CN101398942A - 三维试衣仿真*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维试衣仿真***，具体涉及一种利用计算机图形学、OpenGL技术，以及VC++平台和OpenGL技术构建的对虚拟人模和织物模型进行模拟着装的技术。该***首先由二维服装打板***生成二维服装，存储于二维样板数据库中；然后通过2D－3D样板转换模块将二维服装转换为三维服装，存放在三维样板数据库中；再结合材质数据库和构建虚拟织物的物理模块合成虚拟织物的物理模型；接着由三维人模造型软件生成虚拟人模；最后通过三维场景视窗管理模块在三维虚拟服装动态仿真模块中对虚拟人模进行着装模拟。
Description
技术领域
本发明涉及计算机图形学、OpenGL先进技术，特别是涉及一种利用VC++平台和OpenGL技术构建的三维试衣仿真***。
背景技术
目前，以计算机二维图形学为基础的服装CAD***已基本成熟，众多优秀的服装款式设计和工艺设计***产品受到行业的普遍欢迎并被广泛采用。随着社会的进步与发展，一种既能满足大规模工业化生产又能满足个性需求、表达人们对立体思维的回归、展示出服装与人体相互依存关系的三维服装CAD理论和技术越来越受到普遍重视。三维服装CAD***能够使设计师在真实服装缝制之前就见到虚拟模特着装的真实效果，逼真模拟出有款型、质感、花色与动态的服装。因此，如何利用计算机图形学、计算几何以及计算机动画等领域的最新科研成果，对虚拟服装进行动态仿真及交互设计成为目前研究热点。
OpenGL是OpenGraphicsLib的缩写，是一套三维图形处理库，也是该领域的工业标准。计算机三维图形是指将用数据描述的三维空间通过计算转换成二维图像并显示或打印出来的技术。OpenGL就是支持这种转换的程序库，它源于SGI公司为其图形工作站开发的IRISGL，在跨平台移植过程中发展成为OpenGL。
OpenGL被设计成独立于硬件、独立于窗口***，在各种操作***的计算机上都可用的，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。
发明内容
本发明的目的在于克服三维服装CAD技术难点，基于二维服装CAD的基础上，攻破三维服装造型的显示技术，形成更完善的服装CAD***。
为了实现发明目的，本发明所设计的三维仿真试衣***，其技术方案如下：一种三维试衣仿真***，它包括二维样板数据库、三维样板数据库、材质数据数据库、柔性曲面数据库、虚拟人模数据库、二维服装打板***、三维人模造型软件、三维场景视窗管理模块、2D-3D样板转换模块、构建虚拟织物的物理模块和三维虚拟服装动态仿真模块，其中，主要功能模块的2D-3D样板转换、三维场景视窗管理、构建虚拟织物的物理模型以及三维虚拟服装动态仿真是***的四个主体模块；而二维服装打板***和三维人模造型软件模块是以文件导入方式与主体模块相连的。首先由二维服装打板***生成二维服装，存储于二维样板数据库中；然后通过2D-3D样板转换模块将二维服装转换为三维服装，存放在三维样板数据库中；再结合材质数据库和构建虚拟织物的物理模块合成虚拟织物的物理模型；接着由三维人模造型软件生成虚拟人模；最后通过三维场景视窗管理模块在三维虚拟服装动态仿真模块中对虚拟人模进行着装模拟。
本发明通过对仿真过程中织物和人体模型之间的碰撞问题，采用一种基于层次剖分技术并融合AABB包围盒检测特点的方法。对人体各部分分别构造碰撞体，形成具有层次结构的碰撞检测子区域，根据衣片的信息，只对与某衣片相关的人体区域碰撞体进行碰撞检测，从而减少不必要的碰撞检测计算，有效地提高检测的效率。
实现织物与人体模型之间的碰撞检测步骤如下：
1)碰撞检测初始化：即构造人体各部位的AABB树，同时对织物进行层次区域划分，构造出织物的层次碰撞树；
2)对织物与人体模型相应碰撞树之间进行层次包围盒的碰撞检测；
3)检测人体模型与织物是否发生碰撞，如果检测到发生了碰撞，则需要进一步精确检测碰撞，再更新衣片碰撞树；如果没有检测到发生碰撞，则直接更新衣片碰撞树；
4)得到更新后的AABB碰撞树；
5)返回步骤2)。
所述AABB层次包围盒碰撞检测算法首先用织物包围盒树的根节点遍历人体模型包围盒树，如果能到达叶结点，再用该叶结点遍历活动对象的包围盒树，如果能到达活动对象的叶结点，则进一步进行基本几何元素相交测试。之所以先用活动对象的根结点遍历环境对象树，主要考虑在通常情况下环境对象比活动对象要大而且复杂得多。选用从活动对象包围盒树的根结点开始遍历环境对象包围盒树，可快速地定位活动对象在环境中的位置，较早地排除与活动对象不相交的部分。
本发明的优点在于：
1.OpenGL作为一个性能优越的图形应用程序设计界面(API)，适用于广泛的计算机环境，实现了高性能的三维图形功能，具有可靠度高、扩展性好、可伸缩性大、灵活性强和易于使用等特点。
2.通过对仿真过程中织物和人体模型之间的碰撞问题，对人体各部分分别构造碰撞体，形成具有层次结构的碰撞检测子区域，根据衣片的信息，只对与某衣片相关的人体区域碰撞体进行碰撞检测，从而减少不必要的碰撞检测计算，有效地提高检测的效率。
3.AABB层次包围盒碰撞检测算法选用从活动对象包围盒树的根结点开始遍历环境对象包围盒树，可快速地定位活动对象在环境中的位置，较早地排除与活动对象不相交的部分，从而提高了效率。
附图说明
图1为三维试衣仿真***整体结构；
图2为织物与人体模型间的碰撞检测图；
图3为基于AABB层次包围盒碰撞检测的算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步阐述。
如图1所示是三维试衣仿真***整体结构，整个***由五个主要数据库和六个主要功能模块组成。这五个主要数据库是二维样板、三维样板、材质数据、柔性曲面和虚拟人模；六个主要功能模块包括二维服装打板***、三维人模造型软件、三维场景视窗管理、2D-3D样板转换、构建虚拟织物的物理模型和三维虚拟服装动态仿真，其中，主要功能模块的2D-3D样板转换、三维场景视窗管理、构建虚拟织物的物理模型以及三维虚拟服装动态仿真是***的四个主体模块；而二维服装打板***和三维人模造型软件模块是以文件导入方式与主体模块相连的。
三维试衣仿真***首先由二维服装打板***生成二维服装，存储于二维样板数据库中；然后通过2D-3D样板转换模块将二维服装转换为三维服装，存放在三维样板数据库中；再结合材质数据库和构建虚拟织物的物理模块合成虚拟织物的物理模型；接着由三维人模造型软件生成虚拟人模；最后通过三维场景视窗管理模块在三维虚拟服装动态仿真模块中对虚拟人模进行着装模拟。
图2是织物与人体模型间的碰撞检测图。如图可知，碰撞检测的初始化分两路进行。一路是人体模型的初始化，首先构造出描述人体各部位的AABB树，从而得到人体各部位的AABB树；另一路是对织物的初始化，首先对织物进行层次区域划分，构造出层次碰撞树，从而得到织物的层次碰撞树。然后再把这两路得到的人体模型各部位的AABB树和织物的层次碰撞树结合起来，根据织物——人体模型不同部位拓扑的不变性，建立衣片——人体模型之间的对应关系。
在初始化之后，对织物与人体模型相应碰撞树间进行层次包围盒碰撞检测。如果检测到发生了碰撞，则再进一步进行精确的碰撞检测，之后再更新衣片的碰撞树，最后得到更新后的织物AABB碰撞树；如果没有检测到发生碰撞，则直接更新衣片碰撞树，得到更新后的织物AABB碰撞树。
在完成更新步骤之后，再进行织物与人体模型相应碰撞树间进行层次包围盒的碰撞检测，不断地迭代进行检测及更新步骤。
图3所示是基于AABB层次包围盒碰撞检测的算法流程图。算法首先用织物包围盒树的根节点TraverseBoxTree(VE，VF)遍历人体模型包围盒树，如果能到达叶结点VE，再用该叶结点遍历活动对象的包围盒树。
如果能到达活动对象的叶结点VF，则进一步进行基本几何元素相交测试，即对于任意的PE∈SF，PF∈SF，检测PE与PF是否相交，如果检测到相交，则报告产生了碰撞，否则就结束此次碰撞检。
Claims (3)
1、一种三维试衣仿真***，其特征在于，它包括二维样板数据库、三维样板数据库、材质数据数据库、柔性曲面数据库、虚拟人模数据库、二维服装打板***、三维人模造型软件、三维场景视窗管理模块、2D-3D样板转换模块、构建虚拟织物的物理模块和三维虚拟服装动态仿真模块，首先由二维服装打板***生成二维服装，存储于二维样板数据库中；然后通过2D-3D样板转换模块将二维服装转换为三维服装，存放在三维样板数据库中；再结合材质数据库和构建虚拟织物的物理模块合成虚拟织物的物理模型；接着由三维人模造型软件生成虚拟人模；最后通过三维场景视窗管理模块在三维虚拟服装动态仿真模块中对虚拟人模进行着装模拟。
2、根据权利要求1所述的三维试衣仿真***，其特征在于，所述三维虚拟服装动态仿真模块中对虚拟人模进行着装模拟采用基于层次剖分技术并融合AABB包围盒检测方法，其主要步骤包括：
1)碰撞检测初始化：即构造人体各部位的AABB树，同时对织物进行层次区域划分，构造出织物的层次碰撞树；
2)对织物与人体模型相应碰撞树之间进行层次包围盒的碰撞检测；
3)检测人体模型与织物是否发生碰撞，如果检测到发生了碰撞，则需要进一步精确检测碰撞，再更新衣片碰撞树；如果没有检测到发生碰撞，则直接更新衣片碰撞树；
4)得到更新后的AABB碰撞树；
5)返回步骤2)。
3、根据权利要求1所述的三维试衣仿真***，其特征在于，所述AABB层次包围盒碰撞检测算法首先用织物包围盒树的根节点遍历人体模型包围盒树，如果能到达叶结点，再用该叶结点遍历活动对象的包围盒树，如果能到达活动对象的叶结点，则进一步进行基本几何元素相交测试。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20090401 |