虚拟服装中人体拓扑无关的试穿技术研究

摘要

使用计算机辅助设计系统设计一件优雅的三维衣服是很耗时的，而且在一般情况下，衣服是基于某个参照人体模型设计的，所以需要一个试穿系统来将已设计好的衣服自动过渡到其他的人体模型身上，以提高已有设计的重用率;本文提供了一种基于人体代理网格和衣服网格参数化的试穿方法，该方法可自动将衣服试穿到与衣服的参照人体模型的体型或拓扑不一样的人体模型身上，试穿后的衣服可以被展平以进行仿真、制作等后续处理。
　　该方法首先分别为参照人体模型和给定的目标人体模型生成代理网格，接着基于参照人体模型的代理网格对衣服网格进行参数化，得到一个参数化数据集，该数据集独立于参照人体模型的体型和拓扑结构，并可以保存到磁盘文件中以方便重复利用和网络传输;最后通过解码该数据集到目标人体模型的代理网格就可以得到一件与目标人体模型大体合身的衣服。代理网格的生成方法是:首先检测人体的五个特征点，并用这些特征点将人体分割为六个部分，然后分别为每个部分生成子代理网格，最后将它们组合成完整的人体代理网格。
　　为了提高试穿质量，本文对解码后的衣服网格做了一些优化;通过使用参数化数据集中的形状特征向量集对衣服网格的形状进行迭代约束来消除衣服网格局部区域的扭曲现象，另外基于人体有向距离场来消除衣服网格与目标人体网格之间的穿透现象;为了展平最终试穿后的衣服网格，这里使用基于能量最小化的展平方法，其基本思想是首先获得一个不太精确的初始展平网格，然后基于该网格构造一个质点-弹簧系统，最后迭代地释放该网格的能量来进行优化，当其能量达到预设的能量最小值时，就可以获得一个精确的展平网格。
　　本文的试穿方法效率较高而且易于实现，试穿后的衣服可以较好地保留其原始的类型特征，对于虚拟服装设计与虚拟试衣等应用具有一定的参考价值。

目录

摘要

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图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 研究背景与现状

1．1．1 布料仿真

1．1．2 计算机辅助服装设计

1．1．3 三维网格展平

1．1．4 虚拟服装试穿

1．2 本文的工作

1．3 论文的结构

第2章 衣服网格的参数化与解码

2．1 拓扑无关试穿算法的框架

2．2 生成人体模型的代理网格

2．2．1 人体切面环的生成算法

2．2．2 根据特征点进行人体分割

2．2．3 建立人体模型的代理网格

2．3 基于代理网格参数化衣服网格

2．3．1 衣片网格的拼接

2．3．2 衣服网格的参数化

2．3．3 衣服网格形状特征的参数化

2．3．4 参数化数据集的组织格式

2．4 参数化数据集的解码

2．5 本章总结

第3章 衣服网格的优化与展平

3．1 人体有向距离场的生成

3．1．1 有向距离场介绍

3．1．2 距离与距离符号的计算

3．1．3 计算人体的有向距离场

3．1．4 法线和接触点的计算

3．2 目标衣服网格的优化

3．2．1 优化目标衣服网格的形状

3．2．2 基于有向距离场消除穿透

3．3 基于能量最小化展平衣服网格

3．3．1 展平算法的框架

3．3．2 寻找中央三角形的方法

3．3．3 无约束展平与约束展平

3．3．4 能量函数与能量释放

3．3．5 展平精确性度量规则

3．4 本章总结

第4章 实验与分析

4．1 实验结果

4．2 性能分析

4．3 本章总结

第5章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 本文展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢