一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法

本发明涉及编织物模拟，尤其涉及一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法。

背景技术：

1、在家用纺织品和服装行业中，毛羽丰富的纱线因其柔软、蓬松的特性和优良的保温性能而受到青睐。然而，传统的仿真技术在捕捉毛羽的随机性和密度方面存在局限，制约了设计的灵活性和生产效率。针织物仿真技术中，尽管二维线圈模型在纹理映射的速度上有优势，但在模拟细节和光影交互上存在不足，难以满足高质量、视觉真实性的需求。此外，通过调整纱线图像的方法虽能重现三维形状，但仍无法充分展现立体感和细节变化。程序化模型拟合技术虽能提供精细的纱线光影效果模拟，但依赖高成本和复杂技术，如ct扫描，增加了经济和技术负担。

2、因此，研发一种既能精确捕捉针织物特性又能适应工业生产速度的新型纱线模型，对于提高生产效率和增强市场竞争力具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，以解决现有如何有效地在仿真中捕捉和再现毛羽丰富纱线的随机性和密度，以及其对纱线直径和织物纹理的影响，从而实现更高质量的针织物真实感模拟的技术问题。

2、一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，具体包括如下步骤：

3、步骤s1，获取纱线图像，并进行预处理，得到纱线纹理图像；

4、步骤s2，根据所述纱线纹理图像，确定纱线纹理的最小重复单元，并根据最小重复单元，获取二方连续的纱线纹理图像；

5、步骤s3，根据所述二方连续的纱线纹理图像，得到透明度贴图；

6、步骤s4，根据所述透明度贴图计算纱线直径；

7、步骤s5，确定纱线模型横截面形态，根据所述横截面形态构建纱线模型；

8、步骤s6，将所述纱线直径和所述横截面形态输入建模软件，获取基于槽状纱线模型的纬编针织物模型；

9、步骤s7，对获取的纬编针织物模型进行渲染。

10、进一步的，所述预处理包括图像裁剪和二值化处理。

11、进一步的，所述步骤s2，根据所述纱线纹理图像，确定纱线纹理的最小重复单元，具体为：

12、对于有纹理循环规律的纱线纹理图像，取至少一个完整的纱线纹理变化周期作为最小重复单元；

13、对于没有纹理循环规律的纱线图像，取大于纱线直径的k倍长度的纱线纹理作为最小重复单元。

14、进一步的，所述步骤s4，根据所述透明度贴图计算纱线直径，具体为：

15、步骤s41，获取透明度贴图中总像素数量n和不透明像素数量的比例a；

16、步骤s42，获取透明度贴图中纱线主干像素数量x；

17、步骤s43，计算毛羽像素在纱线主干外区域内的占比c；

18、步骤s44，根据所述总像素数量n、不透明像素数量的比例a、纱线主干像素数量x和占比c计算纱线直径d。

19、进一步的，所述步骤s43，计算毛羽像素在纱线主干外区域内的占比c，具体为：

20、步骤s431，根据所述透明度贴图，获取平行于纱线主干方向的行像素数量；

21、步骤s432，在纱线主干外区域内添加n条平行于纱线主干的辅助线；

22、步骤s433，计算每条辅助线上毛羽像素数量；

23、步骤s434，根据平行于纱线主干方向的行像素数量和每条辅助线上毛羽像素数量，计算毛羽像素在纱线主干区域外的占比c。

24、进一步的，所述步骤s44中，纱线直径d计算公式为：

25、d=x/m；

26、x=n×(a-c)/(1-c)；

27、其中，m为平行于纱线主干方向的行像素数量。

28、进一步的，所述步骤s434中，毛羽像素在纱线主干外区域内的占比c计算公式为：

29、；

30、其中，n为辅助线数量，mi为第i条辅助线上的毛羽像素数量，m为平行于纱线主干方向的行像素数量。

31、进一步的，所述步骤s5中，所述横截面形态为正六边形。

32、进一步的，所述步骤s5中，所述纱线模型为槽状纱线模型。

33、进一步的，所述步骤s7中，对获取的纬编针织物模型进行渲染时采用二维纹理过滤技术对所述纬编针织物模型的阴影边缘进行平滑处理。

34、与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

35、其一，基于纱线透明度贴图的直径自动计算：本发明通过分析纱线透明度贴图中的不透明度变化来自动计算纱线的实际直径，解决了在处理毛羽长度不一致时出现的直径不匹配问题，不仅提升了模型的视觉准确性，也避免了手动调整的需要，进一步提高了整体仿真的效率和精度。

36、其二，复杂交互模式的精确模拟：本发明中的槽状纱线模型设计能够精确捕捉和模拟纱线毛羽之间的复杂交互，如毛羽的自然覆盖和相互作用，不仅增强了仿真的真实感，而且通过科学简化计算减少了处理复杂度，从而优化了模拟效率。

技术特征：

1.一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，所述预处理包括图像裁剪和二值化处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，所述步骤s2，根据所述纱线纹理图像，确定纱线纹理的最小重复单元，具体为：

4.根据权利要求1所述的一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，所述步骤s4，根据所述透明度贴图计算纱线直径，具体为：

5.根据权利要求4所述的一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，所述步骤s43，计算毛羽像素在纱线主干外区域内的占比c，具体为：

6.根据权利要求4所述的一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，所述步骤s44中，纱线直径d计算公式为：

7.根据权利要求5所述的一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，所述步骤s434中，毛羽像素在纱线主干外区域内的占比c计算公式为：

8.根据权利要求1所述的一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述横截面形态为正六边形。

9.根据权利要求1所述的一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述纱线模型为槽状纱线模型。

10.根据权利要求1所述的一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，其特征在于，所述步骤s7中，对获取的纬编针织物模型进行渲染时采用二维纹理过滤技术对所述纬编针织物模型的阴影边缘进行平滑处理。

技术总结
本发明提出了一种基于槽状纱线模型的纬编针织物真实感模拟方法，涉及编织物模拟技术领域。针对现有技术中如何有效地在仿真中捕捉和再现毛羽丰富纱线的随机性和密度，以及其对纱线直径和织物纹理的影响，从而实现更高质量的针织物真实感模拟的技术问题，本发明获取二方连续的纱线纹理图像和透明度贴图，再通过添加辅助线的方式获取毛羽像素在纱线主干外区域内的占比，进而计算得到更加准确的纱线直径；在构建构建纱线模型时，采用横截面形态为正六边形的槽状纱线模型，能够精确捕捉和模拟纱线毛羽之间的复杂交互，不仅增强了仿真的真实感，而且该方法处理简便、计算快捷，进一步优化了模拟效率。

技术研发人员：彭佳佳,宋明明,卢致文,李立军,高哲
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/10/17