三维服装设计与虚拟试衣

   摘要：为了模拟服装设计与款式的着装效果，提出了一个三维服装设计与仿真的系统集
成框架。系统的主要功能包括：人体运动和动画、服装设计、裁剪、裁片生成与缝合等。服装的
构建过程是：先自动生成服装裁片，再对裁片进行修正，最后对裁片进行缝合。系统还能利
用虚拟模特对设计好的服装进行虚拟试衣，直观展示着装效果。实验表明：系统具有较高的
运行效率和快速设计能力。

 

　　关键词：三维服装设计

 虚拟试衣 服装裁片 人体模型 

　　

1 引言 

　　长久以来，服装仿真设计一直是计算机图形学中一个具有挑战性的问题。现今，纺织和
娱乐行业对计算机图形学的需求日益增加。布料仿真的更深一步就是服装设计仿真，就是在
仿真环境中将各个服装部件进行组装的模拟设计。最近，出现了大量的有关三维服装设计的
研究

[1，2，3]。 

　　在本文中，我们提出了一个三维服装设计与仿真系统的集成框架，该系统功能主要包
括：人体运动和动画、服装设计、裁剪、裁片缝合等各个方面。另外，受

Bresenham 的 Line 

Drawing 算法[4]启发，在本文中给出了一个仅使用整数运算的自动 2D 服装裁片构造算法。
该方法考虑了人体模型的测量，并能根据具体的服装款式自动生成服装裁片。算法通过寻找
各个裁片边界顶点，并通过这些顶点来计算裁片的形状。在大多数已开发的软件工具中，二
维服装裁片是从现有纺织设计工具得到，然后对其进行三角化并转换成基于物理的模型。与
这些系统相对比，本文通过切割初始矩形网格来创建三维布网服装裁片。

 

　　本文给出的三维服装设计与仿真系统是建立在人体建模和动画工具基础之上的。人体运
动模块允许用户通过调整关节点的位置、距离和旋转曲线来定义各种人体运动行为。服装设
计模块是创建

3D 服装的一种有效工具，主要是通过对布板的切割和缝合来创建。系统能够

让服装设计师围绕虚拟人物，对服装裁片进行虚拟缝合，实现服装

3D 模型。此外，该系统

还提供了不同的选项来对服装进行渲染。系统的仿真模块还能根据人体运动、布料变形和碰
撞做出相应的处理。

 

　　

2 服装设计 

　　服装设计包括：定义布料模型、服装模型的设计及服装的制作过程，在本文的系统中使
用的布料模型是一个质点弹簧模型（

Mass-Spring Model， MSM）[5]。MSM 是一个粒子系

统的具体实例，其中粒子是通过弹簧力连接。布料的类型和行为是由弹簧力的强度和布料的
拓扑结构来确定的，而弹簧力的强度又取决于弹簧是如何连接各个粒子的。系统使用三种类
型的弹簧来展现布的拉伸、剪切和弯曲性能。结构弹簧连接沿网格的行或列相邻的顶点；剪
切弹簧连接对角线顶点；弯曲弹簧连接沿矩形网格的两个方向上相隔的每一个粒子。之所以
采用质点弹簧模型，是因为其具有简单性、高效率和模拟布料物理性能的能力。

 

　　服装裁片的构建是一项繁琐而耗时的任务，为了减少在该任务中所花费的精力，我们
提出一种自动化的过程，该过程考虑到了人体模型的测量结果。系统中采用的人体模型符合
H-anim 1.1 规范，它将人体关节分类成几个部分，如膝盖、肩膀或手肘等。现实生活中的服
装设计需要一些人体模型的测量数据，如肩的长度、臂长、胸围和腰围等。我们根据人体的各
个组成部分来计算相应的数值，并将不同服装款式的相关数据信息存储在数据库中。例如，
设计一件衬衫需要肩膀的长度、胸围、腰围、臂围度、胸围和身高。因此，需要根据人体测量数
据来定义服装裁片的边界顶点。从这些边界顶点，就可以生成服装的裁片结构。

 

　　综上所述，给出具体的服装裁片生成步骤如下：

 

　 　 （

1 ） 设 V=v1 ， v2 ，

… ， vn 是 服 装 裁 片 的 边 界 角 顶 点 ， 初 始 的 边 界 顶 点 集 为