專利名稱：針織外衣向人體模型的穿著模擬方法、其裝置及其程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使無縫制的筒狀針織外衣等針織外衣假想地穿著于人體模型上的情況。
背景技術(shù)：
非專利文獻1公開了以三維方式對針織外衣的形狀進行模擬的方法。將針織外衣的各線圈看作質(zhì)點，各線圈看作用彈簧連接，對線圈的運動方程式進行求解，以三維方式對外衣的形態(tài)進行模擬。但是，沒有公開怎樣向人體模型穿著針織外衣。
專利文獻1公開了對游泳衣等具有伸縮性的衣服的模擬，適合于人體地使衣服膨脹而穿著的方案。
專利文獻2公開了將衣服分割為多個布塊，使各布塊與人體沖突而對衣服的穿著狀態(tài)進行模擬的方案。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)使用比較簡單的模型，將假想針織外衣穿著于人體模型時，會使針織外衣的線圈配置變亂。認為如非專利文獻1，用假想的彈簧連接各線圈，求出線圈的穩(wěn)定位置時，會減少穿著過程中的線圈位置的混亂。但是，在非專利文獻1中沒有公開怎樣使三維的人體模型穿著針織外衣。認為沿著三維人體模型的表面，使通過彈簧連接的多個線圈移動的同時求出各線圈的穩(wěn)定位置，模型需要很復(fù)雜，需要很大的計算量。并且專利文獻2涉及布帛，不必考慮伴隨穿著的線圈配置的散亂。
專利文獻1的游泳衣在軀體的筒狀衣片上具有肩帶，沒有如一般外衣那樣的身片和袖子等衣片。具有身片和袖子的針織外衣、短褲、女式西裝褲等針織外衣，不是穿著于由軀體構(gòu)成的一個圓筒上，而是將針織外衣穿著于軀體和臂或軀體和雙腿部等復(fù)雜的人體模型上。因此，穿著針織外衣的方法也復(fù)雜，容易使線圈的配置變得不自然。
非專利文獻1The Art of Knitted Fabrics，Realistic & PhysicallyBased Modelling of Knitted Patterns，EUROGRAPHICS′98，Vol.17，(1998)，Number3專利文獻1特開平9-273017專利文獻2特開平8-44785發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的基本目的在于，用比較少的計算量，將由多個線圈構(gòu)成的假想針織外衣，通過具有可靠性的模型穿著于具有多個軸的人體模型上。
本發(fā)明中的另一目的在于能夠簡單且真實地模擬出袖子對臂的穿著狀態(tài)。
本發(fā)明中的另一目的在于消除假想針織外衣穿著時的移動方向根據(jù)人體模型的軸不同而產(chǎn)生的間隙。
該另一目的在于將穿著后的線圈的配置重新排列成自然的配置。
在本發(fā)明的向人體模型穿著針織外衣的穿著模擬方法中，在人體模型上設(shè)置多個軸，使上述針織外衣的各衣片與上述多個軸中任意一個對應(yīng)，并使上述針織外衣相對于人體模型臨時定位，使臨時定位的假想針織外衣朝向與每個衣片對應(yīng)的軸收縮/膨脹，從而將上述針織外衣穿著于人體模型。
在本發(fā)明的穿著模擬裝置中，設(shè)有存儲裝置，以3D方式存儲人體模型的多個軸和人體模型表面的多個多邊形的位置和方向；配置裝置，將由多個衣片構(gòu)成，使各衣片與上述多個軸的任意一個對應(yīng)的假想的外衣，以卷繞上述衣片所對應(yīng)的軸的方式臨時配置在3D空間內(nèi)；和穿著裝置，使上述衣片向所對應(yīng)的軸收縮/膨脹，使衣片的各點和與該收縮/膨脹方向交叉的多邊形對應(yīng)，將假想針織外衣穿著于上述人體模型。
在本發(fā)明的穿著模擬程序中，設(shè)有存儲命令，以3D方式存儲人體模型的多個軸和人體模型表面的多個多邊形的位置和方向；配置命令，將由多個衣片構(gòu)成，使各衣片與上述多個軸的任意一個對應(yīng)的假想的外衣，以卷繞上述衣片所對應(yīng)的軸的方式臨時配置在3D空間內(nèi)；和穿著命令，用于使上述向所對應(yīng)的軸收縮/膨脹，使衣片的各點和與該收縮/膨脹方向交叉的多邊形對應(yīng)，將假想針織外衣穿著于上述人體模型。
優(yōu)選的是，在本發(fā)明的穿著模擬方法、穿著模擬裝置、穿著程序中，上述人體模型至少具有軀體和雙臂，并且具有軀體的軸和右臂的軸以及左臂的軸；上述假想針織外衣具有至少由身片和兩個袖子構(gòu)成的多個衣片，且使各衣片與人體模型的任意一個軸對應(yīng)，并且在上述臨時定位中使對應(yīng)的軸通過各衣片的內(nèi)部；進而，使假想的外衣的兩個袖子收縮/膨脹，以使兩個袖子的上部與人體模型的臂上部接觸，兩個袖子的下部相對于人體模型的臂下部具有間隙。
并且優(yōu)選的是，在本發(fā)明的穿著模擬方法、穿著模擬裝置、穿著程序中，將上述假想針織外衣穿著于人體模型后，通過沿著其線圈橫列方向和縱行方向，重新配置假想針織外衣的各線圈，消除對應(yīng)的軸不同的衣片之間的假想針織外衣的變形。該處理有時被稱為粗校正。
并且優(yōu)選的是，在本發(fā)明的穿著模擬方法、穿著模擬裝置、穿著程序中，穿著上述針織外衣后，通過使上述針織外衣的各線圈以接近其周圍線圈的平均位置的方式移動，對針織外衣的線圈位置進行平滑化，并且反復(fù)進行該平滑化。
由于在本說明書中僅將針織外衣作為對象，因而有時省略“針織”而簡單地稱為“外衣”，并且由于僅將假想外衣作為對象，因而有時省略“假想”而簡單地稱為“穿著外衣”、“使外衣膨脹”等。
在實施例中，表示在進行針織外衣的臨時定位之前，使針織外衣膨脹，并使膨脹的針織外衣向人體模型收縮的例子。這是對使外衣擴展同時穿著于人身上的情況進行模擬的模型。但是與此相反，也可以在人體模型穿著針織外衣后，使外衣向人體模型的外側(cè)移動，對該移動施加直到圓長滿足規(guī)定條件等的約束。
發(fā)明效果在本發(fā)明中，通過使衣片向人體模型的軸收縮/膨脹，對使針織外衣的各衣片適合于臂、軀體等人體的情況進行模擬。因此，用比較少的計算量，就能夠進行基于具體模型的模擬。
通常，袖子的上部由臂的上部支撐，其下部離臂具有間隙。很難從作用在袖子上的重力求出袖子下垂的狀況。在袖子的收縮/膨脹的過程中，例如通過使袖子收縮/膨脹，袖子的上部與人體模型的臂上部接觸，兩個袖子的下部相對于人體模型的臂下部具有間隙。由此，不計算重力引起的袖子的變形，就能夠真實地對袖子進行模擬。
將針織外衣分割為多個衣片，并使這些衣片向多個軸收縮/膨脹。即使是接近的線圈，在收縮/膨脹中的軸不同時，移動方向也不同，有時在線圈之間產(chǎn)生較大的間隙。因此，將假想針織外衣穿著于人體模型后，沿著其線圈橫列方向和縱行方向，對假想針織外衣的各線圈進行重新配置(粗校正)。由此，能夠除去對應(yīng)的軸不同的衣片之間的假想針織外衣的變形。
在該處理中，例如使鄰接的線圈之間的線圈(粗校正對象的線圈)，向線圈橫列方向、縱行方向的連接的線圈之間的平均位置移動。在這種情況下，不必使粗校正對象的線圈如文字所述地移動至連接線圈之間的平均位置，只要接近平均位置即可。并且在線圈橫列方向、縱行方向的粗校正中，也可以使處理對象的線圈橫列上、縱行上的線圈的集團，例如線圈橫列上的全部線圈、縱行上的全部線圈進行移動，以使線圈之間的間隔接近恒定。例如可以使1線圈橫列的、1縱行的全部線圈移動，以均等地配置在線圈橫列的兩端之間、縱行的兩端之間。
優(yōu)選的是，粗校正例如進行1次～10次左右，僅在相同線圈橫列內(nèi)的線圈之間、相同縱行內(nèi)的線圈之間進行校正，不考慮上下的線圈橫列的線圈位置、左右的縱行中的線圈位置，以在1次粗校正中使線圈較大地移動。并且為了消除身片和袖子之間連接部的變形，優(yōu)選的是，在線圈橫列方向的粗校正中，對直線或曲線的線圈橫列的形狀本身不進行校正，僅對線圈橫列上的線圈的位置進行校正。另一方面，在縱行方向粗校正中，優(yōu)選的是，還對被袖子牽拉而從直線偏離較大的縱行的形狀本身進行校正。該校正通過如下過程進行使縱行的曲線形狀變得平滑而接近直線；與縱行的長度方向成直角的方向上的線圈的位置接近前后的線圈的中間等。
并且在穿著時，因人體模型的凹凸，線圈被拉伸或被壓縮而塞入。因而通過對線圈位置，以周圍的線圈為基準進行平滑化，線圈配置接近自然的配置。在此反復(fù)進行平滑化，從而使線圈的配置接近穩(wěn)定值時，認為線圈配置接近穩(wěn)定值，并且成為不受到模擬方法影響的自然配置。


圖1是實施例的穿著模擬裝置的框圖。
圖2是表示實施例的穿著模擬方法的概要的流程圖。
圖3是實施例的穿著模擬程序的框圖。
圖4是表示實施例中的預(yù)變形算法的流程圖。
圖5是示意性地表示實施例中的衣領(lǐng)的變形的圖。
圖6是表示實施例中的衣領(lǐng)的變形算法的流程圖。
圖7是表示實施例中的穿著算法的流程圖。
圖8是示意性地表示在實施例中使用的人體模型的、軀體和雙臂的軸的圖。
圖9是以俯視圖示意性地表示實施例中通過身片向軀體的圓周方向收縮而進行的穿著的圖。
圖10是以垂直視角示意性地表示實施例中通過袖子向臂的圓周方向收縮而進行的穿著的圖。
圖11是以俯視圖示意性地表示實施例中通過衣領(lǐng)向頸部的圓周方向收縮而進行的穿著的圖。
圖12是以垂直視角示意性地表示實施例中的穿著后的針織外衣的圖。
圖13是示意性地表示實施例中的線圈朝向多邊形的移動的圖。
圖14是示意性地表示實施例中的沖突的多邊形的判定的圖。
圖15是示意性地表示實施例中的橫向粗校正后的外衣的圖。
圖16是示意性地表示實施例中的縱向粗校正后的外衣的圖。
圖17是示意性地表示實施例中的平滑化的圖。
圖18是以主視圖表示實施例中進行平滑化后的外衣的圖。
圖19是以側(cè)視圖表示實施例中進行平滑化后的外衣的圖。
標號說明
2 穿著模擬裝置4 外衣設(shè)計部6 手輸入部8 顯示部10 彩色打印機12 3D圖像存儲部14 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部16 LAN接口18 磁盤驅(qū)動器20 通用存儲器22 預(yù)變形部24 立體變形部26 穿著部28 粗校正部30 平滑化部32 再現(xiàn)部40 穿著程序42 預(yù)變形部43 邊界檢測部44 部位屬性付與部45 平滑化部46 衣領(lǐng)變形部50 立體變形部52 穿著部53 軸存儲部54 多邊形目錄55 頂點目錄56 臨時定位部57 沖突多邊形判定部58 線圈移動部
60 線圈數(shù)據(jù)存儲部62 線圈數(shù)據(jù)70 粗校正部71 橫向校正部72 縱向校正部80 平滑化部81 4個附近線圈校正部82 收縮膨脹部90 再現(xiàn)部91 多邊形法線方向校正部92 紗線模型處理部100 頸部102 肩104 軀體表面106 身片110 臂表面112 袖子114 袖子的中心軸116 收縮后的袖子120 頸部的表面122 衣領(lǐng)130 膨脹的筒狀外衣132 穿著后的身片134、135 穿著后的袖子136、137 分裂線140 軸141～144 多邊形146 移動前的線圈147 與多邊形沖突的線圈152 在橫向進行粗校正后的身片
154、155 在橫向進行粗校正后的袖子156 線158a～c 多邊形159 判定對象的線圈160a 相同線圈橫列中之前的線圈160b 上一個線圈橫列的相同縱行的線圈160c 上一個線圈橫列的下一個縱行的線圈160d 上一個線圈橫列的下下一個縱行的線圈161 未判定的線圈162 在縱向進行粗校正后的身片164、165 在縱向進行粗校正后的袖子168 1縱行的縱向粗校正170 本線圈171 母線圈172 子線圈173 右邊的線圈174 左邊的線圈176 4個附近線圈平滑化后的位置B、C、D 衣領(lǐng)上的位置B’、C’ 移動后的位置b 軀體的軸ra 右臂的軸1a 左臂的軸具體實施方式
以下示出用于實施本發(fā)明的最佳方式。
實施例在圖1至圖19中示出實施例。圖1表示實施例的穿著模擬裝置2，針織設(shè)計裝置、3D圖像處理裝置等中省略標準配備的部件。4是外衣設(shè)計部，通過來自手輸入部6、LAN接口16、磁盤驅(qū)動器18等的輸入，對針織外衣進行設(shè)計。設(shè)計對象的針織外衣例如為無縫制的筒狀外衣，也可以是有縫制的外衣，在這種情況下，在外衣設(shè)計部4包含怎樣對各衣片進行縫制的信息而進行設(shè)計。顯示部8用于顯示各種圖像，且為圖形用戶界面，顯示外衣設(shè)計部4中的設(shè)計過程的圖像、人體模型穿著后的圖像。彩色打印機10用于打印這些圖像。
在3D圖像存儲部12存儲人體模型的圖像、和設(shè)計出的針織外衣的3D圖像。人體模型例如使用服裝模型(manmequin)、對實際人體進行模型化的模型等，作為數(shù)萬個多邊形的集合體構(gòu)成，包括相對于軀體和雙臂的至少三個軸。并且優(yōu)選的是，多邊形分為10～20左右的組。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部14將在外衣設(shè)計部4中生成的外衣的設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成編織數(shù)據(jù)，穿著模擬的對象數(shù)據(jù)可以是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的編織數(shù)據(jù)，也可以是其之前的設(shè)計數(shù)據(jù)。LAN接口16使穿著模擬裝置2與LAN相連，磁盤驅(qū)動器18對適合的磁盤進行驅(qū)動，通用存儲器20用于存儲各種數(shù)據(jù)。
在預(yù)變形部22，使設(shè)計出的外衣的數(shù)據(jù)變形為自然的狀態(tài)。在此，自然的狀態(tài)是指例如將外衣靜置在平面上的狀態(tài)、在肩線處支承外衣的重力并靜置在垂直面內(nèi)的狀態(tài)。
另外，在本說明書中涉及的不是現(xiàn)實的外衣，而是其設(shè)計數(shù)據(jù)。因此將表示設(shè)計數(shù)據(jù)的圖像、由此模擬出的假想的外衣等僅僅稱為外衣。
并且在本說明書中，模擬裝置、模擬方法以及模擬程序成為一體。因此，與模擬裝置2有關(guān)的記載也適用于模擬方法、模擬程序，相反地，與模擬方法、模擬程序有關(guān)的記載也適用于模擬裝置2。
例如在預(yù)變形部22中，進行外衣的衣領(lǐng)的變形，對此，以圖3的穿著程序40、圖4的預(yù)變形進行說明。所述說明還適用于圖1的預(yù)變形部22，預(yù)變形部22還具有在圖3、圖4等中必要的功能。這點對于穿著模擬裝置2的其他部分也相同。
立體變形部24例如使由身片的兩個袖子這三個筒構(gòu)成的外衣分別膨脹為橢圓柱形。此外在考慮重力導(dǎo)致外衣的上下方向伸展的情況下，據(jù)此使外衣向上下拉長。穿著部26將外衣臨時定位在人體模型上，相對于軀體以及雙臂的例如三個軸，使外衣的身片以及兩個袖子的三個衣片等例如向軸方向收縮/膨脹，由此使外衣臨時穿著于人體模型上。
因穿著而在在外衣產(chǎn)生變形。由于例如在袖子和身片的連接部，身片向軀體的軸移動，袖子向臂的軸移動，因而在接近的線圈之間產(chǎn)生較大的距離。在粗校正部28中，對橫向(線圈橫列方向)以及縱向(縱行方向)這兩個方向，粗校正線圈的配置。例如在橫向校正中，進行校正而使線圈均等地配置在線圈橫列方向上，或者進行校正而使各線圈配置在線圈橫列方向兩側(cè)的線圈的中點。由于因人體表面的凹凸、身片和袖子之間的連接等，縱行的方向已經(jīng)不是直線形，因而在縱向的粗校正中，對來自垂直的縱行方向的偏差也追加校正。例如使各線圈的位置為相同縱行上前后縱行的平均位置。在縱橫的粗校正中，在移動范圍內(nèi)施加約束以防止線圈與多邊形沖突。
在平滑化部30中對粗校正后的外衣，使線圈的配置變得平滑，例如相對于各線圈考慮其上下左右4邊鄰接的線圈，使各線圈移動至周圍的例如4線圈橫列的平均位置等。在上下左右鄰接的線圈個數(shù)通常為4，但有時重疊下側(cè)2線圈的重疊線圈上的線圈，在上下左右鄰接5線圈，并且有時針織物的端部線圈，鄰接上下左、上下右等3線圈。優(yōu)選的是反復(fù)進行平滑化，反復(fù)進行直到線圈的配置穩(wěn)定而不會變化。為了表現(xiàn)出外衣貼緊人體模型，或者外衣形成相對于人體模型具有余量的較大形狀等，例如進行平滑化的同時對外衣的尺寸進行校正。在再現(xiàn)部32中，相對于平滑化后的外衣，對各線圈分配紗線的模型，并且根據(jù)正面線圈、反面線圈等線圈種類等，使線圈向與多邊形垂直的方向稍微滑動，增加模擬圖像的精度。
在圖2表示穿著模擬方法的概要，在外衣設(shè)計部4對無縫制外衣等進行設(shè)計，在預(yù)變形部使外衣變形，從而得到平面且自然的外衣圖像。在立體變形中，通過立體變形部24使外衣的各衣片膨脹為橢圓柱形。此時，外衣膨脹，以使沿著其圓周方向(線圈橫列方向)長度(周長)增加。適當?shù)卮_定橢圓形狀等，以使其容易適合于人體模型，在極端的情況下，也可以是正圓形。并且外衣的衣片至少為身片和兩個袖子這三個，所述各衣片也可以進一步進行分割，例如添加下擺羅紋、衣領(lǐng)、肩、衣袋、門襟等，從而分成更多的衣片。
在穿著處理中，將通過立體變形膨脹為橢圓柱形的外衣臨時穿著于人體模型上，通過粗校正除去在穿著時產(chǎn)生的線圈配置的變形，通過平滑化處理使線圈配置變得進一步平滑。然后通過再現(xiàn)(rendering)，賦予圖像視覺性美感，從而形成適合于在顯示部8、打印機10輸出的圖像。其中，也可以同時進行平滑化和再現(xiàn)。
在圖3表示穿著程序40的概要，省略外衣設(shè)計中必要的程序、通常3D圖像處理中必要的程序而表示。42是預(yù)變形部，使用邊界檢測部43，檢測出外衣各部分的邊界，由此外衣被分割為身片、右袖、左袖、后領(lǐng)、前領(lǐng)、下擺羅紋等各衣片，通過部位屬性付與部44作為屬性對外衣的各線圈付與其部位(衣片名)。其結(jié)果，各線圈和部位(衣片)對應(yīng)。
在平滑化部45，將外衣的設(shè)計數(shù)據(jù)向自然的形狀進行平滑化。由此，各線圈被付與自然的尺寸，并且通過使兩個袖子相對身片傾斜等，使各衣片的形狀形成自然的形狀。在衣領(lǐng)變形部46中，使前領(lǐng)放平(放倒)，隨之以后領(lǐng)向前領(lǐng)側(cè)繞回的方式使衣領(lǐng)進行變形。通過圖5、圖6對衣領(lǐng)變形的內(nèi)容進行說明。
在立體變形部50中，使外衣假想地膨脹為橢圓柱形。在穿著部52中，在軸存儲部53中存儲人體模型的各軸的位置。并且在多邊形目錄54中存儲人體模型表面的多邊形的目錄。多邊形的個數(shù)例如為數(shù)萬個左右，各多邊形例如為三角形、四邊形，多邊形的數(shù)據(jù)為多邊形編號、各頂點的3D坐標以及法線向量等。多邊形例如按軀體、右臂、左臂、頸部等分類為人體模型的各衣片，例如在針織套衫等的模擬中，優(yōu)選的是，使多邊形形成10～20種類左右的組。并且在想要明確掌握多邊形之間的鄰接關(guān)系的情況下，也可以設(shè)置頂點目錄55，相對于多邊形的頂點，存儲共有該頂點的多邊形編號的目錄等。
在臨時定位部56中，在使外衣穿著于人體模型之前，將外衣各部分相對于人體模型臨時進行定位。此時，外衣在立體變形部50成為膨脹的狀態(tài)。在沖突多邊形判定部57中，使多邊形與各線圈對應(yīng)。在線圈位于人體模型的外側(cè)的情況下，從各線圈相對與其線圈所屬的衣片相對的軸，降下垂線的垂足，并判定與該垂線沖突的多邊形。并且在線圈位于人體模型的內(nèi)側(cè)的情況下，使從線圈向軸降下的垂線反向延長，并判定沖突的多邊形。由于即使是針織套衫，線圈的個數(shù)也大多在10萬以上，因而通過使多邊形形成組，可能沖突的多邊形的個數(shù)集中為1/10～1/20左右，并且與哪個多邊形沖突的判定中盡量不使用循環(huán)，從而使沖突多邊形的判定的效率提高。
在線圈移動部58中，使各線圈向在沖突多邊形判定部57求出的多邊形移動，各線圈與多邊形沖突，從而在稍微向原來方向等反彈的位置、在多邊形的外側(cè)等，得到使人體模型假想穿著外衣的狀態(tài)。外衣具有根據(jù)每個線圈橫列的線圈數(shù)、各線圈的尺寸等確定的自然的大小，拉伸圓長而膨脹了的外衣應(yīng)該收縮，直到圓長變成自然的尺寸。監(jiān)控單位長度內(nèi)的線圈數(shù)等的同時使線圈移動，線圈與多邊形沖突時停止收縮，即使在不與多邊形沖突的情況下，在線圈橫列方向的單位長度內(nèi)等的線圈數(shù)達到規(guī)定值時停止收縮。
穿著之前的處理為通過預(yù)變形使外衣形成比較自然的形狀，通過立體變形使外衣隆起，通過穿著收縮成自然尺寸而使其穿在人體模型上。這是對人穿著外衣的情況下，通過軀體和臂等，在其間外衣從稍微膨脹的狀態(tài)收縮至適合于人體的狀態(tài)的過程進行模擬的。
通過線圈數(shù)據(jù)存儲部60對通過這些處理對線圈數(shù)據(jù)怎樣處理進行說明。對線圈付與例如與線圈編號對應(yīng)的衣片名等的屬性，在線圈中存儲有母、子以及兩邊等附近的線圈的編號。其中，母線圈例如為保持自身的沉降弧的線圈(1線圈橫列后的線圈)，子線圈例如為1線圈橫列下方的線圈。
并且相對于各線圈存儲有無正面線圈/反面線圈、轉(zhuǎn)移線圈等線圈的種類。通過使線圈移動至多邊形的表面附近，付與三維坐標(3D位置)，包含線圈的弧的表面與多邊形的表面平行，與線圈成直角的方向以多邊形的法線向量進行規(guī)定。并且由于線圈與多邊形對應(yīng)，因而存儲各線圈所屬的多邊形編號，例如平均1～10個左右的線圈對應(yīng)于1個多邊形。對應(yīng)每個線圈，或者對應(yīng)每個線圈的集團，存儲作為原材的紗線的數(shù)據(jù)，通過紗線模型付與紗線數(shù)據(jù)的詳情。
在粗校正部70具有橫向校正部71和縱向校正部72，相對于橫向和縱向分別進行1次～數(shù)次左右的粗校正。在平滑化部80上例如設(shè)有4個附近線圈校正部81，相對于各線圈，使用其母子(上下)以及左右這4個附近的線圈，使其位置平滑化。使線圈朝向軸移動時，在外衣的各線圈橫列的圓長與自然的圓長相比更長的狀態(tài)下結(jié)束移動，也可以在其后對外衣進行進一步收縮。在這種情況下，設(shè)置收縮膨脹部82而可使外衣收縮或膨脹，以使進行粗校正后使各線圈的尺寸成為現(xiàn)實尺寸。
在再現(xiàn)部90中，相對于進行平滑化之后的外衣，或者進行平滑化的同時施行再現(xiàn)。首先在多邊形法線方向校正部91中，根據(jù)各線圈的正面線圈、反面線圈等線圈的種類(線圈種類)，對朝向多邊形的法線方向的位置進行校正。對于多邊形的法線方向的位置，將多邊形表面設(shè)為0，將人體模型的外側(cè)設(shè)為+。例如為羅紋針織物等的情況下，正面線圈與反面線圈相比處于離多邊形高的位置上。如此根據(jù)編織組織對外衣的3D形狀進行校正。并且通過紗線模型處理部92，相對于各線圈付與紗線的模型，例如設(shè)各紗線由芯和毛羽這兩個部分形成時，各線圈的3D圖像由芯和毛羽構(gòu)成，并且具有具體的色調(diào)、厚度。然后，可以施行適當?shù)恼{(diào)整色光，進行具有立體感和陰影的外衣的模擬。
在圖4表示預(yù)變形的算法，檢測外衣的袖子、身片等各衣片之間的邊界，根據(jù)該檢測結(jié)果施行相對于身片彎曲袖子等的自然的變形。并且由于檢測出了衣片的邊界，能夠相對于各線圈付與部位作為屬性。進一步如圖5、圖6所示地使衣領(lǐng)變形。圖5的94是前領(lǐng)，96是后領(lǐng)，使前領(lǐng)94的兩端的點B、C向與前領(lǐng)的衣領(lǐng)下降線垂直的方向，從衣領(lǐng)的基點開始旋轉(zhuǎn)。如上所述地使點B、C向B’、C’移動。并且，弄倒前領(lǐng)94時，后領(lǐng)96也隨之發(fā)生變形。
衣領(lǐng)的變形算法為起初放倒前領(lǐng)94后，在過度放倒的情況下立起而形成自然的衣領(lǐng)形狀。使B點移動至B’點，C點移動至C’點后，對前領(lǐng)94的下側(cè)至上側(cè)的各線圈橫列，對如圖5所示放倒狀態(tài)下的線圈橫列長度α和由各線圈橫列的線圈個數(shù)以及紗線直徑預(yù)測的線圈橫列長度β進行比較。在線圈橫列長度α小于線圈橫列長度β的情況下，衣領(lǐng)過度放倒，例如以在垂直方向上與上一個線圈橫列重疊的方式立起下一個線圈橫列，從而豎起衣領(lǐng)。在線圈橫列長度α在線圈橫列長度β以上的情況下，認為衣領(lǐng)如圖5所示放倒是自然的，對該線圈橫列不施加校正。對衣領(lǐng)的全部線圈橫列進行該處理時，能夠如圖5所示放倒前領(lǐng)94，隨之使后領(lǐng)96轉(zhuǎn)繞。然后，對線圈的配置進行平滑化，例如使中間的線圈到達其上下左右的相鄰線圈的平均位置。
通過圖7至圖12，對以人體模型臨時穿著外衣的過程進行說明。如圖8所示，至少具有軀體b、右臂ra、左臂1a等三個軸，軸可以是直線，也可以是曲線。并且，三個軸的交叉部相當于頸部100，其下部部分相當于肩102。圖9的104表示俯視圖中的軀體表面，實際上由多個多邊形構(gòu)成表面。通過立體變形膨脹了的身片106為橢圓柱狀，包入軀體表面104地配置，通過臨時定位部56，身片106相對于軀體臨時配置在大致妥當?shù)奈恢蒙稀Ｉ砥?06的各線圈向軀體的軸b收縮，與多邊形沖突或者單位長度的線圈個數(shù)達到規(guī)定值時停止收縮。因軀體表面的凹凸，假如身片的線圈的一部分位于多邊形的內(nèi)側(cè)的情況下，向遠離軸的方向移動而向多邊形的外側(cè)突出，單位長度的線圈個數(shù)達到規(guī)定值時停止膨脹。
圖10的110為臂表面，112為袖子，袖子的中心軸114例如位于右臂的軸ra等臂軸的稍微下側(cè)，由此如圖10的箭頭所示使袖子112收縮時，收縮后的袖子116形成如下形狀袖子的上部與臂的上部大致相適，袖子下部與臂之間殘留間隙。通過將袖子的中心軸114配置在臂軸的稍微下側(cè)并使其收縮，形成袖子的上部與臂接觸，袖子的下部下垂的自然形狀。除此之外，也可以在袖子的上下改變垂直方向的收縮速度，從而使從袖子的下側(cè)朝上的收縮速度變小。在這種情況下，也可以將軸114配置在與軸ra等相同的位置上。圖11的120為頸部表面，例如使其中心貫通軀體的軸b，與身片的情況相同地，使衣領(lǐng)122向圖11的箭頭方向收縮。
臨時穿著的外衣如圖12所示，130為膨脹了的未穿著的筒狀外衣。由此如圖7至圖11所示地進行穿著時，得到穿著后的身片132和穿著后的袖子134、135。在分裂線136、137部分，穿著前的身片的線圈與袖子的線圈相鄰。但是，由于身片的線圈向圖12的橫向收縮，袖子的線圈向圖12的斜上方向收縮，因而在分裂線136、137部分，在相鄰的線圈之間產(chǎn)生較大的間隙。如上所述，由于使外衣的各衣片向各自的軸收縮/膨脹，因而在衣片之間的邊界部等產(chǎn)生變形。
在圖13表示對各線圈產(chǎn)生沖突的多邊形的判定。140為與衣片對應(yīng)的軸，141～144為多邊形，用黑圈表示多邊形之間邊界的邊緣。移動前的線圈146沿著下降至軸140上的垂線的方向移動，該垂線所通過的多邊形142為沖突的多邊形。在線圈146的移動中，具有不會收縮得比線圈橫列的自然的圓長小的限制，在該限制內(nèi)與多邊形142沖突時，例如向移動前的線圈的方向等稍微彈回，并向與多邊形沖突的線圈147的位置移動。即使將數(shù)萬個多邊形分割為10～20的組，每個衣片上的多邊形的個數(shù)為1000個以上級別，循環(huán)檢測與哪個多邊形沖突是沒有效率的。因而在圖7的算法中，對各衣片的起初的多邊形，例如通過循環(huán)或者通過適當?shù)奶剿饕?guī)則判定沖突的多邊形。對以后的線圈，將與之前的線圈或1線圈橫列下方或1線圈橫列上方的線圈沖突的多邊形，作為沖突的多邊形的候補最初進行研究。在與這些候補不沖突的情況下還將搜索范圍擴大至其他多邊形。由此使沖突多邊形的判定變得高效。
在圖14表示多邊形判定的例子，158a～d為多邊形，編織的線圈橫列方向為從附圖的右側(cè)至左側(cè)，是環(huán)繞的筒狀編織，因而線圈橫列方向保持不變。黑圈的線圈表示已經(jīng)判定與哪個多邊形沖突，白圈的線圈未進行判定，在此將與線圈159沖突的多邊形作為搜索目標。起初，將與相同線圈橫列之前線圈160a沖突的多邊形作為候補，判定是否與該多邊形沖突。在不沖突的情況下，將在前一個線圈橫列與相同縱行的線圈160b沖突的多邊形作為候補，同樣地，判定是否與該多邊形沖突。在與線圈160a、160b所沖突的多邊形之外的多邊形沖突的情況下，例如可以對剩余的多邊形以適當?shù)捻樞蛲ㄟ^循環(huán)進行研究，或者也可以將在前一個線圈橫列中與下一個縱行的線圈160c、下下一個縱行的線圈160d沖突的多邊形等作為候補繼續(xù)搜索。在沖突的多邊形的判定中，將與附近的線圈沖突的多邊形作為候補。
在圖15中，152為在橫向進行粗校正后的身片，154、155為在橫向進行校正后的袖子。在橫向的粗校正中，將線圈沿著袖子、身片的各線圈橫列方向進行重新配置，根據(jù)在各線圈橫列中等間隔地配置線圈，或使左右兩相鄰線圈之間的間隔相等地重新配置各線圈等規(guī)則，使其向線圈橫列方向移動。其結(jié)果，例如，使線圈向線圈橫列方向移動，并填補在袖子和身片之間產(chǎn)生的間隙，從而由身片的線圈填補圖12的分裂線136、137的部分。
圖15的袖子和身片之間的邊界的縱行配置不自然。并且除此之外，由于人體模型具有各種凹凸，因而沿著縱行方向(縱向)進行粗校正。圖16的162為在縱向進行粗校正后的身片，164、165為在縱向進行粗校正后的袖子。對各衣片的各縱行，使用如下所述的模型在垂直方向以及與其垂直的水平面內(nèi)的方向上，線圈接近在上下兩個線圈的中間，在縱向施加粗校正。此時，在校正過程中線圈與多邊形沖突時，附加將移動目標變更為不與線圈沖突的位置上或不能移動線圈等規(guī)則。該規(guī)則對于橫向的粗校正也相同。圖16的168表示1縱行在縱向的粗校正，其表示與袖子的連接部附近的身片的1縱行。這樣在縱向也施加粗校正。在實施例中各進行1次橫向和縱向的粗校正，根據(jù)需要可以反復(fù)進行多次，以消除因穿著產(chǎn)生的變形。
在圖17表示進行粗校正后的線圈的平滑化。170為本線圈，171為母線圈(在相同縱行中下方(上方)一個線圈橫列的線圈)，172為子線圈(在相同縱行中1線圈橫列下方的線圈)，173為右邊的線圈，174為左邊的線圈。例如用針編弧的位置表示各線圈的位置，例如用母線圈的位置確定沉降弧的位置，只要知道本線圈的位置和左右線圈的位置，就能夠清楚相同線圈橫列內(nèi)的左右線圈之間的過渡紗的配置。
使本線圈170向周圍的4個附近的線圈171～174的平均位置移動，176為相對于上下左右的4個附近線圈的平滑化后的位置。對平滑化而言，以例如從外衣的各線圈橫列的一端向另一端的順序，并且例如以從外衣的上側(cè)的線圈橫列向下側(cè)的線圈橫列的順序進行。并且在如最下端的線圈橫列、最上端的線圈橫列等不存在4個附近線圈的線圈橫列中，不進行平滑化，或使其向左右兩側(cè)的線圈平均位置移動。在此，進行了上下左右的4個附近線圈的平滑化，但也可以向傾斜方向追加上下左右之外的4線圈，從而使用周圍的8個附近線圈進行平滑化。平滑化例如反復(fù)進行100～10000次左右，在其間是否進行線圈位置的收斂判定是任意的。由于使假想外衣例如在袖子和身片向各自的軸移動的情況、進行用于消除此時的變形的粗校正的情況、人體模型存在凹凸的情況等，在線圈的配置中產(chǎn)生不自然的點。對線圈位置，反復(fù)進行相對于上下左右4個附近線圈的平滑化，從而使其平滑化。
線圈的橫向尺寸(線圈橫列方向的尺寸)通過使身片、袖子等膨脹而變大，并通過使人體模型假想地穿著外衣，根據(jù)紗線直徑等和線圈個數(shù)使圓長向預(yù)測的長度收縮，橫向尺寸成為大致自然的尺寸。該尺寸為下述尺寸例如在外衣與人體模型沖突而不能充分收縮的情況下，由4根紗線的厚度等紗線直徑預(yù)測到的尺寸相比更大，在能夠充分收縮的情況下為從4根紗線厚度等的紗線直徑預(yù)測到的尺寸。也可以在進行平滑化的同時，使線圈的橫向尺寸接近從紗線直徑等預(yù)測到的自然的尺寸。各線圈的縱向尺寸，在預(yù)變形中成為大致自然的尺寸，在軀體、臂等朝向軸的移動、粗校正中，各線圈的縱向的尺寸稍微發(fā)生變化。在粗校正中，可以固定袖口、身片的下擺等位置(臂、軀體等沿著軸的位置)，也可以不固定。例如在袖口、下擺的位置等不固定的情況下，可以在進行平滑化的同時使線圈的縱向尺寸接近從紗線直徑、編織條件等確定的自然的尺寸。
接著，完成平滑化之后，或者在進行平滑化的同時，對各線圈相對的多邊形的高度進行校正。用以多邊形表面為基準的、多邊形的法線方向的位置表示線圈相對于多邊形的高度。在母線圈、子線圈正面連續(xù)的情況下或反面連續(xù)的情況下，即在沿著縱行方向正面/正面的情況、反面/反面的情況下，使本線圈的多邊形法線方向位置接近母線圈的多邊形法線方向位置。在母線圈為正面，本線圈為反面的情況下，使本線圈的多邊形法線方向位置相比母線圈高出紗線厚度的量。相反地，在母線圈為反面，本線圈為正面的情況下，使本線圈的多邊形法線方向位置相比母線圈低紗線厚度的量。由此，使各線圈相對于人體模型的表面成為自然的高度，表現(xiàn)出根據(jù)正面線圈/反面線圈的種類的高度變化。
對線圈的配置進行平滑化時，例如使用由紗線主體和毛羽構(gòu)成的紗線模型來表示各線圈。紗線主體和毛羽例如為半透明，厚度、色彩、反射率、織物組織等由紗線模型確定，沿著通過平滑化確定的各線圈的針編弧、沉降弧、左右的鄰接線圈的位置，配置紗線主體和毛羽。
在圖18、圖19表示平滑化后的針織外衣的模擬圖像。在實施例中，不進行重力計算、作用于紗線上的應(yīng)力引起的線圈的移動等的計算。并且所使用的模型為使外衣變形、膨脹為自然的狀態(tài)，朝向人體模型的軸收縮而進行穿著的簡單模型。以后的處理為通過粗校正粗略地對線圈位置進行校正，通過平滑化重新配置，以使線圈之間的間隔均等。在這些處理中沒有人為的假定，通過簡單的模型就能夠沒有人為假定地模擬出穿著外衣時會出現(xiàn)的情況。
在實施例中，可得到以下效果。
(1)根據(jù)比較簡單的計算順序和簡單的模型，就能夠使外衣穿著于人體模型。
(2)通過對各線圈付與衣片名(部位)作為屬性，能夠?qū)Τ蚰膫€軸收縮的情況進行處理。
(3)使用衣片之間的邊界信息，能夠使袖子相對于身片自然地彎曲。
(4)可以不通過循環(huán)(best-subset selection)而有效地進行使線圈與多邊形對應(yīng)的作業(yè)。
(5)通過使外衣從膨脹的狀態(tài)開始收縮，能夠以自然的尺寸穿著于人體模型上。
(6)通過比較簡單的順序，能夠表現(xiàn)出上下不均等地被臂支承的袖子。
(7)通過橫向、縱向的粗校正能夠消除因線圈朝向軀體、雙臂這三個軸等移動而產(chǎn)生的變形。
(8)通過反復(fù)進行線圈配置的平滑化，能夠?qū)⒕€圈重新配置于自然的穩(wěn)定位置上。
(9)通過根據(jù)正面/反面線圈的種類，使線圈向多邊形的法線方向移動，使用紗線模型詳細地表現(xiàn)出各線圈，能夠提高模擬圖像的質(zhì)量。
在實施例中以針織套衫的穿著作為例子，也可以是短褲、女式西裝褲或連衣裙等。例如為短褲、女式西裝褲的情況下，只要使用軀體的軸和雙腿的三個軸就行。并且，如高圓套領(lǐng)等具有折邊的衣片，例如可以在預(yù)變形的階段進行折回。
權(quán)利要求
1.一種向人體模型穿著針織外衣的穿著模擬方法，相對于由多個多邊形構(gòu)成的三維人體模型，穿著具有多個衣片的假想針織外衣，其特征在于，在所述人體模型上設(shè)置多個軸，使所述針織外衣的各衣片與所述多個軸中任意一個對應(yīng)，并使所述假想針織外衣相對于人體模型臨時定位，使所述臨時定位的針織外衣朝向與每個衣片對應(yīng)的軸收縮/膨脹，從而將所述針織外衣穿著于人體模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿著模擬方法，其特征在于，所述人體模型至少具有軀體和雙臂，并且具有軀體的軸和右臂的軸以及左臂的軸；所述假想針織外衣具有至少由身片和兩個袖子構(gòu)成的多個衣片，且使各衣片與人體模型的任意一個軸對應(yīng)，并且在所述臨時定位中使對應(yīng)的軸通過各衣片的內(nèi)部；進而，使假想的外衣的兩個袖子收縮/膨脹，以使兩個袖子的上部與人體模型的臂上部接觸，兩個袖子的下部相對于人體模型的臂下部具有間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的穿著模擬方法，其特征在于，將所述假想針織外衣穿著于人體模型后，通過沿著其線圈橫列方向和縱行方向，重新配置假想針織外衣的各線圈，消除對應(yīng)的軸不同的衣片之間的假想針織外衣的變形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的向人體模型穿著針織外衣的穿著模擬方法，其特征在于，穿著所述針織外衣后，通過使所述針織外衣的各線圈以接近其周圍線圈的平均位置的方式移動，對針織外衣的線圈位置進行平滑化，并且反復(fù)進行該平滑化。
5.一種穿著模擬裝置，相對于由多個多邊形構(gòu)成的三維人體模型，穿著具有多個衣片的假想針織外衣，其特征在于，設(shè)有存儲裝置，存儲設(shè)于人體模型上的多個軸的位置；對應(yīng)裝置，使所述針織外衣的各衣片與所述多個軸中任意一個相對應(yīng)；臨時配置裝置，以卷繞對應(yīng)的軸的方式將各衣片臨時配置在3D空間內(nèi)；和穿著裝置，使各衣片向?qū)?yīng)的軸收縮/膨脹，通過使相對所述軸臨時定位后的針織衣片向與每一個衣片對應(yīng)的軸收縮/膨脹，而將其穿著于人體模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的穿著模擬裝置，其特征在于，假想針織外衣具有身片和兩個袖子，人體模型具有軀體和雙臂以及它們的軸；在所述穿著裝置中，使假想外衣的兩個袖子收縮/膨脹，以使兩個袖子的上部與人體模型的臂上部接觸，兩個袖子的下部相對于人體模型的臂下部具有間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的穿著模擬裝置，其特征在于，設(shè)有校正裝置，將所述假想針織外衣穿著于人體模型后，通過沿著假想針織外衣的線圈橫列方向和縱行方向重新配置各線圈，消除對應(yīng)的軸不同的衣片之間的假想針織外衣的變形。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的穿著模擬裝置，其特征在于，設(shè)有平滑化裝置，將所述針織外衣穿著于人體模型后，通過使所述針織外衣的各線圈以接近其周圍線圈的平均位置的方式移動，對針織外衣的線圈位置進行平滑化；和反復(fù)裝置，使所述平滑化裝置反復(fù)進行線圈位置的平滑化。
9.一種穿著程序，相對于由多個多邊形構(gòu)成的三維人體模型，穿著具有多個衣片的假想針織外衣，其特征在于，設(shè)有存儲命令，存儲設(shè)于人體模型上的多個軸的位置；對應(yīng)命令，使所述針織外衣的各衣片與所述多個軸中任意一個相對應(yīng)；臨時配置命令，以卷繞對應(yīng)的軸的方式將各衣片臨時配置在3D空間內(nèi)；和穿著命令，使各衣片向?qū)?yīng)的軸收縮/膨脹，通過使相對所述軸臨時定位后的針織衣片向與每一個衣片對應(yīng)的軸收縮/膨脹，而將其穿著于人體模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的穿著模擬程序，假想針織外衣具有身片和兩個袖子，人體模型具有軀體和雙臂以及它們的軸；在所述穿著命令中，使假想外衣的兩個袖子收縮/膨脹，以使兩個袖子的上部與人體模型的臂上部接觸，兩個袖子的下部相對于人體模型的臂下部具有間隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的穿著模擬程序，其特征在于，設(shè)有校正命令，將所述假想針織外衣穿著于人體模型后，通過沿著假想針織外衣的線圈橫列方向和縱行方向重新配置各線圈，消除對應(yīng)的軸不同的衣片之間的假想針織外衣的變形。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的穿著模擬程序，其特征在于，設(shè)有平滑化命令，將所述針織外衣穿著于人體模型后，通過使所述針織外衣的各線圈以接近其周圍線圈的平均位置的方式移動，對針織外衣的線圈位置進行平滑化；和反復(fù)命令，使該平滑化命令重復(fù)執(zhí)行。
全文摘要
使設(shè)計出的假想無縫制針織外衣的身片和袖子膨脹成橢圓柱狀，相對于人體模型臨時進行定位，并朝向人體模型的軀體、雙臂的各軸，移動無縫制外衣的各部分而臨時穿著。對穿著的外衣上的線圈的配置，在橫向和縱向進行平滑化，從而對線圈的位置進行粗校正。接著對外衣各部分的線圈的位置反復(fù)進行平滑化，從而得到穿著后的假想外衣。通過粗校正和平滑化除去使假想外衣向軀體軸、臂軸等各個軸移動時引起的變形，從而得到自然的模擬圖像。
文檔編號G06F17/50GK1925760SQ20058000620
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者山本真司, 西川忠典, 寺井公一, 福田哲也 申請人:株式會社島精機制作所