衣物形变模拟与人体碰撞处理方法研究与实现

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雅宝题库解析：
衣物仿真技术是计算机图形学中一个非常重要的组成部分，在游戏、娱乐、影视特效和计算机动画制作等众多领域得到了广泛的应用。衣物仿真技术借鉴计算机图形学、应用数学、工程力学等学科的最新成果，以高效、逼真的仿真效果为发展目标，具有很高的理论研究价值和应用实践价值。本文使用有限元方法模拟衣物仿真模型，并在形变约束方法、自适应时间步长和人体碰撞处理等方面展开了深入的讨论和研究。本文的主要研究内容和成果包括以下几个方面：    首先，本文采用基于优化形变约束的有限元仿真模型对衣物网格进行受力分析，包括弹力、粘滞力、弯曲力等内力和重力、支持力、摩擦力等外力，然后着重针对衣物的超弹性现象和非线性形变展开研究，给出了一种改进的形变约束方法，用分段线性函数逼近应变应力之间的非线性关系，并对应变做阈值约束，通过实验表明该方法可以实现较好的仿真效果。    然后，本文根据衣物有限元仿真模型的特点，采用隐式积分方法计算速度的数值解，并给出了一种基于碰撞预测的自适应时间步长调整策略，与常值步长的仿真相比，该方法在增加仿真细节的同时保证了仿真算法的稳定性。此外，为了对比不同仿真策略下的形变差异，给出了一种衡量衣物形变效果大小的指标，该指标通过计算衣物的内部位移来衡量形变的变化程度，为比较形变仿真效果提供了一种可行的方法。    最后，本文采用八叉层次包围盒树组织衣物数据，并根据衣物与人体仿真的特点，对人体做预处理，生成分块环状数据。仿真人体被分成不同的部位，每个部位对应不同的环，通过部位号和环号可迅速定位人体某一位置的数据，并得到相应的包围盒信息，方便进行碰撞检测。使用人体的环状数据与衣物进行它碰撞检测，可以在一定情况下提高算法的效率。