三维服装CAD中人体模型的建立和实现.pdf

中国纺织大学学报第l5卷第6期0989年)
J0URNALOFCHINATEXTILEUNIVERSrrYVo1．15No．6(1989)

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三维服装CAD中人体模型的建立和实现

昊尔超朱辉励泰兴
(服装幕，机械工程蕞)

提要

本文诈为三雏服装CAD方法的一十初步探索，主要讨论了人体模型的建立和实现的方法。
本方法采用Bezier曲面来模拟人体的曲面，采用了3×3的Bezler曲面堤作为基奉曲面块．
蛭过处理，使这些曲面堤在连接处保持一阶导敷连续．从而保证了莹个人体曲面的光滑．在全面
考虑了数据处理速度和操作是活性的基础上，井针对曲面拟夸的方法，谩讣了一套分屡的多堆越
据姑构．
奉文所描述的人体曲面模型能完成其局部修改．我们能方使地通过人体曲面模型的截面曲线
的修改束选到人体曲面的局部修盘．奉支还提出了视党极点的概念．井由此出发，建立了一整每
人体曲面袁示的消瞻算法．．

关毽词：计算机辅助设计，曲面，熏蓑，人体彤态学，建立模型，三雏；Belier曲面

一
、人体模型与三维服装CAD的美系

-
目前．国内外的服装CAD系统基本E是_二维系统，即主要用于服装的衣片设计．推
挡．排料等．但随着服装设计的发展，要求反映服装的立体服用效果。在：：维系统中实现服
装款式设计与修改．彩色嫂果图等，然后再转向维系统。这样的设计要求与过程将与原来
模拟人工设计的二维系统有较大的不同，需要建立在三维设计基础要求上的新的OAD系
统。。
人体模型是进行服装设计和反映服装效果首先要解决的问题。对人体模型曲面要有真实
性，光滑连续性．以及一定的精度。同时，由于人体形状各异，因此，人体曲面模型必须适
应各种人体形状和比例尺寸，且便于进行修改，

二人体曲面的数学模型

人体曲面是自由曲面，不规则曲面。因此．要采用一个连续的、整体的函散式来描述人
体曲面是十分困难的。通常是用测量得到的离散数据来模拟人体形状．所以，我们就考虑采

本文于1988年月lH收到

一l5一

}er曲面来模拟人体曲向。
Bczier监面的关系式为

0cN”，二．占i“1疗m。l¨)

其中．B()-二(?(1一“)．口I11)：{)l一j，

．为曲面两个方向的参数Ⅲ^为曲确阀个方向的阶数。P为卒间的某控制
向量‘“
为便于控制Be~er衄面．保证^体曲由的模拟具有一定的精度，我们对人体馥rfi_崔拟
采用了曲面块拼台的方法
现设在人体上所采集到的4个相邻的数据点作为一基本曲面抉的边界控制点，。}I-{一
u，尸¨，尸尸。考虑到所形成的曲面块既要较女地模拟人体局部形状，t璺便J
理，从而保证曲面块与曲面块之间的光滑连接．从整『事保证人体曲面的连续光滑率系靖
采用_，3×3Be~er曲面块作为基本的曲面块其方程为：

口(，w>=f(1一u)3(1一)1／3{】一“)“：11]×

f，尸。2Pj，尸jIPJ2．P、f，Pf
．,是勾了保证浚曲面块与其相邻曲面块具
价导数连续的光滑的连接．通过尊得到

P的f。中闻的4个控制点尸．．尸P、
X
r．。．．．．．．。．。．．．．．．．．．，●．．⋯L址理星使3×3Bezier曲向快刚角

1J3
：【
}的4十由控制点组成的四边形为行匹】边
一一一形，_主且H口尸fIl尸_llJD1．．；￡了，J’jf
w
；
j2尸l2，7Jp：．23]：C了j¨l，
w．

，f●●L●E●●-●_●_●‘t__●__●_P-_-●_31_1，见图1
经这样处理后的曲面块与其它这类曲商
块连接后，就能保证蛆面块连接处有，
圈13×3Bczicr曲面块
Figl3×Beliercurvedsurface导数的连续，从而保证整个人体曲面的党滑

三、数据结构

本系统考虑了人体数据的捌量人体曲面的数学模型在人体曲丽模型}需爱完成的设
计功能数据处理速度和灵活性等因素，设计了一个分层多维数组结构，见图2其中
为寻址数组，尸为曲面块控制点数组，，勾插八点数组这种分层多维数组的毁埔构冉
下面4个特点：
①由于采用了寻址数组．井使人体曲面模型的控制点和插入点分别成为寻址数圭H的F
独立的数组，其寻址能力较强，由控制点到插人氨的计算卜分方便
②由于控制点、插人点是分别独寺的敬鲥，对I、体曲面模型实现局部修改}分方便

一Il；一

@由f有较强的寻址能力和数据处理能力此能较好地实现人体曲面模型的隐藏线的
消除。
④在数据结构中加人人体测量精度造挣’-j人体曲面插人精度选择这两个功能使这种分
层多维数组能满足不同精度要求的人体曲而的模拟．具有定的灵活性
从实际使用效果来看，这种分屡多维敞维数结构是较为理想的。

一帮露凳～

圈2数据结构矧
Fig2DatagtrllCtur~

四、人体曲面