双重自适应调整定制服装的模式

文摘

提出了一种双自适应服装片调整技术自动调整体型的服装产品变体,和这种技术可以快速生成穿字符。我们的第一个贡献是提出一种新颖的评价方法。当一个二维服装模式和一个3 d的服装有相同的三角形拓扑连接,我们计算每个三角形的形状变量和输出同时热图。缝纫模式到新人体目标,我们提出一个完全自动的调整方法,符合人体结构,由两个阶段组成。在粗(CAA)自动调整阶段,我们提出一个方法控制服装的大小的一个边界框的长度在人体的五个部分。然后,服装模式自动调整使用测量维度,通过拉伸或收缩。在调整好汽车(FAA)阶段,边界顶点控制调整过程中的形状。为了更好的匹配与身体、服装图案边界的顶点与计算搬迁移动的距离和方向移动。作为结果,证明我们的方法使全自动调整,保留原始模式的服装风格人物之间巨大的身体形状。与先进的2 d编辑方法相比,我们建议的方法会导致节约时间,达到现实的服装效果相比,自动拟合方法。

1。介绍

衣服虚拟角色有不同的大小和形状是必要的游戏,电影,和在线时尚应用程序。这些衣服字符的一代是最乏味的一项了,困难的任务计算机艺术家。不可或缺的解决方案是自动调整设计产品所穿的一个模型以满足个别客户的体型变体。传统的服装设计方法是2 d模式评分(1,2]。平地机模式转换的模式基本尺寸与其他现有的大小,但不能满足所有的需求不成比例的虚拟人物。交互式服装建模方法(3,4),迭代调整模式和参数,可以达到预期的效果不成比例的角色,虽然它严重依赖于设计者的经验和耗时。

最近,大量的研究人员专注于自动调整,自动适应新的身体。不幸的是,这些自动调整方法要么无法保留原设计(5]或切断穿透截然不同的身体形状和比例(6]。在这项研究中,我们关注的是自动调整设计,可以迅速产生现实的服装适合新佩戴者的比例,同时保留原来的设计尽可能多。和本研究的贡献可以概括如下:(1)提出一个恰当的评价方法来计算变量或形状拉伸的配件质量评估目标身上穿着一件衣服和输出同时热图;(2)我们提出了一个双重自适应服装片全自动汽车调整方法和可以在字符之间保持服装的风格截然不同的体型。首先,我们采取虚拟人体的测量大小,自动调节衣服的大小。然后,我们使用的规则模式边界达到联邦航空局后更适合虚拟服装。

本文的结构如下:部分2回顾了相关工作,包括健康评估、服装配件的方法,和服装图案设计。节3,整个汽车调整过程详细描述和定义符号的列表。部分4介绍了适合评价方法之前调整服装的模式。创新艺人经纪公司和美国联邦航空局也介绍,包括平面交叉与人类模型和生成边界框的创新艺人经纪公司和边界三角形标记和边界节点在FAA搬迁。节5起初,我们介绍我们的虚拟系统。然后,我们的服装自动调整方法应用于不同的角色之间的模式设计截然不同的体型。自动调整方法是进一步与手动调整方法和自动拟合方法相比,分别。结论和未来的工作进行了讨论6。

2。相关工作

我们的工作是建立在先前的努力包括健康评估、服装配件方法,服装图案设计。

2.1。健康评估

众所周知,强烈依赖于数学模型和虚拟试用应用程序不能完全准确评价服装适合[7,8]。在此基础上,估算服装适合没有一个实际的试用人员的仍然是一个问题。

刘等人。9)提出了一个基于机器学习模型来评估服装。该模型的输入是数字服装压力和输出是服装适合的预测结果。然而,72个样本不足以训练该模型,和两个适合水平过于简化。缓解津贴是安慰的另一个重要参数。Thomassey和Bruniaux10)提供了一个模板在3 d环境中减轻津贴。首先,服装从身体的距离。然后,这些距离是用来评估四个离散值所需的3 d设计服装。相比之下,我们的方法可以很容易地确定是否适合是舒适的在没有模板的情况下,织物材料的性质也考虑在内。

2.2。服装配件的方法

3 d虚拟服装设计一个优雅的模型是劳动密集型的,不是一项容易的任务,非专业人士11,12]。它需要一位经验丰富的模式制造商设计的专业知识,并且结果是特定于一个特定的身体模型。制造商为提高效率的模式,各种类型的自动拟合方法,适应新的身体已经出现。

李等人。5)提出了一种拟合方法是通过变形服装网与人类的形状模型。黄和杨6提出和设计了一个方法来自动使虚拟人与三维服装模型。然而,三维服装和姿势的虚拟人需要改变的过程中对齐。彭et al。13]提供了一个参数化人体模型与已知的形状和姿态参数和描述了一种算法,通过定制任何服装,这样它可以用来布任何体型。不自然的褶皱模式可能是由在合成时生成的。最近,Zhang et al。14]提出了topology-independent拟合方法,该方法采用代理网适合3 d服装在另一个人体模型。然而,它常常不能保持最初的设计,需要手工编辑恢复成原始服装的风格。

机器学习方法进行产品设计和建模可以学会在这个研究。在[15)、主成分分析和cross-parameterization方法应用于人脸模型与少量的测量参数。和生成的脸模型促进了个性化设计的眼镜框架。在[16),参数化设计的人体建模与深层神经网络和线性回归方法,提出了可用于生成设计,如虚拟试穿系统。

2.3。服装图案设计

最简单的方法将服装从一个字符转移到另一个是应用物理模拟把衣服放在新角色(17,18]。结果看起来就像一个人穿着别人的衣服在错误的大小。

有两个方案来解决这个问题。传统方法是交互式服装建模,包括手动调整。交互性有助于解决联系人在交互式建模环境和十字路口,但离开了设计任务的用户。例如,Umetani et al。19)提供一个接口,使用户能够立即通过操纵和编辑自定义解析模式,当用户必须手动指定种子的位置。方便地重用现有设计为起点创造新的衣服,巴图et al。20.)提出了一种新的框架,该框架允许设计师直接应用更改他们设想在3 d空间。

直到最近,一些研究人员专注于自动调整。孟et al。21]提供了一个灵活的形状控制技术,它使用特性曲线的形状控制服装服饰产品的自动调整。Brouet et al。22)采用了约束优化方法,满足特定的预定义的标准,制定服装转移。王(23)实现一个系统,定制缝纫模式几个目标,通过一系列通用的成本函数制定模式调整为参数优化问题。

我们提出一个模型,自动会重塑服装适合人体使用身体结构和服装模式边界规则。不仅提高虚拟试穿系统的现实主义在娱乐业也使大规模生产定做衣服。

3所示。方法

3.1。自动调整方法的过程

我们的服装自动调整方法操作直接在三维服装和找到一个令人满意的平衡基于符合标准。我们的系统的具体流程如图1。我们的方法是一个角色模型的输入 ,可能与服装基地模式 ,这是由多方面的三角网格。我们假设输入字符模型是静止的。双重自适应自动调整方法将生成一个目标服装模式 ,保留基地服装图案的形状。

我们在三个步骤完成自动调整过程。第一步是合适的评估方法,措施的服装模式实时热点图,第二步是粗糙的自动调整方法,生成一个服装模式过渡 ,和最后一步是优良的自动调整方法,产生一个目标服装模式为了满足角色模型 。粗的过程中自动调整,以自动调整基础服装模式适应角色模型 ,我们建议的方法控制服装的大小由边界框的长度在人体的五个部分。用于生成这些边界框,我们首先定义角色的七个关键部分飞机模型,然后生成部分飞机的轮廓线,实现五个边框。该方法适用于所有站的角色模型。好汽车的过程中调整,构造过渡服装模式为了满足角色模型,边界线段的变化和比较基于边界的统治模式,然后执行微调 。我们会标记边界的三角形和起初,然后计算每个边界段的长度和 。最后,我们的边界节点定位与移动的方向和距离。

3.2。符号定义

符号列表中使用自动调整系统提出了表1。

平面模式 ,人体模型 ,和热地图三角网格。这些三角网格是由使用顶点集合和三角形拓扑连接信息 ,根据计划的关键人类的模型来获取边界框 ,由轮廓线生成 。服装图案的边界边界线段组成的吗 ,而边界线段由边界三角形 。

4所示。自动调整方法

4.1。健康评估

阶段的健康评价、数学模型不能完全准确的服装适合评估。我们采用了模拟拉伸应变能给设计师适合配合改善的信息。一种明显的指标适合稠密网格之间的变形测量的二维服装模式和3 d的服装。在合适的评价过程中,变量或形状l²拉伸可以用来评估一件衣服的配件质量,输出相关的热图。基于形状变量或指标 - - - - - -下面这些密集的网格。

以下4.4.1。形状变量

该算法的原理是,二维服装缝纫之前和3 d穿着服装缝纫后由一个二维三角形网格和3 d三角形网格,分别。输入是二维服装补丁 和三维服装模型 ,在哪里是一组顶点的服装, 。 服装模式的拓扑连接信息吗和 是一个三角形的服装模式, , ,和三角形的三个顶点吗 。以类似的方式,服装模型的顶点的集合, 。 服装模型的拓扑连接信息,然后呢 是一个三角形的服装模型。每个三角形的形状变量在服装表面比较在缝纫之前和之后的缝纫。变量计算如下: 在哪里 代表三角形的周长 。对于方程(1 b),代表不同织物的形状可变,代表织物类型的数量,织物的弹性系数。输出热量地图 ,而顶点集信息和拓扑连接信息的热图是相同的三维服装模型 。热点图输出的影响 , ,和如图1。可以看出,热地图 ,创新艺人经纪公司后,比热图顺畅 ,虽然热图 ,美国联邦航空局之后,比热图平滑 。

4.1.2。 - - - - - -拉伸

另一个广泛使用的方法测量表面的变形 - - - - - -延伸了桑德et al。一个三角形及其对应的映射定义的形状作为 ,的 - - - - - -拉伸是由计算雅可比矩阵的特征值定义形成的偏导数之间的一个独特的仿射映射和 。为了缓解计算,有三个顶点 在 ,我们定义一个本地平面框架获取平面三个顶点的坐标 ()。然后,规范定义的三角形基于交叉参数化 与

定义一个三角形的面积。我们可以使用形状变量或 - - - - - -拉伸合适的评价准则。

4.2。粗糙的自动调整

服装模板本文提供适合特定的人体模型不满足输入字符模型 。我们需要获取的边界框的大小身体人类模型的一部分,调整服装模板的大小 。我们划分人类的身体模型分成五个部分,包括上半身,左大腿,左小腿,大腿,小腿。计算的边界框获取人类模型的身体部位的调整是完全没有任何交互操作自动化。

4.2.1。准备平面相交与人类模型

这架飞机交叉与人类模型将生成多个轮廓线,和轮廓线生成算法分为以下步骤:(1)相交的平面上三角脸的角色模型获得无序点 。(2)分组的点,并生成交叉集 。(3)采取相应的轮廓线每架飞机。

人类的轮廓线生成算法的输入是一个平面 和一个三维角色模型 ,在哪里是飞机的单位法向量和是飞机到原点的距离。十字路口设置 ,由平面相交的角色模型。其中, 是一组点逆时针排序。如左所示图的一部分2,飞机与平面相交。如右所示图的一部分2,和十字路口是有序的。

给定一个平面 和一个三角形 ,我们执行一个平面测试确定是否在同一平面 。如果是,飞机不会相交 。否则,三方组成将与平面相交,交点将被记录下来。十字路口的规则如下:

其中,和线段的两个端点之间距离的平面。如果和的线段 大于或小于0,没有交集。否则,有一个十字路口,十字路口的计算基于方程(3)- (3 c)。

4.2.2。代的边界框

服装面料的大小与身体部位的体积。基于这一观点,我们首先提出边界框的使用获得的大小不同的身体部位。在这项研究中,七个关键部分飞机选择获得人体边界框 。 是他们,如右所示图的一部分吗3。的关键部分飞机由人体特征图的左半部分所示3。 , , , , , ,和 ,对应于腋下,腹部,臀部,脚踝,膝盖,膝盖之后,分别和脚踝的人体。有效地检测人体的特点,人体垂直站和手向下倾斜45°。

边界框计算的具体方法如下。首先,所需的轮廓线基于部分关键部分飞机了4.2.1。然后,所需的轮廓线组成的生成之间的 , , 和上身。而生成之间的 , ,和左腿,生成之间的 , ,和右腿,生成之间的 , ,左腿和生成之间的 , ,和右腿。蓝色线框,如图4显示了边界框的具体信息 。

三个部分的飞机 , ,和上半身的定义三个轮廓线 , ,和 。这个边界框 可以确定的坐标点在轮廓线。其中, 被定义为意义在轮廓线 。此外,人类的其他部分模型的边界盒可以使用相同的计算方法,基于人体的关键部分的飞机。

4.3。调整好汽车

服装的模式通常是适合这个角色模型,但是它可以从相应的热量地图吗的边界不适合这个角色模型。微调和FAA操作是最佳解决方案在第二阶段。

然而,如果调整参数化包括所有的顶点,模式内部将包含自交引起的过度拟合。为了更好的控制的形状 ,我们定义边界的顶点控制和内部地位上的顶点被动控制。我们的模拟,基于物理系统、拉伸应变边界,是最好的方法来适应准确(24]。由于这些原因,我们建议微调调整缝纫模式的边界顶点基于边界模式规则。联邦航空局的步骤调整如下:(1)马克边界三角模式和服装 ,(2)计算各边界的长度和 ,(3)重新定位的服装多边形边界的顶点基于计算移动的距离和方向移动。

4.3.1。马克边界三角形

定义的边界作为 ,在哪里 。 是一个边界线段,是一个边界三角形。边界三角形的构成边界线段,之前我们应该标记边界三角形计算每个边界线段的长度 。判断一个边界三角形的原则是其边界与其他三角形边缘没有常见的并发症。如果一个三角形的每条边有一个共同的一面,这是一个内部三角形;否则,它是一个边界三角形。我们知道 ,在哪里节点信息和吗的拓扑连接信息吗 。生成边界的方法的如下:(1)遍历每个三角形在和过滤边界三角形和标记;(2)分类标记边界三角形到相应的边界 。重复步骤(1)和(2),直到所有的三角形遍历。然后,它的边界对应于是生成的。的边界的也使用这种方法来实现。左边的图的一部分5是一个图形边界三角形标记,而正确的图的一部分5是一个图形与边界三角形标记。

4.3.2。边界节点位置

我们可以计算出边界线段的长度和使用标记边界三角形。移动的方向和距离两个先决条件重新定位边界节点进行微调 。

的边界是 ,在哪里 ,计算的部分中描述的方法吗4.3。1。然后,每一个线段在边界上的需要微调,微调长度计算公式如下:

保持对称的服装风格,线段在移动调整是双向的。移动的距离 。

的曲率决定了它的移动调整方向,应该首先获得。计算方法是测量的山坡上任意两个边界三角形的边界边 。如果它们相等,是一条直线。否则,它是一条曲线。(1)如果是一条直线,如右所示图的一部分吗6。(1)定义端点的坐标 。(2)说明,点的移动方向是 ,而点的移动方向是 。(2)如果是曲线,如左边所示图的一部分吗6。(1)确定三角形段的末尾 ,和它的明确的端点坐标。(2)说明,点的移动方向是 ,和点是另一个顶点的三角形吗 。

的边界节点吗 。我们采用移动的距离和方向重新定位边界节点 ,和最终的模式联邦航空局后实现。

5。实验结果

我们所有的实验进行一个英特尔酷睿i7 - 5820 k的3.3 GHz处理器,4 GB的RAM, NVIDIA GeForce GTX泰坦X显卡。布料模拟,我们使用一个标准的布料质量弹簧系统,定位应变极限和碰撞处理。我们实现双重自适应服装调整方法使用CUDA GPU计算库。

5.1。虚拟酱

我们从2 d面板创建3 d的衣服。2 d板使用德劳内三角算法当我们使用三角形网格表示服装的表面。接缝线是显式指定通过选择双面板边界边。设计衣服接缝线相连的组装和模拟服装行为的三维人体模型,如图7(一)。通过应用弹性力之间的接缝,两件衣服的模式可以在缝纫过程中彼此相连,如图7 (b)。因此服装模式可以连接到3 d人体模型。几秒钟后,虚拟人会穿着服装(图3 d7 (c))。

在隔声材料的演变模拟(25),布和人体之间的碰撞检测系统是必要的。如果我们的人体模型是静止的,距离场可以事先计算26]。这使得一个合适的解决方案,可以解决碰撞检测时正确的。

5.2。服装调整和适应评估

测试效果如何,我们的方法是,我们与多个服装模式和人类模型进行实验。在第一组实验中,我们选择现有的裙子模式,适用于标准人体模型。裙子模式由一组二维多边形三角网格如图8 (b)。一个女模特瘦的身体被选为虚拟试穿。图8(一个)展示了女模特的效果在服装上,很明显,女性的服装太大模型。图8 (e)是一个2 d服装模式的影响后自动创新艺人经纪公司,和图吗8 (d)显示了2 d的影响人体服装模式上还覆盖着。图8 (g)是2 d的影响服装模式上对人体经过联邦航空局。图8 (h)联邦航空局后是2 d模式,以及由此产生的2 d模式也在同一时间生产。数据8 (c),8 (f),8(我)配合热图评估相应的数据吗8(一个),8 (d),8 (g),分别。从这些热量地图,我们得出这样的结论:双自适应后挂衣服的效果显著提高。

在第二组中,我们选择现有的裤子模式标准模型随身实验,如图9 (b)。然后,男模,脂肪体被选试用。图9(一个)显示效果在服装上的模型。很明显,裤子太紧的模型和大小需要调整。图9 (e)显示了一个2 d模式创新艺人经纪公司后调整。图9 (h)显示了一个由联邦航空局的2 d模式调整后。这种类型的2 d模式保存原始模式风格双重调整后,可以用于裤子生产的人体模型。

5.3。与手动调整

比较我们的自动调整方法和手动调整方法,我们选择敏感的时装,Umetani等人提出的在19),手工操作的工具。敏感时装提供了同步、交互式编辑二维服装模式和相应的物理模拟3 d服装。它可以让用户立即通过操纵和编辑自定义解析模式。然而,它的缺点是显而易见的。服装设计需要手动操作,以满足各种各样的身体形状,这是耗时的。

我们实现SC手工方法和自动调整方法相同的实验平台。和详细的统计比较结果如表所示2。我们的输入服装网格包含15 k-22k三角形。这个数字是一致的与那些用于商业服装设计软件,例如,了不起的设计师。是挂的光滑模拟服装。计算如下:

其中, 代表三角形面积 在 ,而 代表三角形面积 在 。背心,例如,光滑的价值之前调整为80.23%。我们选择一个CAD的艺术家与数年的服装编辑经验。后30.21秒的手动操作,光滑的价值达到90.56%。相比之下,我们的自动调整系统只需要1.42秒,光滑的价值与类似的效果达到88.76%。

5.4。与汽车相比拟合方法

比较我们的自动调整方法和自动拟合方法,我们选择Topology-independent 3 d服装配件、张等人提出的在14),作为汽车配件工具。它使汽车适合三维服装在另一个人类模型的拓扑结构或形状不同于人类服装的参考模型。

我们选择四个尺寸的人体模型虚拟酱,大小2,大小4,大小6和8号。第一行的数字10显示自动拟合方法试用的效果在不同的身体大小,产生渗透。和布网渗透到体内,特别是对人体模型的大小8。第二行图10显示我们的汽车方法调整服装的影响模式在不同的身体大小,达到合适的服装在截然不同的体型。

我们使用统计我们的自动调整,自动拟合方法进行比较,如表所示3。裤子,例如,光滑的价值后第一个仿真人体模型尺寸8 73.01%。0.91秒后自动拟合过程,光滑的价值达到82.20%。和渗透也是显而易见的,如图11 (d)。同时,我们的方法需要1.38秒,光滑的价值达到90.51%。从结果,我们的自动调整方法实现更现实的虚拟服装截然不同的体型相比,自动拟合方法。

6。结论和未来的工作

我们已经提出了一个双重自适应服装片全自动汽车调整方法和可以在字符之间保持服装的风格截然不同的体型。与传统的2 d编辑方法相比,我们的方法是大幅加快新手没有经验的用户的使用与2 d模式。它达到现实的服装效果相比,自动拟合方法。在双重自适应过程中,首先,我们获得的五部分的边界框显示人体七部分人体的戒指,并自动调整衣服的大小。然后,我们使用模式规则边界来实现更适合FAA后的虚拟角色服装。此外,提出了一种新型健康评价方法评价。我们的评估证明了我们的方法可以执行服装自动试穿各种各样的身体形状。

虽然我们的方法很容易实现,使自适应服装看起来赏心悦目,仍有一些局限性在未来实现。第一个限制是角色模型需要站仍然能够满足自动调整。另一个限制是,此类复杂图案的衣服与我们无法实现自动调整方法。在未来,我们将专注于消除两个限制得到现实的服装适合各种体型的。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

不存在任何利益冲突的提交的手稿。

确认

作者要感谢约翰·索伦佩特森教授Karlstad大学宝贵的评论和协会。浙江大学教授张七点半讨论。这项工作是国家重点支持的研究和发展项目批准号下的中国2018 yfb1004902,国家自然科学基金重点项目批准号下下61332017,国家自然科学基金批准号61502133,和山东省自然科学基金批准号ZR2017FM054。

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