Virtual garment has been extensively used in various applications such as game, movie, and virtual fashion. This thesis deals with two significant issues on virtual garments: efficiency in cloth simulation and applicability in CAD/CAM.
For efficiency, we propose a novel multi-resolution method to efficiently perform large-scale cloth simulation. We identify that solutions of the linear system of cloth simulation are smooth in certain regions of the cloth mesh and solve the linear system on those regions in a reduced solution space. Then we reconstruct the original solutions by performing a simple interpolation from solutions computed in the reduced space. In order to identify regions where solutions are smooth, we propose simplification metrics that consider stretching, shear, and bending forces, as well as geometric collisions. Because of the reduced computations, we achieve a performance improvement by a factor of up to one order of magnitude, with a little loss of simulation quality.
For applicability, we propose an automated 3D garment fitting system which can fit a garment model dressed on a reference human model onto a target human model. The proposed method can transfer garment models between human models without any user guidance, even when human models have various poses. First, we segment reference and target human models using Morse function and Reeb graph. Next, we build correspondence information between torsos of reference and target human models. By this information, the torso part of garment is fitted onto the target human model and the rest parts of the garment model are transformed using coordinate transform to cylindrical coordinates. Last, we resolve abnormalities of fitted garment model by smoothing and cloth simulation. Our experimental results show that the proposed method can transform garment models between various-posed human models without any inputs from end-users.
가상 의상은 영화, 게임, 패션 디자인 시스템, 의류 상거래 시스템 등에서 매우 중요하게 다뤄지고 있다. 특히 가상 패션 분야에서는 효율적이면서도 쉽게 다방면에 활용될 수 있는 기술들이 필요하다. 본 논문은 이러한 점에 착안하여 효율성과 자동화라는 두 가지 측면에서 가상 의상을 발전시키고자 한다.
효율적인 가상 의상을 위해 본 논문에서는 새로운 다해상도 시뮬레이션 기법을 제시한다. 기존 조정 메쉬(adaptive mesh)가 모양이 복잡해지면 복잡해질 수록 속도가 느려지던 문제점을 해결하기 위해 의상 시뮬레이션 도중 생성되는 선형 시스템 자체를 간략화시키는 방법에 대해 제시한다. 의상 메쉬를 간략화하기 위해서 우선 신장력(stretching force)과 전단력(shear force), 그리고 굽힙력(bending force)을 토대로 간략화지수 (simplification metric)을 정의한다. 이 지수를 토대로 선형 시스템의 해가 엇비슷한 부분을 찾고 해당 부분을 간략화하여 선형시스템을 간략화한다. 간략화된 선형 시스템의 해를 구해 속도를 향상시키고, 이 해에 포함된 오차를 줄이기 위해 오차 수정 단계를 거쳐 최종 해를 찾아낸다. 이 방법을 통하여 우리가 제시한 다해상도 시뮬레이션은 결과물의 질을 떨어뜨리지 않으면서 약 10배정도의 속도 향상을 가져올 수 있었다.
적용성이 높은 가상의상을 위해서 본 논문에서는 또한 적용성 높은 의상 피팅 방법을 제시한다. 주어진 기준 모델과 그 기준 모델에 피팅된 옷이 있을 때, 우리의 목표는 기준 모델에 피팅된 옷을 변형시켜 주어진 목표 모델로 피팅시키는 방법을 찾는 것이다. 제약조건이 많았던 기존 관련 연구들과는 달리, 본 연구에서는 포즈에 상관없고 사용자의 입력도 받지 않는 의상 피팅 방법을 제시한다. 이러한 목표를 위해 본 연구는 모델 분할화(model segmentation), 의상 피팅(garment fitting), 그리고 비정상현상 수정(abnormality reduction)의 단계로 수행된다. 우선 모델 분할화 단계를 통해 기준 모델과 목표 모델, 그리고 옷을 모두 분할한다. 의상 피팅 단계에서는 몸통은 포즈에 상관없이 잘 휘지 않는다는 점에 착안하여 몸통 부분의 옷을 먼저 타겟 모델에 피팅시키고, 나머지 옷 부분은 피팅된 몸통 부분의 옷에 붙이는 방법으로 옷 전체를 타겟모델에 피팅한다. 비정상현상 수정단계에서는 의상 시뮬레이션의 기존 기법들을 사용하여 앞 단계에서 발생한 오차와 비정상적인 현상을 해결한다.