刘智斌[1]2004年在《织物动感模拟的算法研究与实现》文中进行了进一步梳理随着虚拟现实和计算机动画技术的发展以及服装CAD等领域的迫切需要，织物的动感模拟成为一个愈来愈重要的研究方向。织物建模是织物动感模拟的基础。本文通过对织物的性能和各种物理模型的分析，采用质点-弹簧模型，并对其进行了动力学分析，得出了微分方程。本文采用了四阶龙格-库塔法对微分方程进行求解，获得了织物在叁维空间中的运动形态。质点-弹簧模型在应用中存在过度拉伸的问题，本文指出了传统方法处理这个问题的缺陷，构造了用于调整织物模型过度拉伸的非线性函数，有效地解决了这一问题。动态显示对织物的模拟效果有重要影响。本文提出了一种动态处理风的函数和算法，大大提高了运算效率、增强了显示效果。碰撞检测和碰撞响应是织物动感模拟中的关键问题。本文利用层次包围盒的思想对织物碰撞检测算法进行了研究，解决了碰撞检测和自碰撞检测的实时处理问题。在碰撞检测算法的基础上提出了一种思路，将织物自碰撞检测问题通过递归归结为碰撞检测问题来讨论。同时，讨论了基本几何元之间的碰撞检测问题，将其归结为点—叁角形法。检测到有碰撞发生后，利用力学原理，对质点进行碰撞响应处理。纹理映射是实现真实感织物的重要环节。本文研究了2D到3D的纹理映射方法，并将二维的纹理图像映射到织物模型上,使其具有织物的纹理特征。本项目以VC++6.0和OpenGL为开发工具，在开发中自始至终贯彻了面向对象的编程思想，以建模、数值求解、碰撞检测和碰撞响应、纹理映射为次序实现了织物的动感模拟。结果显示，以上方法实现了织物动感模拟的逼真性并达到了实时的效果，为下一步开发打下了基础。
吴梦熊[2]2008年在《叁维织物动态真实感仿真技术研究与实现》文中进行了进一步梳理近年来,随着计算机图形学、计算机视觉和虚拟现实等相关领域的飞速发展,叁维织物动态仿真技术因其广泛的应用前景逐渐成为一个研究的热点。本论文正是针对叁维织物动态仿真研究领域的相关技术进行了深入的分析和研究,对本人的工作进行了论述。本文"叁维织物动态真实感仿真技术研究与实现"是上海市教委的重点学科建设项目"服装设计与信息数字化研究"建设内容的子项目"基于风格的智能服装款式结构设计系统"的后续研究。本文秉承服装款式智能设计系统的设计思想,在其基础上研究服装叁维动态真实感显示的可行性。以简单织物为对象,使用弹簧质点模型对其进行建模。通过织物物理性能的实验数据设置虚拟织物的物理属性参数,通过模拟自然环境下的织物内力和外力作用,以及与特殊物体的碰撞检测及响应,模拟真实条件下织物动态运动情况。使设计人员能够更直观地感受到所设计服装的静态和动态效果。本文的研究工作主要包括以下内容:织物建模是织物动感模拟的基础。本文对现今比较流行的集中织物建模方法进行了详细的分析和比较。通过对织物的性能和各种物理模型的分析,采用弹簧-质点模型,并对其进行了动力学分析,得出了微分方程。本文采用了欧拉积分法、中点积分法和四阶龙格一库塔法对微分方程进行求解,获得了织物在叁维空间中的运动形态。并且为之后的碰撞检测和响应以及纹理映射等技术做好铺垫。碰撞检测和碰撞响应是织物动感模拟中的关键问题。本文在己建立的弹簧-质点模型上讨论与简单几何体的碰撞问题,包括了与球体和平面的碰撞问题。通过简化模型,很好地解决了碰撞的实时处理问题。在碰撞响应问题上可以通过调节织物的参数产生不同的响应效果。纹理映射是实现真实感织物的重要环节。本文研究了2D到3D的纹理映射方法,并将二维的纹理图像映射到织物模型上,使其具有织物的纹理特征。本项目以VC++6.0和OpenGL为开发工具,在开发中自始至终贯彻了面向对象的编程思想,以建模、数值求解、碰撞检测和碰撞响应、纹理映射为次序实现了织物的动感模拟。结果显示,以上方法实现了织物动感模拟的逼真性并达到了实时的效果,为下一步开发打下了基础。文中提出的相关技术、方法在纺织、服装叁维化方面有较大的参考价值。
褚励耘[3]2008年在《叁维柔性织物动态模拟的研究》文中指出织物仿真常指对柔性纺织品静态和动态以及着装效果和性能的计算机模拟。从目前的研究现状来看,二维织物的仿真显示研究较为普遍,以此为基础的二维服装CAD系统已基本成熟。目前建立基于柔性织物的叁维服装模型,对虚拟服装进行动态仿真及交互设计成为研究热点。而对织物进行逼真模拟是实现叁维服装造型的首要前提。材料的多样性、结构的复杂性、性状的不规则性都给织物的造型和动态仿真带来很大的困难,因此叁维柔性织物动态仿真技术仍处于研究状态。本文通过织物变形的物理模型的建立及其动力学分析、采用非物理学模型从视觉效果上建立织物运动模型以及织物运动过程图案变形的仿真等几方面来研究织物的叁维动态模拟。对织物的各种建模方法和织物物理性能进行分析之后,可以发现弹簧——粒子模型具有建模简单、计算机容易实现、参数可以自由设定的优点。但该模型对织物材料表述简单、不完全,反映材料特性比较困难。本文采用改进的弹簧——粒子模型,在原模型的基础上,加入了柔性织物的固有属性,将叁种弹簧分别与织物的拉伸性能、剪切性能和弯曲性能对应起来,对结构弹簧、剪切弹簧、弯曲弹簧采用不同的弹性系数,同时加入了外力对柔性织物的作用,使得计算结果更具有真实感,模拟效果更逼真。织物动态仿真中采用物理学方程较为普遍,但采用迭代算法后,计算量很大,不能满足实时的要求,本文尝试采用非物理学模型,提出基于风噪声的叁维织物模拟方法,以1/f噪声与Perlin噪声为基本方程,实现叁维织物运动过程的模拟。把1/f和Perlin噪声模型应用于织物动态模拟,由于采用了非迭代算法,显示出较快的显示速度。实现了织物动态模拟形态上的真实感之后,为使其更富有织物所应具有的质感,需要对模拟织物表面图案和细节进行研究,织物在运动过程中,其图案会随着织物叁维形状的变化而发生变形,本文基于纹理映射的基本思想和反走样技术,实现了纹理映射在叁维柔性织物动态模拟中的应用。本文对叁维织物动态模拟进行了系统深入研究,为服装叁维动态显示提出了理论依据,在该领域具有较好的理论意义及应用价值。为计算机图形学、噪声理论和动力学模型在纺织中的应用提供理论依据,有助于计算机图形学、虚拟现实技术的发展。这些工作为柔性CAD、叁维服装CAD、叁维虚拟试衣、虚拟现实、人物动画等众多领域中的应用打下理论基础。
柏建新[4]2003年在《织物模拟中纹理问题的研究》文中提出织物模拟技术利用计算机建立纱线叁维模型，处理纱线纹理数据，根据织物编织模式，再结合计算机图形绘制技术，表现织物的真实感视觉效果。织物模拟在国内外已有较长时间研究，出现了相当多的成果，应用系统也陆续出现，其各项性能已接近达到实际应用水平。 本文针对提花织物特有的工艺、组织，综合国内外现有的织物模拟技术，提出若干实现方案并分析其优缺点，实现复杂度等因素；结合实验室和个人现有的研究水平，针对其中一种方案及其纹理问题，进行实际研究和开发，展示目前我们取得的成果，指出方案中存在的问题和我们将来的工作。 本实现方案首先建立纱线模型，分析输入纹织CAD文件中的组织信息，结合图形绘制技术输出效果图。纱线模型可以从输入的纱线数码图像中分析其形状特征参数来建立，但通常我们凭直观感觉建立数学表达式，观察生成的结果来调整表达式的参数，甚至建立更完善的表达式；同时我们运用数码图像中的纹理特征来简化对纱线复杂微观结构的建模，而又能满足表现纱线的真实感效果；结合模型和纹理，运用纹理映射技术，我们生成逼真的纱线。 本实现方案涉及到纹理分析、综合，纹理映射，提花织物叁维组织分析等技术，论文主要对与纹理相关的技术作一定的讨论，纹理分析运用频谱、小波分析或马可夫随机场建模纹理图像在空间上的分布特征，纹理基元的种类和其分布。纹理综合在输入一小块的纹理基础上生成任意大小的纹理，当我们仔细分辨这两块纹理时，感觉它们是相同的。纹理映射把纹理图像映射到叁维物体表面上，在物体各表面上纹理不会变形和间断，而且有很好的分辨率。
靳彬[5]2007年在《人体上的叁维服装面料动态仿真技术研究》文中认为本文主要研究真实穿着在人体上的服装面料,随人体运动和外力(主要是风力)作用而运动的动态叁维仿真。首先分析了现有服装CAD的研究现状、发展趋势和存在的问题。通过对织物的性能和各种物理模型的分析,采用质点—弹簧模型,并对其进行了改进,得出了相应的动力学方程。接着分析了各种数值求解方法,选用了四阶龙格—库塔法对微分方程进行求解,获得了织物在叁维空间中的运动形态。针对建模时出现的“过度伸长”效应,本文设计出一条非线性的调整曲线进行修正。该方法克服了传统处理“过度伸长”效应方法的两个缺点,突出了织物的非线性力学特征,使动态仿真出的服装织物更加柔和、细腻,提高了仿真的真实性。还提出了一种动态处理风的函数和算法,大大提高了运算效率,增强了仿真效果。最后采用纹理映射变换解决了纹理图案缩放、旋转等问题,用Mip-map技术解决了面料映射到模型时产生的纹理走样问题。应用以上研究思想,本文以VC++为开发工具,实现了穿着在人体上的服装面料随人体运动和外力作用而运动的动态仿真。本文下一步的工作将针对一套完整的服装展示系统进行研究开发,形成一套集设计、展示于一体的叁维服装展示平台。
李秀丽[6]2013年在《基于纹理合成的绒类针织物真实感模拟》文中指出绒类针织物表面布满绒毛，具有花型丰富、风格迥异、柔软舒适的特点，受到不同年龄段消费者的喜爱，需求量越来越大。不同的针织生产工艺最终形成的织物纹理特征也不同，采用传统织物模拟方法对绒类针织物的外观真实感模拟具有一定困难。纹理合成方法在真实感模拟方面具有很大优势，因此研究基于纹理合成研究绒类针织物的真实感模拟是一个非常具有实际意义的课题。首先，本课题围绕绒类针织物的纹理特征进行了详细研究。这部分先从纹理的概念、特征、分类等角度了解了纹理的相关知识与理论，接着结合生产工艺从原料、织造、后整理方面研究了绒类针织物纹理的形成过程，最后综合描述了绒类针织物所特有的纹理特征。其次，本课题深入研究了基于纹理合成的绒类针织物真实感模拟算法。这部分先重点研究了纹理合成的一些基本理论、现有算法的原理及特点，接着用数学方法描述了普通绒类针织物、印花绒类针织物及提花绒类针织物真实感模拟的问题，最后在此基础上分别提出了基于纹理增长、纹理传输、纹理填充的绒类针织物纹理合成真实感模拟算法原理，并论述了相应的算法实现步骤。再次，本课题为实现不同绒类针织物的模拟研究并建立了绒类针织物纹理库。该部分先对绒类针织物纹理图像的采集、处理、命名进行了详细介绍，然后基于SQL Server关系型数据库建立了绒类针织物纹理库。最后，本课题结合绒类针织物的CAD工艺设计提出了绒类针织物真实感模拟的流程，并最终实现了普通绒类针织物、印花绒类针织物及提花绒类针织物的真实感模拟。本课题所做的研究为纹理合成技术在纺织领域的应用，特别是织物真实感模拟方面，提供了借鉴和参考，并具有一定的实际应用价值。
范小娜[7]2014年在《基于Kinect叁维重构及织物模拟研究》文中研究说明叁维重构技术将真实场景数字化,构建叁维模型进行相关的虚拟现实等操作,是近年来研究的热点；纺织CAD技术发展迅速,但针对场景仿真和展示技术还不够成熟。本文研究基于Kinect色彩信息和深度信息的叁维重构配准算法,首先提取Kinect色彩图像的SURF特征并进行特征点匹配,利用RANSAC算法进行特征提纯并计算叁维刚体变换的旋转平移矩阵,采用改进的ICP算法实现叁维点云配准,减少算法的运算量,提高算法收敛速度,使得基于Kinect叁维重构脱离了对GPU并行运算的依赖,扩展了Kinect叁维重构的适用范围。最终实现的基于Kinect叁维重构设备精简、操作简单,叁维重构过程流畅、准确。本文开发了织物二维场景模拟系统,能真实模拟织物在场景中的褶皱和变形,并支持对纹理的替换和修改。针对纹理映射反走样问题,采用叁次多项式插值算法,有效平滑纹理映射后产生的锯齿,改进了双线性插值纹理映射的低通特性,模拟效果更加准确,利用基于亮度的融合算法,保留了场景原有的亮度信息,使场景模拟更具立体感和真实感。利用基于OpenGL的纺织品叁维场景模拟系统,对Kinect叁维重构的模型进行织物场景模拟,可以真实模拟纺织品在Kinect叁维重构场景中的应用效果,操作简单,模拟效果逼真,可以作为设计的辅助工具,市场营销的展示工具,具有很高的实用价值和经济价值。
沙莎[8]2017年在《基于弹簧—质点模型的纬编针织物叁维模拟研究》文中研究说明由于纬编针织物的组织多样、结构复杂,且不同组织类型的线圈相互组合时因受纱线张力的作用使线圈产生形变,因此设计者很难准确地预测到织物设计的最终形态。目前的纬编针织物CAD(Computer Aided Design)系统中的仿真功能虽然能有效地解决上述部分问题,但这些软件并不能真实地模拟出纬编针织物花色组织线圈间由于纱线张力变化所导致的线圈变形,使模拟效果与真实织物之间存在较大差异,为纬编针织物的设计和生产带来困难。因此,本课题针对纬编针织物线圈的变形进行分析和模拟,将研究内容作为纬编针织物设计的叁维模拟模块,应用到纬编针织物设计系统CKCAD 2.0中。首先研究了纬编针织物的结构特点和物理属性,在传统弹簧-质点模型的基础上,提出了长方体弹簧-质点模型。通过对实际纬编针织物的测量,获得了型值点坐标与长方体弹簧-质点模型的参数关系。根据这些参数关系,将纬编基本组织和花色组织的线圈型值点建立在长方体弹簧-质点模型的基础上,分别建立了纬平组织、罗纹组织、双罗纹组织、双反面组织、集圈组织、浮线组织、移圈组织、衬垫组织和单面提花组织线圈长方体弹簧-质点模型。然后,通过对花色组织与纬平组织、花色组织与花色组织组合时线圈受张力作用后型值点产生的偏移量进行测量,研究了不同花色组织的型值点偏移量。测量的花色组织包括集圈组织(单列集圈、双列集圈和叁列集圈)、浮线组织(单列浮线、双列浮线和叁列浮线)和移圈组织(移1针移圈、移2针移圈和移3针移圈)。随后,利用型值点与质点的线性关系,计算出了不同组织线圈质点的偏移量与线圈结构参数的比例关系,并分析了不同集圈数、浮线数和移圈数对比例关系的影响。将获得的比例关系应用到纬编组织线圈长方体弹簧-质点模型中,利用velocity-Verlet数值积分法求解弹簧-质点模型的动力学方程,计算出质点的受力及其相邻的质点的受力和位移,模拟了花色组织及其周围线圈受到纱线张力作用下所产生的线圈形态变化。针对模拟的纱线在力的作用下可能会产生的穿插问题以及线圈间错误的串套问题,本文根据织物纱线的几何结构特点,提出圆柱体包围盒碰撞检测算法。这种算法在对纱线进行碰撞检测时能紧密地包围几何对象,有效避免了其他包围盒因为重迭和空隙所导致的复杂计算和缺乏精确度的问题。为了提高线圈的立体感和纱线的真实感,本文采用3种不同的绘制方法实现了线圈叁维造型的真实感渲染。分别利用Open GL图形库中的非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Splines,NURBS)曲面函数和纹理映射函数实现了具有比较光滑表面和具有纱线纹理效果的线圈造型。采用本文提出的纱线捻度模拟算法结合空间旋转函数,实现了带有纱线捻度效果的线圈造型。通过对漫反射光、环境光、镜面反射光、辐射光等光照环境下模拟效果的比较,获得了适用于纬编织物叁维模拟的光源环境。最后,结合前面的模型与方法,以Visual Studio 2010和Open GL作为开发工具,实现了具有良好交互式设计界面的纬编针织物叁维模拟系统。该系统能够灵活地设定织物线圈、纱线和弹性等参数,并且可以根据用户需求自由变换观察角度和绘制方式,生成具有真实力学变形效果的纬编织物图像,并在此基础上对系统运行时间进行了测试,确保系统的实时性。将模拟结果与真实织物进行对比,验证了本课题提出的方法和模型的实用性和高效性。综上所述,本文从上述四个方面围绕纬编针织物的叁维模拟展开,以线圈的变形模拟为切入点,实现具有真实的花色组织线圈变形效果的纬编针织物叁维模拟系统,直观、高效地帮助设计人员进行纬编产品开发,为针织服装的动态虚拟展示和个性化定制服务打下了基础。
马凌洲[9]2005年在《计算机辅助织物创新设计与制作系统的研究与实现》文中进行了进一步梳理织物面料的设计是纺织产品设计工作的核心内容,织物CAD/CAM系统已经在织物的设计与生产中得到了广泛的应用,但随着人民生活水平的提高,市场上对织物面料生产提出了“批量小、质量高、交货快”等新要求,因此对织物CAD/CAM系统也提出了更高的创新设计要求。 创新设计技术,主要包括产品创新设计、降低成本设计、快速设计、仿真与虚拟设计、智能设计、广义优化设计等设计技术。织物设计快速响应对织物CAD系统提出了新的要求,包括图案创新设计、织物性能设计、纱线及织物外观模拟、应用效果展示等等。 本文就是基于创新设计技术的理论与内容,结合织物设计快速响应的目标与要求,在若干织物创新设计的关键技术方面进行研究与探索,并以此为基础实现了一个织物创新设计系统——TOP2004系统。论文的具体内容如下: 简单地介绍与回顾了当前织物CAD系统的现状,分析了现有的织物CAD系统的优点和所存在不足,根据创新设计方法的基本原理及其主要内容,结合织物设计快速响应的要求,提出了织物创新设计中的若干关键技术。 介绍了织物组织的参数化设计方法,对多种不同类型的织物组织提出各自的数学模型,对织物组织自动化生成的算法进行了系统分析;研究了像景织物的创新设计技术,在系统中增加了针对像景织物的设计工具与方法。提出基于基原色分色与专色分色相结合的分色方法,提高像景织物的色彩表现力;并对像景织物的边缘轮廓进行特殊处理,使得像景织物的最终效果更加的形象逼真,色彩饱满。 研究了织物图案的自动描稿技术,介绍了图案自动描稿的功能要求,提出自动描稿功能模块的划分,着重提出并实现了一种基于MSEL的图案自动描稿算法。MSEL的边缘检测算法,有很好的边缘连续性,边界单象素点宽度,以及较小的错误率,所以具有较好的实用性。 研究了织物表面外观模拟技术,提出了一种简易的基于叁亮度色纱模型的织物表面外观模拟方法。在该模型中,纱线的颜色、以及纱线的捻纹、明暗变化,是用叁种不同亮度的颜色来体现的,模拟效果图打印稿能够满足人们的肉眼要求,而且模拟速度快,计算量不大。从而提高了系统效率,增强了织物CAD系统的实用性能。另外,本文还尝试以叁维的方式去模拟织物纱线,考虑纱线在织物中的排列与走向,最终生成外观模拟效果图。这种方法更能够体现织物中的纱线交织结构。 研究了织物场景模拟的相关原理,并提出了一个基于网格模型的面料二维场景模拟方法。相对于叁维模型的纹理映射,该方法在实现上相对比较简单,算法效率高,而且得到的效果逼真,具有广泛的应用前景。 设计并实现了一个织物创新设计系统TOP2004。该系统中包括了图案数据库子系统、图案创作及色彩处理子系统、织物组织设计处理子系统、织物工艺设计处理子系统、织物输出处理子系统、织物表面外观模拟子系统及织物场景模拟子系统,并成功地验证了前述的若干关键技术,在纺织行业中得到了推广应用,取得了巨大的经济效益和社会效益。
李青青[10]2012年在《基于Open Inventor的圈绒地毯花型仿真技术研究》文中研究表明现有机织物CAD系统的外观模拟功能可以快速获取所设计织物的外观效果,但只适合模拟部分织物,其二维模拟图像的真实感不足,用叁维图像真实模拟机织物的外观已成为新的研究方向。本课题以计算机图形学和软件工程知识为理论基础,应用纺织专业知识,对地毯中纱线的叁维几何形态进行了深入分析,建立绒圈的叁维几何模型,进行光照材质设置,结合地毯空间几何模型和受力模型,实现了圈绒地毯的计算机叁维仿真。具体研究内容如下：纱线模拟：首先从影响纱线的几个主要因素颜色、纱支、捻度、捻向、光照性能等入手,建立纱线受力模型,模拟纱线中心线的轨迹,结合Peirce模型模拟纱线的横向几何特征,得到纱线的建立了纱线的叁维模型。结合纱线的基本光照材质参数设置,模拟出纱线的真实光照效果,实现纱线的叁维仿真。绒圈模拟：本文采用简化绒圈为单纱绒圈,细化绒圈表而细节的方法,建立绒圈模型。绒圈在地毯中并不是按照设计图规则排列,绒圈会发生错位、挤压变形、甚至高低圈遮挡。在地毯的整体效果模拟时,必须将这些因素考虑在内。地毯模拟：在Open Inventor叁维图形系统中采用Phong模型建立地毯织物表面纱线的光照模型。根据光源的强度、位置等结合纱线的材质、结构、捻度和纱线在织物中的位置研究织物表面颜色明暗变化规律,并最终模拟地毯织物的外观效果。调整摄像机的位置和方向,可以从不同的角度观察仿真结果。通过本研究方法模拟的地毯织物外观的3D模拟效果图和实物对比,模拟图能够逼真的模拟地毯中的圈高变化,实现了二维模拟难以实现的仿真效果。
参考文献：
[1]. 织物动感模拟的算法研究与实现[D]. 刘智斌. 西安科技大学. 2004
[2]. 叁维织物动态真实感仿真技术研究与实现[D]. 吴梦熊. 东华大学. 2008
[3]. 叁维柔性织物动态模拟的研究[D]. 褚励耘. 东华大学. 2008
[4]. 织物模拟中纹理问题的研究[D]. 柏建新. 浙江大学. 2003
[5]. 人体上的叁维服装面料动态仿真技术研究[D]. 靳彬. 西安电子科技大学. 2007
[6]. 基于纹理合成的绒类针织物真实感模拟[D]. 李秀丽. 江南大学. 2013
[7]. 基于Kinect叁维重构及织物模拟研究[D]. 范小娜. 浙江大学. 2014
[8]. 基于弹簧—质点模型的纬编针织物叁维模拟研究[D]. 沙莎. 江南大学. 2017
[9]. 计算机辅助织物创新设计与制作系统的研究与实现[D]. 马凌洲. 浙江大学. 2005
[10]. 基于Open Inventor的圈绒地毯花型仿真技术研究[D]. 李青青. 东华大学. 2012
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