[发明专利]一种处理服装热舒适度的三维可视化方法

权利要求书

1.一种处理服装热舒适度的三维可视化方法，其特征在于：基于两节点和多节点的人体-服装热舒适度模型，采用三维真实人体和服装表面映射、网格分割和剖切构造真实人体和服装几何模型；基于三维有限元人体热调节仿真模型，采用单元表面映射、剖切算法构造真实人体和服装几何模型，从而实现虚拟现实环境的可视化展示。

2.根据权利要求1所述的处理服装热舒适度的三维可视化方法，其特征在于：所述基于两节点和多节点的人体-服装热舒适度模型的三维可视化方法，包括以下步骤：

(1)生成三维表面人体和服装模型，所构造的模型输出定义为DXF格式的三角网络模型；

(2)模型的分割和剖切；

首先针对人体-服装热湿仿真的可视化要求中的25节点模型，将人体和服装模型分割为头、躯干、胳膊、手、大腿、脚等6个部分；分割算法如下：

设平面方程为ax+by+cz+d＝0，则平面的法向量为n(a，b，c)，平面将三维空间分割为两个半空间，即处在平面的正法向量方向的半空间A，以及处在平面的负法向量方向的半空间B；定义空间一点P(X，Y，Z)，并定义距离D＝aX+bY+cZ+d，则有：

a)若D＞0，P点处在平面的正法向量方向的半空间A；

b)若D＝0，P点处在平面上；

c)若D＜0，P点处在平面的负法向量方向的半空间B；

由距离D判定P点处在平面上、平面的正法向量一侧还是负法向量一侧；检测三维模型每个三角面片的三个定点距离值D，若D值均大于0或均小于0，则三角面片与剖切平面无交，否则有交；若某一三角面片的边与剖切平面有交，则其边上两个定点的D值有一个大于0，另一个小于0；由该边的两顶点P₁(x₁，y₁，z₁)，P₂(x₂，y₂，z₂)确定的直线方程与平面联立即可求得交点P_t(x_t，y_t，z_t)；

然后对表面模型进行剖切，保留处于剖切平面正法向量一侧半空间A中的部分，而处在负法向量一侧半空间B中的部分则被剖切掉；遍历被剖切几何模型的所有三角面片，对三角网格模型进行分割；

(3)针对不同人体属性，参数化模型，即采取参数化构造方法，根据人体体重和皮肤表面积数据，应用OPENGL中的几何变换函数，改变人体模型的高矮胖瘦体型。

3.根据权利要求1所述的处理服装热舒适度的三维可视化方法，其特征在于：所述基于三维有限元人体热调节仿真模型的三维可视化方法，包括以下步骤：

(1)单元表面映射

三维有限元人体热调节仿真模型包括肌肉、骨骼、皮肤等不同有限元结构，人体有限元模型的网络模型主要包括五面体和六面体两种单元类型；采用紧凑的基于模版的数据结构，分别从点、线、面、体四个方面建立有限元模型的拓扑关系，以建立点、边以及三角形间的快速索引来进行单元表面的映射，其方法如下：

a)点表-采用离散点表作为所有点坐标数据的数据库，建立其索引便于以后的边表和三角形表中点索引的查询；

b)边表-记录剖切期间所使用过的边，以及最后存储的三角形边的信息，包括边的起点、重点、边的索引等；

c)三角形表-记录最终生成的剖切数据模型中的三角网络之间的拓扑关系，包括：三角形各个顶点的坐标索引、各个定点的对边的三角形以及三角形的索引等；

d)单元表-记录有限元模型中的单元信息；包括：单元号索引、单元中的定点数、顶点列表等；

(2)剖切，其方法如下：

a)计算每个单元的中心点；

b)对每个单元围绕中心点进行四面体分割：六面体分为12个四面体，五面体分为8个四面体；

c)对每个给定的剖切平面，首先计算每个单元的相交三角形，保存交点坐标、原边顶点编号以及单元号，然后按模版调整三角形顶点的顺序。

d)渲染输出：读取当前时间点的数据；再插值计算各个三角形交点的数据值，根据原边顶点的数据值，按分段线性插值，计算交点的数据值；再进行颜色映射计算；最后绘制整个表面网格。