基于数据驱动的三维针织服装展示动画生成系统的研究与实现

The technology of 3D knitted garment animation display has been widely used in garment CAD, e-business and 3D computer games, etc. It is the research focus in the field of knitting science. However, the common used display methods are similar to those of woven garments, which is not suitable for knitted garments due to the difference between knitted and woven garment in weaving and molding. Therefore, research on a realistic and real-time 3D animation display technology plays an important role in promotion of relative industries. In this project, 3D mass-spring models are built by studying the 3D structural features of knitted fabrics. A data mapping model based on human dynamics and the garment history deformation status is proposed by linear and the non-linear regression methods. The linear and the non-linear regression methods are adopted to obtain two mappings: the mapping between the deformation of cloth patches and the human posture. Through the matching of collision units with intersecting relationship and mining the collision probability between collision units, a unit-based knit garment-body collision detection and response mechanism is established. The research results with theoretical significance and application value will provide the scientific support to knitted fabric simulation, knitted garment virtual display and online customization.

三维针织服装动画展示技术在针织服装CAD、电子商务及游戏制作等诸多领域都有着广泛应用，是当前针织科学技术的研究热点。目前普遍采用的展示方法与机织物服装动画展示方法相同，但针织服装与机织服装在编织、成型等方面有着明显的区别，机织服装的动画展示方法并不适用于针织服装。因此，研究具有真实感和实时性的三维针织服装动画展示技术对推动相关产业发展具有重要意义。本项目将研究带有不同组织的针织物三维结构特征，建立针织物三维弹簧-质点模型；采用线性和非线性回归分析方法分别建立起人体姿态与服装近刚性区域整体形变之间的映射关系，建立针织服装形变数据映射模型；通过对存在相交关系的各个碰撞单元进行配对，并挖掘碰撞单元之间的碰撞概率，建立基于碰撞单元的针织服装-人体碰撞检测与响应机制。研究成功将为针织面料仿真、针织服装虚拟展示和在线定制提供科学支持，具有理论意义和研究价值。

三维针织服装动画展示技术在针织服装CAD、电子商务及游戏制作等诸多领域都有着广泛应用，是当前针织科学技术的研究热点之一。目前普遍采用的展示方法与机织物服装动画展示方法相同，但针织服装与机织服装在编织、成型等方面有着明显的区别，机织服装的动画展示方法并不适用于针织服装。.本项目提出基于数据驱动的三维针织变形方法，在此基础上实现数据驱动的针织服装-人体碰撞处理。在数据获取方面，通过改进的三维弹簧-质点模型获取人体运动-针织服装动态形变数据，用于针织服装形变-人体运动的数据关联分析；在数据建模方面，通过分析布料变形的时域和空间羽与人体运动的关系，建立人体-针织服装形变数据映射模型在数据模型模拟方面，采用数据模型获得服装初步变形结果，然后依据针织服装和人体的碰撞数据分析，实现数据驱动的碰撞处理；在纱线真实感模拟方面，采用粒子系统实现纱线的绒感、纹理等效果。.研究结果明确了不同针织组织与服装尺寸、受力的关系，对针织组织与服装尺寸和轮廓建立了相应三维模型，揭示了针织服装区域与人体碰撞单元存在的关系，优化了人体与针织服装的压力舒适度，实现了针织服装的动态模拟和展示。相关模块已应用到了羊毛衫CAD系统V1.0和国家级虚拟仿真实验教学一流课程。.本项目共培养了相关硕士研究生7名，发表了SCI高水平期刊论文5篇，EI论文2篇，CSCD期刊论文2篇，一般期刊论文3篇。申请了相关发明专利4项，其中已授权1项。获得了湖北省“科技进步”二等奖1项，软件著作权1项。项目研究成功为针织面料仿真、针织服装虚拟展示和在线定制提供了一定的科学支持，具有重要的理论和现实意义。.