论文摘要
服装CAD(Garment Computer Aided Design,简称GCAD)领域近年来得到极大关注。传统GCAD基于二维裁片操作,称之为二维GCAD,目前二维GCAD已比较成熟。随着三维设计技术的发展,三维GCAD也成为热点,并已经成为主流技术,但三维GCAD仍存在诸多难点。本文在分析参数化研究历史和存在问题的基础上,首次提出柔性参数化方法的概念。柔性参数化是以自由曲线曲面为基础元素,以满足基础元素之间的约束为目标,以灵活多样的约束柔性求解方法为手段,最终得到尺寸非精确表达模型的一种参数化方法。柔性参数化在三个方面有别于传统的参数化,即元素和模型表示的柔性化、约束的柔性化、求解的柔性化。基于柔性参数化方法的概念,提出服装柔性参数化方法。服装柔性参数化是对服装参数化模型实施多种驱动和联动操作的服装三维设计方法,内容包括模型建构、模型驱动与模型联动。将服装模型分为坯基层、款式层、衣片层、裁片层四个层次,坯基层和裁片层是服装柔性参数化设计的重点。服装模型建构利用特征信息,分层次建构服装模型,得到具有非精确表达的服装几何参数化模型。服装模型驱动利用混合维度信息输入,对服装多层次几何模型进行多因素驱动。服装模型联动基于混合维产品信息,对服装模型进行多层次联动和混合维度联动并最终得到系列化产品。服装模型构建为基础,模型驱动为核心,模型联动为特色,多层次性、多维度性、非精确性三个特性贯穿于服装柔性参数化设计的整个流程。提出基于混合维特征元素构建服装部件模型的技术。参数化人体模型为服装柔性参数化设计提供丰富的混合维特征语义信息。利用人体特征点得到服装特征点,构建服装特征点的拓扑关系,形成粗三角网格模型,通过曲面细分得到服装细分曲面模型。利用人体特征线信息得到服装特征曲线网络,对特征曲线网络施加约束,形成服装特征线框架模型,而后通过三维曲线和混合维曲线插值即可得到服装插值曲面模型。利用人体特征面生成服装特征基曲面,通过对服装基曲面的一系列操作,直接得到服装曲面模型。通过规范化处理,由这三种方法生成的服装模型可以统一为参数化服装模型表示。这三种方法各有优缺点,可以单独使用,也可集成使用。通过对服装曲面模型的后处理和多层次集成建模,从而完成服装模型的构建。提出服装模型的多因素驱动参数化技术。服装模型有尺寸驱动、草图交互驱动、人体驱动三种方式,而人体驱动又可以分为人体整体驱动和人体局部驱动。在尺寸驱动中,尺寸直接驱动相关特征曲线变形;在草图交互驱动中,将二维输入的草图交互信息转化为相关曲线的尺寸值或约束后,才能进一步驱动目标元素变形;在人体驱动方式中,人体整体驱动是利用曲线约束编解码方法,将某一样式的服装特征框架相对于人体模型编码,再相对于其它人体模型解码,然后通过变动人体尺寸来驱动服装模型;人体局部驱动则是利用碰撞检测技术来局部调整服装曲面网格顶点。服装模型驱动分为两个层次:特征框架驱动和曲面驱动。尺寸驱动、草图交互驱动、人体整体驱动都是直接作用于服装特征框架的,特征框架的约束有效性必须得到维护。利用图论方法,构建服装约束图的约束权值矩阵并经过相关处理,获得约束求解路径,进而完成服装模型的柔性驱动。人体局部驱动则利用细分碰撞满足服装交互设计的精度要求,分片分区碰撞检测满足服装设计的速度要求。提出服装模型联动参数化技术。利用展开技术构建服装混合维映射关系,利用裁片映射技术构建裁片和人体映射关系,同时结合服装模型构建流程,从而形成服装模型正向和逆向混合维多层次联动设计技术。基于服装联动设计技术,以裁片放码为例,提出基于混合维度的裁片放码技术。利用裁片边角特性,结合裁片的直角坐标和局部标架两种表达法,构建两种方式的目标函数,通过对这两种目标函数求解,从而达到数值求解的稳定性。以本文的研究成果为技术核心,开发出服装柔性参数化设计原型系统,并集成于三维服装设计系统LooksTailorX。LooksTailorX系统包含人体建模、三维服装设计、裁片展开和处理、裁片缝合和放码四个功能模块。利用该系统,本文给出了人体参数化变形、服装典型部件建模、多因素驱动和多维度参数化联动技术的实例。
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标签：柔性参数化论文; 三维服装设计论文; 服装柔性参数化论文; 特征建模论文; 约束求解论文; 模型驱动论文; 模型联动论文;