虛擬服裝網(wǎng)格模型切割及參數(shù)化算法研究的中期報(bào)告

虛擬服裝網(wǎng)格模型切割及參數(shù)化算法研究的中期報(bào)告中期報(bào)告一、前言虛擬試衣技術(shù)是指基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、模型分析和仿真等技術(shù)手段，通過(guò)人體三維掃描、網(wǎng)格建模和動(dòng)態(tài)仿真等技術(shù)手段，將人體和服裝等物品建立在虛擬世界中，并通過(guò)畫(huà)面形式達(dá)到了試穿的效果，使用戶(hù)可以在不進(jìn)入實(shí)體試衣間的情況下了解服裝的合身度以及感受服裝等方面的效果。隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和普及應(yīng)用，虛擬試衣技術(shù)在傳統(tǒng)服裝行業(yè)中逐漸得以推廣應(yīng)用，并在電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物、社交娛樂(lè)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，成為時(shí)裝行業(yè)熱門(mén)話(huà)題之一。虛擬試衣技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需要將服裝模型與人體模型緊密結(jié)合，通過(guò)算法對(duì)服裝模型進(jìn)行切割和參數(shù)化處理，以實(shí)現(xiàn)服裝在人體上的自適應(yīng)式展示。因此，衣服模型切割及參數(shù)化算法的優(yōu)化和改進(jìn)，對(duì)于提升虛擬試衣技術(shù)的仿真效果具有重要意義。本文研究的是虛擬服裝網(wǎng)格模型切割及參數(shù)化算法，旨在解決在虛擬試衣技術(shù)中，服裝模型在人體上的自適應(yīng)式展示問(wèn)題。二、研究現(xiàn)狀當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在虛擬試衣技術(shù)領(lǐng)域的研究包括虛擬三維人體建模、3D人體掃描和重建、服裝建模與仿真等領(lǐng)域，并且在以上領(lǐng)域中涉及的技術(shù)和方法都得到了較為廣泛的研究與應(yīng)用。在虛擬人體建模領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要采用數(shù)字化人、3DMax、Maya等建模軟件，在人體體型和肢體動(dòng)作等方面的表現(xiàn)力與細(xì)節(jié)上，都得到了顯著的提升。在3D人體掃描和重建方面，目前主要采用的是激光掃描和全息掃描技術(shù)，這些技術(shù)相較于傳統(tǒng)掃描技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。在服裝建模方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也開(kāi)展了一系列研究。其中，以三維造型軟件為基礎(chǔ)，建立法線(xiàn)、嵌入、貼圖等算法實(shí)現(xiàn)了服飾的建模。在服裝仿真方面，主要采用了多種算法，如基于物理模擬的仿真、基于約束的仿真、貼圖和紋理映射等算法，以及結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的新型算法。三、研究?jī)?nèi)容3.1網(wǎng)格模型切割算法本文選擇基于參數(shù)曲面的切割方法進(jìn)行研究。該算法將衣服模型切割成多個(gè)部分，并以面片的形式表示。參數(shù)曲面切割方法的流程主要包括人體切割、模型匹配、模型切割、拓?fù)鋬?yōu)化四個(gè)步驟。首先，將實(shí)際人體模型進(jìn)行掃描，獲得人體表面曲面。然后，將衣服模型同樣進(jìn)行掃描，并通過(guò)匹配算法將其擬合在人體表面和人體曲面上，以實(shí)現(xiàn)衣服模型在人體表面的自適應(yīng)式展示。接下來(lái)，使用參數(shù)曲面對(duì)擬合后的衣服模型進(jìn)行切割，將衣服模型分割成多個(gè)部分，并以面片的形式表示。最后，對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，確保各部分可單獨(dú)變形，不會(huì)發(fā)生相互干擾的現(xiàn)象。3.2網(wǎng)格模型參數(shù)化算法本文旨在以得到的多個(gè)面片形式的服裝模型為基礎(chǔ)，利用參數(shù)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)衣服模型的傳遞性變形。本文所采用的參數(shù)化算法首先將衣服模型拆成不同的面片，并根據(jù)衣服紋理映射的方式設(shè)定映射區(qū)域。其次，通過(guò)計(jì)算每個(gè)面片的平均位置和面積，將每個(gè)面片的紋理映射坐標(biāo)系對(duì)齊、歸一化。接著，采用線(xiàn)性方程組求解器，解決了每個(gè)參數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)的方程系數(shù)。在這里，交叉比率和重疊率等幾何量用于優(yōu)化參數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)。最后，優(yōu)化后的參數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)就可以用于實(shí)現(xiàn)衣服模型的傳遞性變形。四、研究進(jìn)展及存在問(wèn)題本文目前已完成對(duì)基于參數(shù)曲面的網(wǎng)格模型切割算法的研究，并初步實(shí)現(xiàn)了算法的原型系統(tǒng)。但目前在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問(wèn)題，如人體掃描精度、衣服模型切割精度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面的需要進(jìn)一步完善。下一步，我們將進(jìn)一步深入優(yōu)化和改進(jìn)這些算法來(lái)實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、高效的虛擬試衣技術(shù)，以滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，并促進(jìn)虛擬試衣技術(shù)的應(yīng)用和推廣。五、總結(jié)與展望本文綜述了虛擬試衣技術(shù)及其在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、模型分析和仿真方面的相關(guān)研究，介紹了虛擬服裝網(wǎng)格模型切割及參數(shù)化算法的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展。在此基礎(chǔ)上，本文分析了仍需進(jìn)一步完善的問(wèn)題，并提出了