三維服裝虛擬化立體剪裁關鍵技術研究

《三維服裝虛擬化立體剪裁關鍵技術研究》是依託中山大學，由高成英擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：三維服裝虛擬化立體剪裁關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高成英
• 依託單位：中山大學

中文摘要

立體剪裁是目前服裝界的主流設計方式，它以人體模型為基礎進行立體造型，造型能力強且非常直觀，在裁剪的同時就能看到成型效果，設計出的服裝不僅穿著舒適貼身，而且可以更好的展現人體的曲線之美。但立體剪裁的計算機仿真技術由於涉及到複雜離散曲面擬合和造型的難題，目前國內外的研究還沒有取得實質性的進展。因此本項目研究利用離散微分幾何性質進行離散曲面的變形和分片參數化等領域的關鍵理論及算法研究，提出一種基於數據重用的三維服裝立體剪裁的計算機仿真技術，對於傳統方式中從立體裁剪到成衣生產的關鍵過程：從別布到紙樣製作給出了計算機仿真解決方案。該方法不但可以減少基於物理模擬的服裝仿真技術的龐大計算量，而且對主流的服裝設計方法-立體剪裁的計算機仿真給出了一個較好的實現方案，可極大地推動三維服裝CAD系統真正進入實用化階段。

結題摘要

三維服裝建模在計算機輔助服裝設計領域、虛擬試衣和影視動畫領域有著廣泛的套用，因而近年來得到了學術界和業界的廣泛關注。然而在如何生成符合人體實際需要的三維服裝模型方面，仍然存在一些有待解決的關鍵問題。針對於此，本課題在三維服裝快速及真實感建模等方面進行了研究，構建了三維虛擬試衣系統原型。主要有以下幾個方面工作: （1）針對柔性織物各向異性的特徵，提出了一種基於離散微分幾何能量最佳化的三維織物格線變形模型，使得織物在變形過程中能較好地保持幾何細節特徵，達到較為逼真的柔性織物變形效果。在織物格線拉伸和彎曲的局部變形中，構建帶有幾何特徵約束的非線性能量函式，並在二次變形能量最佳化下進行數值求解。通過動態調整權重策略進行權重最佳化，建立適用於柔性織物的動態變形機制。該方法具有較好的魯棒性，有效獲得柔性織物的變形效果。 （2）針對個性化人體建模重建成本過高、耗時多等問題，本課題在大量分析人體體型數據的基礎上，提出了非均勻參數化形變算法。結合預定義參數獲取人體模型各部分原始數據，利用全局形變產生初始化三維人模，根據實際人體數據對三維人體模型各部位進行局部形變，最終實現三維人體模型重建。實驗結果表明，通過對比不同預定義參數進行形變的結果，此算法構建的人模在整體變形中未出現格線移位或穿透錯誤，局部變形自然平滑且重構速度快，具備了個性化三維人模快速重構的能力，同時構建出的人模對人體關鍵部位（胸、腰等）的刻畫更為準確，適宜於更準確的展示虛擬試穿的效果。 （3）針對三維服裝建模複雜且成本過高等問題，本課題提出了一種基於二維圖片的自動快速建模方法。通過輪廓提取算法獲取服裝外輪廓作為二維樣片，採用機器學習方法從輪廓中判斷分析曲邊端點並用於分割樣片輪廓，利用三維人模投影關係實現自適應判斷縫合對應關係，最終實現自動化三維服裝建模。通過對不同服裝類型的樣本數據的訓練與學習，該算法的曲邊端點判斷結果具有較高的準確性與適應性，較少的計算量，具備了基於前後服裝圖片自動快速建模的能力。 本課題是從實際套用出發，進行研究理論模型和數值計算方法研究，再將研究結果套用到實踐中進行檢驗。項目的研究成果包括發表學術論文、申請發明專利和人才培養。在產業化套用方面，依託本項目，項目組目前正與廣州唯品會科技有限公司合作，計畫將具有真實感效果的三維服裝在唯品會電子商務平台上進行套用，以推動三維虛擬試衣系統的真正實用化。