Фундаментальные основы виртуального проектирования цифровых двойников системы «фигура человека - одежда» с применением нейропсихологических технологий и реверсивной инженерии

1. Проведены антропометрические исследования фигур женщин и мужчин, проживающих в Ивановской области, и обработаны результаты их измерений с использованием технологии бесконтактного бодисканирования и программных продуктов (Rhinoceros, CLO3D). Получены новые виды графической информации в виде горизонтальных и вертикальных сечений, выполненных на разных антропометрических уровнях и секущих плоскостях фигур, разверток опорных поверхностей, и проекционные размерные признаки, согласованные между собой. Совокупность новой цифровой и графической информации в сочетании с существующей базой данных, содержащейся в нормативных документах, представляет собой новую расширенную антропометрическую базу данных для виртуального проектирования. Она достаточна для генерирования виртуальных двойников российских типовых фигур. Получение такой базы данных является первым шагом для проведения примерок одежды в виртуальной среде и оценки качества ее посадки на российских фигурах с учетом пластики и морфологических особенностей. 2. Сгенерирован модельный ряд цифровых манекенов типизированных российских фигур, учитывающий особенности морфологии и проверяемых с помощью данных, содержащихся государственной антропометрической программы. Цифровые манекены могут быть интегрированы в системы трехмерного проектирования одежды. Модельный ряд оформлен в виде заявки на регистрацию баз данных. 3. Разработана методика детектирования морфологических особенностей виртуальных двойников типизированных фигур, включающая измерение всех видов существующих и новых размерных признаков, обработку сечений и преобразования опорных участков виртуального аватара в его плоские развертки. По сравнению с традиционным набором линейных измерений новые виды информации являются более чувствительными и могут быть использованы для прогнозирования качества посадки виртуальной одежды. Такая информация отсутствует в зарубежных системах 3D-моделирования и получена впервые. Ее использование открывает возможности прогнозирования объемно-пространственной формы виртуальной одежды и разработку технологии получения плоских разверток деталей одежды после обработки сканированных оцифрованных систем "фигура - одежда" по технологии UV-преобразования. 4. Исследован механизм и разработан алгоритм математического описания изменения морфологических особенностей цифровых двойников фигур под влиянием компрессионного давления, оказываемого некоторыми видами одежды. Параметризован механизм перемещения мягких тканей из области талии на выше и нижележащие участки, знание которого позволит проектировать два вида виртуальных двойников - традиционных твердотельных (присутствующих во всех трехмерных САПР) и более реалистичных мягкотельных (отсутствующих в настоящее время). Разработка мягкотельных виртуальных двойников является перспективным направлением по расширению области применения виртуального проектирования одежды с размерами меньше размерных признаков виртуальных двойников фигур. 5. Проведено исследование особенностей восприятия плоских разверток и объемных систем «фигура человека – одежда», полученных разными технологиями визуализации, Разработан алгоритм и сформирован состав программного обеспечения для новой методики генерирования плоских разверток деталей одежды из текстильных материалов по сканированным оцифрованным 3D-моделям систем "фигура - одежда" с использованием технологий 3D-сканирования, полигонального моделирования и UV-преобразования формы объемных объектов в плоские. Точность реконструкции разверток составила ±10,1 мм, которая в настоящий момент может рассматриваться как высокая. 6. Определены условия демонстрации виртуальных двойников (цвет и насыщенность фона, масштаб изображения, условия поведения сенсорного анализа) и сформировано их влияние на особенности восприятия по сравнению с материальными объектами. Критерии для валидации цифровых двойников фигуры и одежды разработаны с использованием с использованием оборудования нейропсихологического анализа Tobii (Швеция). Благодаря разработанным условиям материальной одежды и ее виртуальные двойники воспринимаются максимально идентично.