三维计算机辅助服装设计中集成仿真模型的研究

三维计算机辅助服装中集成仿真模型的关键技术研究具有重要的基础研究理论：包括计算几何、计算机图形学和图形图象处理、热力学基础、物理力学基础、纺织面料和服装设计等。为了更有效的反映出服装-人体-环境下着装情况下的综合特性，本课题针对服装动力特性，热湿特性以及舒适特性进行综合的分析，建立三维计算机服装集成仿真模型，通过对三维服装CAD关键技术的研究开发与应用，目的是要成功研究出具有实际应用、具有国际水平的三维服装CAD集成仿真模型。本项目的研究特点是从实际应用问题中提出应用要求，上升到理论和一般的方法，再应用到实践中。在技术方法上，将款式设计与面料选取，美观合体与舒适实用有机地结合起来，采用人工神经网络进行人体数据分割；运用细分曲面造型方法建立人体和服装模型；运用服装面料自身物理和化学属性，建立具有功能特性分析的三维服装模型和人体着装舒适性模型。

摘要：三维服装CAD、虚拟着装和三维服装功能性仿真的研究已经成为目前国内外研究的热点问题。然而在如何生成符合人体实际需要和变化的三维服装模型以及三维服装功能性综合仿真建模方面，仍然存在一些有待解决的关键问题。.为了更有效的反映出服装-人体-环境下着装情况下的综合特性，本课题针对服装动力特性，热湿特性以及舒适特性进行综合的分析，建立了三维计算机服装集成仿真模型。本项目的研究成果主要包括建立具有接触分析约束条件的三维织物模型动态力学生物感应模型，建立基于几何测量和变形的真实感织物模拟模型，以及建立基于自适应模糊推理系统的服装舒适度评价模型。.针对人体服装接触建模及仿真过程中人体服装之间的接触现象和弹性体的虚位移原理，充分考虑了人体与服装之间的摩擦力和接触碰撞因素，采用有限元方法，提出了一种基于Mindlin-Ressine四结点薄板壳理论的人体服装接触模型。实验表明，该模型可以更好地反映出服装材质和款式对人体着装压力分布情况的影响。.针对织物模拟中如何量化织物的面料属性的问题,为了概括织物变形规则的优化数学模型,同时能平衡织物模拟精度、稳定性和算法效率之间的关系,提出了一种基于几何测量和变形的织物模拟方法。综合考虑影响织物真实形态的各种因素,统计分析出织物几何变形的关键特征,揭示不同织物的面料特性与几何变形数学模型间的关联。实验结果表明，该方法可以用于测量真实织物样本数据,并对数据样本进行统计回归建模；建立了织物面料属性与基于微分网格变形中能量项之间的关联，具有对柔性织物进行模拟的高效率性能。.针对人体环境的动态非一致性问题，本项目提出了基于自适应模糊推理系统的服装舒适度评价模型，采用自适应的神经网络学习方法，构建模糊逻辑规则，从而实现多层表示的舒适性评价体系。实验结果表明，通过对样本数据的训练和学习，该舒适度评价模型的预测结果与实际测试的结果具有良好的相关性，具备了对人体舒适度这一复杂的非线性系统进行有效评价的能力。.本项目的研究点是从实际应用问题中提出应用要求，进行研究理论模型和数值计算方法的研究，再将研究结果应用到实践中进行检验。.本项目的研究成果包括发表学术论文，申请发明专利和人才培养。在应用检验平台与产业化方面的工作，本项目参与研究基于机顶盒的应用服务，为将具有真实感效果的三维服装在电子商务的应用或个人居家视频中得到可视化应用提供软件算法和硬件支持。