一種基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法，包括：選取常用的服用織物面料樣本；基于織物的幾何屬性的材質(zhì)測量；基于織物的幾何約束形變仿真；基于織物的幾何仿真驗(yàn)證。實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，并且該方法通過直接測量真實(shí)的織物樣本，獲得相應(yīng)的表現(xiàn)織物懸垂特性的特征參數(shù)，直接運(yùn)用于織物的幾何仿真，克服了基于物理的KES-FB等系統(tǒng)復(fù)雜、成本昂貴的缺點(diǎn)。
【專利說明】一種基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及織物仿真【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，一些物理測試方法已經(jīng)被提議用來測量織物仿真柔性參數(shù)。紡織工程研究者們直接通過昂貴的測試設(shè)備，例如KES-FB系統(tǒng)(Kawabata Evaluation System)、FAST系統(tǒng)(Fabric Assurance by Simple Testing)、FAM0US[3](Fabric automatic measurementand optimization universal system)以及 ITT (Instron Tensile Tester)等來石角定描述織物物理參數(shù)，過于關(guān)注織物的本身特性，強(qiáng)調(diào)織物結(jié)構(gòu)和材料性能對織物仿真的影響。
[0003]基于物理的織物柔性參數(shù)測量設(shè)備昂貴，且測試的物理參數(shù)運(yùn)用于基于物理的織物仿真建模，無法直接運(yùn)用于織物的幾何仿真建模。而將這些測量的物理參數(shù)運(yùn)用于基于物理的織物仿真模擬方法中，需要在每個(gè)時(shí)間步求解較多隱式動(dòng)力方程，計(jì)算效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是涉及一種基于數(shù)據(jù)測量的方式和三維網(wǎng)格表面變形(幾何)的理論，提出織物仿真模型，實(shí)現(xiàn)織物和服裝褶皺的真實(shí)感效果。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法，包括:
[0006]選取常用的服用織物面料樣本；
[0007]基于織物的幾何屬性的材質(zhì)測量；
[0008]基于織物的幾何約束形變仿真；
[0009]基于織物的幾何仿真驗(yàn)證。
[0010]所述常用的服用織物面料樣本包括:絲綢、牛仔布、棉、亞麻、尼龍、聚酯纖維、羊毛呢；或者由這些材料組成的織物。
[0011]所述基于織物的幾何屬性的材質(zhì)測量包括:
[0012]恢復(fù)性測量；
[0013]拉伸性測量；
[0014]彎曲度測量。
[0015]所述基于織物的幾何屬性的材質(zhì)測量還包括:
[0016]對材質(zhì)測量的參數(shù)估值，以及對參數(shù)擬合優(yōu)化。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果，克服了基于物理的織物仿真計(jì)算復(fù)雜，效率較低的缺點(diǎn)。并且該方法通過直接測量真實(shí)的織物樣本，獲得相應(yīng)的表現(xiàn)織物懸垂特性的特征參數(shù)，直接運(yùn)用于織物的幾何仿真，克服了基于物理的KES-FB等系統(tǒng)復(fù)雜、成本昂貴的缺點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的幾何測量系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的恢復(fù)性測量的方法示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的拉伸性測量的方法示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的彎曲性測量的方法示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]本專利基于數(shù)據(jù)測量的方式和三維網(wǎng)格表面變形(幾何)的理論，提出織物仿真模型，實(shí)現(xiàn)織物和服裝褶皺的真實(shí)感效果。克服了基于物理的織物仿真計(jì)算復(fù)雜，效率較低的缺點(diǎn)。并且該方法通過直接測量真實(shí)的織物樣本，獲得相應(yīng)的表現(xiàn)織物懸垂特性的特征參數(shù)，直接運(yùn)用于織物的幾何仿真，克服了基于物理的KES-FB等系統(tǒng)復(fù)雜、成本昂貴的缺點(diǎn)。
[0026]本專利提出了一種用于織物仿真中基于幾何的材質(zhì)測量方法。該方法是通過直接測量真實(shí)的織物樣本，獲得相應(yīng)的表現(xiàn)織物懸垂特性的特征參數(shù)。在此基礎(chǔ)上形成一套對織物懸垂性能客觀、合理、科學(xué)的描述指標(biāo)體系。通過實(shí)驗(yàn)，我們測量了對織物懸垂性能影響最重要的三個(gè)幾何變量，而且通過測量環(huán)境的搭建以及對測量數(shù)據(jù)的量化分析，我們可以得到最能反映不同材質(zhì)織物樣本的優(yōu)化特征參數(shù)。
[0027]材質(zhì)屬性:當(dāng)人穿上服裝做不同的姿勢時(shí)，由于大部分衣服布料都不是彈性材料的，織物本身形狀是沒有被拉伸或壓縮的，而是因?yàn)槠渚哂械膹澢再|(zhì)，且發(fā)生了托拉、碰撞等使得織物表面局部產(chǎn)生了不同的褶皺細(xì)節(jié)。因此，織物模擬的結(jié)果要能真正仿真織物的變形行為，就需要考慮不同面料對其形態(tài)的影響，因?yàn)槲覀兊囊曈X對織物的形態(tài)很敏感，在某種程度上，我們可以識別織物簡單的形狀和變化。不同的織物面料屬性，使得其在懸垂以及起褶皺時(shí)呈現(xiàn)出不同的效果。
[0028]所有的織物樣本，其都展現(xiàn)出了各自的非線性和各向異性的織物行為?？椢锓抡娼Ｖ校捎诓煌目椢锊馁|(zhì)屬性，在受到不同力的作用下，服用織物會發(fā)生拉伸形變，彎曲形變以及剪切形變等，這些變形行為將確定服裝穿著外觀有關(guān)的懸垂特性、褶皺特性以及彎曲特性等。這些特性關(guān)系到服裝功能和服裝款式的體現(xiàn)，以及最后的著裝效果?？椢锏挠?jì)算機(jī)仿真效果是與織物的具體類別有關(guān)的，不同類別的織物具有不同的服用性能。例如，紅色絲綢雖然其手感柔軟，但卻不容易發(fā)生拉伸形變。因此，我們提出的用一種創(chuàng)新的幾何方法建立真實(shí)的實(shí)驗(yàn)裝置，用來測量能夠反映面料屬性的三個(gè)主要關(guān)鍵因素，分別是:恢復(fù)性、拉伸和彎曲性。
[0029]恢復(fù)性測量:為了更好得獲取織物在形變后的恢復(fù)性，即織物的懸垂性能，我們設(shè)計(jì)了一系列的實(shí)驗(yàn)來測試織物樣本的投影面積比。將織物展開平整地放在桌面上，記錄其初始面積。然后，將織物樣本揉成一團(tuán)后放到固定的擺放位置，重復(fù)測試10次以上，記錄其面積變化。首先統(tǒng)計(jì)圖像中黑色像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，則黑色區(qū)域的面積=圖像實(shí)際成像面積大小X黑色像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)/圖像像素點(diǎn)的總個(gè)數(shù)。整個(gè)測量工具用到了 Canon E0S550D(日本產(chǎn))的單反相機(jī)一臺(3.7fps and a DIGIC4processor),相機(jī)離測量織物樣本的焦距距離為71.5cm。見圖2。[0030]拉伸性測量:在我們的測試方法中，固定織物對角線上其他三個(gè)頂點(diǎn)，拉伸剩余的那一個(gè)頂點(diǎn)，拉伸10次，每一次都用一個(gè)拉力計(jì)進(jìn)行拉伸，拉力的范圍在(400g，900g)，拉力方向?yàn)镺度。然后用直尺測量被拉伸的對角線的長度。記錄數(shù)值，并同時(shí)拍下不同拉伸次數(shù)下每一塊織物樣本的照片，見圖3。
[0031]彎曲度測量:我們通過測量織物褶皺的彎曲角度和褶皺最高角。直觀而且直接得到關(guān)于織物彎曲度性能的幾何數(shù)據(jù)。見圖4。
[0032]參數(shù)估計(jì):為了歸納統(tǒng)一樣本的統(tǒng)計(jì)概率分布性，我們通過歸一化，將每種織物樣本中的測量數(shù)據(jù)的最小值和最大值分別為訓(xùn)練樣本的最大值和最小值。歸一化在0-1之間。通過歸一化的結(jié)果，可以得到材質(zhì)屬性三個(gè)參數(shù)θκ，θ5, ΘΒ之間的相關(guān)性，以及在投影面積，長度和高度的幾何變化上的相關(guān)性。
[0033]具有材質(zhì)感知的織物幾何仿真:基于測量的織物材質(zhì)屬性，LiLiu[4]定義了一個(gè)與之對應(yīng)的全局的非線性能量函數(shù)的優(yōu)化過程，其中包含的三個(gè)能量項(xiàng)分別是頂點(diǎn)位置，邊長和二面角。在整個(gè)仿真過程中，我們使用了材質(zhì)學(xué)習(xí)的方法，基于測量得到的量化數(shù)據(jù)與每個(gè)能量項(xiàng)的權(quán)重建立了材質(zhì)感知的映射關(guān)系，將以上三個(gè)能量項(xiàng)統(tǒng)一在一個(gè)框架里就得到了最終的織物仿真中的幾何能量模型。整個(gè)形變過程是當(dāng)Ερ，Ε1;ΕΡ和都達(dá)到最小值條件。因此，織物仿真可以轉(zhuǎn)化為基于幾何約束的形變過程。我們的目標(biāo)就是要求解以下非線性能量函數(shù)最小化問題:
【權(quán)利要求】
1.一種基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法，其特征在于，包括: 選取常用的服用織物面料樣本； 基于織物的幾何屬性的材質(zhì)測量； 基于織物的幾何約束形變仿真； 基于織物的幾何仿真驗(yàn)證。
2.如權(quán)利要求1所述的基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法，其特征在于，所述常用的服用織物面料樣本包括:絲綢、牛仔布、棉、亞麻、尼龍、聚酯纖維、羊毛呢；或者由這些材料組成的織物。
3.如權(quán)利要求1所述的基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法，其特征在于，所述基于織物的幾何屬性的材質(zhì)測量包括: 恢復(fù)性測量； 拉伸性測量； 彎曲度測量。
4.如權(quán)利要求3所述的基于幾何測量的織物仿真模型生成的方法，其特征在于，所述基于織物的幾何屬性的材質(zhì)測量還包括: 對材質(zhì)測量的參數(shù)估值，以及對參數(shù)擬合優(yōu)化。
【文檔編號】G06F17/50GK103559349SQ201310529565
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】王若梅, 羅笑南, 劉驪, 曾珊 申請人:廣州中大數(shù)字家庭工程技術(shù)研究中心有限公司, 中山大學(xué)