三维服装CAD中人体建模综述

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3D服装CAD关键技术研究文献综述

3D服装CAD文献综述摘要随着3D设计技术的发展，3D GCAD也成为热点，但3D GCAD仍存在诸多难点。

3D 服装CAD系统是建立在3D人体模型上的尺寸信息提取、服装设计、虚拟试衣、动画模拟及基于互联网的定制、销售和展示等技术的集成。

根据对其特征以及技术实现的总结，分析得出3D人体测量技术、3D服装人体建模技术、虚拟服装展示和3D服装展成2D衣片是3D服装CAD关键技术研究的热点，通过比较每种技术总结了3D服装CAD技术的发展趋势。

关键词：3D人体测量，服装人体建模，虚拟服装展示，3D／2D转化第一部分计算机服装辅助设计(Garment Computer Aided Design，GCAD)技术在中国已经发展了30多年，使服装加工的生产效率和产品质量得到了大幅度的提高。

而国内外纺织服装工业计算机辅助设计技术逐渐成熟，并趋商品化发展。

目前，较有影响力的服装CAD系统有：GERBER(美国)、JUKI(日本)、PAD(加拿大)、LECTRA(法国)、ALXA(瑞士)、ASSYST(德国)等，还有中国的Arisa(航天710研究所)、“爱科”(杭州)、BILL(北京轻工业学院)等服装CAD系统以及浙江大学“智能服装CAD设计及面料设计系统”等。

目前2D服装CAD技术已经相当成熟，但3D服装CAD技术尚未完全成熟，其研究的热点主要集中在3D人体测量技术、3D服装人体的建模技术、虚拟服装展示和3D服装展成2D衣片等方面。

1.3D人体测量技术从70年代中期起，美国、英国、德国和日本等服装业发达国家开始三维人体自动测量技术的研究，提出了许多新的测量原理和方法。

三维人体自动测量方法主要有光学图样法和基于图像传感器的光电法。

具体的测量方法有：立体摄影测量方法、激光测量法、莫尔条纹测量法、TC2分层轮廓测量法、投影条纹相位测量法等。

投入商业应用的测量系统(人体扫描系统)有Cyberware、LDu对Ibomu曲、Hamamatsu、hnageTwln等系统。

服装CAD中三维人体建模技术的研究及应用

Ｋｅｒｓｃｍｐｔｒｐｌａｉｎｇｒｅｔｙｗｏｄ：ｏｕｅｐｉｔ；ａａｃｏｍｎＣＡＤ；ｕｎｒｃｎｔｃｉｎｓｃｉｎｌｏｈｍａｅｏｓｕｔ；ｅｔｐｒｏｏｏ
关于人体建模技术的研究始于２世纪７年００
ｐｏｎｓｃｔｉｇｐｌｎｓａｅａｌａｅｏｇｅｅｔｏｏｏｒｃｎｅｏｄ，ｎｈｅｔｉｎｅｍｅｈｉｔ，ｕｔｎａｅｒｌｏｃｔｄｔｔｓｃｉｎｃｎｔｕｓｏｆｓａｄｂｙａｄｔａｇｌｓｒ
再对每一截面环等距离散，生成规则的人体网格模型，通过特征尺寸的调整以保证建模结果的精确度。与此同时，运用截面环数据，提取人体模型各部位的关节点，实现了由关节点驱
动的人体动态建模。上述人体模型应用于服装设计及模拟，取得了良好的效果。关键词：计算机应用；服装ＣＤＡ；人体建模；截面环中图分类号：Ｔ９Ｐ３１
代末。在目前研究领域中，常见的算法主要有曲面建模、基于物理特性建模和基于解剖学的分层
建模方法。
曲面建模又称表面建模，这种建模方法的重
点是由给出的离散数据点构成光滑过渡的曲面，
Ｔａｍａ１９）用于对人体表面的变形Ｉ。ｈｌｎ９０ｌＪ
文献标识码：Ａ文章编号：１０．１８２０）１０１００３０５（０７０．０．６０

三维人体建模综述

焦作工学院学报（自然科学版），第20卷，第3期，2001年5月JournaI of Jiaozuo Institute of TeclnoIogy（NaturaI Science），VoI.20，No.3，May2001三维人体建模综述胡敏1，李勇1，张新民2（1.中原工学院CAD中心，河南郑州450007；2.焦作工学院，河南焦作454000）摘要：在参阅和分析大量有关文献的基础上，对现有的各种三维人体建模方法进行了总结，特别是对当前广泛使用的线框模型、实体模型和曲面模型，从理论到具体的实现等各个方面都作了详尽的剖析.并对各种方法的优缺点进行了分析，可为深入研究开发三维人体建模提供有益的参考.关键词：三维人体建模；线框模型；实体模型；曲面模型中图分类号：TP391.41文献标识码：A文章编号：1007!7332（2001）03!0233!040引言计算机人体建模技术发展到现在，已经出现了大量的不同实现方法，且随着时间的推移，还可能不断地有一些新方法出现，而一些老方法也可能会得到进一步完善和发展，现有的缺点，明天也许就不存在，所以企图对所有的建模方法进行精确的分类是相当困难的，有的人体建模方法很难将其划入某一类型之中，而某些方法则可能跨越多种类型.本文将人体建模划分为线框建模（Wire Frame ModeIing）、实体建模（SoIid ModeIing）、曲面建模（Surface ModeIing）等，对它们的各个方面都作了详尽的剖析，分析了各种方法的优缺点.这将有助更清晰地区别和了解各种方法的特点.1线框建模线框建模是采用点、直线、圆弧、样条曲线等构造三维物体的图形表示技术.它是计算机图形学CAD/CAM领域中最早用来表示形体的模型，并且至今仍在广泛应用.线框建模只用点、线的信息表示一个形体，数据量少，定义过程简单，符合人们打样的习惯.很多复杂的形体设计往往先用样条勾画出基本轮廓，然后逐步细化.线框建模的数据存储量少，对其编辑、修改非常快.使用线框建模的方法对人体建模时，它是将人体轮廓用线框图形和关节表示，由于包含的信息有限，因此该建模方法在对人体建模时存在着如下严重的缺陷：（1）有模糊性和歧义性：不能够无二义性地表达三维人体；（2）无法实现三维人体模型的自动消隐及真实感人体模型显示；（3）无法进行剖面操作.2实体建模实体建模［1］的概念尽管早在20世纪60年代就已提出，但到20世纪70年代才出现简单且有一定实用意义的实体建模系统.到20世纪70年代后期，实体建模技术在理论、算法、和应用方面才比较成熟.使用实体建模的方法对人体建模时，由于它增加了三维人体的实心部分表达，使其信息更加完收稿日期：2001!01!17；修回日期：2001!02!19基金项目：河南省自然科学基金（004061000）作者简介：胡敏（1975!），女，重庆荣昌人，硕士研究生，从事机械制造及自动化研究.432焦作工学院学报（自然科学版）2001年第20卷备，从而使得三维人体得到无二义性描述.并且实体建模方法提供了人体几乎所有的几何和拓扑信息，因此它可以支持对表达人体的消隐、真实感图形显示.目前，实体建模系统中对人体的表达方式主要有3种.2.1基于体素分解的表达方法体素分解表达方法是将复杂的人体层层分解，并将其逼近表示成为一簇基本体素的集合，分解后的复杂人体表示成一棵八叉树.该方法简单易行，但对人体的表达是近似，因而很难反映出人体的宏观几何特征，并且由于体素间的集合运算涉及大量面与面之间的交贯运算，难免出现奇异的情况，有时计算精度有限带来的几何数据误差，还会造成体素之间拓扑关系的紊乱，从而使运算不能进行下去.因此在实际应用中会受到很大的限制.2.2构造实体几何构造实体几何方法是通过简单形体（如圆柱体、椭球体、球体等）的交、并、差集合运算来表达复杂人体外形，该表达方法可以用一棵二叉树描述.构造几何表达方法的特点如下：（1）能够清晰地表达复杂人体的构造过程；（2）能直观地描述人体的宏观几何特点.但是该表达方法存在着多种构造人体的表达方案，表示的人体模型也不够逼真，很难表示人体的动态特性.同样，由于存在集合运算，因此其计算量大，计算稳定性差.2.3多面体建模多面体建模［2］是从构造多面体开始，对多面体的任意一个面、棱边、顶点进行局部修改，从而构造一个与实体外形相似的多面体（即基本立体），然后通过类似于磨光的处理，自动产生自由曲面的控制顶点，并拼接成所需的形状.它是一种根据设计者的构思来进行局部处理并生成人体模型的方法.用多面体建模可以灵活地进行人体形状设计.多面体人体建模的步骤如下：（1）首先它将产生一个由直线和平面所组成的基本立体，作为人体形状的原型.（2）由基本立体产生曲线模型.（3）曲面的产生：在曲线模型的基础上，用参数曲面进行拟合.3人体建模的曲面模型曲面模型是CAD和计算机图形学最活跃、最关键的学科分支之一.它主要研究具有一定光滑程度的曲面外形的数学描述.使用曲面模型的方法对人体建模时，曲面模型能提供三维人体的表面信息，并进行隐藏线消除和真实感三维人体模型显示，但曲面模型方法也存在着缺陷，由于没有明确定义三维人体的实心部分，因此曲面建模方法不能进行剖面操作.目前，曲面模型的研究［3~5］主要分为两个方面：一是曲线曲面的表示、设计、建模显示等，二是与曲面设计方法相关的算法研究，如求交、等距、过渡、拼接、光顺以及局部操作等.围绕着曲面的表示方法，许多研究者做了大量的研究.1971年法国Renauhh汽车公司的Bezier正式发表了一种由控制多边形定义曲线的方法，这种方法使设计人员只需移动控制顶点就可以方便地修改曲线的形状，而且形状的变化完全在预料之中，因而得到广泛的应用，最初的的三维人体模型就采用了Bezier曲面模型，但是Bezier方法不具有局部特性，在设计复杂的人体曲面的过程中，存在着拼接方面的困难.为解决Bezier方法局部修改的问题，Gordon和Riesenfehd对Bezier方法进行了改进，用B样条函数代替Bernshein基函数，B样条方法不但继承了Bezier方法的优点，而且还具有独特的局部特性，使得设计者能方便地对B样条曲线曲面进行局部修改.在实际使用B样条曲线曲面人体建模时，主要又采用以下两种具体的建模方法.3.1特征化的曲面建模根据人体的整体结构，将人体模型划分为几个基本的结构特征.再根据不同结构特征不同的几何特征，选择具体不同的建模方法.该方法的优点在于：它使得人体模型的曲面建模更加灵活，可以针对人体模型不同部位的几何特征，选择最适合的曲面建模方法，而不必拘泥于某一种曲面表达方式.此外，还可较方便地改进人体模型建模方法.3.2参数化的曲面建模参数化建模又称为变量建模，它采用几何约束来表达人体模型的形状特征，从而获得一簇在形状上或功能上相似的设计方案.参数化建模是基于传统的几何建模方法上的一种更为抽象化的建模方法，它以抽象的特征参数表达复杂人体的外部几何特征，依托于常规的几何建模方法，使设计人员能够在更高更抽象的层面进行人体设计.目前，参数化作为一种新的几何建模发展方向，受到越来越多的重视，在许多大型通用的系统中都体现了参数化建模的思想.除了上述所讲的曲面设计方法外，还有扫描（sweep ）生成法，散乱点插值方法等，这些方法从不同角度丰富了曲面建模技术.4基于物理的建模技术传统的人体建模技术经历了从线框建模，曲面建模到实体建模的发展历程，其对人体的几何信息和拓扑信息的描述已相当完备.但它们所描述的主要是人体的外部几何特征，而对人体本身所具有的物理特征和人体所处的外部环境因素（如重力等）则缺乏描述.传统的人体建模方法对静止人体的建模是非常成功的，但对于人体动态建模却相当乏力.正是针对这一问题，人们尝试将人体的物理属性和人体所受的外部环境因素引入到传统的几何建模方法中，形成了全新的基于物理的建模方法［6］.与传统的建模方法相比，基于物理的建模方法具有以下几个特点：（l ）在建模过程中引入了人体自身的物理信息和人体所处的外部环境因素，因此，基于物理的建模方法能获得更加真实的建模效果；（2）在建模过程中引入了时间变量，因此，基于物理的建模方法能对人体的动态过程进行有效地描述；（3）人体的动态运动规律多采用微分方程组的形式表达，在基于物理的建模过程中，通常采用微分方程组的数值求解方法来进行动态系统的计算，因此，与传统的建模方法相比，基于物理的建模方法在计算上要复杂得多.由于基于物理的建模方法弥补了传统的几何建模方法的不足，自产生以来便得到了迅速的发展.5三维人体建模方法的特性比较表l 对线框建模、实体建模、曲面建模的特性进行了比较.表l线框建模、实体建模、曲面建模有关性能比较Tab.l Comparison of the properties of the Iine frame modeIing ，substaniaIity modeIing and the surface modeIing性能与方法线框建模实体建模曲面建模能无二义地表达人体不能能能能对人体进行消隐处理不能能能能对人体进行剖面操作不能能不能一种三维人体建模方法能否在具体人体模型实现中发挥作用要由建模方法本身性能和实现方法（如计算机程序）的质量两方面共同决定.实现方法的好坏很大程度上依赖于建模方法的原理，因此对人体建模方法本身进行理论上的分析研究，寻求一种好的建模方法是非常重要的.再一次需要指出的是，随着时间的推移，各种方法本身也会得到进一步发展.532第3期胡敏等：三维人体建模综述632焦作工学院学报（自然科学版）2001年第20卷参考文献：［1］孙家广.计算机辅助几何造型技术［M］.北京：清华大学出版社，1990.［2］付世波，袁修干.基于B!样条曲面的人体模型的建立［J］.计算机学报，1998，21（12）：1131-1135.［3］胡瑞安.计算机辅助几何设计［M］.武汉：华中理工大学出版社，1987.［4］Ma Weiyin，Kruth J P.Parametrization of randomIy measured points for Ieast sguares fitting of B-spIine curves and surface ［J］.Computer Aided Design，1995，27（9）：663-675.［5］Chiyokura H，Kimra F.Design of soIids with free-form surface［J］.Computer Graphics，1983，17（3）：289-298.［6］樊劲.基于物理的建模研究以及在服装CAD中的应用［D］.武汉：华中理工大学机械科学与工程学院，1997.A review of three-dimensionaI human modeIingHU Min1，LI Yong1，ZHANG Xin-min2（1.Zhongyuan Institute of Technology，Zhengzhou450007，China；2.Jiaozuo Institute of Technology，Jiaozuo454000，China）Abstract：On the basis of the anaIysis and cIassfication of a variety of scuIpt methods for3D human modeIing，it has provided a cIear overaII picture of aII those methods.The wire frame modeIing，soIid modeIing and surface modeIing are compared，and their advantges and disadvantages are aIso discussed.It has given a beneficiaI reference to research and deveIop some new scuIpt methods for three-dimensionaI human modeIing.Key words：three-dimensionaI human modeIing；wire frame modeIing；soIid modeIing，surface modeIing（本文责任编校毋爱君宫福满）“多维地理信息技术及其在土地管理中的应用研究”通过鉴定由我院张子平副教授等完成的科研课题“多维地理信息技术及其在土地管理中的应用研究”于2000年12月通过了由河南科学技术厅组织的科技鉴定.课题成果主要表现在：1.详细地分析了土地利用类型动态变化的时空特点及其变化的形式，提出了土地资源信息系统中土地利用的时空数据结构；实现了土地利用变化信息的时态记录与跟踪.2.提出了土地利用矢量数据库、影象数据库和DTM数据库完整结合的体系方法，并在部分区域建立了矢量数据库、影象数据库和DTM数据库.3.根据地籍信息的变化特征，建立了地籍时空数据结构及其拓扑关系模型，解决了层次结构数据的操作问题.4.提出了基于三维地表模型TIN的多模型空间叠置算法，解决了空间分析中的三维叠置操作，并成功地将它应用于土地利用规划模型叠置和区域变化叠置分析.5.针对地籍与城市规划中三维建筑的特点和可视化的要求，提出了一种“分层可视、分块组合”的建模方法.6.根据土地资源的多维性，应用多项技术建立了系统的功能完善的土地利用规划信息系统和城镇土地定级估价信息系统.。

三维人体与服装仿真建模技术综述

三维人体与服装仿真建模技术综述摘要：三维人体服装仿真建模，提出了一种基于截面环求取三维人体模型的建模方法，对读入的人体扫描数据进行特征识别后，按特征点位置确定若干个截面与人体求交，再对每一截面环等距离散，生成规则的人体网格模型，通过特征尺寸的调整以保证建模结果的精确度。

与此同时，运用截面环数据，提取人体模型各部位的关节点，实现了由关节点驱动的人体动态建模。

上述人体模型应用于服装设计及模拟，取得了良好的效果。

关键词：计算机应用；三维服装；人体建模；建模技术；虚拟;在目前人体建模技术的研究领域中，常见的算法主要有曲面建模、基于物理特性建模和基于解剖学的分层、建模方法。

曲面建模又称表面建模，这种建模方法的重点是由给出的离散数据点构成光滑过渡的曲面，使这些曲面通过或逼近这些离散点。

N MThalmann和D Thalmann (1987)最早使用多边形表面生成虚拟人Marilyn Monroe，之后又提出JLD算符(Thalmann et al. 1988, Thalmann andThalmann 1990) 用于对人体表面的变形[1] 。

Forsey (1991)将分层B样条技术用于三维人体建模[2]。

Douros et al. (1999) 使用B 样条曲面重构三维扫描人体模型[3]。

尽管曲面建模技术已经能够完整地描述人体的几何信息和拓扑关系，但对于人体动态建模仍有一定的局限性。

为使三维人体动画仿真效果更佳，A H Barr （1987）提出了基于物理特性的建模(Physically-Based Modeling)思想[4]，将人体的物理特性加入到其几何模型中，通过数值计算对其进行仿真,人体的行为则在仿真过程中自动确定。

为了进一步体现人体生理结构的层次性，Chadwick et al. (1989)提出了“人体分层表示法”的概念[5]。

在此基础上，Thalmann et al. (1996)提出一种更加高效的基于解剖学的分层建模算法来实现人体的建模与仿真。

三维人体建模

三维人体建模在数字化时代的今天，三维人体建模技术的发展日益成熟，为各行各业提供了更加精确和高效的工具。

三维人体建模是通过计算机技术将人体的形状、结构和动作等信息转化为数字化的三维模型，广泛应用于影视动画、虚拟现实、医学仿真、服装设计等领域。

本文将深入探讨三维人体建模技术的原理、应用和发展趋势。

一、三维人体建模的原理三维人体建模的原理是通过采集人体的形状、纹理和动作等数据，利用计算机图形学和计算机视觉技术进行处理和重构，最终生成完整的三维人体模型。

主要包括数据采集、数据处理和模型生成三个步骤。

1.数据采集：三维人体建模的数据来源主要包括传感器、摄像头、扫描仪等设备，用于获取人体的外形、姿势、肌肤等信息。

常用的数据采集技术包括结构光扫描、激光扫描、摄影测量、运动捕捉等。

2.数据处理：通过对采集到的数据进行处理，去除噪声、对齐数据、拟合曲面等，以准确地表达人体的形状和结构。

3.模型生成：将处理后的数据转化为三维模型，包括网格建模、曲面重建、关节绑定、骨骼绑定等过程。

最终得到逼真的、可交互的三维人体模型。

二、三维人体建模的应用三维人体建模技术在各个领域都有着广泛的应用，为相关行业带来了许多便利和创新。

1.影视动画：在电影、动画片等影视作品中，通过三维人体建模可以制作出逼真的人物角色，让观众身临其境地感受故事情节。

2.虚拟现实：在虚拟现实技术中，三维人体建模可以用于创建真实感十足的虚拟环境和人物形象，为用户提供沉浸式的体验。

3.医学仿真：医学领域利用三维人体建模技术进行解剖学研究、手术模拟、病理分析等，有助于提高诊断和治疗的准确性。

4.服装设计：在服装行业中，设计师可以利用三维人体建模技术为不同身材的人群设计服装，并进行虚拟试穿，提高设计效率和客户满意度。

三、三维人体建模的发展趋势随着计算机技术和图形学技术的不断进步，三维人体建模技术也在不断发展和完善，未来有着更广阔的应用前景。

1.精细化：未来三维人体建模技术将更加注重模型的细节和真实感，包括皮肤纹理、肌肉结构、头发模拟等方面的提升。

CAD中的人体建模和动画设计方法

CAD中的人体建模和动画设计方法CAD（计算机辅助设计）是一种在工程和设计领域广泛应用的软件工具。

在现代设计中，人体建模和动画设计是一个重要的方面，被广泛应用于电影、游戏、虚拟现实等领域。

本文将介绍在CAD中实现人体建模和动画设计的方法和技巧。

1. 人体建模人体建模是指创建一个虚拟的、符合人体解剖学结构的三维模型。

在CAD软件中，有多种方法可以实现人体建模，以下是其中两种常用的方法：- NURBS曲线：NURBS（Non-Uniform Rational B-Spline）曲线是一种用于建模的数学曲线。

通过将多个NURBS曲线组合在一起，可以创建复杂的人体形状。

这种方法的优点是可以精确地控制曲线的形状和光滑度，但需要一定的建模经验。

- 多边形建模：多边形建模是一种较为简单和常用的建模方法。

通过将许多面片（多边形）组合在一起，可以逐步构建出完整的人体形状。

这种方法的好处是易于使用和学习，但在处理复杂形状时可能不够精确。

2. 人体骨骼和运动捕捉在动画设计中，人物角色的运动是非常重要的。

为了实现逼真和自然的动画效果，需要将人体骨骼结构添加到人体模型中，并进行运动捕捉。

- 骨骼建模：通过为人体模型添加骨骼系统，可以模拟人体的关节和运动。

骨骼可以用一系列连接起来的骨骼节点来表示。

例如，可以使用笛卡尔坐标系来定义每个关节的旋转和平移。

- 运动捕捉：运动捕捉是一种技术，用于捕捉现实中人类运动，并将其应用于虚拟人体模型。

通过使用传感器、摄像机或激光扫描仪等设备，可以记录人体的运动数据，并将其转换为虚拟人物的动画。

3. 动画设计一旦创建了人体模型并添加了骨骼结构，就可以开始设计和制作动画。

- 关键帧动画：关键帧动画是一种最基本的动画技术。

通过在时间轴上选择关键帧，可以定义人体模型在不同时间点上的姿势和动作。

软件将自动在关键帧之间生成中间帧，以平滑过渡。

- 路径动画：路径动画是一种通过沿着预定路径移动人体模型来实现的动画技术。

三维人体与服装仿真建模技术综述

三维人体与服装仿真建模技术综述摘要：三维人体及服装建模始终是计算机图形学和服装CAD领域的热点和难点1。

三维人体建模作为计算机人体仿真的一个组成部分,一直是人们研究的热点之一。

自交互式计算机图形学诞生之日起,就有学者不断探索计算机人体建模技术2。

在服装CAD、网络虚拟试衣、三维人体动画和游戏等应用领域，都面临着如何解决真实人体与服装的三维重建问题，即人体与服装的真实感虚拟建模3。

随着计算机技术的发展，以计算机为工具绘制三维效果图和款式图成为主流，极大地提高了设计效率目前三维动画软件在平面设计产品设计建筑装潢影视动漫等领域已经开始广泛应用三维数字技术作为设计表现的一种新的手段4，使设计师能更好地理解和感受产品的功能形态空间色彩人机关系，是体现设计师设计思想和设计方案的最有力手段；能以最直观的方式向消费者表达设计创意，具有传统设计方式无法比拟的优势5，三维服装设计逐渐成为一个必然的趋势。

关键词：三维人体服装建模三维服装人体仿真 opengl CAD目前绝大多数服装企业服装设计的过程大致是：构思绘制服装效果图（人体和服装）服装制版（手工或者服装）裁剪缝制样衣模特试衣提出修改方案其中最为耗时的部分就是服装样衣裁剪缝制和试衣的过程，这个过程也需要消耗一定的人力和物力，是服装设计环节中成本较高的部分根据三维动画软件的三维仿真功能，我们试图利用三维软件在数字化三维人体上创建三维数字化服装，通过三维数字化服装的仿真模拟，检验服装设计方案的合理性，从而取代传统的服装设计过程利用三维动画软件进行服装设计，其工作过程为：构思三维数字化人体建模三维数字化服装展示提出修改方案显而易见，利用三维模拟进行服装设计工作过程相对于传统服装设计过程流程短成本低效率高为验证此方案的合理性和可行性，通过试验重点研究两个方面的内容：一是高效地建立三维数字化人体模型的研究；二是三维数字化服装的研究建立适合服装设计的数字化，人体模型研究数字化。

三维建模与服装

计算机仿真建模期末论文题目：三维人体与服装仿真建模技术综述班级：机自122班姓名：郭晓学号：2012 0031 4216三维人体与服装仿真建模技术综述计算机动画一直是人们研究的热点，其中最为重要的是是人体造型和动画，随着服装业的发展和消费飞着对服装的合体度，舒适度的要求的提高，市场对三维服装CAD的需求也大幅增加，三维服装的网上定制，虚拟试衣等功能都离不开三维人体。

智能化三维化的服装CAD开发已经成为当今服装界的主流[1]。

而人体建模技术发展至今已经出现了大量的实现方法，随着科技的发展，人类认识进步，对动画的仿真性要求越来越高，这样一些传统的建模方法开始暴露出局限性。

目前使用的三维人体建模技术主要有线框模型，体模型，曲面模型[2]。

本文简单分析三个方法，并比较优缺点，以达到继承经典，不断完善传统建模方法，拓宽新的三维人体建模技术的思维。

一、曲面模型曲面建模技术, 从 POSER 软件中提出三维人体数据点的 OBJ 文件, 通过提出一种新的三角刨分算法对数据点进行优化, 利用 VC++ 和 OpenGL 建立三维人体仿真模型[3]。

1.。

三维人体数据的提取和处理.首先提取三维数据。

要进行三维人体建模就必须得到人体的三维数据。

人体的三维数据一般是通过三维人体自动扫描测量设备获得。

但其所测的结果没有排除人体着装的影响，与服装业对人体测量的要求以及ＣＡＤ／ＣＡＭ技术的要求仍有一段差距，另外人体自动扫描设备，如德国的VITUS人体扫描仪，价格十分昂贵，不太适合目前中国大部分中小服装企业。

[4]三维人体建模软件目前在中国有很大的市场。

POSER是美国Curious Labs 开发的三维人体图像和动画软件。

是迄今使用范围最广的人体造型软件。

该软件提供了大量现成的人体模型，同时可以调整四肢和身体的尺寸比例。

另外该软件提供了多种格式的数据输出，如DXF，OBJ，3DS，BMP等，可以使其中的人体数据很方便的与其他软件进行交互[5]。

面向三维服装CAD的人体建模与动态仿真技术综述

虚拟现实技术，智能信息安全系统。
基金项目：湖北省数字化纺织装备重点实验室ＤＴ２００Ｌ０７２项
目 “ 装个性化三维人体变形模型研究与实现 ” 服。
纺织导报ＣｈｎｅｔｅＬａｅ２０．ｉａＴｘｉｅｄｒ．０８Ｎｏ２ｌ
文／陈永强彭利华
ＣＤ领域中的理论和技术应用到服装的设计、生产、Ａ产品发展、经营管理等各个环节，形成了一个全新的领域
— —
胸围和腰围等关键部位的参数信息，快速修改和调整标准
虚拟人体模型的细部或整体尺寸，到适合于个体的个性得
体本身运动产生的人体表面、衣物的变形效果，更需要实
（）与建立服装模型的所需数据具有一致性，于选５便择服装，实现人体和服装的一体化动态仿真处理。
２三维人体建模技术
２１人体数据的获取．
快速、确地测量三维人体数据是实现三维ＧＡ精ＣＤ系统的前提。传统的方法以卷尺、卡尺等为测量工具，量测人体有关部位的长度、宽度、围度等数据，以此为参数进行造型设计。服装生产中广泛使用的号型、型分类即是体
服装ＧＣＡＤ。现在的ＧＡＤ正在从二维发展到三维，Ｃ
化的逼真人体模型；
发展到具有三维人体测量、三维服装设计、三维立体裁剪、

服装CAD中个性化三维人体建模-计算机系统应用

计算机系统应用 2009 年第 8 期196 实践经验 Practical Experience服装CAD 中个性化三维人体建模①Individual 3D Human Modeling in Garment CAD王栋1 高成英2 高月芳1 梁云1 (1.华南农业大学信息学院广东广州 510642; 2.中山大学计算机应用研究所广东广州 510275)摘要：针对三维服装仿真中对各种不同体态特征的人体模型的需求，给出了一种个性化三维人体建模方法。

首先对一系列具有不同特征尺寸的成年女性的人体扫描数据进行简化处理，建立具有一致拓扑的人体模型；然后根据不同人体的对应数据点及其相应的特征尺寸，生成各个简化数据点随特征尺寸变化的规律。

利用此变化特性，对参考人体模型进行变形得到新尺寸下的人体模型。

该方法已在所开发的三维虚拟试衣系统实现，并取得了较为理想的试验效果。

关键词：服装CAD 人体模型简化参数化特征尺寸1 引言在服装CAD 、网络虚拟试衣和三维人体动画等领域，都面临着人体模型的三维重建问题[1]。

随着虚拟现实技术的发展，人体模型在许多领域都有越来越深入和广泛的应用，对个性化三维人体模型的需求也日趋强烈[2]。

三维扫描仪的出现，可以获得逼真的三维模型。

但该方法费用昂贵，获取的数据量大，重建速度慢。

而且这种精细的测量技术相对于精度要求不高的应用来说是完全不必要的[3]。

为了快速、方便地生成大量与实际人体体形相似的个性化三维人体模型，人们尝试根据人体的身高、体重、胸围和腰围等关键部位的参数信息，对特征三维人体模型进行变形、编辑等操作。

其中的关键问题有：(1)特征人体模型的建立。

三维扫描仪生成的人体模型只有简单的点的坐标信息以及点之间的拓扑关系，缺少与人体关键部位的对应。

而且其数据量大，无论对于计算机存储还是网络传输都是极大的挑战[4]。

因此需要建立具有语义特征的人体模型。

CAD软件中的人体建模技巧

CAD软件中的人体建模技巧在CAD软件中进行人体建模是许多设计师和工程师必备的技能。

无论是进行人体机械仿真、产品设计还是角色建模，学习人体建模技巧都可以为我们的工作带来便利和效率。

本文将介绍一些在CAD软件中进行人体建模的技巧，希望能对读者有所帮助。

首先，选择合适的人体测量数据是进行人体建模的前提。

我们可以通过测量人体的关键点来获得准确的尺寸数据。

例如，我们可以测量头部的高度、肩宽、手臂长度等关键点的尺寸。

准确的尺寸数据可以确保人体建模的精度和真实性。

接下来，我们可以使用CAD软件中的曲线工具来绘制人体的外部轮廓。

根据测量数据，我们可以绘制出头部、手臂、腿部等部位的轮廓线。

在绘制轮廓线时，可以使用平滑工具来使曲线更加流畅和自然。

一旦绘制好轮廓线，我们可以使用CAD软件的体积建模工具来为人体建模。

可以使用拉伸和旋转等命令来创建不同的身体部位。

例如，我们可以使用拉伸命令将头部的曲线线段拉伸为一个三维头部模型。

可以使用旋转命令将手臂的曲线线段旋转为一个手臂模型。

通过不断的调整和修改，我们可以逐渐完善人体建模。

除了进行整体建模外，我们还需要注意细节部分的建模。

例如，眼睛、嘴巴、手指等细节部位需要进行单独的建模。

在进行细节建模时，可以使用CAD软件中的曲面建模工具。

这些工具可以帮助我们创建更加精细和真实的人体模型。

此外，在进行人体建模时，合理运用对称建模技巧可以节省时间和精力。

例如，我们可以只建模一个身体半部分，然后通过镜像命令来得到另一半。

这样可以大大减少我们的工作量。

最后，为了提高人体建模的效果，我们可以通过添加材质和纹理来增加模型的真实感。

在CAD软件中，可以使用材质编辑器来调整模型的材质属性，例如光滑度、反射率等。

另外，我们还可以在模型上应用纹理贴图，使模型具有更加逼真的外观。

综上所述，使用CAD软件进行人体建模需要一定的技巧和经验。

通过选择合适的测量数据、绘制轮廓线、进行体积和曲面建模以及添加材质和纹理等步骤，我们可以创建出精确、真实的人体模型。

CAD建模中的人体工效学与人机工程学原理

CAD建模中的人体工效学与人机工程学原理CAD（计算机辅助设计）是现代工程师和设计师们常用的工具，可用于快速、精确地创建和修改三维模型。

在CAD建模中，人体工效学和人机工程学原理起着重要的作用。

本文将对这两个原理进行简要介绍，并讨论它们在CAD建模中的应用。

首先，人体工效学是研究人体与工作环境之间关系的学科。

它旨在通过优化工作环境和工作方式，提高工作效率和员工的健康与安全。

在CAD建模中，人体工效学原理可帮助设计师创建符合人体工程学要求的模型。

一个重要的人体工效学原则是人体动作学。

人体动作学研究人体在进行各种任务时的姿势、运动和力量的特点。

在CAD建模中，设计师需要经常操作鼠标和键盘，因此他们的手臂、手腕和手指需要保持舒适和自然的姿势。

例如，设计师可以调整工作台和椅子的高度，以确保手腕和键盘之间有适当的角度和距离，以减轻手腕和手臂疲劳。

另一个重要的人体工效学原则是视觉要求。

设计师在CAD建模中需要长时间注视计算机屏幕。

因此，屏幕的亮度、对比度和分辨率都应该适中，以避免眼睛疲劳和眩光。

此外，设计师应该定期休息眼睛，避免过度用眼，可以通过眼部放松和眼保健操来缓解眼睛压力。

人机工程学是人体工效学的一个重要分支，研究人与计算机之间的交互方式。

在CAD建模中，人机工程学原则帮助设计师提高工作效率和用户体验。

一个重要的人机工程学原则是界面设计。

CAD软件应该有一个直观和用户友好的界面，使设计师能够快速找到所需的工具和功能。

例如，一个清晰的菜单结构和明确的图标可以帮助设计师快速定位和使用所需的工具。

此外，设计师还应该可以自定义界面布局，以适应自己的工作习惯和喜好。

另一个重要的人机工程学原则是反馈和错误处理。

CAD软件应该能够及时提供准确的反馈信息，以便设计师了解他们的操作是否成功。

例如，当设计师选择一个对象或应用一个命令时，软件可以通过视觉和音频提示告知他们操作的结果。

此外，CAD软件还应该提供简单明了的错误提示，并给出解决问题的建议。

服装CAD中三维人体建模技术研究

维普资讯
科技信息
。高校讲坛ｏ
ＳＩＮＥ＆ＴＣＮＯＧＦＲＣＥＣＥＨＯＬＹＩＯＭＡＴＯＮＩＮ
２００８年
第１期
服装ＣＤ中三维人体建模技术研究Ａ
李宋明林德静（京服装学院计算机教学中心中国北京１０２）北００９
ＬｏｇｍｉｇＬＮＤｅｊｇＩＳｎ－ｎ卫＿ｉｎ（ｏｕｅｅｔｒ，ｉｇＩｓｔｔｆｏｈｎｅｈｏｏｙＢｉｇ１０２，ｈｎ）ＣｍｐｔｒＣｎｅＢ啕ｎｎｉｅｏｔｉｇＴｃｎｌｇ，ｎ００９ＣｉａｕＣｌ
【摘要】本文从ＰＥＯＳＲ软件中导出包含三雏人体数据点的０ＪＢ文件，通过三角剖分算法对数据点进行优化，利用Ｖｃ＋ＯｅＧ＋和ｐｎＬ建立
三雏人体仿真拱型。此方法建立人体模型快速，确度较高，进一步开发功能完善的服装三雏ＣＤ系统提供了良好的平体。精为Ａ
步骤２创建第一个三角形。：（）点链表中取出第一个点Ｐ，历点链表ＮｄＬｓ计算相邻１从１遍ｏｅｉ，ｔ
件的三维人体建模。面体建模技术是一种设计者的构思来进行局部各点距离，寻找最近的点Ｐ，Ｐ１Ｐ多２以２为基边用准则４找第三点Ｐ，３处理并生成人体模型的方法，以灵活的进行人体结构设计。本文则Ｐ１Ｐ，３为顶点的三角形。将Ｐ，２Ｐ可］，２Ｐ１Ｐ，３的索引号读入点三角形

CAD设计中的人体建模与仿真

CAD设计中的人体建模与仿真在现代工业设计和生物医学领域，CAD（计算机辅助设计）技术已经成为了不可或缺的工具。

它能够提高设计效率、降低成本，并且以全新的方式进行产品开发与测试。

在CAD设计中，人体建模与仿真是一项重要的技术，它可以模拟人体的动作、姿态和力学特性，帮助设计师更好地理解产品与人体的交互关系。

本文将探讨CAD设计中的人体建模与仿真技术及其应用。

一、人体建模技术人体建模是以人体的形态、结构和运动为基础，通过计算机技术构建人体的虚拟模型。

在CAD设计中，人体建模通常涉及以下几个方面：1.1 人体形态建模人体形态建模是将人体的外形特征进行数字化描述的过程。

常见的方法包括标尺测量、三维扫描和图像处理等。

标尺测量是最传统的方法，通过测量人体的关键点和线段长度，建立起人体的形态模型。

而三维扫描则是利用激光或摄像头等设备来获取人体表面的三维点云数据，通过处理和重建，得到人体的三维模型。

图像处理技术运用图像信息进行人体建模，如基于特征点的算法和基于轮廓的算法等。

1.2 人体骨骼建模人体的骨骼结构对于CAD设计中的人体建模非常重要。

骨骼建模是通过对人体骨骼的分析和测量，建立起骨骼系统的虚拟模型。

这需要结合解剖学、生物力学等知识，利用数学模型描述骨骼的形态、连接方式、运动范围等属性。

1.3 人体动作捕捉人体动作捕捉是将真实人体的运动信息转换为虚拟人体模型的过程。

传感器设备常用于捕捉人体的关节角度、位置和速度等数据。

最常见的捕捉方法是使用光学系统，通过摄像机和红外光源来追踪人体的运动。

除此之外，还有惯性导航系统、电磁追踪系统等多种技术可供选择。

二、人体仿真技术人体仿真是基于人体建模的虚拟模型，通过计算机模拟人体的运动、姿态和力学等特性，来实现各种应用需求。

在CAD设计中，人体仿真能够帮助设计师更好地预测产品与人体之间的交互效果，提前发现问题并做出调整。

2.1 动作仿真通过对人体模型的运动学和动力学分析，可以实现对人体操作、运动的仿真。

3D服装CAD关键技术研究综述

装ＣＡＤ关键技术研究的热点，通过比较每种技术总结了３Ｄ服装ＣＡＤ技术的发展趋势。
关键词：３Ｄ人体测量，服装人体建模，虚拟服装展示，３Ｄ／２Ｄ转化
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ａｌｏｎｇｗｉｔｈ３Ｄｄｅｓｉｇｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ３ＤＧＣＡＤｔｕｒｎｓｉｎｔｏｈｏｔｓｐｏｔ．ｂｕｔｉｔｆａｃｅｓｍａｎｙｄｉｆｉｃｕｌｔｉｅｓ３ＤｇａｒｍｅｎｔＣＡＤ
影响力的服装ＣＡＤ系统有：ＧＥＲＢＥＲ（美国）、ＬＥＣＴＲＡ（法国）、
尺寸下制作出来的三维虚拟成衣试穿在三维人体模特上，显示立体效果，可为服装的科技化、信息化发展和研究提供参考。然
而该种方法明显是只给出了一个普遍适用数据，而非精确的针对某一个体的测量；对于立体摄影法，则是目前最热门的研究方法。其利用ＣＣＤ摄像机获取一个３Ｄ人体的二维图像，提取能完整表述人体的特征参数，得出人体特征３Ｄ坐标＿４。２００６年４月，通过数码相机、三脚架、标杆对苏州老年大学的１２０名中
随着３Ｄ设计技术的发展，３ＤＧＣＡＤ也成为热点，但３ＤＧＣＡＤ仍存在诸多难点。３Ｄ服装ＣＡＤ系统是建立在３Ｄ人体模型上的尺寸信息提取、服装设计、虚拟试衣、动画模拟及基于互联网的定制、销售和展示等技术的集成。根据对其特征以及技术实现的总结，分析得出３Ｄ人体测量技术、３Ｄ服装人体建模技术、虚拟服装展示和３Ｄ服装展成２Ｄ衣片是３Ｄ服

关于三维人体与服装建模技术综述

关于三维人体与服装建模技术综述在服装cad、网络虚拟试衣、三维人体动画和游戏等应用领域,都面临着如何解决真实人体与服装得三维重建咨询题,即人体与服装得真实感虚拟建模.在计算机图形学中,物体得造型一般分为传统几何建模和物理建模两大类.传统几何建模采纳线框、表面和实体等造型技术,只描述物体得外部几何特征,适合静止刚体得造型.物理建模则是将物体得物理特征和行为特征融进传统得几何模型中,既包含了表达物体所需要得几何信息,又包含了物体材料得物理性能参数.在现实世界中,服装得运动受织物材料特性和人体运动得共同妨碍.人体运动所产生得肢体位移造成人体皮肤表面和服装布料之间得碰撞,力得相互作用驱动服装跟随人体运动.由于用计算机模拟人体与服装真实效果得复杂性,在三维人体与服装得造型中出现了几何建模技术、物理建模技术、结合几何与物理得混合建模技术.1三维人体与服装得几何建凄掺术1．1人体三维虚拟人体得几何建模技术要紧是曲面建模,又称表面建模,这种建模方法得重点是由给出得离散数据点构成光滑过渡得曲面,使这些曲面通过或逼近这些离散点.在人体曲面建模时,要紧采纳基于特征得和参数化得人体曲面建模两种具体建模方法.1．1．1基于特征得人体曲面建模基于特征得人体曲面建模依照人体得整体结构,将人体模型划分为若干个差不多得结构特征.为进行曲面造型,针对每个结构特征可定义相应得造型特征.造型特征分为要紧造型特征(即人体模型中指定得特征)和辅助造型特征(即为了精确表达人体模型得较细节几何特点所定义得造型特征).Wc该方法得优点在于．它使得人体模型得曲面建模更加灵活,能够针对人体模型不同部位得几何特征,选择最适合得曲面建模方法,而不必拘泥于某一种曲面表达方式.此外,还可较方便地改进人体模型建模方法.依照人体模型尺寸表,可定义一系列得特征曲线,曲线得生成通过相关特征点(依照人体物理特性定义得点)和模型样本点(依照人体模型曲面造型需要定义得点)来得到.仅靠特征曲线还不足以表达人体模型得所有几何形状,需补充定义几何造型曲线,与特征曲线共同构造出曲线网络.网络曲线多采纳3次b样条曲线表达,人体曲面模型得构建则采纳b样条曲面.1．1．2参数化得人体曲面建模参数化得人体曲面建模采纳几何约束来表达人体模型得形状特征,从而获得一簇在形状上或功能上相似得设计方案.即在建模过程中应结合人机工程学原理,利用人体各部分固有得比例关系,从人体模型得众多特别尺寸中提取出起决定性作用得参数.一旦几何特征参数确定下来,系统将依照人机工程学原理,修改相应得要紧造型特征,使其满足新得尺寸要求.同时,利用人体模型主、辅造型特征咨询得关联结构,修改相关得辅助造型特征,获得新得人体模型造型特征,对新得人体模型造型特征进行曲面造型,最终得到用户所需得人体模型.参数化建模是一种更为抽象化得建模方法,它以抽象得特征参数表达复杂人体得外部几何特征,依托于常规得几何建模方法,使设计人员能够在更高、更抽象得层面上进行人体设计.nm thalmann和dthalmann最早使用多边形表面生成虚拟人marilynmonroe,之后又提出jld算符用于对人体表面得变形.forsey将分层b样条技术用于三维人体建模.douros等使用b 样条曲面重构三维扫描人体模型.曲面模型得优点是速度较快,缺点是不考虑人体解剖结构,取得特别逼确实模拟效果比较困难.提高表面模型得逼真性是目前得研究热点之一.尽管曲面建模技术差不多能够完整地描述人体得几何信息和拓扑关系,但所描述得要紧是人体得外部几何特征,对人体本身所具有得物理特征和人体所处得外部环境因素缺乏描述,关于人体动态建模仍有一定得局限性.除曲面建模方法外,还有棒状体建模和实体建模方法.棒状体建模是最早出现得虚拟人体几何建模方法,人体表示为分段和关节组成得简单连接体,使用运动学模型来实现动画模拟,实现人体得大致动作.实体模型使用简单得实体集合模拟躯体得结构与形状,例如圆柱体、椭球体、球体等,然后采纳隐表面得显示方法,其计算量大,且建模过程特别复杂.在三维人体模型结构中,实体模型和棍棒体模型差不多上已较少使用.1．2服装服装得几何建模方法着重模拟布料得几何表象,尤其是波浪、褶皱等,不考虑服装面料得物理特性,将织物视为可变形对象,用几何方程表达并模拟虚拟现实环境中得织物动画效果.目前常用b样条曲面、bezier曲面：inurbs曲面来进行服装曲面造型.lalfeur等开始用简单得圆锥曲面代表一条裙子,并穿着在一个虚拟模特上,以人体周围生成得排斥力场来模拟碰撞检测.hinds等将人体模型得上半躯干进行数字化图像处理以获得基础人形,提出了在人体模型上定义一系列位移曲面片得、典型得几何三维服装建模方法,用三维数字化仪取得人体模型上得三维空间点,然后用双3次b样条曲面拟合得到数字化得人体模型,服装衣片被设计成围绕人体模型得曲面,然后将之展开到二维,这些服装衣片是通过几何建模得到得.此方法计算速度较快,模拟出得服装具有其形态特点,生成得图形具有一定得织物视觉效果,但不能代表特定得服装织物,仿真效果较差.2三维人体与腑装得物建模技术21人体为使三维人体动画仿真效果更佳,ahbarr提出了物理建模思想,将人体得物理特性加入到其几何模型中,通过数值计算对其进行仿真,人体得行为则在仿真过程中自动确定.物理建模方法具有更加真实得建模效果,能有效地描述人体得动态过程,采纳微分方程组得数值求解方法来进行动态系统得计算,计算更为复杂.2．2织物和服装服装得物理建模对服装进行三角、网格或粒子划分,通过构造织物对象得结构力学模型,进行能量、受力分析,用计算机图形技术可视化地模拟三维形态,能较真实地模拟柔性物体得特性.物理建模与织物得微细结构有关,需要确定织物物理力学参数.模拟结果与真实织物得接近程度取决于所用得数学模型和计算方法. 由于织物微结构得数学模型各不相同,物理模型可分为连续模型和离散模型两类.计算方法可分为力法和能量法.力法用微分方程表达织物内部微元之间得力,进行数值积分以猎取每一时刻步长下微元得空间位置,从而得到整个织物在该时刻步长下得变形形态.能量法通过方程组计算整片织物得能量,然后移动织物结构内得微元使之达到最量状态,从而确定织物得最终变形形态.通常,能量法多用于织物静态悬垂得模拟,而力法用于动态悬垂得模拟.2．2．1连续模型连续模型将织物看作是由大量微元素相集合得连续体,运用研究连续体得力学方法对织物进行力学分析和研究.通常用变形壳体、弯板、薄片、薄膜单元或变形粱单元代表织物得微元.在连续模型中使用有限元方法是目前进展得一个趋势.最早shanahan等以材料片／板理论对织物建模.在19世纪80年代,lloyd采纳基于膜元素得有限元模型,feynman使用弹性片理论,terzopoulos等基于弹性理论得变形模型,collier把织物看作正交各向异性得膜元素,采纳几何非线性有限元法.2o世纪90年代,ascough使用简单变形梁元素,yamazaki等在粱元素基础上,加入外部力.2000年后,kang等提出基于连续壳理论得显式动态有限元分析方法实现了一套三维服装悬垂形状预言快速反应系统,jinlianhu等提出有限体积法(fvm).在目前得使用中,织物得微观非连续结构与有限元素得分割尺寸相比非常小,将织物看作连续体,并忽略织物在微元水平内得相互作用,在一定范围内具有合理性.即使是如此简化,连续模型得计算量仍相当大,计算过程繁琐耗时,不能用于服装得实时仿真.2,2．2离散模型织物是由大量纤维、纱线形成得复杂结构体,是非连续得,宜使用离散得方法建立模型.1994年breen等提出采纳相互联系得粒子系统模型模拟织物得悬垂特性,1996年eberhardt等进展了breen得粒子模型,体现了织物得滞后效应,增加了风动、身动等外力对服装面料得妨碍.在粒子系统得基础上,由provot和howlett先后提出得质点一弹簧模型结构简单,容易实现,计算效率较高,取得了较好得应用效果.该模型将服装裁片离散表达为规则网格得质点～弹簧系统.每一个质点与周围相连得若干个质点由弹簧相连,整个质点一弹簧系是一个规则得三角形网格系统.desbrun等对质点～弹簧模型加以延伸、扩展和改进,综合显式、隐式积分,提出一种实时积分算法,可实现碰撞和风吹等检测和反应.刘卉等也用改进得质点一弹簧模型完成了模拟服装得尝试.物理建模方法尽管仿真效果更接近真实状态,但因模型中包含得有效织物力学结构参数非常难确定,加之运算时刻太长,应用受到了限制.人体多层次模型是最接近人体解剖结构得模型,通常使用骨架支撑中间层和皮肤层,中间层包含骨骼、肌肉、脂肪组织等,因此人体从内到外分成骨架、骨头、肌肉、脂肪和皮肤等几个层次,可分不采纳不同得建模技术.骨头层可看成刚性物体,采纳几何模型.皮肤层属于最外层,需要较多得真实性,可采纳基于物理得模型,指定皮肤层每个顶点得质量、弹性、阻尼等物理参数,计算每个点得运动特性,实现皮肤得变形.皮肤需要匹配到骨架上,其动态挤压和拉伸效果由底层骨架运动及肌肉体膨胀、脂肪组织得运动获得,附着于骨头上得肌肉和脂肪也得适当地采纳物理建模方式形成.chadwick等提出了“人体分层表示法”得概念.在此基础上,thalmann等提出一种更加高效得、基于解剖学得分层建模算法来实现人体得建模与仿真.通过这种方法建立得人体模型从生理学和物理学角度都能实现更加逼确实效果,但模型复杂度高,人体变形时计算量大.几何建模能给予服装更灵活得形状,能够方便地修改服装得长短胖瘦、结构线等外观形状,模型简单,执行速度快,但不能通过参数操纵服装得悬垂及质感.物理建模同意通过选择参数值较为直观地操纵服装得悬垂及质感,如增加质量参数值将得到厚重织物,但模型复杂,计算费时.服装得混合建模技术吸取了几何和物理得优点.通常在图形生成或模拟过程中,先用几何方法获得大致轮廓,再用物理约束和参数条件进行局部结构细化,从而获得逼真、快速得模拟图形.kunii和godota使用混合模型实现了对服装皱褶得模拟.rudomin在进行模拟时先使用几何逼近得方法,在人体得外围生成…个3dj]~装凸包,给出了悬垂织物得大致形状,后利用terzopoulos得弹性形变模型对织物得形态进行细化处理.在实际应用中,混合建模技术更适合于织物和服装变形形态得模拟,既能满足对服装三维效果得仿真,且能在一定程度上实现三维交互设计,计算时刻也将显著缩短,能够满足实时得要求,是目前较好得选择.在三维人体建模上,对静止人体得实现要紧采纳面建模技术,重点描述人体得外表面,即皮肤得外形.为了实现人体得动态仿真,需要考虑人体本身得物理特征(如质量、密度、材料属性等)和行为特征,使得计算机模拟得人体活动符合真人得运动效果,采纳了物理建模技术,但由于人对人体解剖结构、自身组织及器官得物理特性、人体运动及动力学行为等研究和了解得并不充分,非常难建立起完整得三维人体物理模型.在三维服装模拟上,需要设置面料得质地、图案、色彩、尺寸及环境得灯光、重力、风源、风速、风向等,以及人体与服装得动力学约束,才能完成服装动态特性得运动模拟和仿真.服装得几何建模能方便模拟面料得几何表象,但也只能实现服装得外观形状.物理建模技术大多用于对单个织物得动态模拟,对整个由衣片缝合而成得、具有一定款式和饰物得服装造型则过于复杂.要实现虚拟试衣、虚拟时装表演、服装得网上展示和虚拟购物等得虚拟环境,不仅需要建立人体和服装得模型,而且还要考虑人体、服装间、人体与服装间得碰撞,因此统一人体和服装得造型是必需得.结合几何建模和物理建模得各自优点,接近人体解剖结构,把最外层设置为服饰层得人体多层次模型将是今后重点研究得方向.。

三维试衣系统人体建模方法总结与系统前景展望

论文导读:：介绍了三维试衣系统的现实意义与发展状况。

对目前的虚拟试衣系统进行了概括和总结（summary），主要分为用户不参与的、以二维图片展示为主的虚拟试衣系统以及用户参与的三维试衣系统。

本文主要针对三维试衣系统中三维人体的创建以及三维人体数据的获取方式进行总结（summary），进而得出目前三维试衣系统的局限与未来发展的展望：深度融合虚拟现实技术，让消费者可以自由游走与交流，从视觉、触觉、味觉等全方位感受服装的特性。

最后阐述了虚拟试衣系统对于如何保护用户隐私等问题存在的潜在的社会影响。

论文关键词：三维试衣，三维人体，虚拟现实，隐私，模型一、引言随着服装电子商务的日益普及和网上试衣间的迅速发展，人们已不仅仅满足于简单的文字介绍和图形展示，对服装商品展示的交互性和真实性也有更高的需求。

目前网上服装销售中服装展示仍然以二维服装照片为主，但是随着网络的深入、普及和开放，随着技术手段的大大加强，一些著名服装销售网站已经开始利用虚拟现实技术向广大消费者提供虚拟试穿服务，力求让网络购物与实地购物的差别越来越小。

如美国的Land’send公司在互联网上可建立顾客的人体虚拟模型，通过顾客的简单操作，可试穿该公司所推出的服装，还可进行立体互动设计，直到顾客满意为止。

虚拟现实技术是一种应用在Internet和web上的超链接、多用户交互、独立于计算机平台的三维造型和渲染的图形技术[1]。

虚拟现实技术的图形渲染是“实时”的，实现了在虚拟场景中的人机交互性。

三维试衣系统正是利用虚拟现实的这种实时性，通过用户用鼠标或者键盘控制浏览方向，将场景中的模型任意的移动、旋转和缩放，实时渲染各个角度浏览的服装的穿着效果。

虚拟现实技术是面向网络的，其场景文件只传输描述场景的AscⅡ码源程序文件，动画帧生成在客户（customer）端，与网络无关，极大地减少了网络传输数据，解除了个人用户在网络传输速度上所受的限制[2]。

三维网上试衣系统的基本思想是利用消费者的身体数据建立具有其体型特征的三维试衣模特，并由它替代消费者在网上进行虚拟试穿。

服装三维人体尺寸的参数化建模

服装三维人体尺寸的参数化建模摘要无论是基于网络的虚拟试衣、电子化量身定制服装还是三维服装CAD 系统，首先必须解决的还是在现有条件下快速、较为逼真地建立虚拟人体模型。

本论文对服装三维人体尺寸的参数化建模方法进行了研究，研究的目标为建立一种可以根据使用者提供的少量关键尺寸，快速生成近似于真实人体的个性化人体模型的方法。

关键词人体建模；参数化；采样截面；轮廓拟合；参数化变形本论文正是基于以上的背景，对服装三维人体尺寸的参数化建模方法进行了研究，研究的目标为建立一种可以根据使用者提供的少量关键尺寸，快速生成近似于真实人体的个性化人体模型的方法。

应用这种方法建模，过程操作要方便简易，投资成本要小，生成的模型要适合虚拟试衣、可以与电子化量身定制和服装CAD结合。

这种建模方法，一方面可以向使用者提供交互接口，根据需要任意改变模型，满足视觉上的需要，另一方面并且可以准确地控制模型的尺寸以满足服装个性化定制生产的需要。

1服装三维人体尺寸的参数化建模方法参数化设计是将产品的定义、功能、特性、形状等属性通过约束表示出来。

设计过程是构思设计要求、提出产品功能、给出相应的结构和几何约束，最后形成设计对象，基于约束的参数化产品设计过程如图1所示。

产品的整个设计过程就是约束规定、约束变换求解以及约束评估的约束求精过程。

图1基于约束的参数化产品设计过程2三维人体参数化建模的思路概述具体来讲，本文研究的建模方法的思路是：①利用曲面重建技术，将人体模型扫描数据作为前端输入，经过一系列处理，获得采样点，基于解剖学原理使用B样条曲线构造人体轮廓线并重建3D人体模型表面曲面从而得到具有光顺表面人体。

②由用户交互得到3D人体模型的参数化信息，建立3D人体模型的参数化模板。

3切面轮廓曲线拟合如果一组采样射线在切平面采样时得到n+1个采样点Pi（0≤i ≤n），以这n+1个采样点作为B样条曲线B的控制点，并确定B的度为p（B就是P0，P1，P2，…，Pn对应的切片轮廓线）就可以如下生成B，封闭的B样条曲线B就是人体3D 模型一个体表的轮廓线，所有由这些轮廓线组成的切片组构成了人体3D模型的参数化基础。

CAD技术在人体工程学设计中的应用研究

CAD技术在人体工程学设计中的应用研究人体工程学是一门研究将工程学原理与人体生理学相结合的学科，旨在设计更符合人体特征与需求的产品和工作环境。

随着计算机辅助设计（CAD）技术的快速发展，人体工程学设计中的CAD应用也不断提升，为人们创造了更加舒适、安全和高效的生产和生活环境。

本文将探讨CAD技术在人体工程学设计中的应用，以及其对产品设计和人体健康的影响。

一、CAD技术在人体测量与建模中的应用CAD技术的广泛应用可以提供准确、精确的人体测量数据，帮助人体工程学设计师理解和分析人体特征，从而更好地进行产品设计。

首先，通过三维扫描等测量技术，可以获得精确的人体尺寸，用于设计不同人体类型的产品模型。

其次，通过将测量数据输入CAD软件中，可以建立人体模型，用于模拟和优化设计方案。

例如，在汽车工业中，通过对车内空间进行人体模拟和评估，可以调整座椅、控制按钮和仪表盘的位置，提高驾驶员的舒适性和操作性。

二、CAD技术在人体运动仿真中的应用人体工程学设计关注的一个重要方面是人体活动时的姿势和运动。

通过CAD技术，可以进行人体运动仿真，并对人体活动过程中的关节负荷、肌肉疲劳和姿势合理性进行分析和评估。

借助CAD软件的强大计算能力，可以模拟人体在不同工作状态下的运动特征，例如行走、坐姿和举重等。

这些仿真结果可以帮助设计师优化人体工作姿势，减轻身体负荷，预防劳动性疾病的发生，并提高工作效率和生产力。

三、CAD技术在人机界面设计中的应用人机界面是指人与机器之间的信息交流和操作接口。

CAD技术在人体工程学设计中的应用还包括人机界面设计。

通过使用CAD软件，设计师可以模拟和评估不同界面设计方案的可用性和易用性。

例如，在智能手机设计中，CAD技术可以帮助优化屏幕、按键和触摸操作等界面元素的位置和大小，使用户使用更加方便和舒适。

此外，CAD技术还可以实现人机界面的虚拟现实和增强现实技术，提供更加身临其境的用户体验。

四、CAD技术对产品设计和人体健康的影响CAD技术在人体工程学设计中的应用不仅可以提高产品设计的效率和精度，还可以改善人体健康和工作效果。