專利名稱:基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及三維服裝設(shè)計(jì)技術(shù),尤其涉及一種基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì) 方法。
背景技術(shù):
服裝CAD已被廣泛應(yīng)用到服裝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。在實(shí)際應(yīng)用中,服裝CAD 大多只包含簡(jiǎn)單的二維輔助設(shè)計(jì)功能,無法應(yīng)用在款式設(shè)計(jì)、虛擬試衣等方面,由于其二維 技術(shù)的局限,設(shè)計(jì)師無法很好的發(fā)揮和捕捉靈感。將草圖技術(shù)應(yīng)用于服裝設(shè)計(jì),對(duì)于服裝設(shè) 計(jì)的直觀性與實(shí)用性有較大的提高。近來出現(xiàn)的一些對(duì)基于草圖的服裝設(shè)計(jì)研究,有二維 和三維草圖設(shè)計(jì)方法二維方法通過三維人體的正視圖或側(cè)視圖勾繪服裝的二維輪廓,從 二維到三維的轉(zhuǎn)換過程中無法獲得確切的Z方向信息,設(shè)計(jì)輪廓線時(shí)局限在正視圖或側(cè)視 圖,舍棄較多的服裝細(xì)節(jié);三維方法利用三維空間交互球生成裁片,操作方法較為復(fù)雜,且 只有生成衣片,沒有形成整體的服裝,不夠直觀,難以獲得滿意的效果。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)及草圖服裝設(shè)計(jì)不便于完整、快速設(shè)計(jì)的問題,本發(fā)明的 目的在于提供一種基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,該方法不僅能完整的設(shè)計(jì)任意 視線下的三維服裝模型,并且使用方便、操作簡(jiǎn)單,使設(shè)計(jì)者快速完成三維服裝設(shè)計(jì)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是基于人體距離場(chǎng)和八叉樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)技術(shù),提出任意視線方向的三維草繪交互,直 接在三維人體模型表面勾繪服裝三維草繪線,通過去噪、重新采樣和逼近,建立三維服裝款 式線,利用曲線造型技術(shù),對(duì)三維服裝款式線進(jìn)行編輯,得到三維服裝款式圖;根據(jù)三維服 裝款式圖,利用插值方法,獲取衣片區(qū)域內(nèi)的點(diǎn),利用三角化方法,生成三維衣片網(wǎng)格,將衣 片的網(wǎng)格進(jìn)行拼接,得到三維服裝;利用人體特征建立三維服裝款式模板,根據(jù)用戶輸入, 生成合體的三維服裝款式線,得到三維服裝,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同人體的服裝設(shè)計(jì)結(jié)果重用。所述人體距離場(chǎng)和八叉樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)技術(shù),即空間中任意一點(diǎn)到人體表面的最短距 離的信息,保存于八叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,并且以文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)、載入。所述任意視線方向的三維草繪交互,即用戶根據(jù)設(shè)計(jì)的需要和操作的方便從不同 的視線角度對(duì)人體模型進(jìn)行三維草繪。所述去噪、重新采樣和逼近,即對(duì)草繪線進(jìn)行特征檢測(cè)和光順處理,去除噪聲影 響,對(duì)草繪線重新采樣,用三次B樣條曲線來逼近草繪線。所述曲線造型技術(shù),即對(duì)款式線采用延長(zhǎng)、打斷、合并、增加、刪除、鏡像、距離調(diào)整 進(jìn)行一項(xiàng)多或多項(xiàng)選擇進(jìn)行細(xì)節(jié)編輯。所述插值方法,即對(duì)款式圖的衣片區(qū)域采用基于角度和偏移量的插值方法。據(jù)權(quán)利要求1所述的三基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于所 述三角化方法,即對(duì)衣片內(nèi)點(diǎn)采用基于柱面投影的Delaimay三角化方法建立網(wǎng)格。
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所述衣片的網(wǎng)格進(jìn)行拼接,即將所有衣片進(jìn)行合并生成完整的衣服網(wǎng)格。所述利用人體的特征建立三維款式模板,即根據(jù)人體的特征對(duì)服裝的款式線進(jìn)行 編碼,生成三維款式模板,利用人體特征及編碼信息進(jìn)行解碼即能獲得匹配新人體的合體 性三維服裝。本發(fā)明與現(xiàn)有其他服裝設(shè)計(jì)方法相比,具有的有益效果是1)設(shè)計(jì)者直接在三維人體上以任意視線方向進(jìn)行三維勾繪,利用勾繪草圖進(jìn)行三 維模型建模,直觀、快速,實(shí)現(xiàn)了任意視線方向上的款式造型設(shè)計(jì),便于各種類型設(shè)計(jì)人員 學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)。2)通過任意視線方向三維草圖勾繪生成的款式線,避免了二維草圖中對(duì)于Z方向 信息丟失的問題,完全保存了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)信息,實(shí)現(xiàn)了細(xì)節(jié)造型及精確造型。3)利用基于偏移量及角度插值方法獲得勻均的衣片插值點(diǎn),插值點(diǎn)根據(jù)三維款式 線計(jì)算出合理的偏移量,結(jié)合Delaimay三角化方法,所生成的衣服網(wǎng)格與人體具有良好的 貼合性,提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。4)利用人體的特征生成三維款式模板,快速完成服裝款式對(duì)不同人體的適應(yīng)性, 實(shí)現(xiàn)了服裝設(shè)計(jì)結(jié)果的重用,提高了設(shè)計(jì)效率。
圖1是本發(fā)明的具體技術(shù)路線。圖2是三維草圖繪制及三維款式線的生成。圖3是款式線編輯。圖4是基于角度和偏移量的衣片插值。圖5是基于柱面投影的Delaimay三角化網(wǎng)格生成。圖6是衣片拼接區(qū)域識(shí)別流程。圖7是服裝衣片網(wǎng)格拼接。圖8是三維服裝款式重用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明從三維服裝的快速設(shè)計(jì)出發(fā),實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于任意視線三維草圖服裝設(shè)計(jì)過 程,其技術(shù)路線如圖1所示,具體包含以下實(shí)施步驟1.基于人體距離場(chǎng)和八叉樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)技術(shù)得到三維點(diǎn)的定位,在人體模型周圍 以設(shè)計(jì)者所要求的分辨率來定義三維網(wǎng)格,對(duì)于網(wǎng)格中的每一點(diǎn),采用八叉樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 來保存點(diǎn)與人體模型的最短距離,當(dāng)要確定在某一方向上距離人體模型給定最短距離的點(diǎn) 時(shí),只需沿方向搜索即可。搜索具體步驟如下1)初始化參數(shù)t、P、Vdir, D、屯、dpre, S。其中t為搜索步長(zhǎng);P當(dāng)前搜索點(diǎn),初始 時(shí)為視線方向與人體網(wǎng)格的交點(diǎn)為搜索方向,即為視線的反方向;D為目標(biāo)距離汍為 當(dāng)前搜索點(diǎn)與人體最短距離;dpre為上一搜索點(diǎn)距人體最短距離;5為允許誤差;2)當(dāng)iD-d」< 6時(shí),已獲得搜索點(diǎn),退出;否則,轉(zhuǎn)3);
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3)P = P+Vdir*T,屯=f(P),其中fO3)計(jì)算P點(diǎn)距人體的最短距離;4)如果 D > d,Vdir = _l*Vdir,T = (d1+dpre)/2 ;返回 3);否則,轉(zhuǎn) 5);5) = P2,di = dpre,T = 2*T,轉(zhuǎn) 2);6)搜索結(jié)束。2.用戶設(shè)定服裝與人體的偏移量,利用鼠標(biāo)在人體表面的移動(dòng)獲得草繪線(如圖 2(a)所示)。通過鼠標(biāo)獲得的點(diǎn)為一個(gè)屏幕二維坐標(biāo),通過轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)Pm。 此時(shí)的視線方向?yàn)閂to,通過點(diǎn)Pm,沿視線方向能獲得與人體網(wǎng)格的交點(diǎn)Pb。然后以Pb為起 點(diǎn),沿方向,利用三維點(diǎn)定位方法即可獲得點(diǎn)Pm沿視線方向與人體相距最短距離d的點(diǎn) Ps,Ps為草繪線上的點(diǎn)。為了避免采樣過多的點(diǎn),并且不受用戶繪制速度的影響,按照一定 距離間隔取點(diǎn)并進(jìn)行連接即可獲得草繪線(如圖2(b)所示)。3.設(shè)計(jì)者在勾繪草繪線過程中會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)、偏移等情況,使得原始采集的草繪線 產(chǎn)生較多的噪聲,存在較多的無用的不規(guī)則折線。本發(fā)明采用濾波的方法對(duì)草繪線進(jìn)行處 理,草繪線中的噪聲多為高頻部分,采用降低高頻部分的低通濾波能有效減少草繪線的噪 聲部分,用高斯函數(shù)構(gòu)成一個(gè)在時(shí)域和頻域具有平滑性能的低通濾波器對(duì)草繪線進(jìn)行低通 濾波濾波后的款式線表示為PL' (t,(^,原草繪線為卩!^&⑴,&⑴,&⑴^貝!] 有
PL (t, a) = PL(Spx (t), Spy (t), Spz (0) g(t, cj) = (X(t, cj), Y(t, cr), Z(t, a))其中 為卷積運(yùn)算X(t, cr) = x(t) 0 g(t, cr)Y(tia) = y(t) g(t,cr)Z(t9a) = z(t)<S>g(t,a)
! 上其中=__ oo < ^ < 00, CT>0Gaussian分布參數(shù)o決定了濾波的寬度,當(dāng)0值大時(shí)過濾掉的高頻信息相應(yīng)減 少。4.由于繪制速度變化等原因,草繪線上各點(diǎn)的距離不一,有的部位存在大量距離 過近或重復(fù)的點(diǎn),需要對(duì)草繪線重采樣,用采樣點(diǎn)來描述草繪線。設(shè)定采樣步長(zhǎng)為d,長(zhǎng)度為 L的草繪線的采樣個(gè)數(shù)n為
Ln =—
d為了保持草繪線的基本形狀,本發(fā)明d取5個(gè)像素。5.本發(fā)明采用三次B樣條曲線逼近設(shè)計(jì)者輸入的草繪線,方法如下1)利用檢測(cè)出的特征點(diǎn),初始化B樣條曲線C;2)計(jì)算曲線C與目標(biāo)曲線的誤差值,如果滿足條件,結(jié)束;3)如果誤差過大,表明控制點(diǎn)較少;增加控制點(diǎn);4)如果控制點(diǎn)過多,去除控制點(diǎn);
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5)返回 2);6)逼近生成曲線結(jié)束。生成的三維服裝款式線如圖2 (c)所示。6.在生成款式線后,用戶通過編輯方法對(duì)款式線進(jìn)行更為細(xì)節(jié)的造型以獲得理想 的結(jié)果,本發(fā)明提供的編輯方法如下(如圖3所示)延長(zhǎng)以款式線Si的端點(diǎn)為起點(diǎn),繼續(xù)進(jìn)行勾繪,將新勾繪生成的款式線S2與Si 合并為一條款式線(如圖3(a)所示)。打斷以款式線51中的非端點(diǎn)點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行新的勾繪,生成新的款式線S2,并將Si 以點(diǎn)P打斷;或?qū)⒖钍骄€s3的端點(diǎn)移動(dòng)到P2,從P2點(diǎn)將Si打斷(如圖3 (b)所示)。合并將S2的端點(diǎn)稱動(dòng)到Si端點(diǎn)處,兩款式線合并(如圖3(c)所示)。增加控制點(diǎn)將控制點(diǎn)Pi增加新的控制點(diǎn)P2 (如圖3 (d)所示)。刪除控制點(diǎn)將控制點(diǎn)Pi刪除(如圖3 (d)所示)。鏡像將Si按水平方向鏡向,生成S2 (如圖3(e)所示)。距離調(diào)整以局部三維坐標(biāo)軸為向?qū)В瑢⒖刂泣c(diǎn)進(jìn)行三維移動(dòng)以調(diào)整款式線與人 體的偏移距離(如圖3(f)所示)。7.采用基于角度和偏移量的插值生成的內(nèi)插點(diǎn)同人體保持一定的距離關(guān)系,能獲 得貼合人體的網(wǎng)格,內(nèi)插點(diǎn)分布均勻,能獲得較好的網(wǎng)格質(zhì)量。插值方法具體如下衣片輪廓線與高度為y的水平面相交與仏,Pn點(diǎn),0為人體在y處的截面中心點(diǎn) (如圖4(a)所示)。在高度為y的水平面位置的插值過程(如圖4(b)所示),其中仏,Pn 為水平面與衣片輪廓線交點(diǎn),Qo,Qn為向量OPp 0Pn與人體交點(diǎn),向量與0Pn成角度a, 角度步長(zhǎng)為a step, d為系統(tǒng)設(shè)定的款式線與人體的固偏移量,h” h2為用戶對(duì)點(diǎn)&,Pn進(jìn)行 間隙調(diào)整的偏移量,插值過程如下1)設(shè)置向量OPi起始位置為0PQ方向;2)將向量OPi轉(zhuǎn)動(dòng)a step角度,此時(shí),OPi與0PQ夾角為a ,;3)判斷a i是否大于a,如果大于,則插值結(jié)束,否則轉(zhuǎn)4);4)沿向量OPi求與人體的交點(diǎn)Qi ;
Q^ x (fj — pi、5)計(jì)算角度a i處的偏移量cU&p^^w = K + 1 11 丄;
僅26)以Qi為起點(diǎn),沿向量OQi在距離場(chǎng)中搜索距人體最短距離為dpffset的點(diǎn)PyPi即 為角度a ,處的插值點(diǎn),轉(zhuǎn)2);7)插值結(jié)束。以衣片輪廓的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)為上下界,以一定的高度步長(zhǎng)分別進(jìn)行角度插值, 即可獲得衣片輪廓內(nèi)所有的插值點(diǎn)。在獲得某一高度的插值區(qū)域時(shí),會(huì)獲得一段或幾段區(qū) 域,在每段區(qū)域內(nèi)分別進(jìn)行角度插值,圖4(c)為獲得的衣片插值點(diǎn)。8.在獲得衣片邊界與插值點(diǎn)后,將三維點(diǎn)投影到二維,獲取二維網(wǎng)格拓?fù)湫畔ⅲ?將二維拓?fù)湫畔①x給三維頂點(diǎn)的方法生成三維網(wǎng)格。根據(jù)三維服裝的特點(diǎn),對(duì)插值點(diǎn)投影 到柱面,把柱面展開獲得二維點(diǎn),然后采用二維Delaimay三角化方法生成三角網(wǎng)格,將三 角網(wǎng)格的拓?fù)湫畔①x給三維點(diǎn)即可生成衣片的三維網(wǎng)格(如圖5(a) (b)所示)。9.服裝的三維款式圖存在多個(gè)衣片區(qū)域,需要對(duì)款式圖進(jìn)行區(qū)域識(shí)別,搜索出所有的封閉區(qū)域,搜索封閉區(qū)域的方法如圖6所示。算法為連通域中的每條邊確定一個(gè)方向, 以此方向作為參考方向,最后利用計(jì)算幾何判斷最終方向。10.分片生成的衣片網(wǎng)格在拓?fù)渖鲜欠蛛x的(如圖7(a)所示為衣片分片區(qū)域,如 圖7(b)所示分片區(qū)域網(wǎng)格),要進(jìn)行邊界識(shí)別,去除重復(fù)的邊界點(diǎn),將兩鄰兩塊衣片的網(wǎng)格 頂點(diǎn)信息、拓?fù)湫畔⒑喜?如圖7(c)所示),完成整體服裝拼接需要將所有衣片進(jìn)行合并生 成完整的衣服網(wǎng)格(如圖7(d)所示)。11.將已建立的服裝款式圖(如圖8(a)所示),應(yīng)用到其他人體上(如圖8(b)所 示),由于人體體形差異,出現(xiàn)款式線S2,S3進(jìn)入人體及其它款式線位置及偏移量不合理 等錯(cuò)誤。本發(fā)明根據(jù)人體的特征對(duì)服裝的款式線進(jìn)行編碼,生成三維款式模板,當(dāng)三維款式 模板應(yīng)用到其它服裝時(shí),利用人體特征及編碼信息進(jìn)行解碼即可獲得匹配新人體的合體性 三維服裝。根據(jù)人體特征,本發(fā)明提取人體7個(gè)主要位置的特征點(diǎn)(如圖8(c)所示)1)胯部特征點(diǎn)通過人體中心點(diǎn)做一豎直切面,截面環(huán)中y值最小點(diǎn);2)腰部特征點(diǎn)位于胸部與臀部周長(zhǎng)最小的截面環(huán);3)頸部特征點(diǎn)中心面上最向內(nèi)凹陷的頂點(diǎn);4)胸部特征點(diǎn)腰部與頸部區(qū)間最向外突出的點(diǎn);5)腹部特征點(diǎn)根據(jù)人體比例求出;6)膝蓋特征點(diǎn)根據(jù)人體比例求出;7)腳踝特征點(diǎn)根據(jù)人體比例求出。將三維款式線控制點(diǎn)與人體特征點(diǎn)的相對(duì)位置進(jìn)行高度編碼,如圖8 (d)所示。編 碼定義為U,idxi,idx2},其中入為控制點(diǎn)P在相臨兩人體特征點(diǎn)所占的比例。Idxl,idx2 為人體特征點(diǎn)的序號(hào)。將三維款式線在相應(yīng)高度人體橫截面的角度與偏移量關(guān)系進(jìn)行角度 與偏移量編碼,如圖8(e)所示。編碼定義為{>,S},其中a為控制點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的角度,8 為控制點(diǎn)在此角度上的偏移量。完成所有款式線的編碼后,將編碼信息保存為模版。當(dāng)此 三維款式應(yīng)用于其它人體時(shí),將編碼信息根據(jù)新的人體的特征信息進(jìn)行解碼,即可獲得合 體的款式線,然后利用上節(jié)網(wǎng)格生成算法即可生成新的服裝網(wǎng)格。圖8(f)為應(yīng)用模板生成 的合體的三維款式線。
權(quán)利要求
一種基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于基于人體距離場(chǎng)和八叉樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)技術(shù),提出任意視線方向的三維草繪交互,直接在三維人體模型表面勾繪服裝三維草繪線,通過去噪、重新采樣和逼近,建立三維服裝款式線,利用曲線造型技術(shù),對(duì)三維服裝款式線進(jìn)行編輯,得到三維服裝款式圖;根據(jù)三維服裝款式圖,利用插值方法,獲取衣片區(qū)域內(nèi)的點(diǎn),利用三角化方法,生成三維衣片網(wǎng)格,將衣片的網(wǎng)格進(jìn)行拼接,得到三維服裝;利用人體特征建立三維服裝款式模板,根據(jù)用戶輸入,生成合體的三維服裝款式線,得到三維服裝,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同人體的服裝設(shè)計(jì)結(jié)果重用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述 人體距離場(chǎng)和八叉樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)技術(shù),即空間中任意一點(diǎn)到人體表面的最短距離的信息,保 存于八叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,并且以文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)、載入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述 任意視線方向的三維草繪交互,即用戶根據(jù)設(shè)計(jì)的需要和操作的方便從不同的視線角度對(duì) 人體模型進(jìn)行三維草繪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述 去噪、重新采樣和逼近,即對(duì)草繪線進(jìn)行特征檢測(cè)和光順處理,去除噪聲影響,對(duì)草繪線重 新采樣,用三次B樣條曲線來逼近草繪線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述 曲線造型技術(shù),即對(duì)款式線采用延長(zhǎng)、打斷、合并、增加、刪除、鏡像、距離調(diào)整進(jìn)行一項(xiàng)多或 多項(xiàng)選擇進(jìn)行細(xì)節(jié)編輯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述 插值方法,即對(duì)款式圖的衣片區(qū)域采用基于角度和偏移量的插值方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于所 述三角化方法,即對(duì)衣片內(nèi)點(diǎn)采用基于柱面投影的Delaimay三角化方法建立網(wǎng)格。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述 衣片的網(wǎng)格進(jìn)行拼接,即將所有衣片進(jìn)行合并生成完整的衣服網(wǎng)格。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述 利用人體的特征建立三維款式模板,即根據(jù)人體的特征對(duì)服裝的款式線進(jìn)行編碼,生成三 維款式模板,利用人體特征及編碼信息進(jìn)行解碼即能獲得匹配新人體的合體性三維服裝。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于任意視線三維草圖的服裝設(shè)計(jì)方法?;谌梭w距離場(chǎng)和八叉樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)技術(shù),提出任意視線方向的三維草繪交互,直接在三維人體模型表面勾繪服裝三維草繪線,通過去噪、重新采樣、逼近,建立三維款式線,利用曲線造型技術(shù),對(duì)款式線進(jìn)行編輯,得到款式圖;根據(jù)三維款式圖,利用插值方法,獲取衣片區(qū)域內(nèi)的點(diǎn),利用三角化方法,生成三維衣片網(wǎng)格,將衣片的網(wǎng)格進(jìn)行拼接,得到三維服裝;建立三維款式模板,根據(jù)用戶輸入,生成合體的款式線,得到三維服裝,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同人體的服裝設(shè)計(jì)結(jié)果重用。本發(fā)明能直觀、快速的完成三維服裝設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)三維服裝細(xì)節(jié)及精確造型,實(shí)現(xiàn)三維服裝設(shè)計(jì)結(jié)果的重用,大幅度提高三維服裝設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101826126SQ20101014008
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者劉正, 王進(jìn), 耿玉磊, 陸國(guó)棟 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)