[发明专利]基于逆向工程技术的三维全尺度着装人体网格构建方法

说明书

本发明涉及一种基于逆向工程技术的三维全尺度着装人体网格构建方法，包括以下步骤：利用逆向工程软件得到人体模型和服装模型，基于重人体模型和服装模型得到实际嵌套服装的人体模型；基于获得的实际嵌套服装的人体模型建立实际着装人体模型所处环境的几何模型，实现“环境‑服装‑人体”系统的全尺度的计算域几何模型；根据计算精度以及“环境‑服装‑人体”的几何关系划分获得的计算域几何模型；对划分后得到的区域设定网格尺寸，并采用网格划分方式完成整个计算域的网格建模。本发明能够建立实际人体着装状态下的网格模型，从而为进一步开展人体热湿舒适性和人体热防护的数值模拟，提供计算基础。

技术领域

本发明涉及一种三维着装人体的网格构建方法，特别是涉及一种基于逆向工程技术的三维全尺度着装人体网格构建方法。

背景技术

服装是人体的第二层皮肤，“环境-服装-人体”系统的动态热湿传递决定人体的舒适性水平。在极端环境中，不同类型的功能服装可以提供防火、隔热、御寒等作用。物理实验是目前评价服装性能和量化热湿传递过程的重要手段，但在传热机制的探讨及关键界面热学信息的获取方面仍具有一定的局限性，从而制约服装的功能量化设计。计算机技术的进步及其性能的提高，推动了数值计算方法的发展，该方法也被广泛应用于流体力学、材料科学、天体物理学等诸多领域，而模型计算域的网格质量是获取准确模拟结果的关键因素。暖通空调等领域已实现对通风房间中裸体假人网格模型的构建，但由于服装本身为易形变多孔介质的特殊属性，以及服装与人体之间不规则的衣下间隙，建立网格模型并进行数值模拟较为困难，从而使数值模拟方法在服装领域中应用较晚。目前国内外学者较多涉及二维织物层面的研究，而对三维立体服装层面的网格构建方法的探讨鲜见。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于逆向工程技术的三维全尺度着装人体网格构建方法，能够建立实际人体着装状态下的网格模型，从而为进一步开展人体热湿舒适性和人体热防护的数值模拟，提供计算基础。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于逆向工程技术的三维全尺度着装人体网格构建方法，包括以下步骤：

(1)利用逆向工程软件处理三维扫描的人体模型和嵌套服装的人体模型，得到重构的人体模型和服装模型，基于重构的人体模型和服装模型得到实际嵌套服装的人体模型；

(2)基于获得的实际嵌套服装的人体模型建立实际着装人体模型所处环境的几何模型，实现“环境-服装-人体”系统的全尺度的计算域几何模型；

(3)根据计算精度以及“环境-服装-人体”的几何关系划分获得的计算域几何模型；

(4)对划分后得到的区域设定网格尺寸，并采用网格划分方式完成整个计算域的网格建模。

所述步骤(1)包括以下子步骤：

(11)利用三维扫描仪分别采集裸体人体模型以及着装人体模型的坐标数据；

(12)利用逆向工程软件进行人体坐标数据处理，获得重构的人体模型和服装模型；

(13)利用特征点对人体模型和服装模型进行对齐，并对服装模型的头部、手部和脚部进行裁剪，从而获得实际服装模型及嵌套服装的人体模型。

所述步骤(12)中利用逆向工程软件进行人体坐标数据处理为：先对人体模型和服装模型进行数据拼合、简化、三角化、去噪的预处理，接着提取轮廓线并进行格栅处理生成光滑的NURBS曲面，最后进行曲面拟合处理。

所述步骤(2)包括以下子步骤：

(21)对实际着装人体模型所处环境以及环境中金属板和燃烧器进行精确测量；

(22)在测量完成后，利用CAD软件进行几何建模。