鞋楦特征驱动的鞋底模型个性化定制设计研究

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穿着不合适的鞋会给人的生理健康带来不可忽视的危害,而且制鞋产业生产模式必须向智能制造模式转变才能提高企业竞争力,同时,数字化设计技术的发展使得个性化定制的成本降低,效率提高,因此在现代社会的主观需求和客观因素的双重作用下,针对鞋底个性化定制的研究具有十分重要意义。本文围绕鞋底模型的个性化定制设计进行研究,将鞋底模型个性化定制设计过程划分为三个阶段:鞋楦模型和鞋底模型的特征提取、鞋楦模型与鞋底模型的位姿匹配和鞋楦特征驱动的鞋底模型个性化定制变形,主要研究内容包括:(1)在鞋楦模型和鞋底模型的特征提取阶段,提出了一种基于“边界距离指数”和PCA主方向估计的特征线提取方法来提取脚线;针对模口线特征,则根据顶点属性进行特征线增长,生成特征线,并且引入模口线特征约束条件,避免了鞋底模型的其他尖锐特征线的干扰;针对内仁线特征,则使用模口线将模型分为内部区域和外部区域,并将内部区域底面部分的边界提取为内仁线。(2)在鞋楦模型与鞋底模型的位姿粗匹配阶段提出了一种基于特征向量的匹配方法,用于鞋楦模型脚线特征和鞋底模型内仁线特征的多模态匹配,该方法兼顾了效率与精度,匹配效果更佳;在精匹配阶段,本文通过水平中轴线对齐校正和鞋楦后跟高调整对鞋楦和鞋底模型的位姿进行微调,使其满足规定的约束条件。(3)在鞋楦特征驱动的鞋底模型个性化定制变形阶段,采用了基于径向基函数插值的变形方法来实现鞋底模型的个性化定制变形。同时,为降低作用半径对径向基函数插值的影响,采用了分段变形的变形策略,有效弥补了基于径向基函数插值的变形方法稳定性较差的缺点,最终实现鞋底模型的个性化定制变形。已采用C++语言编程实现文中所提算法,运行实例验证了各个算法的可行性。其中本文的创新点主要有:(1)为准确提取出鞋楦模型脚线特征,提出了一种基于“边界距离指数”和PCA主方向估计的特征线提取方法;(2)为实现鞋楦模型和鞋底模型的多模态匹配,提出了一种基于特征向量的匹配方法,该方法在便捷性、效率与精度上有着较好的平衡性;(3)采用了分段变形的变形策略,有效弥补了基于径向基函数插值的变形方法稳定性较差的缺点。
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