虚拟衣物快速模拟试穿的实现方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种计算机图形图像领域的技术，具体是一种虚拟衣物快速模拟 试穿的实现方法及系统。
【背景技术】
[0002] 图形图像处理技术近些年来已经成为越来越热门的话题。而随着电商平台的普 及，网上购衣的需求大幅增加，基于图形图像处理的网络虚拟试衣技术也体现出了巨大的 市场潜力和商业前景。通过虚拟试衣，用户能够模拟衣服在与试衣者同等体型的虚拟角色 身上的着装效果，从而帮助消费者选择最合适的衣服，减少网络购物的退货率。而网络带宽 的加大以及人体捕捉设备精度的不断增强，则对这一方向的研究提供给了强有力的支持。
[0003] 目前，根据体型定制化衣服的研究已经出现。但是在将这些技术应用在网络虚拟 试衣方面主要存在两大问题：第一，用户无法快速直观地看到不同大小的衣服着装后的效 果。由于试衣者经常会对不同大小、颜色等衣服进行试穿，所以快速直观地给予效果反馈是 非常重要的。但是现有的基于物理模拟的方法实时性效果非常不理想。第二，衣服的质感 无法通过模拟体现。众所周知，网络购买衣服的一大缺陷就是缺少实物的真实感，而这又是 非常影响试衣者是否购买的一个非常重要的因素。
[0004] 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN104123753A公开（公告）日 2014. 10. 29,公开了一种基于服装图片的三维虚拟试衣方法，使用服装图片为输入数据的 基础，通过结合虚拟人体模型的骨骼来提取所述服装图片中的服装信息，对所述服装进行 属性设定，并结合机器学习算法与缝合自感应算法建立三维服装网格模型，最后将服装的 图案与花纹一一映射至所述三维服装网格模型，完成三维物理仿真。但该技术无法达到在 不同人体体型上展现出最真实的物理效果和细节。
[0005] Zhang X 和 Wong L Y.在《ACM SIGGRAPH 2014Posters》上发表的《virtual fitting:real -time garment simulation for online shopping》中提出了通过神经网络 训练出体型与衣服模拟结果的关系，用以更加直观地表现虚拟试衣的过程。但是，这种方法 涉及的人体模型需要2000多个三维的扫描数据通过机器学习建立，从而导致样本数据量 大，体型调节参数过于复杂。
[0006] Wang H，Hecht F 和 Ramamoorhi D A 等人在《ACM Transactions on Graphics》上 发表的〈〈Example - based wrinkle synthesis for clothing animation〉〉（2010 年）中提 出了一种事先采集大量高精度衣服模拟样本，然后根据人体骨骼点所影响的布料区域进行 分类存储，并在运行时以新的姿态数据获取存储样本并插值，达到布料动画模拟的目的。但 该技术并没有考虑不同体型的着装效果。
【发明内容】
[0007] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种虚拟衣物快速模拟试穿的实现方 法及系统，根据粗网格衣服在人体体型身上模拟的面片特征，搜索邻近的细网格样本插值 并优化，采用的快速模拟方法在应用的运行时刻，能够节省大量的模拟时间，从而达到实时 反馈试衣结果给试衣者的效果。
[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0009] 本发明涉及一种虚拟衣物快速模拟试穿的实现方法，使用基于样本插值的衣服模 拟方法。前期采集粗网格和细网格衣服在不同体型样本下的物理模拟结果，后期运行时根 据粗网格衣服实时模拟后的面片特征获取细网格衣服样本，并将邻近的多个细网格衣服面 片反距离加权插值以获得最终的结果，从而达到快速地模拟衣服在不同体型人体身上的着 装效果。
[0010] 本发明具体包括以下步骤：
[0011] 步骤一，建立场景为空的初始场景模型；
[0012] 步骤二，初始化场景模型的世界三维坐标系，该坐标系用于指定后续模型调节和 衣服模拟过程中涉及的计算参数，即位置、角度和大小；
[0013] 步骤三，输入一个蒙皮后的模板人体模型；
[0014] 所述的模板人体模型是基本的三维人体网格模型，不需要过多的表面细节。
[0015] 定义任意一种体型为瓦=(xu,xi;2,A.3,…,x ui)，网格为B1。模板人体体型为f = Lm…》Λι):，网格为t。SiSf*刑很书余撒祐_ ·
[0016] 步骤四，通过体型调节参数和自动化调整过程实现对模板人体模型的修改调节， 具体步骤包括：
[0017] 4. 1)基于体型长度调节参数，利用蒙皮后的模板人体骨骼点在对应坐标方向上的 缩放调整人体结构中涉及高度（长度的部分），得到符合身体协调性的长度放缩后的人体 体型模型，例如：
[0018] 腿长调节，当腿部关节点为joint - crotch , joint crotch ^ joint crotch ^ ^i, crotch ? 则 B1中受B ^ciint _teh影响的顶点会根据蒙皮信息来调整位置。
[0019] 所述的体型长度调节参数包括但不限于：身高、胯高、膝高、臂长、前臂长、肩宽。
[0020] 所述的蒙皮是指：为了使得人体体型模型在放缩过程中骨骼驱动模型产生合理的 运动，把模型绑定到骨骼上的技术。
[0021] 4. 2)基于体型围度调节参数，利用圆形近似建模，在调整围长时近似为调节圆的 半径，并对半径的缩放通过外观调整参数灵活地并对其优化，得到符合身体协调性的围度 放缩后的人体体型模型。
[0022] 所述的圆形近似建模是指：将腰围所影响的人体体型模型区域用两个平面来分 害!]，分别为P tcip、Pbcittcin，平面的高度分别为htop、hbc]tton，则位于这两个平面之间的所有顶点 守.:=: (vx' .Vy:, 〇满足 Vye [h bottom，htop]，守 € .VT<>
[0023] 所述的腰围的测量是通过平面Pwalst(高度为hwalst)与人体骨架模型中的网格求 交，计算出交点集合的凸包周长g walst;设腰围调节参数s 1>walst，则调节后的顶点7 = V + S, Pevf3l. M满足= ，其中：?是顶点的单位法向向量，K为满足一定约束的 顶点缩放参数，表示为
； 中：Θ为顶点V的法线在平面Pwalst上的投影与水平方向的夹角。
[0024] 所述的围度部分包括但不限于：胸围、腰围、臀围等。
[0025] 所述的外观调整参数为a，该外观调整参数以贝塞尔曲线为控制曲线，满足：
[0026]
[0027]
[0028]
[0029] 其中=P1为贝塞尔曲线的控制顶点。
[0030] 步骤五，输入衣服布料信息，即布料顶点信息，通过简化质点弹簧模型，对模拟的 帧率进行优化，实现快速模拟任意三角网格生成的衣服模型，具体步骤包括：
[0031] 5. 1)简化质点弹簧模型：在每条边的顶点之间添加结构弹簧，相邻两个三角面片 非公共边的顶点之间添加弯曲弹簧，使用隐式欧拉方法求解布料动力学方程。
[0032] 5. 2)优化模拟帧率：通过直接划分人体体型模型空间并建立哈希表，将布料顶点 先转化到人体模型空间坐标系再做碰撞检测，保证了粗网格衣服模拟的实时性。
[0033] 5. 3)利用碰撞响应，根据步骤四中调节过的人体体型模型表面的摩擦系数和弹性 恢复系数，改变布料顶点的速度。
[0034] 步骤六，对于每一个步骤四中调节过的人体模型，结合输入的衣服布料信息，进行 粗网格粒度的人体试衣结果模拟，具体包括：
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