一种衣物褶皱基线提取方法技术

一种衣物褶皱基线提取方法，通过对初始网格和变形网格的变形分析，跟踪提取三角网格中的边线作为初始基线，然后进行光滑处理得到褶皱曲线。将褶皱曲线与褶皱区域进行融合，调整三维网格以得到最终的褶皱基线。其步骤是(1)对三维衣物网格进行网格变形分析及平面展开；(2)在展开的网格平面上进行初始褶皱基线的跟踪及光滑处理；(3)将褶皱曲线与衣物网格褶皱区域进行融合，调整三维网格以得到最终的褶皱基线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种衣物褶皱基线提取方法，属于柔性织物仿真

技术介绍
在衣物仿真领域，褶皱是衣物布料不可忽视的主要细节，褶皱的添加能增强衣物模拟的视觉真实性，对褶皱的模拟仿真是实现真实性柔性衣物模拟中不可或缺的一部分。目前的大部分基于几何的衣物褶皱模拟方法分为两个步骤：首先在衣物网格上生成褶皱基线，描述褶皱的大致走向；然后根据已定义的褶皱基线，生成三维的衣物褶皱。有关褶皱基线的提取作为关键的技术难点，Larboulette等人和Wang Yu等人采用边长保持不变的原则，在用户定义的褶皱线上添加褶皱。Li等人由图片提取人脸皱纹曲线，并把曲线从2D投射到3D人脸模型，通过对皱纹剖面形状的曲线函数调整得到立体的皱纹形状，并通过曲面细分进一步细化皱纹模型。Cutler等人在衣物表面相应位置标定褶皱基线，并根据这些褶皱基线按照定义的褶皱形状及可调节的参数-褶皱形状半径最后生成立体褶皱。Rohmer等人采用与其相同的概念，在褶皱基线的基础上进一步模拟褶皱。不同的是，Rohmer等人的方法中，褶皱基线的位置是程序根据分析粗仿真结果而得到，以一种自动后处理方法取代人为干涉。以往褶皱基线的提取方法存在以下问题：(1)没有成熟的褶皱基线自动生成方案，大部分的褶皱生成方法依靠具有专业技能的艺术人员在衣物网格上手工添加褶皱基线。(2)目前的褶皱基线提取方法往往比较复杂，计算量大，需要耗费较多的计算资源。针对以上问题，本专利技术对褶皱基线提取方法作了进一步研究，提出一种新的基于网格变形分析的褶皱基线提取方法。该方法的核心内容可以总结为：通过对初始网格和变形网格的变形分析，跟踪提取三角网格中的边线作为初始基线，然后进行光滑处理得到褶皱曲线。将褶皱曲线与褶皱区域进行融合，调整三维网格以得到最终的褶皱基线，从而实现更具视觉真实性的褶皱基线。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种衣物褶皱基线提取方法。本专利技术采用的技术方案：将连续介质力学中定义的变形张量运用在三维衣物网格上，对三维衣物网格进行网格变形分析；把三维衣物网格进行平面展开，并在展开的平面上，根据网格顶点的拉伸量信息进行初始褶皱基线的跟踪寻找；基于粗网格提取的初始褶皱线通常是折线，运用Laplacian方法进行光滑处理形成光滑的褶皱曲线；采用质心坐标概念获得褶皱曲线的三维坐标，并用Delaunay方法把曲线上的顶点嵌入褶皱区域的网格中去。该方案实现的步骤，如图1所示：(1)对三维衣物网格进行网格变形分析；(2)对三维衣物网格进行平面展开，并在展开平面上进行褶皱基线的跟踪寻找；(3)对提取的褶皱基线进行光滑处理，获得褶皱曲线；(4)将褶皱曲线与褶皱区域进行融合，调整三维网格以得到最终的褶皱基线。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：基于衣物网格本身的属性作为提取参数，更简洁自动，免去了专业技术人员手工添加褶皱基线的麻烦，减少了褶皱基线提取的难度和专业度。具有更高的效率，占用资源少，能得到更具有视觉真实性的褶皱基线。附图说明图1一种衣物褶皱基线提取方法步骤示意图；图2褶皱基线跟踪示意图；图3Laplacian光滑方法示意图；图4质心坐标的说明示意图；图5采用Delaunay方法插入新顶点的步骤示意图；图6上衣正面分块的展开平面上的初始褶皱基线示意图；其中，(a)显示了顶点的拉伸量与寻找的褶皱基线的对应关系，(b)则清晰地单独显示了提取出的褶皱基线；图7上衣背面分块的展开平面上的初始褶皱基线示意图；其中，(a)显示了顶点的拉伸量与寻找的褶皱基线的对应关系，图(b)则清晰地单独显示了提取出的褶皱基线；图8不同Laplacian迭代次数后的顺滑结果图；其中，(a)、(b)、(c)和(d)分别为Laplacian光滑迭代次数分别为1、2、4和5时的效果；图9上衣正面分块的褶皱基线光滑效果图；其中，(a)是光滑前效果，(b)显示光滑后效果；图10上衣背面分块的褶皱基线光滑效果图；其中，(a)是光滑前效果，(b)显示光滑后效果；图11融合光滑褶皱曲线的细化褶皱区域效果图；其中，(a)和(b)为上衣三维衣物网格模型的正面的一个褶皱区域，(c)和(d)为上衣三维衣物网格模型的背面一个褶皱区域。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本专利技术进一步详细说明。(1)对三维衣物网格进行网格变形分析和平面展开将连续介质力学中定义的变形张量运用在三维衣物网格上，对三维衣物网格进行三角形基元变形分析；采用Pennec等人提出的定义在张量空间、基于仿射不变性的黎曼度量的插值方案，由三角形变形量插值出网格顶点的变形量。为了降低褶皱基线查找的计算复杂性，需要把三维衣物网格信息转换到二维平面上，因此采用保角度的平面展开方法实现对三维初始网格的平面展开。(2)在展开平面上进行褶皱基线的跟踪寻找在得到初始网格的平面展开后，就可以很方便地在二维的平面上根据各个顶点的顶点拉伸张量的大小提取褶皱基线。本专利技术称在二维平面上提取褶皱基线的过程为褶皱基线的跟踪。在二维平面上选取一个顶点作为一条褶皱基线的起始点，逐步在平面上“追踪”整条褶皱基线，并称选定的起始点为种子起点。在开始褶皱基线跟踪前，首先将按照各个顶点的拉伸张量的特征值μi1从小到大的顺序对平面上所有的顶点进行排序，把所有的顶点按照特征值μi1的大小放入一个优先级队列。接下来将按照如下步骤进行褶皱基线的跟踪：步骤一：选取队列里特征值μi1最小的点为种子起点，即选为褶皱基线上的第一个顶点；将种子起点的邻接顶点中特征值μi1最小的顶点为褶皱基线上第二个顶点，并计算这两个顶点间连线方向。接下来将根据这条连线上的方向进行。由于选取的头两个顶点的连线上有两个方向，本专利技术将分别沿着两个方向进行剩余的褶皱基线的跟踪。最后再将两个方向上的跟踪结果合并在一起。步骤二：根据步骤一选定一个跟踪方向；步骤三：定义当前顶点为这个方向上的褶皱基线的尾部顶点，如图2所示，其中点C为当前点，褶皱基线下一个顶点D的选择需要满足以下三个条件：d.D为在当前顶点C的邻接顶点之一，并且其特征值μi1需要小于设定的阈值μthresh；e.向量与向量之间的夹角不超过一定的阈值θthresh1；f.向量与向量之间的夹角不超过一定的阈值θthresh2；g.D为满足上述三个条件的所有顶点中特征值μi1最小的顶点。初始褶皱基线提取实验：如图6和图7所示分别为采用褶皱基线跟踪方案二在上衣正面分块和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衣物褶皱基线提取方法，其特征在于：依据对衣物模型网格的变形分析，进行褶皱基线的跟踪提取和光滑处理，并将褶皱曲线与褶皱区域进行融合，调整三维网格以得到最终的褶皱基线。

【技术特征摘要】
1.一种衣物褶皱基线提取方法，其特征在于：依据对衣物模型网格的变形分析，进行
褶皱基线的跟踪提取和光滑处理，并将褶皱曲线与褶皱区域进行融合，调整三维网格以得到
最终的褶皱基线。
2.根据权利要求1所述的一种衣物褶皱基线提取方法，其特征在于：褶皱基线的跟踪
提取和光滑处理，在展开的二维网格平面上选取合适的点作为一条褶皱基线的起始点，然后
根据各个顶点的顶点拉伸张量追踪提取整条褶皱基线，对提取的褶皱基线进行光滑处理，形
成光滑的褶皱曲线，具体步骤如下：
(1)在展开的二维网格平面上根据各个顶点的拉伸张量追踪提取褶皱基线；
(2)采用Laplacian光滑方法，对提取的褶皱基线进行光滑处理，形成光滑的褶皱曲线，
对于折线L上的内部顶点pi，做运算并计算
p′i＝pi+λL(pi)，其中p′i为pi新的位置点坐标，所述pi同时须满足为非边界上的顶点。
3.根据权利要求1所述的一种衣物褶皱基线提取方法，其特征在于：褶皱曲线与褶皱
区域的融合，根据光滑后的褶皱曲线在二维平面上的坐标信息，计算其在三维网格的对应坐
标，并把光滑后的褶皱基线嵌入到细化后的褶皱区域中去；具体步骤如下：
(1)获取光滑后褶皱曲线的三维坐标；
光滑的褶皱曲线上点的坐标为二维平面坐标，而细化前后的褶皱区域为三维空间上的衣
物网格区域；所以采用质心坐标的概念实现光滑后的褶皱曲线上点的二维坐标到三维坐标的
映射。
(2)得...

【专利技术属性】
技术研发人员：何兵，井密，吕越，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11