CC BY
16
«
X X
и
s
о
верток деталей швейных изделий, так как технологичность и высокая точность конструкций не может быть получена без анализа и учета формообразующих свойств исходных материалов.
На базе определенных теоретических основ и экспериментальных исследований возможна разработка алгоритмов и программ, позволяющих создать конструкций изделий различных силуэтных форм, конструктивных решений с учетом формообразующих и формозакрепля-ющих свойств исходных текстильных материалов.
Внедрение в процесс изготовления швейных изделий программ автоматизированного построения конструкций одежды с учетом данных о формовочных способностях материалов дает возможность выбора оптимального способа формообразования, а также проектирования формовочных операций в заданных направлениях с учетом максимального деформирования при исследованиях.
Литература
1. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности: Учебное пособие / Т.М. Иванцова. ОГИС, 2001. - 244 с.
2. Рогова А.П., Табакова А.И. Изготовление одежды повышенной формоустойчивости. М.: Легкая индустрия, 1979. - 184 с.
ЮРКОВ Виктор Юрьевич, доктор технических наук, профессор кафедры НГИИиКГ ОмГТУ. ИВАНЦОВА Тамара Михайловна, кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования швейных изделий.
ЮФЕРОВА Лилия Васильевна, ассистент кафедры конструирования швейных изделий, аспирант. ДЕНЕЖКИНА Ольга Александровна, старший лаборант кафедры конструирования швейных изделий, аспирант.
В. А. БАТУРИНА Г. Т. КАРАУЛОВА
Омский государственный институт сервиса
УДК 514.144.2 687.016.5
РЕКОНСТРУКЦИЯ ОБЪЕКТА ПО ПАРЕ ФОТОСНИМКОВ С ЦЕЛЬЮ АВТОМАТИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА_
В СТАТЬЕ ОПРЕДЕЛЕНЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕКОНСТРУКЦИИ ОБЪЕКТА ПО ПЕРСПЕКТИВНОМУ ИЗОБРАЖЕНИЮ. ПРЕДЛОЖЕН ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РЕКОНСТРУКЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПО ПАРЕ ФОТОСНИМКОВ.
г
ж
S
ь
5
е з
В основу разрабатываемого метода исследования сложных поверхностей, к числу которых можно отнести поверхность тела человека и манекена [1], заложен геометрический анализ фотоснимков.
Стереопара является исчерпывающим условием метрической реконструкции самых непредвиденных сложных объектов. Для этого необходимо знать фокусные расстояния (одинаковые для обоих объектов - проще), базу съемки и обеспечить параллельность осей, совпадение плоскостей кадров и синхронность работы обтюраторов или затворов иных систем. В настоящее время стереофо-тоснимки могут быть получены двух основных видов -непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые). Для проведения стереофотосъемок можно использовать цифровой фотоаппарат с приспособлением постоянной или регулируемой базой съемки.
Перспективно-ортогональные сопряжения.
Основные определения и аппарат получения ПОС-проекций
В представленном методе используется переход от центральной проекции (фотоснимок, стереопара) к ортогональной, метрически определяющей проецируемое пространство и позволяющей реконструировать чертежи, т. е. восстанавливать по чертежу отображенное пространство при минимальном количестве начальных данных. Для осуществления этого перехода используются некоторые элементы теории ПОС-проекций [2].
ПОС-проекции обладают весьма важными свойствами для решения метрических задач. Являясь проективно связанным сочетанием перспективной и ортогональной (параллельной) проекции элементов, ПОС-проекции включают в себя свойства аффинной и проективной групп,
удачно увязывая их и тем самым органически упрощая метрику перспективы, входящей в их состав, сохраняя ее наглядность. В ПОС-проекциях нет надобности рассматривать раздельно построения на наклонной и вертикальной картинах, так как задание направления основного луча определяет положение аппарата проецирования относительно естественной или сопровождающей системы осей. ПОС-проекции позволяют применять все способы преобразования проекций как известные в начертательной геометрии, так и специфические, удобные для них; позволяют широко использовать теоремы проективной геометрии и проективной меры в целях перехода к евклидовой метрике пространства, они расширяют круг метрических задач и в большинстве случаев позволяют упростить их понимание и решение, улучшают методы решения задач метрической перспективы с обобщенных позиций проективной геометрии
Имея точку пространства А и принимая некоторую другую точку г за центр (рис. 1), спроецируем точку А на некоторую плоскость К, не проходящую через точки А и 5, ортогонально - в точку /Аг* и из центра Э - в точку А„. Принимая К за плоскость картины, проведем ЗЗаК \\АА'), получим главную точку картины 5' и главный луч перспективы ЭЭ' (прямая б' ). Из точки А опустим перпендикуляр на главный луч в точку получим отрезок АА=1 - расстоянию от точки А до главного луча е. При этом согласно построению будем иметь АА1 АА, || К. За плоскость горизонта принимаем одну из плоскостей Н пучка лучей, осью которого является главный луч в, а за линию горизонта - прямую Ь плоскости К, проходящую через точку 5' и являющуюся линией пересечения плоскостей Н и К; плоскость Н и линия горизонта взаимно определяют друг друга.
Если Б, К, Н даны или выбраны, то любая точка А пространства определяется относительно этой системы
Наиболее употребительное уравнение прямой линии имеет вид:
A'At AkS':
f
ИЛИ
/ = ^7/ AkS
(1)
(2)
где /- глубина точки; дистанционное (главное или фокусное) расстояние.
Если принять точки А и 5' за базисные, а перспективу Ая за делящую точку, то каждой точке А перпендикуляра А'Ав соответствует единственное значение простого отношения трех точек (А', Б', А^, определяемо глубиной точки / при данном I Точки Аж и А' единственным образом отображают точку пространства в данных условиях и представляют собой обратимую систему ее проекций, позволяющую реконструировать саму точку в пространстве. Точка в' является базисной для всех точек пространства, а вторая базисная точка А' отвечает всем точкам данного перпендикуляра; для каждого перпендикуляра - своя. Следовательно, при перспективно-ортогональном проецировании каедой собственной или несобственной точке пространства на картинной плоскости отвечают две точки (перспектива и ортогональная проекция), коллинейные с главной точкой картины, взаимоположение которых однозначно отображает данную точку, а отношение сопряженных в точке А„ отрезков однозначно определяет ее глубину (2).
Эти две точки называют перспективно-ортогональными сопряженными проекциями точки или более кратко -перспективно-ортогональными сопряжениями - сокращенно ПОС-проекциями или, сопряженными проекциями. Термины «перспективно-сопряженная» или «ортогонально-сопряженная» употребляются, когда речь идет об одной из ПОС-проекций. Отрезок А'Э' называют лучом или линией связи ПОС-проекций; как показано ранее, они всегда проходят через главную точку картины Э'.
Формулы перехода от стереоцентральных проекций к ортогональным
Для задания точки в аналитической форме воспользуемся общеизвестными уравнениями прямой линии [3].
у = тх + с
(3)
Рис. 1. Схема построения ПОС-проекций точки.
тремя величинами: глубиной / = A4'; расстоянием L или эксцентриситетом точки А, равным L = ААГ углом склонения (азимутом) <р = LH (см. рис. 1).
В результате двойного (перспективного и ортогональ-ного)проецирования точка А на плоскости К отобразится двумя проекциями - Д. и А', всегда расположенными на прямой, проходящей через главную точку картины S', так как , с одной стороны, прямая A'S' является перспективой перпендикуляра АА' (прямой, параллельной главному лучу s), несобственная точка которого изобразится в точке S', а с другой - ортогональной проекцией луча AS, проецирующего перспективу и проходящего через S.
Перспектива А, точки А разделит отрезок /VS'b каком-то отношении, меняющемся в зависимости от положения точки А на перпендикуляре, причем при движении точки А от плоскости К до Ав (несобственной точки перпендикуляра) точка А.движется от А' до S'. Треугольники SAß и АА/! подобны (углы при вершинах S' и А' прямые, при А, -равны). Из подобия этих треугольников следует:
где т - тангенс угла наклона, а с - точка пересечения с осью у. Это явное выражение для / позволяет вычислить у при любом значении ж.
Если прямая на плоскости проходит через две заданные точки (х„ у,) и (х, у^, то явное уравнение (5) принимает вид
, У^, Уг*I
(4)
Последнее уравнение можно записать более симметрично:
к-лг.Ху-у.ЬО-,-^-*,) (5)
Уравнение прямой представлено в неявном виде. Имея координаты точки на правом и левом снимках (перспективные проекции точки), а также координаты правого и левого оптических центров, мы можем записать уравнения двух прямых (условно правая и левая прямая).
Уравнение первой прямой:
У,-У,, Z|-2„ Уравнение второй прямой:
= У-У,г х2~х,1 У1-У.1
(6)
(7)
Где х„ у,, г, - координаты точки Ак1 на первом снимке (рис.2) (перспективная проекция точки);
хг У2' 22-К0°РДинаты точки Акг на втором снимке (перспективная проекция точки);
*«- У»? -координаты первого оптического центра 5,;
У& ^-координаты второго оптического центра 52.
Необходимо отметить, что рассмотрение ведется по схеме расположения частей пространства, принятой в линейной перспективе. При фотографировании объекта точка зрения (Б - если одиночный снимок или Э,, - в случае стереопары) и плоскость картины (К или К,, К2) имеют обратное расположение по отношению к объекту. Однако при проекции кадра «на просвет» в процессе анализа для совпадения контуров объекта и его изображения целесообразно точку зрения, кадр, объект располагать по схеме, принятой на рис. 1-2, в свою очередь на результатах геометрического анализа это не отражается.
Путем различных преобразований уравнений (6,7), получим координаты точки объекта.
Расчет координаты х:
Рис.2. Схема построения ПОС-стереопроекций точки.
«
X
8 X е
Расчет координаты у (отстояние):
у = -
Расчет координаты г (высота):
У,
(9)
(Ю)
Формулы (8-10) представляют собой переход от перспективной проекции к ортогональной. Используя координаты точки на снимке (снимок - перспективная проекция), а также условия съемки (базис, фокусное расстояние объектива) находим координаты ортогональных проекций точки.
Это преобразование было детально исследовано применительно к различным поверхностям (конической, цилиндрической) для аппроксимации ими сложных нераз-вертываемых поверхностей.
Таким образом, имея два снимка или, другими словами, стереопару, а также координаты оптических центров правого и левого снимков можно рассчитать координаты любой точки объекта и по полученным точкам восстановить поверхность.
Литература
1.Нагас1акег С. Н. М., Роиагс! С. X Трехмерные компьютерные оболочки для проектирования одежды//В мире оборудования. - 2001. - №2(7). - с. 20-22.
2.Лихачев Л.И. Кинеперспектива (кинематическая перспектива). Учебно-методическое пособие. - М.: Высшая школа, 1975. - 248 е.: ил.
3. Фокс А., Пратт М., Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - 304 е.: ил.
БАТУРИНА Валентина Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры КШИ. КАРАУЛОВА Гульбаршин Тахировна, ассистент кафедры КШИ.
В. Ю. ЮРКОВ Е. А. БАЛАНДИНА
Омский государственный технический университет
Омский государственный институт сервиса
УДК 687.016.5 514.144.2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФОРМЫ МАНЕКЕНОВ И ПОЛУЧЕНИЕ РАЗВЕРТКИ В ТРЕХМЕРНОЙ СРЕДЕ_
В СТАТЬЕ ОПРЕДЕЛЕНЫ ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАНЕКЕНОВ И ПОЛУЧЕНИЕ РАЗВЕРТКИ В ТРЕХМЕРНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СРЕДЕ.
Совершенствование процесса проектирования одежды должно осуществляться на основе автоматизации наиболее эффективных методов выполнения проектно-конструкторских работ. К их числу относится и проектирование одежды по заданной поверхности. Применение вычислительной техники позволило формировать решение этой задачи и перейти от натурального воспроизведения манекенов фигур к компьютерному созданию моделей манекенов.
Для функционирования САПР одежды в системе трехмерного проектирования необходимо решить задачу создания компьютерной модели, т. е. цифровой модели, задачу компьютерного «одевания» цифровой модели фигуры.
Трехмерное пространственное проектирование одежды предполагает осуществлять переход от поисков формы в деталях на чертеже к поискам объемного изображения изделия с помощью компьютера.
Проектирование одежды в трехмерном пространстве определяется тремя составными формами и переходами между ними. т. е. от трехмерного изображения формы поверхности фигуры к двухмерной форме конструкции (деталям конструкции) и к изготовлению изделия (ЗД -> 2Д -> ЗД). Связь заданного изображения с деталями конструкции осуществляется с помощью развертки.
Целью работы выполняемой в ОГИС стало разработка метода трехмерного проектирования разверток одежды с использованием ЭВМ, а именно создание базы данных цифровых моделей манекенов внешней формы одежды на фигуры типового и нетипового телосложения, получении компьютерной развертки.
Для создания компьютерной цифровой модели манекена предложен графоаналитический метод реконструк-
ции геометрических объектов, разработан геометрический аппарат бесконтактного метода измерения, восстановление топографии тела человека по одному фотоснимку.
Предлагается рассекать сложные не развертываемые поверхности горизонтальными плоскостями с известным шагом. Мы получаем набор горизонтальных сечений. Чтобы восстановить сечения, предлагается на снимке взять такое количество точек, чтобы по ним было возможно с требуемой точностью реконструировать объект. Для создания цифровой модели манекена написана программа на языке СИ++.
Полная совместимость цифрового фотоаппарата с компьютером позволяет быстро и качественно обработать и проанализировать изображение.
Для реализации перехода от трехмерной формы к двухмерному отображению предложен способ получения разверток, основанный на триангуляции.
Процесс получения единой развертки заключается в соединении разверток отдельных слоев цифровых моделей манекена с разделением на основные конструктивные участки, такие, как перед и спинка, с дальнейшим нанесением на них линий конструктивных членений.
Осуществление данного процесса предусматривает выполнение следующих этапов:
- построение пространственных линий на компьютерных моделях манекенов, соответствующих конструктивным членениям;
- наложение совокупности координат точек этих линий на массивы координат горизонтальных сечений цифровых моделей манекенов внешней формы с образованием нового типа исходных данных для построения пространственной модели манекена;
