CC BY
90
талей конструкции поясной одежды и визуализировать поясное изделие на индивидуальную фигуру.
Разработка обобщенного алгоритма измерения фигуры человека, проектирование и виртуальная примерка поясной одежды с использованием цветовой визуализации графического образа изделия нашли отражение в написанной авторами монографии [3].
Библиографический список
1. Бескоровайная, Г. П. Конструирование одежды для индивидуального потребителя / Г. П. Бескоровайная. — М. : Академия, 2005. — 120 с.
2. Жбанникова, М. А Общие концепции и модули программного продукта для снятия размерных признаков особенностей фигуры девушек-подростков в автоматизированном режиме / М. А. Жбанникова, А. Б. Коробова, А. Г. Бурцев // Омский
научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. — 2011. - № 2 (100). - С. 200-204. - ІББК 1813-8225.
3. Иващенко, М. А. Автоматизация процесса Виртуальной примерки на трехмерную модель фигуры человека на этапе проектирования / М. А. Иващенко, А. Б. Коробова. А. Г. Бурцев. - Омск : Омский гос. ин-т сервиса, 2013. - 144 с.
ИВАЩЕНКО Мария Алексеевна, аспирантка кафедры конструирования швейных изделий. КОРОБОВА Антонина Брониславовна, кандидат технических наук, профессор (Россия), декан художественно-технологического факультета, профессор кафедры конструирования швейных изделий. Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 17.02.2014 г.
© М. А. Иващенко, А. Б. Коробова
УДК 004.421-24-443.5 м. А. ИВАЩЕНКО
А. б. КОРОБОВА А. Г. БУРЦЕВ
Омский государственный институт сервиса
Научно-технический центр «Станкоинформзащита»
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИРТУАЛЬНОЙ ПРИМЕРКИ ПОЯСНЫХ ИЗДЕЛИЙ В АВТОМАТИЗИРОВАННОМ РЕЖИМЕ
В статье рассмотрены перспективы использования трехмерного проектирования, общие концепции и принципы работы программного продукта для проведения виртуальной примерки поясных изделий в автоматизированном режиме.
Ключевые слова: преобразование технических чертежей, построение конструкции, автоматизированное проектирование, проведение виртуальной примерки, библиотеки элементов интерфейса СТК.
Введение. В настоящее время современное автоматизированное проектирование (в дальнейшем САПР) активно занимает позиции в швейной промышленности и является наиболее интересной областью исследования в последние несколько лет. Процесс конструирования моделей одежды высокоспециализирован и сочетает в себе дизайнерское творчество, знание технологии, материаловедение. Созданы и применяются средства и методы, обеспечивающие автоматизацию процедур и операций, таких как преобразование технических чертежей, построение графических изображений, проведение примерок.
В развитии трехмерного проектирования можно выделить отдельные области исследования которые являются ключевыми и внесли большой вклад в развитие системы. Система проектирования с использованием цветовой визуализации дефектов поясного изделия, разработка определенной формы тела имеет огромный потенциал как в индивидуальном, так и
вмассовом производстве. Возможность конструктора скорректировать изделие с трехмерным представлением фигуры клиента, а также использование стандартных манекенов для выполнения опытных образцов, оценки пропорций и баланса изделий является актуальным направлением в настоящее время.
1. Построение виртуального манекена с учетом индивидуальных особенностей фигуры. Процесс проектирования одежды все чаще дополняют средствами работы не только с плоскими, но и с пространственными объектами, что позволяет решать задачи трехмерного проектирования и моделирования одежды на фигуру человека.
Основная идея заключается в создании методики визуализации поясного изделия при виртуальной примерке на манекене с индивидуальными особенностями фигуры, для выявления причин возникновения дефектов в поясной одежде и возможность их устранения.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (130) 2014 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (130) 2014
Линия пояса изделия Поверхность ЗО-манекена Линия кости 31)-( кс ¡ета
б
Рис. 1. Представление ЗЭ-модели манекена в программе «Виртуоз ЬБМ: ЗЭ-примерка», с указанием костей и линии пояса изделия: а — вид манекена справа; б — вид манекена спереди; в — вид манекена в полупрофиль
а
в
Поверхность тела человека представляет собой сложную незакономерную поверхность, которая нестабильна и зависит от многих изменчивых факторов. Геометрическая модель объекта должна быть его аналогом и повторять те его свойства и их взаимодействия, которые необходимы для изучения объекта, а именно для получения размерных характеристик тела человека и построения поверхности, которая станет базовой моделью [1].
В основу создания базового манекена для поясных изделий была положена скелетная анимация. Скелетная анимация — это способ анимирования трёхмерных моделей в мультипликации и компьютерных играх. Она заключается в том, что мультипликатор создаёт скелет, представляющий собой, как правило, древообразную структуру костей, в которой каждая последующая кость «привязана» к предыдущей, то есть повторяет за ней движения и повороты с учётом иерархии в скелете. Иерархией в скелете называется система объектов, в которой одни объекты своим расположением в пространстве влияют на расположение других объектов [2 — 4]. Таким образом, ЭБ-скелет описывает иерархию трансформаций объекта; сами объекты называют костями. Скелет можно определить как совокупность костей. В работе авторы используют скелетную трансформацию для построения манекена фигуры человека с индивидуальными особенностями, в частности девушки-подростка [5, с. 78 — 79].
В основе манекена лежит «скелет», названный так из-за схожести со скелетом человека, но, в отличие от скелета человека, «скелет» ЭБ-модели не является физической основой «тела» и поэтому может не совпадать по расположению и составу со скелетом человека. После трансформации скелета виртуального манекена необходимо провести расчет его поверхности. Поверхность манекена задается полигональной моделью с заданием ориентации ее полигона для задания внутренней и внешней сторон поверхности, а для уточнения формы поверхности нижних конечностей манекена используется метод сжатия/расширения конечностей относительно «кости».
2. Проведение виртуальной примерки поясного изделия на ЗЭ-манекене. На сегодняшний день многие предприятия используют программное обеспечение для построения поясных и плечевых изделий, однако изготовление до сих пор остается достаточно трудоемким процессом. Требуется производить несколько примерок изделия на фигуре человека, поскольку существующие на сегодняшний день манекены рассчитаны на типовые фигуры и не могут учесть всех особенностей фигуры. Для примерки конструкции на манекене необходимо произвести совмещение манекена и конструкции по уровню пояса на манекене и конструкции (рис. 1).
После расположения пояса конструкции на манекене производится «одевание» манекена в конструкцию по следующему алгоритму:
1. Выбираются еще не размещенные узлы конструкции на манекене, связанные одним или более ребрами, с уже размещенными узлами.
2. Положение выбранных узлов определяется с учетом физических особенностей ребер и поверхности манекена (узлы размещаются в пространстве по вычисленным координатам).
3. Для всех размещенных узлов вычисляются длины ребер и их растяжение (сжатие) относительно исходного состояния.
4. Для всех размещенных узлов вычисляются силы, действующие на каждый узел исходя из их взаимного расположения относительно друг друга и манекена.
5. Производится смещение узлов в соответствии с приложенными силами.
6. Шаги 3 — 6 повторяются заданное число раз; в ходе экспериментов установлено, что повторение шагов 100 раз является оптимальным для достижения приемлемой точности за минимальное время.
7. Шаги 1—6 алгоритма повторяются, пока остаются неразмещенные узлы. После размещения поясного изделия на манекене производится итерационный алгоритм вычисления равновесного расположения ткани изделия.
Алгоритм вычисления равновесного состояния ткани изделия на манекене:
1. Вычисляются длины ребер и их растяжение (сжатие) относительно исходного состояния.
2. Вычисляются силы, действующие на каждый узел, исходя из положения узлов относительно друг друга и манекена.
3. Находится наибольшая сила из всех действующих на узлы. Если она меньше заданного значения, то алгоритм завершается.
4. Узлы сдвигаются в соответствии с вычисленными ускорениями узлов.
5. Алгоритм повторяется сначала.
В процессе вычисления равновесного состояния ткани узлы конструкции перемещаются в пространстве, занимая положение, соответствующее поясному изделию на фигуре человека [5, с. 100 — 103].
В результате вычисления равновесного расположения конструкции на манекене получается дополнительная информация о расположении и степени растянутости (сжатии) ребер конструкции. Информация о растяжении (сжатии) ребер конструкции и их расположении относительно друг друга позволяет оценить дефекты посадки конструкции.
3. Визуализация 2Б-деталей конструкции с учетом особенностей посадки. После «примерки» конструкции виртуального изделия модель представляется в виде составляющих двухмерных деталей с аналогичным цветовым кодированием растянутых (сжатых) ребер. При примерке 3Б-изделия координаты каждого узла сетки детали одновременно хранятся в двухмерном пространстве исходной детали и в трехмерном пространстве, связанном с манекеном. При этом в двухмерном пространстве узлы сетки не перемещаются в процессе примерки, что позволяет восстановить исходный вид плоской детали, а положение узлов в трехмерном пространстве позволяет визуализировать особенности ее посадки на манекен с использованием цветового кодирования.
На рис. 2 представлено графическое изображение дефектов посадки поясного изделия, напряженные горизонтальные складки по переднему шву брюк и наклонные складки на боковых швах брюк, с использованием программного продукта «Виртуоз — ЬБМ: 3Б-примерка».
Человеческий глаз вполне может различать десятки миллионов цветовых оттенков. Способ цветового кодирования зрительной информации заключен в цвете кодового знака. Цветовой контраст эффективно применяется только при освещении белым цветом, поскольку видимый цвет зависит от общего освещения. При выборе цветового алфавита следует учитывать также привычные ассоциации, которые сложились у человека в процессе его жизни. Например, красный цвет обычно ассоциируется с опасностью, неисправностью, неготовностью к работе, зеленый — со спокойной обстановкой, нормальным ходом событий, желтый — с необходимостью получения предупреждения [6]. Данный выбор цветового алфавита, на основе выше предложенных ассоциаций, лег в основу цветового кодирования в программном комплексе «Виртуоз — ЬБМ».
4. Принцип работы разработанного программного комплекса «Виртуоз - ЬБМ». Разработанный авторами программный комплекс «Виртуоз — ЬБМ», может быть использован на двух платформах Цпих (Линукс) и ШтсЗотез (Виндовс). Данный программный продукт выполнен на языке программирования Си с использованием библиотеки элементов интерфейса СТК (ЖТК).
Программный комплекс содержит в себе 4 программы, которые могут использоваться как отдельно, так и вместе, тем самым дополняя друг друга. Использование программного продукта «Виртуоз — ЬЯМ: Измерение» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011616176 от 05 августа 2011 г.) возможно в двух режимах: создание проекта и измерение. В режиме создания проекта пользователь (конструктор) подготавливает материалы для проведения измерений; в режиме измерения пользователь использует готовый проект, подготовленный в режиме создания, и проводит измерения по набору загруженных фотографий, полученных с использованием метода фотограмметрии.
Программа «Виртуоз — ЬЯМ: Абрис» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012619191 от 11 октября 2012 г.) позволяет получать абрис (контур) фигуры человека по ее фотографиям. Для более детального анализа особенностей
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (130) 2014 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (130) 2014
фигуры человека при рассмотрении нижних конечностей введены три зоны, разделенные на семь дополнительных участков. Принцип деления на участки связан с концентрацией индивидуальных особенностей фигуры человека на местах их расположения. Деление на участки производится в автоматическом и полуавтоматическом режиме.
Программа «Виртуоз — ЬЯМ: Проектирование» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012619192 от 11 октября 2012 г.) позволяет получать лекала конструкции поясного изделия на фигуру человека с индивидуальными особенностями и состоит из трех этапов. Конструкция поясного изделия строится по алгоритму, заложенному в программу или введенному пользователем (конструктором одежды).
Программа «Виртуоз — ЬЯМ: ЗБ-примерка» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012619193 от 11 октября 2012 г.) предназначена для проведения виртуальной примерки поясного изделия на индивидуальную фигуру человека и состоит из четырех этапов.
На первом этапе в программе производится корректировка вложенного в программу трехмерного манекена с учетом индивидуальных особенностей фигуры человека.
На втором этапе детали поясного изделия «сшиваются по швам» и полученная конструкция, представляющая собой 3Б-модель поясного изделия (в виде сетки с ребрами), «надевается» на 3Б-манекен фигуры человека. При «надевании» 3Б-модели поясного изделия на 3Б-манекен фигуры человека ребра сетки окрашиваются в оттенки от зеленого до красного и от зеленого до синего.
На третьем этапе вычисляется равновесное состояние ткани поясного изделия по заложенному в программу алгоритму.
На четвертом этапе виртуальная модель конструкции поясной одежды с посадкой на индивидуальный манекен выводится на экран. После «примерки» 3Б-модели поясного изделия на 3Б-манекен с индивидуальными особенностями фигуры человека 3Б-мо-дель поясного изделия раскладывается на составляющие двухмерные конструкции с цветовым представлением растянутых или сжатых областей. По результатам виртуальной примерки пользователь (конструктор одежды) может внести в конструкцию поясного изделия коррективы, призванные минимизировать натяжение ткани изделия в проблемных областях.
Заключение. Современные средства компьютерной графики позволяют решить множество задач моделирования изделий. Разработанный комплекс программ является одним из возможных вариантов, который имеет большие перспективы развития.
На сегодняшний день многие предприятия Омска и Омской области используют программное обеспечение для построения поясных и плечевых изделий, однако изготовление до сих пор остается достаточно трудоемким процессом. Требуется производить несколько примерок изделия на фигуре человека, по-
скольку существующие на сегодняшний день манекены рассчитаны на типовые фигуры и не могут учесть всех особенностей фигуры. Использование систем виртуальной примерки на 3Б-манекене откроет новые возможности для проектирования и моделирования одежды. Использование цветового кодирования позволит конструктору избавиться от дополнительных примерок изделия на фигуре человека и проверить правильность своих решений с помощью программного комплекса.
В настоящее время для любого производителя одежды компьютерное проектирование выгоднее ручного. Поэтому использование предложенного программного продукта снизит затраты времени на измерение фигуры, облегчит труд конструктора, ускорит процесс проектирования, примерки и разработки модельного ряда, повысит наглядность и эффективность работы.
Дальнейшая модернизация программного комплекса позволит получать визуальное представление дефектов поясных изделий не только в статике, но и в динамике.
Библиографический список
1. Балжирсурэн, Г. Автоматизация проектирования нестандартных компьютерных манекенов : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.12 / Ганцэцэг Балжирсурэн. — Омск : СибАДИ, 2009. — 178 с.
2. Скелетная анимация [Электронный ресурс]. — Режим
доступа: http://unmai122.narod.ru/Books/3D ХКЛ4/9.7.Ыш1
(дата обращения: 09.01.2012).
3. Скелетная анимация [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://wat.gamedev.ru/artic1es/Ske1Лnim1?page = 2 (дата обращения: 09.01.2012).
4. Цветовое кодирование [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://vocabu1ary.ru/dictionary/896/word/cvetovoe-kodirovanie (дата обращения: 29.04.2012).
5. Иващенко, М. А. Автоматизация процесса Виртуальной примерки на трехмерную модель фигуры человека на этапе проектирования / М. А. Иващенко, А. Б. Коробова. А. Г. Бурцев. — Омск : Омский гос. ин-т сервиса, 2013. — 144 с.
6. 3Б-манекен человека [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://steps3d.narod.ru/tutoria1s/ske1eta1-animation-tutoria1.html (дата обращения: 18.01.2012).
ИВАЩЕНКО Мария Алексеевна, аспирантка кафедры конструирования швейных изделий Омского государственного института сервиса (ОГИС). КОРОБОВА Антонина Брониславовна, кандидат технических наук, профессор (Россия), декан художественно-технологического факультета, профессор кафедры конструирования швейных изделий ОГИС. БУРЦЕВ Александр Геннадьевич, директор департамента автоматизированных систем управления технологическими процессами в ЗАО «Научно-технический центр “ Станкоинформзащита"».
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 17.02.2014 г.
© М. А. Иващенко, А. Б. Коробова, А. Г. Бурцев
