基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法技術

本發明專利技術提供了一種基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法，包括：（1）將服裝圖案轉換為三角面片模型，將該三角面片模型映射到預先構建的人體模型上，建立三角面片模型與人體模型中人體骨架的相對位置關系，得到三角面片模型上的二維形變控制點；（2）改變人體骨架的姿勢，根據步驟（1）得到的相對位置關系，獲得所有二維形變控制點的新位置，根據所有二維形變控制點的新位置計算新姿勢下的三角面片模型；（3）基于新姿勢下的三角面片模型，重新計算服裝圖案中的樣式線和圖案曲線并進行渲染，得到二維形變后的服裝圖案。本發明專利技術方法使設計師可以通過電腦在不同姿勢下模擬二維服裝的試穿效果，以便設計出更為貼身的服裝。

【技術實現步驟摘要】
基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法
本專利技術涉及計算機圖形學及計算機輔助設計領域，特別是涉及一種基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法。
技術介紹
計算機輔助服裝設計技術融合了設計師的思想和經驗，通過計算機強大的計算能力，使得服裝設計更加科學化和高效化，為服裝設計師提供了一種便捷的輔助工具。近年來，該技術已被廣泛地應用于服裝設計機構、服裝生成基地等。計算機輔助服裝設計技術的發展很大程度上得益于圖形學技術的發展。圖形學領域中，二維形變技術得到了廣泛的研究，已被成功地應用于圖像編輯、計算機輔助設計、人機交互和計算機動畫等。為了生成滿意的服裝設計結果，研究者們根據應用環境的不同提出了很多變形算法。其中，Igarashi等提出了一個兩步算法，可以像操縱二維實體變形一樣進行二維形變操作，參見Igarashi,T.,T.Moscovich,and.J.F.Hughes,As-Rigid-As-PossibleShapeManipulation,ACMTransactionsonGraphics,ACMTransactionsonGraphics,2005,24(3):1134-1141。在此研究基礎之上，有研究人員提出使用非線性最小二乘優化方法進行二維形變，參見Weng,Y.,XuW.,WuY.,ZhouK.andGuoB.,2Dshapedeformationusingnonlinearleastsquaresoptimization,TheVisualComputer,2006,22(9):653-660。根據物體材料的剛性和硬度，Yang等提出了一種交互式二維/三維形狀變形方法，在操縱變形的時候，用戶可以調節物體的硬度，參見Yang,W.,J.Feng,andX.Jin,Shapedeformationwithtunablestiffness,TheVisualComputer,2008.24(7-9):495-503。Yu和Zhang等提出了一種保持拓撲約束的二維形變框架，參見H.YuandJ.J.Zhang,Topologypreservedshapedeformation,TheVisualComputer,28(6-8),849-858,2012。通過模仿傳統的紙筆設計方式，基于草圖的服裝設計技術可以提供自然有效的交流平臺，近年來得到了很大發展。Igarashi等提出了基于草圖的在人體上穿衣服方法，用戶可以在人體和衣服上自由繪制對應標記，系統通過匹配這些對應將衣服穿到人體上，參見Igarashi,T.andJ.F.Hughes,Clothingmanipulation,inProceedingsofthe15thannualACMsymposiumonUserinterfacesoftwareandtechnology,2002,NewYork,USA。Turqin等開發了一個基于草圖的界面，用戶可以直接在三維角色身上進行勾畫，三維虛擬衣服可以很快生成出來，參見Turquin,E.,WitherJ,BoissieuxL.,CaniM.-P.,andHughes,J.F.,ASketch-BasedInterfaceforClothingVirtualCharacters,IEEEComputerGraphics&Application,2007.27(1):72-81。在這一思想的基礎上，Decaudin等提出一種自動服裝設計方法，可以創建可展平的二維衣片，便于進行衣物的縫制，參見Decaudin,P.,JuliusD.,WitherJ.,BoissieuxL,ShefferA.andCaniM.-P.,VirtualGarments:AFullyGeometricApproachforClothingDesign,ComputerGraphicsForum,2006.25(3):625-634。Ma等開發了一個基于草圖的二維衣服概念設計方法，可以在產品進入生產流水線之前幫助設計者識別不同的衣服設計方案，參見Ma,C.X.,LiuY.J.,YangH.Y.,TengD.X.,WangH.A.andDaiG.Z.,KnitSketch:ASketchPadforConceptualDesignof2DGarmentPatterns,IEEETransactionsonAutomationScienceandEngineering,2011.8(2):431-437。現有的二維服裝設計是通過設計師直接對二維的服裝草圖進行拉伸，因此無法很好地模擬和觀察服裝穿在人體模型上時的形變、樣式線條效果。
技術實現思路
本專利技術提供了一種基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法。該方法根據人體骨架與人體特征點的布局，結合二維形變技術，將設計師勾畫的二維服裝變形到對應新姿勢下，從而方便設計師觀察所設計的服裝在不同姿勢下的效果。本專利技術的每一個步驟都可以在家用電腦上處理，為專業服裝設計人員提供了一種簡便且直觀的輔助服裝創建方法。一種基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法，包括：(1)將服裝圖案轉換為三角面片模型，將該三角面片模型映射到預先構建的人體模型上，建立三角面片模型與人體模型中人體骨架的相對位置關系，得到三角面片模型上的二維形變控制點；(2)改變人體骨架的姿勢，根據步驟(1)得到的相對位置關系，獲得所有二維形變控制點的新位置，根據所有二維形變控制點的新位置計算新姿勢下的三角面片模型；(3)基于新姿勢下的三角面片模型，重新計算服裝圖案中的樣式線和圖案曲線并進行渲染，得到二維形變后的服裝圖案。其中服裝圖案是指由設計師預先勾畫的二維形式的服裝。人體骨架姿勢改變時，通過三角面片模型上相應的的二維形變控制點來控制三角面片模型的二維形變。步驟(1)中將服裝圖案轉換為三角面片模型的過程為：描繪所述服裝圖案的外圍輪廓線，構成一個封閉的多邊形；使用Delaunay三角剖分算法將該多邊形三角化，得到對應的三角面片模型。其中三角面片模型中包含多個三角面片，構成整個封閉的多邊形。將三角面片模型映射到預先構建的人體模型上時，步驟如下：a)在三角面片模型的外圍輪廓上選擇若干特征點；b)在人體模型上選擇所述特征點的對應點；c)匹配所述特征點與對應點，如果三角面片模型覆蓋人體模型的對應部位，則完成映射過程，否則執行步驟d)；d)增加若干特征點以及相匹配的對應點，將所有的特征點以及相匹配的對應點作為對三角面片模型進行RBF插值映射的約束條件，對三角面片模型進行插值處理，使插值后的三角面片模型覆蓋人體模型的對應部位，完成映射過程。在人體模型上與三角面片模型外圍輪廓對應處的點為人體模型身形的輪廓。例如，在三角面片模型中選擇肩點，則在人體模型肩膀輪廓處相應位置選擇肩點的對應點。其中二維形變控制點選擇過程為：設定人體骨架初始為正立姿勢，正立姿勢下的人體骨架包括若干線段以及相鄰線段的連接點，還包括兩條初始為水平的特征線，將兩條特征線的端點以及所有連接點均作為人體特征點；計算所述二維形變控制點時遍歷三角面片模型中的所有三角面片，為人體骨架中的每一條線段選擇若干個臨近的網格頂點作為二維形變控制點。其中，特征線用于更好地展現不本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法，其特征在于，包括：（1）將服裝圖案轉換為三角面片模型，將該三角面片模型映射到預先構建的人體模型上，建立三角面片模型與人體模型中人體骨架的相對位置關系，得到三角面片模型上的二維形變控制點；（2）改變人體骨架的姿勢，根據步驟（1）得到的相對位置關系，獲得所有二維形變控制點的新位置，根據所有二維形變控制點的新位置計算新姿勢下的三角面片模型；（3）基于新姿勢下的三角面片模型，重新計算服裝圖案中的樣式線和圖案曲線并進行渲染，得到二維形變后的服裝圖案。

【技術特征摘要】
1.一種基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法，其特征在于，包括：(1)將服裝圖案轉換為三角面片模型，將該三角面片模型映射到預先構建的人體模型上，建立三角面片模型與人體模型中人體骨架的相對位置關系，得到三角面片模型上的二維形變控制點；(2)改變人體骨架的姿勢，根據步驟(1)得到的相對位置關系，獲得所有二維形變控制點的新位置，根據所有二維形變控制點的新位置計算新姿勢下的三角面片模型；步驟(2)中基于三角面片各個頂點與相應二維形變控制點的相對位置關系，在滿足誤差總和最小的條件下，得到三角面片各個頂點的新位置，即獲得新姿勢下的三角面片模型；(3)基于新姿勢下的三角面片模型，重新計算服裝圖案中的樣式線和圖案曲線并進行渲染，得到二維形變后的服裝圖案。2.如權利要求1所述基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法，其特征在于，步驟(1)中將服裝圖案轉換為三角面片模型的過程為：描繪所述服裝圖案的外圍輪廓線，構成一個封閉的多邊形；使用Delaunay三角剖分算法將該多邊形三角化，得到對應的三角面片模型。3.如權利要求1所述基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法，其特征在于，將三角面片模型映射到預先構建的人體模型上時，步驟如下：a)在三角面片模型的外圍輪廓上選擇若干特征點；b)在人體模型上選擇所述特征點的對應點；c)匹配所述特征點與對應點，如果三角面片模型覆蓋人體模型的對應部位，則完成映射過程，否則執行步驟d)；d)增加若干特征點以及相匹配的對應點，將所有的特征點以及相匹配的對應點作為對三角面片模型進行RBF插值映射的約束條件，對三角面片模型進行插值處理，使插值后的三角面片模型覆蓋人體模型的對應部位，完成映射過程。4.如權利要求1所述基于人體骨架與二維形變的真實感服裝創建方法，其特征在于，其中二維形變控制點選擇過程為：設定人體骨架初始為正立姿勢，正立姿勢下的人體骨架包括若干線段以及相鄰線段的連接點，還包括兩條初始為水平的特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：萬賢美，金小剛，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：