（服装设计与工程专业论文）计算机辅助服装参数化制板技术的研究.pdf

计算机辅助服装参数化制板技术的研究 r e s e a r c ho np a r a m e t r i cp a t t e r n m a k i n g o fg a r m e n tc a d a b s t r a c t t h ep a p e rd e s c r i b e st h ep r i n c i p l e ，t e c h n 0 1 0 9 ya n dm e t h o d sd e v e l 叩i n gt h e i n t e r a c t i v ep 砷渤m m a k i n go fg a n n f m tc a ds y s t e m ，w h i c hc a nd r a wb a s i c g e o m 硎ce n t i t i e si n c l u d i n gp o i m s ，l i n c s ，r a 池n g l e s ，c i r c l e s ，a r c sa n dc u r v e s 。n a l s op r 0 v i d e st h es t 锄d 砌e d i t i n gf i l n c t i o n ，t oc o p y ，t op a s t ，t 0c i l ta n dn l ea c c c s s o fd i s kf i l e s ，2 0 0 mv i e w s ，c a l c u i a t o ra n do t h e ra u x i l i a 呵c a p a c i 够d 吡et o 五诧e c u r y ci st 1 1 ek e yt oc a ds y s t 锄，u l cc o n v i e n t 锄dn c x i b l ec u b i cb s p l i n e c u ei sc h o s e nb yc o m p 耐n g 柚d a i l a l y z i n gt h ea d v 蝴g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f c u r v e s t h i sp a p e rp r 叩o s e sap a r a m e t r i cp a t t e r - 1 m 拯n gm o d e lb a s e do nt h e g c o m e t r i cc o n s t r a i n t sg r a p h ，b u i l d st l l e d a t as t m c t l l r e s 柚d a c c o m p l i s h e s c o n s 蛳n ts 0 1 v i n ga l g o r i t h m s t h i sm o d e lc a nc a p t i l r eu s e r ，s d e s i g ni n t e n t i o l l s e 毹c t i v e l yd u r i n gt h ep r o c e s so fg a 瑚e n tp a t t e n l m a k i n g ，c x t r a c tt h cg e o m e t r i c c o n s t m i n t s ，e x p r e s st h e ma c c u r a t e l 弘e s t a b l i s ht h ep 啦m 嘶cp a t t e 卜m a b n g m o d e l ，a n df i n a l l y 氍n do u tt h es o l v i n gm e t h o d s u n d e rt h ec a ds y s t e m ，t h i s p a p e rp r o v i d e sap a r a m e t r i cp a 牡e r - m a k i n gc x a m p l eo ft h ew o m 姐b a c k - p i e c e 2 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 p r o t o 呻e ，s i m u l a t i n gt h ep r o c 懿so f w o m e n sp a t t 锄- m a k i n g 1 江yw o i s ：g a 衄e l i tc a d ，c i l b i cb s p l i n cc u n ，ei n t e r p o l a t i o n ，p 嬲瑚觚c p a t t e m m a l 【i n g ，c o n s t r a i n t s 野讪b a s e d0 ng f a p h ，g e o m e t f i c n s 缸i n t s 鲥v i n g 3 北京服装学院学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结 果由本人承担。 学位论文作者签名：磅毒确日期：岬年廖月2 ：日 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学 校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论 文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用 影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后 适用本授权书1 保密注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，使用本授权书。 学位论文作者签名： 导师签名： 嘈立确 乃镪旺 签字日期：力刁年伊月弘日 签字日期：伽p 年f 溯谚日 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 l 绪论 服装c a d 是将c a d 领域中的理论和技术应用到服装设计、生产、管理等各个环节 中来，从两缩短生产周期，提高金业生产效率及产品质量它自诞生以来，就倍受服装 业的瞩目，给服装企业带来的巨大效益是有目共睹的。随着计算机信息技术的迅猛发展。 服装业迫切需要服装c a d 系统不断创新、功能不断拓宽，这已经引起了世界范围内研 究枧拇和服装行业的极大兴趣和关注，残为近年来服装爨、g 气d 界研究人员追求的目标 之一l i j 1 1 服装c a d 技术发展现状 国际上最早出现的服装c a d 系统是美国于1 9 7 2 年研制的m 越0 n 系统【2 1 美国 g c f t 财公司在此基础上研制出一系列产品并推向国际市场，随后法国、日本、西班矛等 国家也纷纷推出类似系统。国外服装c a d 技术中以美国的格柏( g e 小e r ) 、法国力克 ( k c h 最为著名。此外，加拿大的p a d 、瑞士的a l e 妇s 、日本东京重机工业株式会社( j u 蛐 的系统也得到了较为广泛的应用，还有新兴的德国艾斯特( 觚y 劝系统，在欧美服装企业 界享有盛誉。 我国在2 0 世纪8 0 年代将服装c a d 系统的研制和开发列入了。七五”国家星火项 目，开始在引进国外c a d 系统基础上进行服装c a d 的研制开发。至今，2 d 服装c a d 技术已比较成熟，已开发出不少服装c a d 系统，应用领域较广泛的有：中国航天工业 总公司7 l o 研究所的a i u s a 系统、杭州爱科系统、北京轻工业学院研制的比力( b i l l ) 系统、北京日升天辰电子有限责任公司的n a c - 2 0 0 0 系统、西安电子科技大学和西安3 5 0 7 厂研制的，1 系统等。与国外同类产品相比，国内服装c a d 产品比较单一化，技术水 平有待进一步提高。 服装c a d 系统2 d 设计主要包括服装款式设计、纸样设计和放码，排料，该领域技 术已经比较成熟，其效率和精确度是手工无法比拟的。由于服装结构千变万化，更含有 省道、褶裥等专业因素，所以纸样设计在2 0 世纪8 0 年代曾度是服装c a d 的技术难 点。后来，通过引入2 d 图形学中的曲线生成、任意多边形分割，图形对称展开等方法， 实现了曲线任意变换、加省与转省、平均加褶与自然褶切展等设计工艺。 现有的服装c a d 制板系统采用的是人机交互式的制板方式，操作时仍需设计师按 l 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 照手工样板按部就班画出，只不过用计算机显示器和键盘鼠标代替了传统制板的纸和笔。 服装纸样做少许修改，就需要重新制板，纸样使用率比较低，企业生产效率也不高，相 应影响到服装产品的生产周期。9 0 年代初，有人提出将图形参数化方法应用到纸样设计 中，但是实现参数化的方法各式各样：有的直接编入制板程序中，有的记录操作过程。 这样实现的参数化功能始终带有不少缺陷，不能满足现在企业生产的要求，所以寻求一 个高效合理的参数化纸样设计方法成为现在服装c a d 研究的重点。 服装c a d 系统3 d 设计包括人体模型、织物模拟、3 d 到2 d 服装纸样的转换、2 d 到3 d 纸样缝合技术等等。人体模型一般运用人体扫描数据技术( 也叫即非接触性测量 技术) 通过合适的算法来建立，如：英国的l a s s 技术，运用一组摄像机观察投影到人 体表面的投影线条，经过数学处理产生人体模型，美国t c 2 开发的白光相位测量技术， 通过图像得到人体3 d 数据点，并输入计算机进行数字化处理，从而得到全面的人体3 d 形态香港中文大学王昌凌博士【3 】提出一种从无规则的点云数据生成基于特征的人体参 数化模型算法，根据用户输入不同的特征尺寸生成不同的人体模型。有关织物悬垂、褶 皱、动态闱等模拟研究方面取得了一定的成果，n 溺m a n n 小组【5 棚和o l ( 葫拶提出了粒子 系统技术，c d n i k e r f 、e i s c h e n 【1 1 1 提出有限元分割方法，p f o v o f l 2 1 、h o w l e t tp 【1 3 1 利用弹 簧质点模型的模拟技术，李长锋、修裂悼1 5 】在弹簧质点模型的基础上，将连接质点的 弹簧换成了刚性杆，提出了质点刚性杆模型。由于纺织材料的各向异性和变形模拟的难 度，以及织物悬垂时与人体之间以及织物之间的碰撞，进行碰撞检测和计算时有一定的 复杂度。目前计算机图形学已成功地进行了服装的动画模拟。尽管它们仍然着重于织物 的外观造型，但已经考虑到物理参数，还提供了碰撞检测的动态悬垂模型，而缺点是计 算时阃太长。二维纸样到三维效果【1 6 l 的转化以日本、美国、瑞士等国研究较多，也只是 集中在领型、衣片、裙片等局部部位英国f o z z i i l g 、r a o l i l 堪 l 和0 k a b e 提出了具有缝 合特征的服装组合技术，使展平技术得以实现，在要迸行缝合的纸样边线以及定位线等 处确定“缝合”特征，每块样片在缝合部分分成相同数量的有限元网格，以保证缝合 1 2 服装c a d 技术发展趋势 早期的服装c a d 系统本身缺乏灵活的判断、推理和分析能力，使用者仅限于具有 较商专业知识和丰富经验的服装专业人员。并且只是简单地用鼠标、键盘和显示器等现 代工具代替了传统的纸和笔。 随着c a d 用户群的扩大和计算机技术的迅速发展，服装向多样化、高级化、个性 2 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 化发展，服装生产也向多品种、小批量、高质量、周期短推进，我国服装企业也不断发 展壮大，企业规模随之扩张，同时面临着激烈的竞争，各企业要恕方设法提高产品性能 和质量、缩短产品开发周期、降低成本和增强市场竞争力能否快速开发新产品成为企 业成败的关键，从而要求产品要充分具有柔性，准确反映设计，又能迅速地重构，充分 利用已有的设计信息。这就要求服装企业能建立快速反应机筋，使服装工业化生产能更 加自动化、系统化。这样一来就对服装a m 系统的功能就提出了更高的要求，传统c a d 系统已经远远不能满足服装工业化发展的要求，智能参数化服装c a d 系统是服装c a d 发展的必然。 智能化是把计算机科学领域中富有智能化的学科和技术如知识工程、机器学习、联 想启发和推理机制、专家系统等技术应用到服装c a d 系统中。利用人工智能技术开发 服装智毹参数化系统，可以帮助服装设计师构思和设计新颖的服装款式，完成款式到服 装纸样的自动生成，从而提高设计与工艺的水平、缩短生产周期、降低成本、提高企业 对市场的快速反应能力和经济效率。 人工智能与c a d 技术相结合是当前c a d 研究的前沿课题，国外已有好几家公司致 力于该项研究并取得了初步的成果【l 叼。g e i b 盯的智能化系统可以自动观察服装公司最好 的制板师制板，并存储其操作过程，制作服装纸样时，只要从库里掉出已经存储好的纸 样，系统就会自动生成该纸样。它在长期的使用过程中，自动记住专家的裁剪和制板的 经验知识，经过提取后存入数据库l 唿的m o i ) a 融sf n e t 系统能在几秒之内按 照顾客要求的尺寸自动完成样板的修改。a i s y s t 的度身打板系统a s s 删可以根据客 户给出的数据自动修改样板，并告诉用户该纸样与原纸样的尺寸差异。 1 3 课题研究意义及方法 服装产品这一类形体( 款式) 设计往往是一些相近或相同的设计，一般情况下重复设 计的时间约占初始设计的7 0 9 0 ，c a d 系统给服装企业中带来的效益就不那么明 显，人们依然在为重复设计带来的时间耗费面发愁。为了更好的满足概念化设计的要求， 提高设计效率，弥补传统c a d 技术的不足，将人工智能的思想和方法引入到c a d 系统 的技术流行起来。 智能c a d 是一个新的研究领域一，参数化和变量化是智能c a d 的主要特征和标志。 变量化技术将草图中的控制尺寸和拓扑关系都用约束来表示，使得设计初期的草图可以 不是完全定义的，将没有完全定义的控制尺寸和拓扑关系用变量存储起来，暂时以当前 3 计算机辅助服装参数化翩板技术的研究 的绘制尺寸赋值。设计者可以在任何阶段对草图中的任何尺寸和拓扑关系进行重新定义， 同时这种重额定义也不必牵涉草图中所有几何实体的改动。参数化设计【l 川q a r 啦e 蛹c d e s i 弘) 直接运用人工智能技术，在系统设计过程中自动捕捉用户的设计意图，从而将用 户设计中各个设计对象以及与对象之间的关系记录下来，当用户修改图形中的参数时， 系统能自动对图纸进行必要的修改，使囝纸中反映用户设计意图的设计对象之闯的关系 依旧得以维持。 在交互式服装制板系统中采用参数化设计，不仅使服装纸样修正设计简单容易，并 且设计效果也可大幅度提高。服装纸样的参数化程度越高，对设计的修改就越容易，设 计效率就越高；参数设计及参数关系确定得越科学，纸样设计就越合理。 采用参数化的主要思想1 2 0 】是用几何约束、数学方程和关系式来说明模型的形状特 征，从而达到设计一组在形状或功能上具有相似性的设计方案。参数化设计的关键是几 何约束关系的提取、表达、求解以及参数化几何模型的建立。 纸样设计问题是约束满足问题，即给定功能、结构和工艺等多方面的约束描述，求 得设计对象的缩节。因此，纸样的参数化设计过程，邸一个基于约束的纸样设计过程， 实际上就是一个约束设定和约束满足的过程，不断循环求解，直到所有约束都满足为止。 1 4 课题研究内容 实现服装纸样参数化设计首先需要有一个满足服装计算机工艺设计的交互式服装 c a d 系统作为平台，所以本课题研究内容主要包括两个部分： 1 ) 交互式服装c a d 系统 建立一个能够实现矢量图形绘制的c a d 系统平台，图形处理方面包括图形设计、 图形拾取，图形编辑等，图形编辑有修改、移动、复制、剪切、粘贴等操作，界面设计 中包括工具栏、状态栏、对话框、快捷菜单、启动窗口等，还能实现帮助、视图缩放、 文档打印、文档属性等。 2 ) 自由曲线 曲线造型模块是c a d 系统中关键部分之一，选择方便、灵活、使用的曲线构造方 法，在设计中可收到事半功倍之效。所以把曲线模型作为一个独立的章节，对曲线选择、 曲线特征、算法实现等进行详细讨论与说明。 3 ) 实现纸样参数化设计 在纸样设计师制板过程中，捕捉设计师的设计意图，提取为几何实体间的几何约束 4 计算机辅助服装参薮化制板技术的研究 关系，采用图论将数据结构表达出来，建立参数化模型，并能对模型求解。使用该参数 化模型毙够实现任意一款纸样的参数化设计。 5 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 2 服装c a d 系统平台设计与开发 在w i n d o w s ，平台v i 刚s t u d i o2 0 0 5 开发环境下，用c + + 语言从底层数据结构的 构建出发，设计出一套相对比较完整的基于m f c 多文档交互式矢量图形系统。此系统 平台是服装参数化制板的前提，要具备足够的功能才能顺利进行下一步的工作。具体要 满足以下要求： 1 ) 具有友好的w i n d o w s 操作界面，以及用户熟悉的菜单、工具栏、工具箱等。 2 ) 交互绘制点、直线、矩形、圆、弧、自由曲线等基本几何实体，并能改变几何 3 1 钔 5 ) 6 ) 7 ) 实体的颜色、线形等属性，具有选择、修改以及复制、粘贴、剪切、删除标准 w i i l d o w s 编辑功能，便于编辑已绘制好的几何实体。 采用合理的数据结构解决几何实体在文档中的存储问题，保证能够方便的操作 这些几何实体，并且能够实现图形文件的保存与读取。 视图具有放大、缩小、局部视图等功能，便于从整体和细节上查看图形，带有 计算器辅助功能，方便绘图过程中数值计算。 建立用户自己的坐标系，能够实时显示绘图过程中鼠标位置，并能精确定位 可以实现打印以及打印预览，对图形进行输出。 建立整个服装c a d 系统的框架，提供服装工艺设计需要的基本接口，为后续开 发者提供方便 2 1 系统设计 2 1 1 系统界谣 服装c a d 系统是一个多文档应用程序，使用文档视图结构、静态库中的m f c ，实 现标准w i n d o w s 用户界面功能，支持打印与打印预览。主程序窗口显示一个标题条、一 个菜单条、窗口最大似最小化、边框、一个系统菜单，以及与用户接口部分，如工具条 或状态条，如图l 所示。 6 计算机辅助服装参数化铜板技术的研究 图l 殿装c a d 系统平台界面 2 1 2 系统菜单 应用程序添加顶层菜单后，包括文件、编辑、视图、绘制等单顼菜单。下面主要介 绍一下编辑、绘制、视图。 ( 一) 绘制菜单 可以绘制点、直线、承平线、垂直线、矩形等。每个子菜单项设定的有快捷键以及 命令d ，方便以后加入消息相应函数，表l 显示了部分菜单属性。 袤l 绘制菜单属性表表 7 计算机辅助履装参数化制扳技术的研究 绘制菜单如图2 所示。 ( 二) 编辑菜单 图2 绘制菜单 可以实现复制、剪切、粘贴、删除、全选等功能，表2 显示了部分编辑菜单属性。 表2 编辑菜单属性表 编辑菜单如图3 所示， s 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 图3 编辑菜单 ( 三) 视图菜单 视图可以实现全视图、局部视图、放大、缩小，可以控制工具栏、状态栏，工具箱 的显示，并由计算器辅助功能，表3 显示视图菜单的属性 襄3 视图菜单属性表 视图菜单如图4 所示。 9 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 2 1 3 坐标系 圉4 视图菜单 在图形设备上显示一个几何实体的图像需要完成两个基本任务：指定几何实体上所 有点的坐标和确定这些点在显示器上的具体位置。因此，我们需要建立参考坐标系，以 确定一个点在空间和在显示器上的位置，主要通过系统的设备坐标与逻辑坐标、实际坐 标与逻辑坐标变换来实现。 设备坐标与“视口”、逻辑坐标与“窗口”相对应。“窗口”和“视口”是为了实现 图形的设备无关性丽弓l 入了的概念，设备无关性是把匣形以实际逻辑单位的大小显示到 任何设备上( 屏幕、打印机) ，不需要考虑设备的硬件情况。窗口是虚拟存在的一个屏幕， 而视口是在屏幕上看到的客户区域。窗口可以很大，而视口只是能看到的那么大。所以 窑口可以滚动，丽视口就没有这个概念。嗽w s 绘戳图形时，并不是把图形直接绘制 到屏幕上，而是以各种映射模式下的逻辑坐标系将图形绘制到虚拟的窗口中，然后将这 个窗口内的内容映射到视口中。映射到屏幕上，就实现了图形的显示；映射到打印机等 输出设备上，就实现了图形的打印输出。 w i n d o w s 必须将“窗口”( 逻辑) 坐标转换为以像素为单位的“视口”( 设备) 坐标， 才能在显示设备上显示出来。具体转换是由映射模式、窗口和视口的原点以及窗口和视 口的范围控制的。w i n d o w s 缺射模式就是w i n d o w s 下的逻辑坐扔；方式。定义了w i n d o w s 如何将g d i 函数中指定的逻辑坐标映射为设备坐标。 1 0 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 = ：蒜：- ， y 耗2 ，口，彳= 玎钰搿f b w j ，黟铷1 9 ，g ) z 三兰：主 + y 毳粥，i 豫 ：= 篡蓑二= 加之， ) ，阡协l f 正d w = ( ) ，y 跆2 ，d ，一) ，形醣w o 穆) ! 老：= = 詈三+ y ，玎疗。喀 罄生标幕覃直 。 z 宴船型掂秉景点 图5 用户实际坐标系 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 2 3 文档数据结构 2 2 1 数据结构选取 系统要绘制不同的几何实体，且几何实体的数量不定，需要一个适合的数据结构来 存储大量的、数量不确定的几何实体对象。 m f c 本身提供了集合类来管理文档数据，由于c h 模板类保存同一种数据类型，有 更好的类型安全性，选择c + + 模板类来存储【2 2 1 。表4 显示了m f c 中提供的模板类，表 5 显示了不同集合类的性能比较。 表4 模板为基的集合类 模板类说明 用以创建任何类型对象的数组 用以创建任何类型对象的链表 用以创建任何类型对象的映射 用以创建a ) b 心r a y 和c p 扛a m y 对象安全类型数组 用以创建c o b l 随和c p 缸血t 对象安全类型数组 用以创建c o b m a p 和c p t r m a p 对象安全类型数组 表5 不同集合类的插入与搜索效率比较 通过比较，最后我们选择类型指针型对象链表c 唰p t r l i 3 t 来管理文档数据。文档 数据定义如下： 聊c d e f c i 如c d p 仃l i s i c f i g l l r e o b j l i s t ； 在文档类声明文件中添加文档指针链表对象c f i g l l r e o b j l i s t o 嘲e c l s 。 它满足了不定量图形数据的存储要求，并且每个几何实体是c o b j e c t 派生类对象， 可以实现序列化及对象诊断输出。序列化可以实现对象保存，诊断支持对c o b i e c t 派生 类的实例执行有效性检查。 1 2 蚴 蛳 胁 脚e 釜：糖蛳 一蚴 蛳一 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 2 2 2 数据结构设计 根据面向对象的设计方法，我们将几何实体的基本属性和方法归结为一个抽象的基 类，包括几何实体的线条颜色、线形和线宽，以及为拾取方便的边界多边形等。同时每 个几何实体操作完后，都要修改文档，因此，还要定义一个指向文档的指针从抽象的 基类派生出各几何实体类：点、直线、矩形、圆、圆弧、折线、b 样条曲线等，根据赋 值兼容性用指向基类指针来访问几何实体对象。 由于直线与矩形、曲线与多边形数据基本相似，把直线放在矩形类、三次b 样条曲 线放在折线类中。几何实体类具体的继承与派生关系如图6 所示 c r m m 哪j “：d 删“c = o o l 姆d 眦一n d 面j 缸：由i b k = n o 棚j b yd o u b k o m + i l ll l s h a pq l a 一h 目嶂 + c r 睇t o b m + c r 。删伽p 0 碰哪：伽d a k 吐) + v h 删c r 1 0 喊) + “n d d 州m p d c ，a ) c ) ：删 s c t p o i n m p 州l 帅k i 珥函x ：d o 峨缸y ：由吐4 由：俐 嘲f 啊a “m p n i 珊b 百：酞o x 幽l l h i e 盘，o 瞳y ：由曲6 ) ： 喇 忙柚c b 佃n d s 佃p v i 州c v i s c h w v l c w 。l v o i d c m m m 哪函hd o i 删c o 卫 c 脚删 i l i l y ：d o u m e o m + m b m ：c 嘲t 咖t ； + c p n t o b n 蛔l j 观n n 酬：c v i 旺h 州) 瞎n i 札 虻脯f o 壤m 芦蛔：州a b 啦) b m t n l 口 m d 酬】 j o 日日l o g n m i h 恤d 功州m p d cc d c ) ：州 _ h 啦b i = 1 + s d p 曲q m p o 血k 抽h t 缸即i d ，：d m l b i 时：俐 j q w 蛐：l o g b r u 跚 帕d p 0 i 咖妇i h 佩d o u ，0 1 t d 啡q 由曲k ) ：州 i m 嗍m m n m ：_ a l 砒)础b 棚o d m p v i f wc v i s c 咖v i e w ) 俐 + v a m e o m o + v i i 恤m n r 州md d ca d c v o 证 c 帅” + 、n t 叫s d l i i e c 砷叫讥h c o l o r 嘲：删 天 ：h + 删洲：0 i 删柚i 暂：c 0 i 。r r 盯) 俐 涮c a i c b 咖州m p v i 州d h d 哪y v o 矿) ：娴 p o i n b ：c p 口 + h a 叫) m 董p m h 口日t 。 + n i n s h 叩c & m + c m y 0 崎0 d y o b m p 蜘h a t e 馥) + n 删心d y 0 嘶o m n 州h p d cc d c “d d d 啦“p o 缸暇c 融峨m p 、袖：c 峨蝌v d w ) q d d 亚嘶脚p 蛐“：如龇mp o i 嘶d 劬k m p v i 州：c v 加啪v ：础 k a i c b o 叫d i 汹p v i c w ：c v i 旺t a w v i c w ) ：v 0 “ l n c c i r d 删 哪翱t l i kd c u m c - o m m 一l d ed u o = o o钿 c k d b 矾：d o u h e = o m m 删1 * mc k r p o i 血幽曲i c - o m + c i 咏m 删：d a b 畦， hr a d l d m c = o m “b b 醢 + c o r c i 田b m r t i i d i 州i n p d c ：a ) c 俐 + c c m i 扣吼m p 响d ：啪峨( 篡e c i 童 十& 瞄f t i l d m 蚓山u b 时：州 、 + n 峪i c c i r d 蝌l 十g d 锄a n d d ) ：d o i l m e + v i i t i l a l 功州mp d cc d c ) ：v 枷 + s d e n d a n g l d m d ：d 0 i 删 + 涨a d i 呲( m f a d i i 哪d a i b k ) ：v o 讨 d a ! 】d d ) ：d e + o c l r m m ( ，：d b k p 瑚c b o u i ，d “i np v i e w ：c v i 虹栅v i 州) ：v o i d + s d c 删日p o j n 岬op 。 肛：岫i m t l “p o 吣由曲k ) v 枷 + 6 h c h i t h p m n h o “p o i “：d o u b i 咄。o mp n 可d 0 汕l 础) 螂d + c m c 8 叫n d mp v 聃c v 研a w v c w d 图6 几何实体类继承与派生关系u m l 表示 根据类型兼容原则，使用派生类的对象代替基类对象。用基类类型的指针指向派生 1 3 计算机辅助服装参数化翻袄技术的研究 类对象，就可以通过这个指针访问该对象。我们就是通过这种方式用对象链表来管理图 形对象，内存存储对象结构如图7 所示。 c f i 印r 协l i s 时摹新几何对象 插入 c f i 印蝴q 指针链表尾 图7 内存存储对象结构图 如果需要通过基类的指针指向派生类的对象，并访问某个与基类同名的成员，那么 首先在基类中将这个同名函数声明为虚函数。这样通过基类类型的指针，就可以访问派 生类的对象，使属于不同派生类的不同对象产生不同的行为，从而实现运行过程中的多 态。图6 中c f i g i l r e a b j 类的d f a w 、c a l c b a 吼d s 方法为虚函数且代码为空，由于各几何 实体类对象的绘制及计算边界矩形的方法不同，需要在各自的定义中重载绘制函数及计 算边界矩形来实现几何实体的操作。由c f i g i l r e o q 派生的几何实体类的析构函数都是虚 析构函数，这样可以确保当删除派生类的实例时调用正确的析构函数。 2 2 3 文件保存与读取 如何保存与读取图形文件昵? 我们可以利用m f c 提供的序列化机制来实现这个功 能。 序歹4 化函数s c r i a l i z e 的作用就是向数据文件中一个个写入或者读出几何实体对象， 能使程序中的对象永久保存，程序关闭又重新运行后，文档中的对象依然保存。一个类 要支持实现序列化，使得它的对象可以保存到文档中或者从文档读入到内存中并生成对 象，需要使用动态类信息，而且需要覆盖基类的s 鲥a l i z e 虚函数来完成其对象的序列化。 仅仅有类的支持是不够的，m f c 还提供了一个归档类c a l l i v e 来支持简单类型的 数据和复杂对象的读写。c a r c l l i v e 负责按一定的顺序和格式把内存对象写到文件中，或 者读出来，可以被看成是一个二进制的流。创建c a r k v e 对象时，必须有一个c f i l e 对 象，它代表了存储媒介。归档类跟文件类c f i l e 的关系如图8 所示。 1 4 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 圈8 序列化机制示意图 。蛐i v c 对象在要序列化的几何实体对象和存储媒介之间起了中介作用。它提供了 一系列方法来完成序列化，对各种数据对象进行序列化，通过重载操作符“ ”( 写) 和“”( 读) 来实现。 从c 咧e c t 派生的c f i g i l m o b j 类具有序列化功能，再由c f i g i 】0 b j 派生的几何实体 类也就具备了序列化功能由于不同的几何实体对象需要保存的数据成员是不相同的， 因此几何实体的实际数据应该在该几何实体类的s 耐a l i z c 函数中保存。 根据几何实体的绘制过程，通过在文档中定义一个文档对象指针链表m - 0 b j 。c t s 来 管理所有的几何实体对象，当需要绘制图形时，遍历这个链表来绘制所有的图形。正是 通过在文档类中重载序列化函数s e r i a l i z e ，调用链表中每个对象的序列化函数，来实现 所有几何实体的序列化。文档类序列化函数如下： v o i dc 、矧晚1 w d 0 c ：s e f i a l i z o ( c 触i v e 呻 i 坟牡i s s nd i ：n g ) 锄 ： m i _ o b j e c t s s e r i a l i z e ( a r ) ； ) 计算机辅助服装参教化制板技术的研究 2 3 交互式设计 2 3 1 几何实体操作类 采用鼠标进行交互绘图。其关键是如何实现对鼠标产生的呲螂消息进行处理。 通过在视图类中直接添加按下鼠标左键、移动鼠标、释放鼠标左键这些鼠标响应函数来 实现在屏幕上交互地画出几何实体，需要用s 谢t c h c a 或i f - e l s e 结构来实现不同几何实 体的选择。这种交互方式，把调用操作的对象与实现操作的对象相互耦合( 一部分程序 代码重叠) ，不同几何实体之间的切换会很麻烦，代码也会很零乱，程序代码也不容易扩 展。 把操作封装成类，把调用操作的对象与实现操作的对象解耦，实现独立并且可扩展 的交互操作类。交互操作模式通过把操作本身变成一个对象来使工具箱对象可向未指定 的应用对象提出请求。首先抽象出一个操作工具类a l 、v l b o l ，类中定义图形交互操作 的鼠标消息接口，在它的继承类中具体实现鼠标消息函数。这种模式可以抽象出以下模 型如图9 所示 图9 交互操作模型 在c d r a 、订0 0 l 基础上派生出各几何实体操作类，具体继承与派生关系如图l o 所示。 1 6 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 c s d k f r o 耐 o n l b m n d o 州) ：v o i d + v 岫10 n l b 嘣o n d i b c 呲) ：v o lb 1 m m d 啪d 】谇q _ 喇c c 叫d r ，i f l + v h 协a lo n l b u t t o n u p ) ：v o 讨 + v i 咖a lo n m o u 辨m 0 v e ( ) v o 甜 l b 嘣帅d 。姗：p 0 帅c a 神坝) 氐 ：；淼猫嚣甚一 古 l b m u p ：俐u l l c d r - 汀0 0 i c a r c k t 0 0 蝴k m _ d r 删s h p e ：d 甩w s l l 曩弹 h a 咖i m ：c p o l 埘 c r c t 呻l + p 0 埒：c c h i e 0 埒= n u l l 竹怫p o i m ：c p o i 叫 p c 恻：c a l 蝣= n u l l + v 缸恤d0 n l b u n o n d o 啊l 【) v o 柚 ￥m _ l m o u s e c n w l - s 唧：i n i = o 斗一竹枷o n l b 蝴i ) d w l l ( ) ：v o i d 押i m 甜o n l b t m o n d l b c l h ) ：v o 耐o i l b u n d a w n 0 ”讨+ v i 曲l ( ) i l b u t e 0 n d l b c l k o ：w + v 砌。儿b u u p o ：h 砌o n l b u n d b 斟) ：v 。诏+ v 训o n l b u n o n u p ( ：w i d 十v i f n “0 n m o u 鞯m o v c 【) ：v o 证 + v 哪io n l b n o n u “】：v o 谴f v h 姐j0 n m o 峨m o v c ( 1 ：v o i d h 枷o m o u m o v c ( ) v d 谴 砌kf i i - d 1 砷l ( ) ：c 胁w 1 佃卜 c p u i n o c r h t t l c p o i y t o 胡 印o 崎：c p o 讯o b j = n u l l+ p o 坷：c r 毵t 0 嘶= n u l l + 髓i c p o 坤o b j 2 砌l v 洲0 | l l b 咖n n ，w ) ：v 0 硼 + v 删0 h l b 嘣o n d o w l ( ) ：v o “ 十v j 巾皿lo n l b u n 蛐d o w l i ( ) ：v o m 删o n l b l m n d l b c 埘) v o 耐 + v i 巾l a lo n l b u n o n d m c i k f ) ：v o 讯 i r 删o n l b u t t o n d i b d k ( ) ：v o 证 h 删。也b 砷啪u “) ：v 瑚h 删。也b u n 蛐u p 0 ：v o 岫 h i f l ，m o i i l b u n u p ( ) ：v o i d h 删o n m o i 鼬m o v 。( ) ：v o 妯 竹i f i i 丑lo m o u 辩m o v c ( ) ：v o 妯f v i 巾- a j0 n m o 睇m o v c ( ) ：v o 甜 ： i f 一：唧卿。，一 ? ：黜：= ：然帮弧q 埔“篱瓣弱鳓嘞 城“u p 删。u 潞茹渊 图1 0 操作类继承与派生关系u m l 表示 在几何实体操作类中实现各自的鼠标处理函数，因为基类c i 免唧t o o l 鼠标函数都定 义为虚函数，通过基类指针可以访问到派生类对象的成员函数。这跟几何实体类访问机 制是同样一个道理。 2 3 2 几何实体拾取算法 作为c a d 系统，除了能够绘制基本几何实体外，还应该能够对几何实体进行拾取。 几何实体拾取使用户单击几何实体的特定区域来选中几何实体对象，被选中的几何实体 对象以特定的形式显示出来。 几何实体拾取需要通过选择工具设定选择模式。在这种模式下，用户可以单击几何 实体来选择它，被选中的几何实体用显示关键点( 又称手柄或控制点) 的形式来表示。 几何实体的拾取操作方法有多种，可以点选，也可以用区域选中。 当在视图上按下鼠标左键，点选几何实体对象时，得到鼠标点位置坐标。将这个坐 标转化为实际坐标后，判断该点是否落在该对象的边界矩形内。如果落在该对象的边界 矩形内，在判断鼠标点是否在边界的给定范围内；如果在，则该几何实体对象被选中， 1 7 计算机辅助服装参数化制板技术的研究 否则判断一下几何实体对象。区域选择方法是，按下鼠标左键，拖动画一个矩形区域( 或 圆形区域) ，判断这个区域的矩形范围是否与几何实体对象的边界矩形相交，则这个( 些) 几何实体对象被选中。 几何实体拾取功能的关键是确定几何实体边界矩形以及判断鼠标点是否在几何实体 对象边晃一定的范围内。这个一定范围就是拾取精度，因为应用系统是一个无极缩放系 统，用户采用实际坐标进行几何模型的组织，识别精度在用户屏幕上拾取几何实体对象 时的一个直观参照距离，所以应该采用像素表示而不用实际尺寸，这样图形进行放大或 缩小后都不影响拾取效果。 各几何实体拾取条件如下： 点：满足鼠标点到点之间的距离小于识别精度； 直线：满足鼠标点到直线的距离小于识辩精度； 矩形：满足鼠标点到矩形四条边的距离有一个距离小于识别精度； 圆：满足鼠标点到圆心的距离与半径差的绝对值小于识别精度； 圆弧：除了满足函酌条件外，还要确定按极坐标鼠标点相对于圆心的弧度是否在 圆弧的弧度范围内； 多边形：满足鼠标点到多边形任意一边的距离小于识别精度； 曲线：满足鼠标点到任意直线元的距离小于识剐精度。 2 3 3 几何实体编辑算法 几何实体编辑包括位置、大小的改变和对几何实体复制、删除、粘贴、剪切、重做 等标准文档编辑两个方面。图形编辑功能是任何交互c a d 软件必须具有的功能。 实现几何实体的修改主要是通过拖动某个几何实体的关键点来改变几何实体的大 小，首先几何实体要实现关键点击中测试遍历几何实体对象的所有关键点，并得到当 前测试的关键点矩形，判断鼠标点是否落在该矩形范围内，如果是，则返回关键点号； 否则，进行下一个关键点的测试，如果所有关键点都未被击中，则返回0 。 一旦关键点被击中，接下来的工作就是拖动这个关键点到新的位置，由于各几何实 体关键点位置和计算方法不同，因此首先在基类c f i g l n l e o b j 中定义虚函数，然后在各几 何实体类中重载该虚函数实现关键点修改。 几何实体移动，要计算平移后几何实体对象的参数，需要在几何实体基类中定义一 个虚函数，各几何实体类中进行重载实现不同几何实体的平移。 1 8 计算机辅助服装参数化翻板技术的研究 复制、剪切、粘贴通过w f m i j d 懈剪贴板来实现这些标准编辑功能。 剪贴板是在源和日标之闻传输数据的标准w i n d o w s 方法，在0 l e ( 0 啄蛾l i n l 【i n ga l l d h i b c d d i n g ) 操作中非常有用。使用剪贴板和拖放，0 l e 统一数据传输( 唧) 支持剪 贴、负责和粘贴。 无论是使用剪贴板还是通过拖放操作执行数据传输，数据都有源和目标一个提供 用于复制的数据，另一个接受该数据用于粘贴，传输的两端需要对相同的数据执行不同 的操作，m f c 类库中提供了两个类来实现数据传输： 1 ) 数据源( 由c o l e d a 拓l s o u r o c 对象实现) 表示数据传输的源端，当要将数据复制 到剪贴板或拖放操作提供数据时，创建数据源。 2 ) 数据对象( 由c o l e d 删。吐对象实现) 表示数据传输的目标端当数据已放 入或从剪贴板执行粘贴操作时，创建数据对象。 。编辑”菜单实现时，“复制”、“剪切”命令创建数据源，“粘贴”命令创建数据对 象。 复制时首先序列化被拾取对象到一个共享内存文件中，然后创建数据源 c 0 1 e d a t a s o u r c e 对象，把从内存文件中获得的句柄传给已经注册过的剪贴板，并将选定 数据插入数据源，最后销毁数据源。这样就完成了数据的复制。 实现粘贴时首先创建c o l c d 删。c t 对象，将该对象链接到剪贴板上的数据，检查 格式是否可用，可用则执行格式的粘贴，把选择的内容增加到应用程序中。从而实现了 数据的粘贴。 1 9 计算机辅助服装参数化翻板技术的研究 3 1 曲线模型选择 3 服装c a d 中的曲线研究 常用曲线有插值三次样条曲