计算机服装建模及仿真

　　《计算机服装建模及仿真》共分为两个部分：第一部分（包含六章）主要结合当前的应用需求和前景，从计算机三维服装建模的角度阐述了其研究背景和意义，分别详细介绍了基于多视角的三维服装重建、基于图像的三维服装建模、几何联动约束的三维服装重建、部件化构建的服装建模和数据驱动的服装建模等方法。第二部分（包含六章），从计算机服装仿真及视觉技术的角度，着重介绍了基于微分几何能量的服装织物仿真模型、基于几何测量和变形的服装仿真、面向个性化服装推荐的判断优化模型、联合分割和特征匹配的服装图像检索和多目标服装图像的协同分割方法。最后对全书内容进行总结，分析计算机服装建模及仿真中仍然存在的局限，并对今后的研究工作进行展望。
　　《计算机服装建模及仿真》系统、全面地介绍目前计算机服装建模及仿真中的几个关键问题，有利于读者系统地了解并掌握计算机服装建模及仿真的基本、重要的研究成果，对于推进计算机服装建模及仿真技术的理论研究和实用化具有显著的理论价值和应用价值。

刘骊，博士，昆明理工大学副教授。自2011年以来，作者一直致力于计算机服装建模及仿真问题的研究，相继主持与此有关的国家自然科学基金项目“面向三维服装建模的形状分析与处理方法研究”、云南省应用基础研究计划面上项目“面向网络定制的三维服装快速建模方法研究”、昆明理工大学人才培养基金项目等，发表研究论文12篇，被三大检索收录12篇。

第一部分 计算机三维服装建模
第1章 计算机三维服装建模概述
1．1 引言
1．2 三维服装建模研究背景
1．2．1 研究背景
1．2．2 三维服装人体建模
1．2．3 三维服装CAD
1．3 三维服装建模方法
1．3．1 交互式三维服装建模
1．3．2 数据驱动三维服装建模
1．3．3 逆向过程建模
1．4 相关技术与工具
1．4．1 三维人体数据库的建立
1．4．2 人体体型分析与识别
1．4．3 三维人体建模
1．4．4 三维服装CAD技术
1．4．5 交互式三维建模工具
1．5 本章小结
参考文献
第2章 基于多视角的三维服装重建
2．1 引 言
2．2 相关工作
2．2．1 布料和服装捕捉
2．2．2 几何处理技术
2．3 本章方法概述
2．3．1 采集
2．3．2 多视图重建
2．3．3 连续的交叉参数化
2．3．4 重网格化及曲面构造
2．4 获取
2．4．1 摄像机
2．4．2 同 步
2．4．3 灯光
2．5 多视角重建
2．6 连续的交叉参数化设计
2．6．1 定位脱表面锚点
2．6．2 基础网格参数化
2．7 重网格及曲面构造
2．7．1 模板构建
2．7．2 曲面构造
2．8 建模结果
2．9 本章小结
参考文献
第3章 基于图像的三维服装建模
3．1 引 言
3．2 相关工作
3．3 基于单幅图像的建模
3． 3．1 本节方法概述
3．3．2 服装的原型建模
3．3．3 服装的细节复原
3．3．4 实验结果
3．3．5 结论
3．4 基于深度相机的服装构建
3．4．1 本节方法概述
3．4．2 服装部件库的构建
3．4．3 贝叶斯网络
3．4．4 服装部件的形状关联
3．4．5 建模结果与讨论
3．4．6 结论
3．5 本章小结
参考文献
第4章 几何联动约束的三维服装重建
4．1 引 言
4．2 相关工作
……
第二部分 计算机服装仿真及视觉技术

　　近年来，三维服装获取技术、电子技术和数字家庭产业蓬勃发展，对三维服装、虚拟穿着和数字化服装定制的要求渐为明朗。在互联网三维模型库、数字化服装定制、计算机娱乐角色动画和游戏、电影制作等领域中的需求牵引，对三维服装模型的数量、处理精度、建模效率、复杂度、款式变化等提出了更高的要求。迫切需要提出新的三维服装建模及真实感模拟的理论方法，以满足三维服装模型数量和质量日益增长的应用需求。因此，如何快速生成三维效果逼真、具有织物面料特征的服装模型和模拟效果，逐渐成为国内外计算机图形学和计算机辅助设计等领域研究的重要课题。
　　三维服装模型的研究仍然是目前国内外研究人员的热点和难点问题。其热点在于服装与人密切相关，生成符合人体实际需要和变化的三维服装真实感模型，并将其推广到电子商务以及数字试衣平台上，将为家居试衣、购衣带来极大的便利；其难点在于三维服装具有形态复杂、柔性大、容易变形的特点，是典型的柔性体，本身的物理机理特性非常复杂，其外形随着外界条件的变化而发生改变。同时，服装织物的力学行为也直接受到几何和物理属性的影响，使得三维服装的建模和真实感织物模拟的研究具有很大难度。因此，计算机服装建模及仿真等问题是目前迫切需要解决的关键问题。此外，我国产学界对此也达成共识：“重点解决信息技术产品的可扩展性、易用性和低成本问题”。因此，构造出复杂的且具有真实感的计算机服装模型和显示效果，已成为国内外学术界和纺织服装行业的共识，其研究成果对于发展三维服装造型技术、推动纺织服装领域计算机辅助设计技术的深化应用、提升行业的创新能力和改善人们的生活品质都起着重要的推动作用，具有重要的科学理论意义和实际应用价值。
　　自20世纪以来，计算机服装建模及仿真问题一直是学术界和工业界的一个研究热点，尤其是2008年以来，在SIGGRAPH、EuroGraphics、PacificGraphics等计算机图形国际顶级会议和TOG、TVCG、Computer Graphics Forum等期刊上涌现出许多对三维服装建模及织物模拟方法的相关研究。
　　计算机服装建模及仿真的关键问题主要包括：一是对于结构复杂和大变形性的服装而言，如何展示服装从静态悬垂到动态变形的着装效果以及寻找到一种高效的数值计算方法，并权衡“物理似然”与仿真速度之间的要求。二是针对织物外观的仿真，如何结合织物面料属性，生成具有类似织物面料的真实感模拟效果。三是由干传统的服装CAD基于二维样板，整个设计过程烦琐且需要设计者们具有关于服装设计方面的专业知识，如何突破三维服装建模的效率、用户易操作性以及符合服装自身的款式多样性等障碍。为此，笔者以自身在这些方面的主要研究工作为主体，并结合本领域近年来得到广泛认可的工作成果，分四个方面对计算机服装建模和仿真问题及已经经过验证的解决方案进行系统的分析和阐述：
　　（1）基础知识：计算机三维服装、计算机服装建模、计算机服装仿真概念。
　　（2）计算机服装建模方法：基于物理的计算机服装建模、基于三维扫描点云数据及多视角的计算机服装重建，基于草图绘制的计算机服装建模方法，2D -3D的服装建模方法，基于图像合成的计算机服装建模方法。
　　（3）计算机服装仿真策略：基于物理的计算机服装仿真、基于几何的计算机服装仿真、基于物理和几何混合的计算机服装仿真。
　　（4）计算机服装视觉等相关技术。
　　本书共分为两个部分：第一部分（包含六章）主要结合当前的应用需求和前景，从计算机三维服装建模的角度阐述了其研究背景和意义，分别详细介绍了基于多视角的三维服装重建、基于图像的三维服装建模、几何联动约束的三维服装重建、部件化构建的服装建模和数据驱动的服装建模等方法。第二部分（包含六章），从计算机服装仿真及视觉技术的角度，着重介绍了基于微分几何能量的服装织物仿真模型、基于几何测量和变形的服装仿真、面向个性化服装推荐的判断优化模型、联合分割和特征匹配的服装图像检索和多目标服装图像的协同分割方法。最后对全书内容进行总结，分析计算机服装建模及仿真中仍然存在的局限，并对今后的研究工作进行展望。
　　本书系统、全面地介绍目前计算机服装建模及仿真中的几个关键问题，有利于读者系统地了解并掌握计算机服装建模及仿真的最基本、最重要的研究成果，对于推进计算机服装建模及仿真技术的理论研究和实用化具有显著的理论价值和应用价值。
　　本书由昆明理工大学刘骊副教授（博士）执笔，昆明理工大学付晓东教授（博士）在本书的撰写过程中给出了很多宝贵的意见和建议。本书受国家自然科学基金（61462051，61462056）、云南省应用研究基础计划面上项目（2014FB133）、云南省应用研究基础重点项目（2014FA028）、云南省计算机技术应用重点实验室开放项目资助。
　　由于时间仓促和笔者水平有限，书中欠妥和纰漏之处在所难免，恳请读者和同行不吝指正。