本發(fā)明涉及一種三維虛擬服裝的立體剪裁方法，主要用于服裝輔助設(shè)計，屬于計算機科學(xué)中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在服裝領(lǐng)域的研究越來越受到人們的關(guān)注，三維虛擬服裝的研究已經(jīng)成為紡織服裝領(lǐng)域的熱門課題。三維服裝模型在三維虛擬試衣、三維影視、三維網(wǎng)絡(luò)游戲等領(lǐng)域扮演著重要的角色，隨著這些應(yīng)用的不斷發(fā)展，三維服裝仿真的實用性與商業(yè)價值已經(jīng)不言而喻了。

通過計算機輔助設(shè)計技術(shù)構(gòu)建的虛擬三維服裝模型是個復(fù)雜的過程，需要耗費大量的時間資源?，F(xiàn)有的三維服裝的著裝效果的展示方法中，皆是將服裝應(yīng)用在特定的人體姿態(tài)上，為了更好的展示三維服裝的著裝效果，需要將三維虛擬服裝在不同人體模型表面呈現(xiàn)，此時，需要對三維虛擬服裝進行精確快速虛擬剪裁，目前現(xiàn)有技術(shù)中還是空白。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何對三維虛擬服裝進行精確快速虛擬剪裁。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種三維虛擬服裝的立體剪裁方法，其特征在于，該方法由以下5個步驟組成：

步驟1：將三維虛擬服裝網(wǎng)格存儲為半邊結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格；

步驟2：通過切割平面與三維虛擬服裝網(wǎng)格的交線確定切割路徑；

步驟3：對切割路徑分類處理，分割三角形。

步驟4：分離三角形；

對切割路徑所在的三角形進行分割以后，分割路徑會成為三角形的一條邊，如果此邊不為邊界，將此邊所在的兩個三角形進行分離，這樣分割路徑所在的邊都成為了邊界邊；

步驟5：對三維裁片進行分組；

通過對邊界邊所連接的三角形的遍歷，將邊界邊隔離的三角形網(wǎng)格分離出來，形成獨立的裁片。

優(yōu)選地，所述步驟2包括如下步驟：

步驟2.1：確定切割三維虛擬服裝網(wǎng)格的切割平面；

步驟2.2：連接切割三維虛擬服裝網(wǎng)格的切割平面；

步驟2.3：求得切割平面和三維虛擬服裝網(wǎng)格的交線；

步驟2.4：篩選符合條件的交線作為切割線；

步驟2.5：連接切割線，并排序，作為切割路徑。

優(yōu)選地，所述步驟2.1中，對于手動確定切割路徑的情況，確定切割平面的具體方法為：

方法一：使用兩個指定點和當前視點確定切割平面；兩個指定點射設(shè)為ps和pe，當前視點設(shè)為pviewer，通過pviewer和鼠標點擊位置pmouse來確定一條射線l，射線l方向為pmouse-pviewer；使用射線l與三維虛擬服裝網(wǎng)格求交點，在交點中選出距離pviewer最近的交點作為ps，使用同樣的方法確定pe；使用ps、pe、pviewer確定切割平面αi；此方法適用于手動確定切割路徑。

優(yōu)選地，所述步驟2.1中，對于確定切割路徑起始點和終點后，根據(jù)切割部位確定切割路徑的情況，確定切割平面的具體方法為：

方法二：使用兩個指定點和指定視角確定切割平面。

優(yōu)選地，所述步驟2.1中，對于整體切割情況，確定切割平面的具體方法為：方法三：使用指定點和指定法向量確定切割平面。

優(yōu)選地，所述步驟2.2中，在手工確定切割路徑的情況下，當出現(xiàn)多于兩個指定點時，會出現(xiàn)多個切割平面，此時根據(jù)切割平面的交點，將切割平面連接在一起，以形成連續(xù)的切割路徑；為了連接兩個相鄰的切割平面，前一個指定點作為當前指定點的起始點，使用前一個指定點、當前指定點、當前視角來確定當前切割面。

優(yōu)選地，所述步驟2.4中，篩選條件遵循以下原則：

原則一：對于方法一、方法二確定的切割平面，找到以ps為起點、以pe為終點、且路徑最短的交線作為切割線；

原則二：對于方法三確定的切割平面，找到通過指定點且連續(xù)的相交線作為切割線；

原則三：如果當前指定點處于的三角形的邊中有邊界邊，設(shè)為lb；將切割線擴展到邊界邊；當前指定點設(shè)為pc，與pc相鄰的指定點設(shè)為pp，使用起始點為pc、方向為pc-pp的射線l與lb求交點，設(shè)交點為p′c，那么切割線pppc更新為ppp′c。

優(yōu)選地，所述步驟2.5中，切割線的連接排序遵循以下原則：

原則一：對于閉合切割線，按照逆時針排序，起點與終點重合；

原則二：對應(yīng)非閉合切割線，起點為第一個指定點，終點為最后一個指定點。

優(yōu)選地，所述步驟3中，按照切路徑與其所在三角形的關(guān)系，將切割路徑分為三類：

第一類：起點為三角形頂點；按照終點的位置分為五小類：

1)終點為起點所在三角形的一個頂點，終點起點不重合；此類三角形不分割；

2)終點為起點所在三角形邊上一個點，終點和起點所在邊相同，終點起點不重合；此類三角形，終點所在邊需要分割，如果終點所在邊不為邊界，終點所在邊的鄰邊三角形也需要分割；

3)終點為起點所在三角形內(nèi)部一個點，終點起點不重合；此類三角形，需要以終點為中心進行分割；

4)終點為起點所在三角形邊上一個點，終點和起點所在邊不同，終點起點不重合；此類三角形，終點所在邊需要分割，如果終點所在邊不為邊界，終點所在邊的鄰邊三角形也需要分割；

5)終點為起點鄰邊三角形內(nèi)一點；此類三角形需要計算出起點和終點所構(gòu)成的線段與起點所在三角形邊的交點，將原來的分割路徑，分為兩段，再分別切割三角形。

第二類：起點在三角形的一條邊上，與邊的頂點不重合，與終點不重合；

對此起點所在的三角形，通過分割起點所在的邊，如果起點所在的邊不為邊界邊，分割起點所在邊的鄰邊三角形，使得起點變?yōu)槿切蔚囊粋€頂點；此時切割路徑與三角形的關(guān)系會變成第一類，按照第一類方法進行切割；

第三類：起點在三角形的內(nèi)部，與頂點不重合，不在三角形邊上，與終點不重合；

對此起點所在的三角形，以起點為中心，將三角形進行分割；此時切割路徑與三角形的關(guān)系會變成第一類，按照第一類方法進行切割。

優(yōu)選地，所述步驟4中，分離方法為：設(shè)分離邊所在邊為l、l的鄰居邊為l′；以l為邊構(gòu)造三角形α，以l′為邊構(gòu)造三角形α′；刪除α、α′，此時l和l′變?yōu)檫吔邕叀?/p>

本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過對三維虛擬服裝進行精確快速虛擬剪裁和面片分割，可以有效地在不同人體模型表面實現(xiàn)自由組合，構(gòu)造新的著裝形態(tài)。

附圖說明

圖1為三維虛擬服裝的立體剪裁總體示意圖；(a)源服裝；(b)使用本發(fā)明剪裁后的服裝裁片前面；(c)使用本發(fā)明剪裁后的服裝裁片后面；(d)使用本發(fā)明剪裁后的服裝裁片側(cè)面；

圖2為三點確定切割平面示意圖；

圖3為切割平面的連接示意圖；

圖4為切割線的生成示意圖；

圖5為切割路徑的生成示意圖；

圖6為切割路徑和其所在三角形的關(guān)系；(a)起點為三角形的頂點，終點為三角形的頂點；(b)起點為三角形的頂點，終點與起點在同一條邊；(c)起點為三角形頂點，終點在三角形內(nèi)；(d)起點為三角形頂點，終點在三角形邊上，起點終點不在一條邊；(e)起點、終點不在一個三角形內(nèi)；

圖7為分離三角形；(a)分割邊和分割邊的鄰邊；(b)分割邊和分割邊的鄰邊構(gòu)造的三角形；(c)分離的兩個三角形；

圖8為裁片分組示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本實施例提供了一種三維虛擬服裝的立體剪裁方法，如圖1所示，圖1(a)為源服裝；圖1(b)為使用本發(fā)明剪裁后的服裝裁片前面；圖1(c)為使用本發(fā)明剪裁后的服裝裁片后面；圖1(d)為使用本發(fā)明剪裁后的服裝裁片側(cè)面。

具體步驟如下：

步驟1：將三維虛擬服裝網(wǎng)格存儲為半邊結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格。

步驟2：通過切割平面與三維虛擬服裝網(wǎng)格的交線來確定切割路徑。

具體需要以下步驟：

步驟2.1：確定切割三維虛擬服裝網(wǎng)格的切割平面。

通過以下三個方法來確定切割平面：

方法一、使用兩個指定點，和當前視點確定切割平面。兩個指定點射設(shè)為ps和pe，當前視點設(shè)為pviewer。通過pviewer和鼠標點擊位置pmouse，來確定一條射線l，其方向為pmouse-pviewer，使用射線l與三維虛擬服裝網(wǎng)格求交點，在交點中選出距離pviewer最近的交點作為ps，使用同樣的方法確定pe。使用ps、pe、pviewer確定切割平面αi。此方法適用于手動確定切割路徑，如圖2。

方法二、使用兩個指定點和指定視角確定切割平面。此方法適用于確定切割路徑起始點和終點后，根據(jù)切割部位確定切割路徑。

方法三、使用指定點和指定法向量確定切割平面。此方法適用于整體切割。

步驟2.2：連接切割三維虛擬服裝網(wǎng)格的切割平面。

在手工確定切割路徑的情況下，當出現(xiàn)多于兩個指定點時，會出現(xiàn)多個切割平面，需要根據(jù)切割平面的交點，將切割平面連接在一起，以形成連續(xù)的切割路徑。為了連接兩個相鄰的切割平面，前一個指定點會作為當前指定點的起始點，使用前一個指定點、當前指定點、當前視角來確定當前切割面，如圖3。

步驟2.3：求得切割平面和三維虛擬服裝網(wǎng)格的交線，如圖4。

步驟2.4：篩選符合條件的交線作為切割線。

篩選條件遵循以下原則：

原則一、對于方法一、方法二確定的切割平面，找到以ps為起點、以pe為終點、且路徑最短的交線作為切割線。

原則二、對于方法三而確定的切割平面，找到通過指定點且連續(xù)的相交線作為切割線。

原則三、如果當前指定點處于的三角形的邊中有邊界邊，設(shè)為lb，將切割線擴展到邊界邊。當前指定點設(shè)為pc，與pc相鄰的指定點設(shè)為pp，使用起始點為pc，方向為pc-pp的射線l，與lb求交點，設(shè)交點為p′c，那么切割線pppc，更新為ppp′c。

步驟2.5：連接切割線，并排序，作為切割路徑，如圖5。

切割線的連接排序遵循以下原則：

原則一、對于閉合切割線，按照逆時針排序，起點與終點重合。

原則二、對應(yīng)非閉合切割線，起點為第一個指定點，終點為最后一個指定點。

步驟3、對切割路徑分類處理，分割三角形。

按照切路徑與其所在三角形的關(guān)系，將切割路徑分為三類：

如圖6，第一類：起點為三角形頂點。按照終點的位置分為五小類：

1、終點為起點所在三角形的一個頂點，終點起點不重合。此類三角形不分割。如圖6(a)。

2、終點為起點所在三角形邊上一個點，終點和起點所在邊相同，終點起點不重合。此類三角形，終點所在邊需要分割，如果終點所在邊不為邊界，終點所在邊的鄰邊三角形也需要分割。如圖6(b)。

3、終點為起點所在三角形內(nèi)部一個點，終點起點不重合。此類三角形，需要以終點為中心進行分割。如圖6(c)。

4、終點為起點所在三角形邊上一個點，終點和起點所在邊不同，終點起點不重合。此類三角形，終點所在邊需要分割，如果終點所在邊不為邊界，終點所在邊的鄰邊三角形也需要分割。如圖6(d)。

5、終點為起點鄰邊三角形內(nèi)一點。此類三角形需要計算出起點和終點所構(gòu)成的線段與起點所在三角形邊的交點，將原來的分割路徑，分為兩段，再分別切割三角形，如圖6(e)。

第二類：起點在三角形的一條邊上，與邊的頂點不重合，與終點不重合。

對此起點所在的三角形，通過分割起點所在的邊，如果起點所在的邊不為邊界邊，分割起點所在邊的鄰邊三角形，使得起點變?yōu)槿切蔚囊粋€頂點。此時切割路徑與三角形的關(guān)系會變成第一類，按照第一類方法進行切割。

第三類：起點在三角形的內(nèi)部，與頂點不重合，不在三角形邊上，與終點不重合。

對此起點所在的三角形，以起點為中心，將三角形進行分割。此時切割路徑與三角形的關(guān)系會變成第一類，按照第一類方法進行切割。

步驟4：分離三角形，如圖7。

經(jīng)過步驟3，對切割路徑所在的三角形進行分割以后，分割路徑會成為三角形的一條邊，如果此邊不為邊界，將此邊所在的兩個三角形進行分離，分離步驟如下：如圖7(a)，設(shè)分離邊所在邊為l，l的鄰居邊設(shè)為l′。

1、以l為邊構(gòu)造三角形α，以l′為邊構(gòu)造三角形α′，如圖7(b)。

2、刪除α、α′，此時l和l′變?yōu)檫吔邕?，如圖7(c)。

步驟5：對三維裁片進行分組，如圖8。

經(jīng)過步驟4，分割路徑所在的邊都成為了邊界邊，通過對邊界邊所連接的三角形的遍歷，可以將邊界邊隔離的三角形網(wǎng)格分離出來，形成獨立的裁片。