[发明专利]基于HRBFs的人体与服装模型碰撞检测和处理方法

权利要求书

1.基于HRBFs的人体与服装模型碰撞检测和处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，根据骨架参数构建人体模型；

步骤2，构建人体隐式曲面函数；

步骤3，构建人体、服装模型层次包围盒树；

步骤4，进行服装与人体间的碰撞检测；

步骤5，进行碰撞处理和网格变形；

步骤6，布料模拟并展示渲染结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：

读取人体骨架关节点和特征尺寸的文件，将人体划分成静态区块和动态区块；

静态区块是使用插值样条曲面建立的适合于人体尺寸的三维曲面模型，以关节点为基准，根据特征尺寸和骨架比例关系，采用插值样条曲面对人体静态区块构建曲面模型，同时获得人体各部位模型生成点的法向量；

动态区块是根据关节点位置以及对应两端静态区块的端口截面来生成的一系列连接截面，这些沿着骨骼方向的一系列连接截面最终构成连接各静态区块的网格模型；

在静态和动态区块构建完成后，将其拼接得到一个闭合的三维人体模型，进一步对拼接处进行平滑优化处理，得到最终的三维人体网格模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：

三维人体网格模型有N个顶点，将所有顶点作为采样点，在三维空间中，有N个已知的Hermite数据xⁱ是采样点的坐标，nⁱ是顶点的法向量，每个Hermite数据带有一个值fⁱ，该值描述了采样点和隐式曲面的位置关系；

接下来的目标是要找到一个隐式曲面函数f来描述三维人体曲面模型，必须满足如下条件：有f(xⁱ)＝fⁱ并且找到一个使能量函数最小的解，即最小广义插值函数f^*，并且这个最优解是唯一的，形式如下：

其中，是f(xⁱ)的导数，x表示空间中的任意一点，ψ(x)＝φ(||x||)是径向基函数；其中未知的标量系数和向量系数由f^*(xⁱ)＝fⁱ和这两个插值条件唯一确定：

其中H是Hessian算子，x^j是第j个顶点；(H)_ij代表H的第i行第j列元素；

接下来需要求解αⁱ和βⁱ得到f^*的具体表达式，通过组装相关矩阵得到形如Aα＝c的形式：有：

然后解线性方程组就能求得未知系数αⁱ和βⁱ；

将系数带入(1)得到人体的隐式曲面函数f^*(x)，f^*(x)＝0即隐式曲面函数的0等值面描述了人体模型的网格表面；对于空间中任意一点x，f^*(x)＞0说明点在曲面外部，f^*(x)＜0说明点在曲面内部，由此能够判断一个点和人体三维网格模型的位置关系。