[发明专利]一种基于动态重构网格的布料仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及布料仿真中模型网格的重划的方案。 

背景技术

布料仿真技术是虚拟现实的热点研究方向，可以应用于数字城市、游戏和服装等领域。在实际的模拟中，布料结构力学行为具有复杂的应力、应变关系，现有的布料仿真的计算模型只能是在给定约束条件下进行的有限近似。 

当布料织物模拟初始化时，质点的数量直接影响着仿真的效果和速度。质点过少时，模拟的效果就会比较粗糙，纹理贴图的效果不够细腻；而过多时，又将导致系统计算量的增加，模拟的速度将会变慢，达不到实时的要求。而在仿真中，一块布料不可能每时每刻都保持平滑或者褶皱的状态，必定是有的区域平滑，有的区域褶皱，而且区域的状态还会随着外界条件和时间而发生变化。 

对于布料仿真来说，我们希望仿真当中布料的模型有这些特点：网格足够精细，能适应所附物体的曲率，布料附在表面时能够表现出物体的几何细节，但又不过细，以免发生不可接受的形变；当布料收到外力压迫时，能够表现出相应的弯曲；网格顶点的速度发生变化时，能够保留动力学特性。因此，该区域的材料的曲率、所受压强以及速度都会有所限制。给该区域添加这些属性的时候，最好不是单独地、平均地给每个顶点添加，而是通过计算整个面的参数，然后按面积大小，加权插值到每个顶点。如何动态地改变网格的大小与形状，以适应附着物和外界条件的变化，是布料仿真的一个重要研究课题。 

发明内容

本发明的目的是实现一种动态地模型网格的大小与形状，使布料适应附着物和外界条件的变化。 

本发明采用如下的技术方案：根据布料附着物的形状、网格顶点的速度变化以及材料的拉伸强度，计算布料能够适应外界条件所需的柔性，再计算网格能满足柔性条件的最大边长，最后用三种基本的网格重划的操作：边缘分割、边缘翻转、边缘折叠来重划三角形网格，使三角形的大小和形状都符合要求。 

本发明的优点有： 

本发明中网格重划后使布料在仿真中，平滑区域网格较粗，褶皱区域网格较细致，相比于全局均匀细分的方法，本方案在仿真精度上毫不逊色，仿真速度得到了很大的提升。 

附图说明

图1，边缘分割；图2，边缘翻转；图3，边缘折叠。图1、图2和图3是本发明中网格 重划的三种基本操作。 

图4是本发明提出的算法流程示意图。 

具体实施方式

假设当前网格的顶点i的坐标为为了方便表示，用表示

该面的曲率可以通过每个顶点的法线来估算。例如，顶点i和j的法线之间的差异如下所示：