織物的三維動態(tài)仿真研究.pdf

1、織物仿真是指對紡織品靜態(tài)和動態(tài)的計算機模擬,是當前的一個重要研究方向。目前,織物的三維動態(tài)仿真己被廣泛應用于服裝CAD、電子商務等各種領域。然而,織物作為一種柔性體,具有材質多樣性、結構復雜性和形狀不規(guī)則性的特點,因此如何有效和逼真地模擬織物的運動是一個極具挑戰(zhàn)性的課題。
　　 本文從織物物理模型的建立及受力分析、計算機視覺中非剛體的三維重建這兩個角度來研究織物的三維動態(tài)仿真。首先,基于當前的主流模型彈簧-粒子模型,本文提出改進

2、并構建出織物的三維結構,實現(xiàn)了織物在真實環(huán)境下的多種仿真效果;然后,基于三維重建的理論知識,本文從SFM(Structure form Motion,運動恢復結構)的角度研究織物的三維仿真,提出在軌跡空間中基于奇異值分解(Singular Value Decomposition,SVD)的織物三維重建算法,為織物的三維動態(tài)仿真研究提供一種新的思路和方法,提高了織物的三維重建技術水平。本文的主要工作有:
　　 1、對經典的彈簧-粒

3、子模型提出改進,并建立布料的三維動態(tài)仿真系統(tǒng)。在模型參數的設置上充分考慮了織物的彈性性能,使用實時可調的彈性系數和阻尼系數反映織物的不同形變。針對其他仿真系統(tǒng)實例缺乏、用戶交互性差的特點,本系統(tǒng)增添了織物自由懸垂、四角拉伸、翻轉等仿真效果,實現(xiàn)了用戶通過鼠標自主設計、控制織物的仿真功能。
　　 2、提出非剛體三維結構的軌跡基表示法,并驗證它與形態(tài)基表示法具有對偶性?；诜莿傮w三維特征點的時間平滑性,它的時間序列可以被表示為軌跡基

4、的加權線性組合。本文從數學上推導證明了軌跡基表示法和形態(tài)基表示法滿足對偶定理,并就SVD基進行了闡釋。軌跡基表示法的可行性為定義獨立于物體的軌跡基提供了理論依據,同時為下文的研究工作做鋪墊。
　　 3、提出在軌跡空間中基于SVD的織物三維結構重建算法。對二維圖像序列矩陣進行SVD分解,在旋轉矩陣的秩約束條件下求解織物的三維結構及運動信息。算法中使用預定義的軌跡基,不僅增大了內部約束條件,而且能夠避免重建誤差的累積,提升了結構估計