三维虚拟服装缝合技术探究

李丹

摘要：近年来，Compu ter Aided Design（简称CAD）技术在服装设计的领域里应用甚广。随着计算机三维图形设计的发展，服装二维CAD系统愈加的完善，加之服装的个性化定制，服装三维CAD系统逐渐成形，成为服装设计中的一大主流。三维虚拟服装的设计将实现二维服装制作的每一个步骤，本文将针对三维虚拟服装制作的步骤及缝合技术进行详细的分析。

关键词：三维虚拟 服装缝合技术 物理模型

3D服装造型技术属物理的造型方法，能够精确地描述出织物表现出织物的真实，因此得到了广泛的应用。真实的将生活实际服装利用三维效果模拟出，不单单是服装的三维模拟，而是将二维服装用三维软件真实地表现出来，服装的最终效果与穿衣模特有紧密的关系。虚拟三维服装将二维转换成了三维，其中就会出现很多的技术性问题，其中三维虚拟服装的缝合技术就有着相当大的难度。

一、关于三维虚拟服装缝制的物理模型

三维服装虚拟造型的方法主要有两种：几何造型的虚拟服装和物理的虚拟服装。服装的几何造型方法是满足在空间中构建衣片曲面等的基本信息后直接生成的服装模型。服装几何造型法既直观，速度又快，可不采用服装缝合信息的设定直接对服装造型建模，但主要缺陷是其方法所生成的服装无实质材料的真实下垂感。于是人们通常采用物理仿真的方法，虚拟缝合的过程可以将服装在人体模型中试穿的真实感呈现。

以物理特性的柔性服装模型质子-弹簧模型做例子，受到相互垂直的经纬纱线编织的平行织物的启发，服装的曲面被离散呈规则的网格状，网格的相互交叉点为系统质点，质点与质点间相连呈弹簧状，形成由质子-弹簧在服装中组成的网格系统。质点在内外相互力的作用下产生运动，其满足动力学的基本定律。

二、关于三维虚拟服装的缝制

缝制三维虚拟服装与传统手工缝制服装基本步骤相同，基本步骤如下：

（1）整理好缝合的数据信息，即缝合对位关系的设定。在对二维服装衣片进行网格剖分前，各个衣片间的缝合对应用交互方式来设定。缝合信息整理的设定是三维虚拟服装的缝制过程中最基本的步骤。

（2）衣片的四边域剖分。要生成质子-弹簧结构的柔性曲面网格状，需将含有缝合对位信息的二维衣片进行四边域剖分。

（3）衣片缝合的初始化。交互式设定衣片的缝制初始位置要采用空间几何变换技术。掌握好三维衣片与模特之间的固定，成功进行缝合。

（4）受缝合牵引的力学影响，将要缝合的衣片贴合靠拢。三维虚拟服装缝合时需要逐步进行，分步缝制可实现服装在3D虚拟软件中的完全缝合。

（5）将二维的复杂衣片缝合成3D服装，并以虚拟模特真实试穿，服装稍作调整到与模特真实形态所吻合，制作出真实的服装穿着-效果。

三、关于缝制的技术

（一）二维服装的网格剖分

二维到三维的转换，第一步是将二维衣片离散为四边域网格形式。在几何表现上二维衣片是一系列的不规则曲线与直线构成的任意多边形，由于质子-弹簧网格结构的约束和边界对位的缝合约束，在缝合的过程中要注意以下几点：

1.网格结构需要满足质子-弹簧模型所要求的规则四边域形式。

2.缝合点的对位准确是边界离散的重要因素，要确保缝合对位的边界约束。

3.矩形及正方形的形态为四边域网格单元的基本形状，与平纹织物的结构特点相符合，若要满足缝合对位的条件，边界上必然会出现三角区，但又要保证四边域网格单元的形状为正方形或者是矩形，确保同时满足条件，文献中提出了正则栅格法思想的四边域网格剖分。这个方法解决了二维衣片转化为三维服装时产生互相矛盾的要求。

（二）缝合对位的边界处理

1.对位缝合。此缝合方法在服装工艺中是最普通最基本的方法。要求是两条衣片缝合边的长度要一致、对位数值要一致。

2.抽褶缝合。三维虚拟服装的缝制，是要根据服装设计的特点来进行缝制。由于抽褶缝合有时会产生多余空隙，所以还有对衣袖的缝合连接处网格单元的拓扑结构，用无弹力构造特点的四边域插补在空隙的位置。

（三）缝合过程中的约束问题

衣片与衣片分开，缝合力根据所设计的缝合信息作用于相应的边上。在缝合力的作用下，质子-弹簧会产生变形，沿着缝合力的受力方向贴合，当衣片缝合边距离贴近时，则认为衣片缝合，此时应控制缝合点的运动，使其保持连接状态即可。

（四）检测碰撞

在二维到三维的服装缝合与人模试穿中经常发生碰撞现象，是服装自身以及与人模之间的一种相互渗透和穿越。碰撞检测十分费时，为提高检测效率，通常都是用一种以层次剖分技术为基础与包围盒检测技术相结合得出的检测算法。

四、结束语

目前，国内外的研究人员就服装三维虚拟仿真技术展开了一系列的研究，并得出了不小的收获以及令人惊叹的效果。对目前研究的成果参考其理论方法与基础，同时对传统的经典缝合方法进行拓展，完善三维虚拟服装技术，对其中产生的问题加以重视并提出相应对策，实现良好的三维虚拟服装仿真效果。

参考文献：

[1]聂卉，罗笑南.三维虚拟服装缝合技术研究[J].计算机辅助设计与图形学学报，2012，（2）.

[2]唐勇，甄同妙，吕梦雅，杨偲偲，张明敏，潘志庚.快速设定三维空间中服装缝合信息的新算法[J].纺织学报，2014，（4）.