基于服装三维虚拟技术的服装模拟压力模拟方法

摘要

本发明公开了基于服装三维虚拟技术的服装模拟压力模拟方法，包括如下步骤：A、利用CLO3D软件的预设面料，挑选其中的常用面料，针对同一模型物体，通过调整面料的各个物理属性变量，对模型物体不同部位的压力值变化进行统计分析，提取影响压力模拟的面料属性影响因子。本发明提出了从影响服装压力的主要因素——服装面料属性、人体表面曲率和人体表面软硬度为变量，采用虚拟和实验结合的方法，利用三维虚拟试衣软件的压力模拟系统和压力测试仪，用数据分析建立实际服装压力与模拟压力之间的数学模型，借助此模型，可更加快捷、高效、精准地模拟出不同面料，有望应用于体育、医疗、军事、航空航天等诸多领域的功能性服装产品研发。

说明书

技术领域

本发明涉及服装压力测试技术领域，具体为基于服装三维虚拟技术的服装模拟压力模拟方法。

背景技术

近年来，三维服装CAD技术、虚拟服装设计及试衣技术等数字化服装建模技术成为研究热点，这对于服装企业的个性化定制服务、虚拟服装展示、虚拟试衣系统等都具有重要意义，随着数字化技术的不断发展推进，三维虚拟技术在服装设计、虚拟试衣、虚拟展示、数字时装秀等方面的应用越来越广泛，但是随着人们生活水平的提高，人们对服装的舒适性提出了更高的要求，其中压力舒适性是研究的重点，特别是在运动服装、老年服装、特种服装等领域的功能性服装、智能服装，目前很多三维虚拟软件都提供服装压力模拟，但是其模拟压力与实际服装穿着压力存在较大差异，在应用中无法作为实际值参考，所以改进模拟压力的精确度，对于三维虚拟技术在服装压力舒适性的研究具有重要意义，为此，我们提出基于服装三维虚拟技术的服装模拟压力模拟方法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于服装三维虚拟技术的服装模拟压力模拟方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于服装三维虚拟技术的服装模拟压力模拟方法，包括如下步骤：A、利用CLO 3D软件的预设面料，挑选其中的常用面料，针对同一模型物体，通过调整面料的各个物理属性变量，对模型物体不同部位的压力值变化进行统计分析，提取影响压力模拟的面料属性影响因子；

B、基于影响因子，对面料相关物理属性的进行实验，与软件中的对应物理属性参数值进行数据分析，找到两者之间的定量关系；

C、通过研究人体的表面曲率变化范围，制作不同半径的硬体圆柱模型，利用压力测试仪对其进行不同面料的压力测试；

D、同时利用三维建模软件，在三维虚拟环境下建立进行相同实验所需要的圆柱模型，用选定的实验面料属性参数对其进行压力模拟，研究不同曲率下，实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系；

E、用压缩测试仪测量人体不同部位的压缩特性，分析人体表面的软硬度范围，利用硅胶材质，制作不同曲率、不同软硬度的软体模型；

F、基于软体模型，用压力测试仪测量不同部位的服装压力，研究不同曲率条件下，硬体模型与软体模型压力的定量关系，从而预测出软体模型的模拟压力。

优选的，所述步骤B中的CLO 3D软件的面料属性参数与实际面料的属性参数不能一一对应。

优选的，所述步骤C之前，人体是由不同曲率的曲面组成的，曲率是影响服装压力的重要指标，需要对曲率变化进行测试。

优选的，所述步骤C和D可以得到实验压力与三维虚拟环境下模拟压力的数学关系。

优选的，所述步骤E之前人体表面具有不同软硬度，为了更精确地模拟人体穿着服装的压力，需要对人体进行测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了从影响服装压力的主要因素——服装面料属性、人体表面曲率和人体表面软硬度为变量，采用虚拟和实验结合的方法，利用三维虚拟试衣软件的压力模拟系统和压力测试仪，用数据分析建立实际服装压力与模拟压力之间的数学模型，借助此模型，可更加快捷、高效、精准地模拟出不同面料，不同版型的服装穿着压力分布，该方法创新了服装压力的研究方法，为进一步提高服装的压力舒适性研究提供了重要技术支撑，有望应用于体育、医疗、军事、航空航天等诸多领域的功能性服装产品研发。

附图说明

图1为本发明服装模拟压力模拟方法的方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：基于服装三维虚拟技术的服装模拟压力模拟方法，包括如下步骤：

A、利用CLO 3D软件的预设面料，挑选其中的常用面料，针对同一模型物体，通过调整面料的各个物理属性变量，对模型物体不同部位的压力值变化进行统计分析，提取影响压力模拟的面料属性影响因子；

B、基于影响因子，对面料相关物理属性的进行实验，与软件中的对应物理属性参数值进行数据分析，找到两者之间的定量关系；

C、通过研究人体的表面曲率变化范围，制作不同半径的硬体圆柱模型，利用压力测试仪对其进行不同面料的压力测试；

D、同时利用三维建模软件，在三维虚拟环境下建立进行相同实验所需要的圆柱模型，用选定的实验面料属性参数对其进行压力模拟，研究不同曲率下，实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系；

E、用压缩测试仪测量人体不同部位的压缩特性，分析人体表面的软硬度范围，利用硅胶材质，制作不同曲率、不同软硬度的软体模型；

F、基于软体模型，用压力测试仪测量不同部位的服装压力，研究不同曲率条件下，硬体模型与软体模型压力的定量关系，从而预测出软体模型的模拟压力。

实施例一：

利用CLO 3D软件的预设面料，挑选其中的常用面料，针对同一模型物体，通过调整面料的各个物理属性变量，对模型物体不同部位的压力值变化进行统计分析，提取影响压力模拟的面料属性影响因子；基于影响因子，对面料相关物理属性的进行实验，与软件中的对应物理属性参数值进行数据分析，找到两者之间的定量关系；通过研究人体的表面曲率变化范围，制作不同半径的硬体圆柱模型，利用压力测试仪对其进行不同面料的压力测试；同时利用三维建模软件，在三维虚拟环境下建立进行相同实验所需要的圆柱模型，用选定的实验面料属性参数对其进行压力模拟，研究不同曲率下，实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系；用压缩测试仪测量人体不同部位的压缩特性，分析人体表面的软硬度范围，利用硅胶材质，制作不同曲率、不同软硬度的软体模型；基于软体模型，用压力测试仪测量不同部位的服装压力，研究不同曲率条件下，硬体模型与软体模型压力的定量关系，从而预测出软体模型的模拟压力。

实施例二：

在实施例一中，再加上下述工序：

步骤B中的CLO 3D软件的面料属性参数与实际面料的属性参数不能一一对应。

利用CLO 3D软件的预设面料，CLO 3D软件的面料属性参数与实际面料的属性参数不能一一对应，挑选其中的常用面料，针对同一模型物体，通过调整面料的各个物理属性变量，对模型物体不同部位的压力值变化进行统计分析，提取影响压力模拟的面料属性影响因子；基于影响因子，对面料相关物理属性的进行实验，与软件中的对应物理属性参数值进行数据分析，找到两者之间的定量关系；通过研究人体的表面曲率变化范围，制作不同半径的硬体圆柱模型，利用压力测试仪对其进行不同面料的压力测试；同时利用三维建模软件，在三维虚拟环境下建立进行相同实验所需要的圆柱模型，用选定的实验面料属性参数对其进行压力模拟，研究不同曲率下，实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系；用压缩测试仪测量人体不同部位的压缩特性，分析人体表面的软硬度范围，利用硅胶材质，制作不同曲率、不同软硬度的软体模型；基于软体模型，用压力测试仪测量不同部位的服装压力，研究不同曲率条件下，硬体模型与软体模型压力的定量关系，从而预测出软体模型的模拟压力。

实施例三：

在实施例二中，再加上下述工序：

步骤C之前，人体是由不同曲率的曲面组成的，曲率是影响服装压力的重要指标，需要对曲率变化进行测试。

利用CLO 3D软件的预设面料，CLO 3D软件的面料属性参数与实际面料的属性参数不能一一对应，挑选其中的常用面料，针对同一模型物体，通过调整面料的各个物理属性变量，对模型物体不同部位的压力值变化进行统计分析，提取影响压力模拟的面料属性影响因子；基于影响因子，对面料相关物理属性的进行实验，与软件中的对应物理属性参数值进行数据分析，找到两者之间的定量关系；人体是由不同曲率的曲面组成的，曲率是影响服装压力的重要指标，需要对曲率变化进行测试，通过研究人体的表面曲率变化范围，制作不同半径的硬体圆柱模型，利用压力测试仪对其进行不同面料的压力测试；同时利用三维建模软件，在三维虚拟环境下建立进行相同实验所需要的圆柱模型，用选定的实验面料属性参数对其进行压力模拟，研究不同曲率下，实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系；用压缩测试仪测量人体不同部位的压缩特性，分析人体表面的软硬度范围，利用硅胶材质，制作不同曲率、不同软硬度的软体模型；基于软体模型，用压力测试仪测量不同部位的服装压力，研究不同曲率条件下，硬体模型与软体模型压力的定量关系，从而预测出软体模型的模拟压力。

实施例四：

在实施例三中，再加上下述工序：

步骤C和D可以得到实验压力与三维虚拟环境下模拟压力的数学关系。

利用CLO 3D软件的预设面料，CLO 3D软件的面料属性参数与实际面料的属性参数不能一一对应，挑选其中的常用面料，针对同一模型物体，通过调整面料的各个物理属性变量，对模型物体不同部位的压力值变化进行统计分析，提取影响压力模拟的面料属性影响因子；基于影响因子，对面料相关物理属性的进行实验，与软件中的对应物理属性参数值进行数据分析，找到两者之间的定量关系；人体是由不同曲率的曲面组成的，曲率是影响服装压力的重要指标，需要对曲率变化进行测试，通过研究人体的表面曲率变化范围，制作不同半径的硬体圆柱模型，利用压力测试仪对其进行不同面料的压力测试；同时利用三维建模软件，在三维虚拟环境下建立进行相同实验所需要的圆柱模型，用选定的实验面料属性参数对其进行压力模拟，研究不同曲率下，实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系；得到实验压力与三维虚拟环境下模拟压力的数学关系，用压缩测试仪测量人体不同部位的压缩特性，分析人体表面的软硬度范围，利用硅胶材质，制作不同曲率、不同软硬度的软体模型；基于软体模型，用压力测试仪测量不同部位的服装压力，研究不同曲率条件下，硬体模型与软体模型压力的定量关系，从而预测出软体模型的模拟压力。

实施例五：

在实施例四中，再加上下述工序：

步骤E之前人体表面具有不同软硬度，为了更精确地模拟人体穿着服装的压力，需要对人体进行测量。

利用CLO 3D软件的预设面料，CLO 3D软件的面料属性参数与实际面料的属性参数不能一一对应，挑选其中的常用面料，针对同一模型物体，通过调整面料的各个物理属性变量，对模型物体不同部位的压力值变化进行统计分析，提取影响压力模拟的面料属性影响因子；基于影响因子，对面料相关物理属性的进行实验，与软件中的对应物理属性参数值进行数据分析，找到两者之间的定量关系；人体是由不同曲率的曲面组成的，曲率是影响服装压力的重要指标，需要对曲率变化进行测试，通过研究人体的表面曲率变化范围，制作不同半径的硬体圆柱模型，利用压力测试仪对其进行不同面料的压力测试；同时利用三维建模软件，在三维虚拟环境下建立进行相同实验所需要的圆柱模型，用选定的实验面料属性参数对其进行压力模拟，研究不同曲率下，实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系；得到实验压力与三维虚拟环境下模拟压力的数学关系，人体表面具有不同软硬度，为了更精确地模拟人体穿着服装的压力，需要对人体进行测量，用压缩测试仪测量人体不同部位的压缩特性，分析人体表面的软硬度范围，利用硅胶材质，制作不同曲率、不同软硬度的软体模型；基于软体模型，用压力测试仪测量不同部位的服装压力，研究不同曲率条件下，硬体模型与软体模型压力的定量关系，从而预测出软体模型的模拟压力。

1、研究三维虚拟环境下影响服装压力的面料拉伸弹性与对应真实面料拉伸弹性的关系，对面料拉伸弹力进行标定，面料采用氨纶、棉、涤纶、尼龙、羊毛等，真实面料的拉伸弹力用F，虚拟面料的拉伸弹性用F′。

如果两者为线性关系，则公式如下：

F＝A*F′+B

如果两者为指数关系，则公式如下：

F＝A*ln(F′)+B

如果两者为二次关系，则公式如下：

F＝A*F′2+B*F′+C

2、基于硬体模型，研究不同半径圆柱模型的模拟压力值与真实面料实验压力值的定量关系，对模拟压力值进行标定。

硬体模型为半径为(3cm～25cm)不同的圆柱体，半径用R表示。利用压力测试仪对面料的多个部位进行压力测试，压力用P表示。同时利用三维建模软件，在三维虚拟环境下建立相同的圆柱模型，模拟压力值分别为P′，研究不同半径圆柱体的实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系。

如果两者为线性关系，则公式如下：

P＝A*P′+B

如果两者为指数关系，则公式如下：

P＝A*ln(P′)+B

如果两者为二次关系，则公式如下：

P＝A*P′2+B*P′+C

3、由于人体表面具有不同软硬度，为了更精确地模拟人体穿着服装的压力，利用硅胶材质，制作不同半径、不同软硬度的软体模型。基于软体模型，用压力测试仪测量多个部位的服装压力，用Ps表示，在三维虚拟环境下建立相同的圆柱模型，模拟压力值分别为Ps′，研究不同半径软体圆柱体的实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系。如果两者为线性关系，则公式如下：

Ps＝A*Ps′+B

如果两者为指数关系，则公式如下：

Ps＝A*ln(Ps′)+B

如果两者为二次关系，则公式如下：

Ps＝A*Ps′2+B*Ps′+C

4、通过人体压力实验，验证该模型的准确性，如果存在误差，通过数据分析，研究两者的相关性。

5、研究三维虚拟环境下影响服装压力的面料物理参数与对应真实面料实验参数的关系，对面料属性值进行标定。

6、基于硬体模型，研究不同曲率下的模拟压力值与真实面料实验压力值的定量关系，对模拟压力值进行标定。硬体模型为半径不同的圆柱体，

由于该系统的服装压力模拟是基于硬体模型，所以用不同半径的圆柱体模型表示人体的表面的不同曲率变化，利用压力测试仪对其进行不同面料的压力测试。同时利用三维建模软件，在三维虚拟环境下建立进行相同的圆柱体模型，用选定的实验面料属性参数对其进行压力模拟，研究不同曲率下，实际测试压力值与三维虚拟环境下模拟压力值之间的定量关系。

7、由于人体表面具有不同软硬度，为了更精确地模拟人体穿着服装的压力，用压缩测试仪测量人体不同部位的压缩特性，利用硅胶材质，制作不同曲率、不同软硬度的软体模型。基于软体模型，用压力测试仪测量不同部位的服装压力，研究不同曲率条件下，硬体模型与软体模型压力的定量关系。

8、通过人体压力实验，验证该模型的准确性，如果存在误差，通过数据分析，研究两者的相关性。

为了验证模拟压力的精确性，利用富怡服装CAD软件制作服装纸样，选择不同面料(氨纶、棉、涤纶、尼龙、羊毛等)进行制作，利用压力测试仪测量人体穿着紧身衣时不同部位的压力，压力值为Pm。同时用三维扫描系统获得被试的三维人体模型，同时将三维人体模型和二维纸样导入CLO 3D系统，进行虚拟试穿，输入对应的面料属性，得到三维虚拟环境下的虚拟压力值为Pm′；与实验相同部位的模拟压力值对比验。

本发明提出了从影响服装压力的主要因素——服装面料属性、人体表面曲率和人体表面软硬度为变量，采用虚拟和实验结合的方法，利用三维虚拟试衣软件的压力模拟系统和压力测试仪，用数据分析建立实际服装压力与模拟压力之间的数学模型，借助此模型，可更加快捷、高效、精准地模拟出不同面料，不同版型的服装穿着压力分布，该方法创新了服装压力的研究方法，为进一步提高服装的压力舒适性研究提供了重要技术支撑，有望应用于体育、医疗、军事、航空航天等诸多领域的功能性服装产品研发。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。