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基于OpenGL技术的单纱外观三维模拟

作　者: 孙光武
导　师: 单小红
学　校: 新疆大学
专　业: 纺织工程
关键词: 纺织CAD 纱线三维模拟图像处理交互控制
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要

众所周知,虽然目前全世界的织物仿真模拟CAD软件种类繁多,但大多是二维模拟。织物的三维模拟必须是以纱线的三维模拟为基础的。传统的纱线三维模拟方法是在VC++下编写OpenGL程序,利用B-样条曲线或者Nurbs曲线建立纱线的截面模型、捻度模型和在织物中的路径,然后贴上纹理,设置光源完成模型。由于传统方法编程复杂,且编写的C++代码并无通用性。所以本文采用新的方法:在3ds MAX中利用样条曲线建立纱线的三维模型,再在VC++下编写读入纱线的三维模型的程序,之后将该模型导入OpenGL中完成建模。为此,本课题的研究内容为:1)对选定的平纹织物样品进行纱线切片、拍照。2)采用了创新的“黄金分割”迭代方法较好地处理纱线切片图像,并在CU-2纤维细度仪上测量纱线的各项数据。3)采用3ds MAX制作纱线的三维模型。4)将3ds模型导入进OpenGL中提取纱线模型的源码并实施交互控制。经过不懈的努力,论文研究工作得到如下的结论:1)采用纱线切片,可以从更加细观的角度去观察纱线;而将纱线切片图像进行二值化处理则更能突出边界,为测量纱线各项数据提供便利。2) Matlab图像处理过程中,采用创新的“黄金分割”迭代法确实能提高边界清晰度,这也为纱线各项数据测量提供便利。3)采用3ds MAX软件对纱线进行三维建模确实可以提高建模速度,而且建立的复杂纱线建模更加逼真。4)将纱线模型导入到OpenGL中实施交互控制,这在一定程度上解决了3ds MAX建立的模型无法交互控制的弊端。总的来说,本课题对纱线的外观三维模拟提出了新的思路和解决方法,但对于纱线在OpenGL中的交互控制并未达到理想状态,且未考虑纱线纺纱过程中的不同纺纱方法对于纱线形状的影响,这些问题还有待进一步研究。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 引言  8
  1.2 纺织CAD 的功能概述  8-9
  1.3 国内外织物模拟技术的发展  9-12
  1.4 国内外纱线模拟技术的发展  12-14
  1.5 国内外纺织CAD/CAM 技术发展总结  14-15
    1.5.1 对国内研究状况的评述  14-15
    1.5.2 对国外研究状况的评述  15
  1.6 本课题的研究内容、思路及意义  15-17
第二章纱线图像处理与三维模拟中的相关技术介绍  17-21
  2.1 图像处理相关介绍  17
  2.2 计算机图形学介绍  17-18
  2.3 三维模型重构介绍  18
  2.4 MATLAB 相关介绍  18-19
  2.5 VC++6.0 介绍  19
  2.6 OPENGL 介绍  19-20
  2.7 3DS MAX 介绍  20-21
第三章机织物切片实验  21-23
  3.1 机织物切片技术介绍  21
  3.2 织物切片实验准备  21-22
    3.2.1 实验仪器及样品  21
    3.2.2 实验试剂  21-22
    3.2.3 实验步骤  22
  3.3 织物切片实验过程  22
  3.4 本章小结  22-23
第四章基于图像处理方法的纱线各项数据采集  23-31
  4.1 织物切片图像二值化介绍  23-24
  4.2 黄金分割法分割二值化阈值原理  24-25
  4.3 黄金分割法、GAUSS-LAPLACE 算法和SOBLE 算法二值化图像对比分析  25-28
  4.4 采集二值化后的全部织物切片图像中的纱线结构参数  28-30
    4.4.1 CU-2 纤维细度仪介绍  28
    4.4.2 织物纬向切片图纱线截面数据的采集  28-29
    4.4.3 织物经向切片图纱线屈曲波高的测量  29-30
  4.5 本章小结  30-31
第五章在3DS MAX 中模拟纱线  31-38
  5.1 建立纱线椭圆截面、纱线中纤维堆砌模型和纱线路径  31-34
    5.1.1 在3ds MAX 的左视图中创建椭圆模型  31
    5.1.2 纱线中纤维的堆砌方式  31-33
    5.1.3 在左视图中建立纱线中纤维开启式堆砌模型  33
    5.1.4 模拟纱线在织物中的路径  33-34
  5.2 多截面放样建模、纱线捻度模型与模型调整  34-36
    5.2.1 放样建模  34
    5.2.2 纱线捻度模型  34-35
    5.2.3 纱线几何结构与受力不匀模拟  35-36
  5.3 纱线毛羽模拟与渲染输出  36
  5.4 本章总结  36-38
第六章 OPENGL 中导入3DS MAX 模型  38-43
  6.1 3DS 文件介绍  38-39
  6.2 3DS 文件输入程序  39-40
  6.3 交互控制纱线模型  40-43
第七章结论与展望  43-45
  7.1 全文总结  43
  7.2 后续工作展望  43-45
参考文献  45-48
附录A 黄金分割算法代码  48-50
附录B 纱线各项数据  50-52
  织物经向切片图和经纱屈曲波高  50-51
  织物纬向切片图和经纱截面数据  51-52
在读期间发表论文  52-53
致谢  53

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