从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法技术

本发明专利技术公开一种从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法

【技术实现步骤摘要】
从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法、装置及介质


[0001]本专利技术涉及制鞋
，具体涉及一种从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法
、
装置及介质
。

技术介绍

[0002]传统制鞋领域中，一般通过师傅在鞋楦上拓纸来制作二维板片，其方法是先将纸张贴附在鞋楦上，然后使用铅笔或钢笔描绘楦头的轮廓线和特征点，最后根据描绘的图案剪下二维板片
。
[0003]传统方法应用非常广泛，但存在一些问题，其所制作的二维板片与实际的三维鞋楦头曲面存在较大的误差
。
这些误差主要体现在以下几个方面：
a) 面积误差：二维板片的面积与实际的三维曲面的面积不一致，导致制作的鞋子在舒适性和外观上存在问题；
b) 轮廓线长度和弧度误差：传统方法中描绘的轮廓线长度和弧度与实际的三维曲面存在偏差，导致制作的鞋子无法完全贴合脚型，不符合人体工程学原理；
c) 制作精度限制：传统方法依赖于人工操作，受制于师傅的技术水平和经验，制作精度有限
。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法
、
装置及介质，用以解决传统方法无法准确地将三维鞋楦头的曲面展平到二维板片上，导致制作的板片无法精确反映楦头的形状和特征的问题
。
[0005]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法，包括：基于三维鞋楦头曲面，提取鞋楦的所有特征点和特征线，并基于提取的特征点和特征线，将三维曲面划分为楦面
、
楦底和统口三个曲面；分别计算三个曲面的表面积及特征线长度；对三个曲面分别进行切片和参数化，生成各曲面的初始二维板片；分别计算与三个曲面对应的初始二维板片的表面积及特征线长度；基于三个曲面与对应初始二维板片的表面积差值及特征线长度差值，构建各曲面对应的目标函数；对构建的目标函数进行优化，得到各曲面的优化二维板片
。
[0006]上述技术方案利用特征点
、
特征线提取及曲面切片和参数化的步骤，确保二维板片的面积和特征线与三维鞋楦头曲面的相一致，从而提高制作的鞋子的舒适性
、
外观和贴合度；同时，利用曲面与对应初始二维板片的表面积差值及特征线长度差值构建多目标的优化函数，可以大幅提高制鞋的精度，使得制作的鞋子更加贴合脚型，提供更好的舒适性和外观效果
。
[0007]作为进一步的技术方案，还包括：对每个曲面分别进行切片，得到各曲面的多个切片面；对每个切片面分别进行参数化，使每个切片面映射到二维平面，形成初始二维板片
。
[0008]上述技术方案对每个曲面分别进行切片和参数化，得到每个曲面对应的初始二维板片，在此基础上，各曲面可基于初始二维板片进行多目标的优化，以得到最优的二维板片位置
。
[0009]作为进一步的技术方案，还包括：为三维鞋楦头曲面的每个切片面构建一个复变函数，使切片面上的每个三角形映射为复平面上的一个点，复平面上的点映射到单位圆盘上，单位圆盘上的点映射回二维平面，形成二维平面的表示
。
[0010]具体地，使用圆盘映射（
Disk Mapping
）将三维表面展平为二维表面，圆盘映射具有共形性质，基于
Riemann
映射定理利用复变函数的性质来实现表面展平，可以保持角度和形状的相似性，同时保持面积不变
。
[0011]作为进一步的技术方案，构建的目标函数表示为：，其中，和表示权重系数，表示曲面与二维板片的表面积差值，表示曲面与二维板片的特征线长度差值，表示曲面表面积，表示二维板片表面积，表示三维特征线长度，表示二维特征线长度
。
[0012]上述技术方案中，楦面
、
楦底和统口这三个曲面分别构建一目标函数，三者构建的目标函数相同，且各个目标函数的优化可独立进行，相互之间不关联
。
[0013]进一步地，曲面与二维板片的表面积差值为：，曲面与二维板片的特征线长度差值为：
。
其中，
n
表示每个曲面的顶点数
。
[0014]进一步地，二维板片表面积为：，二维特征线长度为：
。
其中，表示每个三角面的顶点坐标
。
[0015]上述将表面积开平方是为了统一单位，解决因面积和长度的量纲不一样导致不便于对目标函数加权求和的问题
。
[0016]作为进一步的技术方案，采用
Adam
优化器对目标函数进行优化
。Adam
优化器是一种自适应学习率优化算法，可以在梯度下降过程中动态调整学习率
。
[0017]作为进一步的技术方案，还包括：将分割后的每个曲面均转换为三维网格模型；基于转换后的三维网格模型，计算每个网格表面的面积；并根据每个网格表面的面积，分别计算得到楦面
、
楦底和统口的表面积
。
[0018]具体地，已知三角形网格结构，计算每个三角面的面积
(
即已知三角形的三个点坐标，计算面积
)
，再将楦面
、
楦底
、
统口的所有三角形面值积累加得到各自的表面积值
。
[0019]作为进一步的技术方案，还包括：获取二维板片的边界点，并结合高斯面积公式计算得到二维板片的表面积
。
[0020]具体地，先获取二维网格的轮廓边（如果一条边只属于一个三角形，即为轮廓边），然后通过高斯面积公式计算面积
。
[0021]作为进一步的技术方案，还包括：利用欧几里得距离公式计算二维网格每条边的长度，然后累加特征线上所有线段距离，得到二维板片的特征线长度
。
[0022]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的装置，包括：曲面预处理模块，用于基于三维鞋楦头曲面，提取鞋楦的所有特征点和特征线，并基于提取的特征点和特征线，将三维曲面划分为楦面
、
楦底和统口三个曲面；曲面计算模块，用于分别计算三个曲面的表面积及特征线长度；二维板片生成模块，用于对三个曲面分别进行切片和参数化，生成各曲面的初始二维板片；二维板片计算模块，用于分别计算与三个曲面对应的初始二维板片的表面积及特征线长度目标函数构建模块，用于基于三个曲面与对应初始二维板片的表面积差值及特征线长度差值，构建各曲面对应的目标函数；二维板片优化模块，用于对构建的目标函数进行优化，得到各曲面的优化二维板片
。
[0023]上述技术方案通过特征提取模块
、
曲面分割模块
、
初始二维板片生成模块的相互作用，使二维板片的面积和特征线与三维鞋楦头曲面的相一致，从而提高制作的鞋子的舒适性
、
外观和贴合度；同时，利用目标函数构建模块构建三个曲面各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法，其特征在于，包括：基于三维鞋楦头曲面，提取鞋楦的所有特征点和特征线，并基于提取的特征点和特征线，将三维曲面划分为楦面
、
楦底和统口三个曲面；分别计算三个曲面的表面积及特征线长度；对三个曲面分别进行切片和参数化，生成各曲面的初始二维板片；分别计算与三个曲面对应的初始二维板片的表面积及特征线长度；基于三个曲面与对应初始二维板片的表面积差值及特征线长度差值，构建各曲面对应的目标函数；对构建的目标函数进行优化，得到各曲面的优化二维板片
。2.
根据权利要求1所述从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法，其特征在于，还包括：对每个曲面分别进行切片，得到各曲面的多个切片面；对每个切片面分别进行参数化，使每个切片面映射到二维平面，形成初始二维板片
。3.
根据权利要求2所述从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法，其特征在于，还包括：为三维鞋楦头曲面的每个切片面构建一个复变函数，使切片面上的每个三角形映射为复平面上的一个点，复平面上的点映射到单位圆盘上，单位圆盘上的点映射回二维平面，形成二维平面的表示
。4.
根据权利要求1所述从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法，其特征在于，构建的目标函数表示为：，其中，和表示权重系数，表示曲面与二维板片的表面积差值，表示曲面与二维板片的特征线长度差值，表示曲面表面积，表示二维板片表面积，表示三维特征线长度，表示二维特征线长度
。5.
根据权利要求4所述从三维鞋楦头曲面展平到二维板片的方法，其特征在于，采用
Adam
优化器对目标函数进行优化
。6.
根据权利要求1所述从三...

【专利技术属性】
技术研发人员：武大治，
申请(专利权)人：武汉亘星智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：