虚拟服装设计中的布料仿真与碰撞检测算法研究

摘要

我国的纺织业具有悠久的发展历史，随着中国服装行业在产品设计、工艺技术、经营管理方面不断地提高，中国服装已在世界市场具有相当强的竞争力。然而随着科技技术的不断创新与发展，现有的二维服装CAD技术已经不能满足纺织服装业的CAD应用要求，服装上所谓的“线条”和“造型”，也绝不只是设计图纸上的线和形，而是立体上的三维空间中的线和形，服装CAD迫切需要由目前的平面设计发展到立体三维设计，以此取得更直观的效果。 在学习研究现有的三维服装设计的技术应用与发展状况的基础上，本文在面料仿真和碰撞处理两方面提出了高效算法的开发来满足系统的实时性要求。 在面料仿真方面，研究现有三维模型的发展，针对布料建模的效率问题，比较几何模型、物理模型、混合模型的优缺点，考虑分子动力学方程数值求解的效率和步长选取的问题，结合“弹簧一质点”模型和Verlet积分算法来实现面料的三维仿真，有效提高了模拟的真实感效果。 在碰撞处理方面，对现有的服装仿真系统的碰撞检测算法进行了研究与总结。对现有的包围球算法、AABB包围盒算法、K-Dops算法、OBB算法和凸包算法进行了比较。针对层次包围盒的简单性与紧密性，在现有的AABB包围盒算法的基础上加以改进，通过了采用六面体中的最小点和最大点两个属性代替了传统的八个属性点进行碰撞检测，这样加快了相交测试速度。研究了布料的自碰撞检测，“边—边”碰撞检测和“点—三角形”碰撞检测，根据不同碰撞情况采用不同的检测手法，提高了布料碰撞效果的精确性。 最后为了验证方法的可行性，编写了布料仿真程序，并在系统中加入了碰撞物体，更充分地展示了仿真布料的动态效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3论文研究内容与组织结构

第2章 三维服装面料建模算法研究

2.1布料建模方法

2.2布料物理模型

2.3动力方程数值求解算法

第3章 碰撞检测与响应算法研究

3.1碰撞检测概述

3.2碰撞检测算法研究

3.3碰撞响应算法研究

第4章 软件开发环境与应用效果

4.1软件开发环境

4.2操作界面

4.3应用效果

总 结

致谢

参考文献