基于纱线的针织布料模拟与交互式服装设计

摘要

随着计算机技术和硬件的飞速发展，虚拟现实技术在服装领域的应用也越来越多，这种技术对降低企业的生产成本、加速产品开发等方面都有很大的改善。目前对虚拟服装的研究主要集中在梭织布料，而对针织布料的研究较少。
　　本文主要研究了针织布料模拟和交互式服装设计。首先对纱线进行建模，基于经典的B-样条柔性杆模型并对其进行改进，设计了基于线段的简化模型，提高了系统效率;在此基础上，利用粒子系统实现了纱线模拟算法。根据针织布料的基本结构，提出了七种基本针脚模型，并构建针织布料的拓扑结构。在针织布料模拟方面，主要研究实现了纱线的不可拉伸性和碰撞处理模拟算法:在处理纱线的不可拉伸性时，首先定义了具有隐式约束项的拉格朗日约束动力学方程，并用逐步投影迭代法求解线性方程组，避免了直接求解，提高了系统性能;在处理线与线之间的碰撞时，使用连续碰撞检测和排斥力相结合的方法，并使用层次包围盒优化碰撞检测。最后，研究并实现了交互式服装设计软件，利用灵敏度分析和一般移动最小二乘法解决了二维修改和三维变形之间的实时映射。使用均值坐标根据衣片控制点坐标求解衣片内顶点的坐标，实现了网格更新算法。
　　根据本文的研究，可以真实的模拟出针织衣片，并且为服装设计师提供了集设计和效果展示为一体的高效服装设计软件。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 针织服装模拟技术的研究背景及现状

1．1．1 布料模型的研究背景和现状

1．1．2 不可伸展性的研究背景和现状

1．1．3 碰撞检测的研究背景及现状

1．2 交互式服装设计的研究背景及现状

1．3 本文研究内容和目标

1．4 本文结构

第2章 基于纱线的针织布料结构

2．1 纱线的基本模型

2．1．1 柔性杆的基本模型

2．1．2 简化模型

2．2 粒子系统动力学

2．2．1 相空间

2．2．2 基本的粒子系统

2．2．3 作用力

2．2．4 实验结果

2．3 针织几何体的构建

2．3．1 针织服装的基本结构

2．3．2 构建线几何体

2．4 本章小结

第3章 针织布料模拟

3．1 不可伸展性模拟

3．1．1 约束动力学

3．1．2 隐式约束方向

3．1．3 步长和投影

3．1．4 快速投影法

3．1．5 高斯-赛德尔迭代法

3．1．6 实验效果

3．2 排斥力和碰撞检测

3．2．1 线和线的碰撞

3．2．2 碰撞响应

3．2．3 碰撞检测的优化

3．3 实验结果

3．4 本章小结

第4章 交互式服装设计

4．1 系统架构

4．1．1 二维设计交互

4．2 动态模拟服装

4．2．1 灵敏交互

4．2．2 网格更新

4．3 交互式服装设计软件

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢