基于功能单元组构的三维服装智能化个性化造型方法研究

针对现有三维服装CAD方法智能化程度不高，设计结果可重性不强等不足，提出了基于功能单元组构的三维服装智能化个性化造型方法研究。研究内容分三个层面：（1）基于模糊推理机制的三维服装款式设计。运用模糊数学理论，依据专家经验知识和客户定性评价，建立三维服装款式的模糊设计规则，支持模糊设计要求的输入，提高系统的智能化程度；（2）基于功能单元组构的三维服装造型。通过模糊映射机制，选取合适的服装原型，优化原型中的功能单元，实现三维服装快速造型。提出了层次化适配和非刚性适配相结合，在人体模型上组合服装单元，生成三维服装模型的方法。以三维服装单元为设计元素，提高了设计过程的直观性和设计元素的重用性。（3）设计结果个性化。提出了服装-人体个性化适配，以及四面体网格嵌入空间变形两种方法实现对服装的"三维放码"，提高设计结果的可重用性。本项目研究为服装大批量定制的三维服装设计技术，提供了理论和方法支持。

目前三维服装的主流设计模式通过二维裁片在三维人体模型上的缝合生成三维服装模型。二维裁片到三维服装模型的转换并不直观，给服装的三维造型和个性化放码带来了在操作上的不便。作为消费主体的客户很难参与到设计过程。这种设计模式并不能有效支持以客户参与为核心的服装产品个性化定制。针对这个问题，本项目提出基于功能单元的三维服装造型与设计结果重利用的新模式。其基本思想是：将三维服装曲面自适应地适配到个性人体模型上，通过对服装曲面的参数曲面拟合、服装曲面融合、服装参数化变形等图形算法，直接在三维空间实现对三维服装智能化、个性化造型与交互编辑，从而有效提高设计过程的直观性和可操作性，降低设计难度。这为客户参与到设计过程成为可能，为服装的个性化定制设计提供了技术基础。. 在研究开展过程中，围绕上述思想提出了一系列新方法。提出基于骨架的体变形与服装-人体曲面相似性匹配相结合，将三维服装模型或服装功能单元直接试穿到三维个性人体模型上，并根据目标人体的体形与姿态对三维服装曲面做自适应变形；提出基于特征曲线网（Feature curve-net）参数化拟合服装曲面，实现对三维服装曲面的保细节参数化交互编辑；在服装-人体间隙量的空间分布研究基础上，提出基于特征曲线网引导在三维人体模型上直接拼合服装功能单元生成新的三维服装模型；提出基于人体模型驱动体空间变形的三维服装个性化放码方法，实现三维服装在不同体形人体模型上的自适应迁移；提出骨架-皮肤自动隐式绑定方法，为高效的着装人体动态模拟提供了方法支持。. 基于上述方法，项目组开发了基于功能单元组构的三维服装智能化个性化造型原型系统，并在国际重要学术期刊《Computers in Industry》、《Computers & Graphics》、《Visual Computer》、《Textile Research Journal》、《International Journal of Clothing Science and Technology》上发表/录用SCI论文6篇，在《计算机辅助设计与图形学学报》等EI期刊上发表/录用论文5篇，在Computer Graphics International（CGI2011）等重要国际会议上做口头报告2次，获得国家授权发明专利3项。