的人體質點位置信息、法向量信息和三維體素構造當前幀的空間距離場；

根據當前幀的衣物質點位置信息和空間距離場確定當前幀的各衣物質點的碰撞勢能；

根據當前幀的衣物質點位置信息和三維體素確定當前幀的質點-體素索引；所述質點-體素索引表征每個三維體素中包含的衣物質點；

根據當前幀的鄰接信息和質點-體素索引，對當前幀的各衣物質點進行自碰撞檢測，并對存在自碰撞的衣物質點對施加自碰撞勢能；

對于任意一個衣物質點，以所述碰撞勢能與所述自碰撞勢能的和最小為目標進行求解，得到無碰撞和自碰撞的最優質點坐標；所述最優質點坐標用于在下一幀對所述衣物質點進行位置更新。

2.根據權利要求1所述的衣物仿真中碰撞和自碰撞處理方法，其特征在于，根據當前幀的人體質點位置信息、法向量信息和三維體素構造當前幀的空間距離場，具體包括：

當當前幀為關鍵幀時：

根據當前幀的人體質點位置信息和三維體素確定當前幀的傳播源體素；所述傳播源體素為與人體模型表面質點相交的三維體素；

根據當前幀的人體質點位置信息和法向量信息，基于勒讓德多項式擬合確定當前幀的傳播源體素的空間距離場參數；

根據當前幀的法向量信息和三維體素的中心位置坐標，將當前幀的傳播源體素的空間距離場參數通過空域傳播函數向鄰域體素進行傳播，得到當前幀的空間距離場；

當當前幀為非關鍵幀時：

根據當前幀的人體質點位置信息、法向量信息和三維體素的中心位置坐標，將上一幀的空間距離場參數通過時域傳播函數向當前幀進行傳播，得到當前幀的空間距離場。

3.根據權利要求2所述的衣物仿真中碰撞和自碰撞處理方法，其特征在于，根據當前幀的人體質點位置信息和法向量信息，基于勒讓德多項式擬合確定當前幀的傳播源體素的空間距離場參數，具體包括：

根據當前幀的人體質點位置信息和法向量信息構造當前幀的傳播源體素的有向距離函數；

采用勒讓德多項式對當前幀的傳播源體素的有向距離函數進行擬合，得到擬合多項式；

采用高斯-勒讓德數值求積公式對所述擬合多項式的系數進行求解，得到當前幀的傳播源體素的空間距離場參數。

4.根據權利要求1所述的衣物仿真中碰撞和自碰撞處理方法，其特征在于，根據當前幀的衣物質點位置信息和空間距離場確定當前幀的各衣物質點的碰撞勢能，具體包括：

根據當前幀的衣物質點位置信息確定各衣物質點所在的三維體素；

根據各衣物質點所在的三維體素和當前幀的空間距離場確定各衣物質點的空間距離場參數；

根據當前幀的衣物質點位置信息和各衣物質點的空間距離場參數確定各衣物質點的有向距離擬合值；

根據各衣物質點的有向距離擬合值確定各衣物質點的碰撞勢能。

5.根據權利要求1所述的衣物仿真中碰撞和自碰撞處理方法，其特征在于，根據當前幀的鄰接信息和質點-體素索引，對當前幀的各衣物質點進行自碰撞檢測，并對存在自碰撞的衣物質點對施加自碰撞勢能，具體包括：

根據當前幀的鄰接信息，將在拓撲上沒有鄰接關系的各衣物質點確定為候選衣物質點，將所述候選衣物質點所在的三維體素確定為對應的候選體素；

對于任意一個候選衣物質點，根據當前幀的質點-體素索引，對所述候選衣物質點與各目標衣物質點進行自碰撞檢測；各所述目標衣物質點包括：所述候選體素和所述候選體素的鄰域體素內包含的所有衣物質點；

對存在自碰撞的衣物質點對施加自碰撞勢能。