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在计算机上生成真实感的服装,是近十年来国际计算机图形学界的一个重要研究方向,它在虚拟现实、计算机艺术、时装CAD软件、电子商务等多方面有着广泛的应用前景。 在本篇论文中,我们对生成真实感服装进行了系统的研究,从建立布的模型到合成真实感衣服,提出了一套完整的算法。 在建立布的模型时,我们采用了与布的真实结构非常类似的粒子系统作为布的模型。该模型将布的经线和纬线的交叉点当做一个粒子,则整块布粒就是由这些粒子组成的网格。在此基础上,根据布的变形情况,我们将布的内部作用力归纳为弹性形变、弯曲和剪切三类。并推导出相应的能量函数来描述这三种形变。 由于布的拉伸形变相对于弯曲和剪切形变而言具有很强的刚性,这样在数值积分时就造成了“病态系统”。我们选用预条件共轭梯度法,采用解线性方程组的方法,对衣服的运动方程进行数值积分,从而较好地解决了这个问题,并提高了仿真的速度。 本文中,我们对衣服在运动时产生的自碰撞和衣服与刚体的碰撞,提出了一种快速碰撞检测与修正算法,在碰撞检测阶段,通过采用包围盒与层次结构模型结合的方法减少碰撞检测的次数。对于衣服与刚体的碰撞,我们把多种碰撞形式归纳为一种点-面碰撞,从而把解线性方程组简化为代数运算;对于衣服的自碰撞,我们将构成衣服的三角形的边界盒是否相交作为发生碰撞的判断标准而不是对三角形本身进行检测,这样,我们就可以用简单的关系比较运算来检测衣服的自碰撞。在碰撞修正阶段,通过采用预条件共轭梯度法进行数值积分,将碰撞修正直接融合在数值积分过程中,提高了计算速度。 最后,我们提出了一个生成真实感布纹理的算法,建立了一个人体模型,编制了简单的服装设计软件,并手工合成了一套简单的衣服。