个性化三维服装设计的CAD系统

随着生活水平的不断提高和个性化服装写作的需要,人们对服装的要求趋于多样化、个性化,这个强大需求不断推动服装设计方法由传统的手工设计向计算机辅助设计发展.从二维向三维的转变是服装CAD行业和计算机技术发展的一个必然趋势.个性化三维服装CAD是指在三维数字人体模型的基础之上,生成服装初始模型,并通过个性化的尺寸参数变形和立体裁剪得到三维衣片,再对三维衣片进行展开后得到二维裁片,从而完成整个设计流程的CAD方法.这种方法可得到较合身的设计结果,在虚拟现实中完成着装立体效果的模拟.

1三维服装设计解决方案

图1是采用的解决方法.本文立足现有的软件技术,从客户的三维扫描人体出发,建立基于特征信息的人体三维模型,进而生成三维服装模型.采用服装的三维裁剪生成符合人体的二维裁片,再通过缝合技术进行三维服装设计效果的有效检查,还可以为后续其它如实时化妆等应用提供依据.

2基于扫描人体的三维人体和服装建模

2.1三维数字人体建模

通过三维扫描技术获得的人体初始数据是进行人体建模设计的基础.为了适应个性化需求,需要对扫描人体模型进行基于特征点的曲面重建,生成人体特征线,最终生成基于特征尺寸约束的三维数字化人体模型,见图2.

利用数字模型的特征尺寸驱动,可以完美模仿出基于个性化特征的人体三维模型.

2.2三维服装建模

以人体特征尺寸为基点,利用样条曲线生成服装的特征尺寸,再由生成的特征尺寸采用分块分区域造型的思路,利用Coons曲面逐块生成三维服装网格曲面,生成数字服装见图3(b).基于个性化的需要,利用服装上的特征尺寸和特征点,进行个性化交互设计,最终生成客户需要的三维数字模型,见图3(c).

3裁片生成与缝合

三维服装CAD系统的最终目的是要进行二维打样和实际的缝合生产,为了模拟设计生成的整个过程和检验CAD设计的准确性,需要生成三维裁片并展开成二维衣样,利用虚拟缝合技术还原原始三维数字服装.

3.1三维裁片生成与展开

服装的三维裁剪完全是基于人体模型进行的,利用三维裁剪获得的裁片加工制成的衣服更符合人体,利用自动搜索技术来进行三维裁剪中的切割区域的确定.图4(a)是三维模型上利用切口线等进行区域的选择,见图4(b)为原始三维裁片和加纹理的三维裁片,图4(c)为展平的二维裁片.利用所生成的二维裁片即可进行实际的打板生产.

3.2二维裁片的缝合

为了对展开所设计的服装进行检查和修改,需要进行二维裁片的检查,基本的思路是对二维裁片重新缝合到三维人体上的设计.

一般而言,展开后的二维裁片其边界三角形不规整,需要重新Delaunay三角化.重三角化必须保持裁片的边界,并且也需要保持裁片可能存在的“洞”等特征区域.重三角化后的网格顶点只带有二维平面域的信息,需要把它映射到三维空间域上,以获得网格在三维空间的确切位置,完成服装的缝合.根据拓扑不变性原则,可以利用三角形重心坐标与顶点坐标之间的关系求出裁片网格顶点的三维位置.具有共享边界线的裁片在缝合时需要把由共享边界线离散出的顶点缝合在一起,完成裁片之间共享边界的对齐,让所有对应的边界线达到几何上的等同但又不明显的改变裁片边界形状位置.图5为展平的二维裁片示意图,图6是裤子模型的缝合示意图.

由此,即完成了一个服装CAD完整系统的基本设计流程,为服装设计师提供了一个无缝连接的设计系统.

4示例

图7展示了一种非常规裁片的连衣裙设计实例,从三维人体模型到裁片到最终的设计缝制.

5结论

三维服装CAD系统的研究对提高服装业CAD自动化程度及竞争力具有重要意义.本文从扫描人体到最终的二维裁片和三维缝合,提出了一个完整的服装CAD设计系统,为服装设计行业的发展提供了有益的探索,为深化和拓展本专业的研究提供了一个方向,具有一定的实践和指导意义.