Обоснование создания программного комплекса для проверки теоретических исследований

Описание работы комплекса программ «Виртуоз - LSM».

В современном мире каждый производитель одежды нацелен на снижение себестоимости производимой им одежды. Разработанный авторами программный продукт может быть использован на двух платформах Linux (Линукс) и Windows (Виндовс). Данный программный продукт выполнен на языке программирования Си с использованием библиотеки элементов интерфейса GTK. (ЖТК).

Стандартизированный процедурный язык программирования Си отличается минимализмом. Си был создан для использования в операционной системе UNIX (Юникс) (Linux является UNIXсовместимой, однако основывается на собственном исходном коде). На данный момент большинство операционных систем написано на языке программирования СИ. Поэтому он является самым популярным языком для создания системного программного обеспечения. Его также часто используют для создания прикладных программ. Главным достоинством языка Си - это его эффективность, простота программирования и отладки программ. Несмотря на то, что Си не разрабатывался для новичков, он активно используется для обучения программированию.

Для языка Си характерны лаконичность, современный набор конструкций управления потоком выполнения, структур данных и обширный набор операций. Программы на Си разрабатываются сравнительно легко благодаря относительно низкому уровню языка и скромному набору элементов. Несмотря на это возможности языка Си колоссальны, на нем могут быть написана любая программа, которая может быть написана на любом другом языке. Поэтому данный язык доступен на самых различных платформах (возможно, круг этих платформ шире, чем у любого другого существующего языка). К тому же, несмотря на свою низкоуровневую природу, язык позволяет создавать переносимые программы и поддерживает в этом программиста. Программы, соответствующие стандарту языка, могут компилироваться на самых различных компьютерах [24, 25]. Все вышеперечисленные достоинства снизят себестоимость и повысят производительность предприятия легкой промышленности.

Гибкая и динамичная система разработки определяет исключительную экономическую эффективность Linux (Линукс), невозможная для проектов с закрытым кодом [87]. Конечно, такая высокая эффективность разработки не могла не заинтересовать крупные фирмы, которые стали открывать свои проекты. Такие фирмы как IBM (Айбиэм) и NOVEL (Новел) участвуют в разработке операционной системы Linux [44, 86].

С другой стороны, открытый код значительно снижает себестоимость разработки закрытых систем для Linux и позволяет снизить цену решения для пользователя [84].

Принцип работы разработанного программного комплекса «Виртуоз - LSM».

Использование программного продукта «Виртуоз — LSM: Измерение» возможно в двух режимах: создание проекта и измерение.

Режим создания проекта.

В данном режиме конструктор подготавливает материалы для проведения измерений:

Дается название и развернутое описание проекта.

Задаются параметры проекта:

  • • количество обрабатываемых фотографий,
  • • расположение фотографий относительно друг друга.

Измерения кривых в проекте:

  • • измерения кривых в проекте разбиваются на этапы, для каждого этапа задается список измеряемых кривых,
  • • в рамках одного этапа возможно измерение нескольких кривых, для каждой из которых пример измерения представлен на иллюстрации,
  • • каждое измерение конструктора привязано к используемой на данном этапе фотографии,
  • • для каждой кривой конструктором задается название и условное обозначение.

Дополнительные параметры кривых:

•конструктор может дополнить правила вычислений длины кривой (например, для некоторых частей ломаной возможно задать коэффициент длины для учета кривизны кривой или расположения не параллельно плоскости фотографии).

Подготовленные материалы могут быть сохранены в виде файла проекта, которые в дальнейшем могут использоваться для изменения параметров в «Режиме создания проекта» или для проведения измерения в «Режиме измерения»

Режим измерения.

В данном режиме работы конструктор использует готовый проект, подготовленный в режиме создания проекта, и проводит измерения по набору загруженных фотографий. При открытии проекта пользователю сообщается требуемый набор исходных материалов (фотографий) и их расположение относительно друг друга.

Пользователь загружает выбранные фотографии и проводит измерения в установленном проектом порядке (допускается проведение измерений в произвольном порядке с использованием перечня всех измерений), каждое измерение конструктора привязано к используемой фотографии.

Результаты измерений сохраняются в файл в виде таблицы с названиями кривых, условными обозначениями и результатом в сантиметрах. Результаты могут быть сохранены на любом этапе проведения измерения, при этом сохраняются результаты для измеренных кривых. После перезапуска программы возможна загрузка результатов с последующим продолжением измерений с момента сохранения.

В каждом режиме для проведения точных замеров для фотографий применяются следующие операции:

  • • Задание масштаба - на фотографии задается один или несколько отрезков с реальным размером в сантиметрах. По заданным отрезкам вычисляется масштаб фотографии по горизонтали и вертикали. Использование нескольких отрезков позволяет задать масштаб с минимальной погрешностью.
  • • Выравнивание фотографий по вертикали - предназначено для задания единого уровня по вертикали на всех фотографиях. Выравнивание производится указанием одинаковой точки на двух и более фотографиях. Допускается задание нескольких уровней для уменьшения погрешности выравнивания.
  • • Масштабирование и перемещение изображения фотографии в окне просмотра программы производится конструктором, для отображения необходимой области фотографии в увеличенном масштабе и получения более точных размерных характеристик.

Измерение длины кривой.

На фотографии длина кривой измеряется аппроксимацией ее ломанной, в дальнейшем планируется расширение функциональности до аппроксимации кривыми Безье. Для задания точки на фотографии возможно использование функций привязки. Длина ломанной вычисляется с использованием установленного масштаба.

Функция привязки.

При задании точки на фотографии возможно использование функции привязки. Функция привязки автоматически находит точки на фотографии вблизи курсора мыши. Например, точка, вершина угла, пересечение двух кривых или прямых линий и т. д.

Указанные объекты должны быть контрастными. И могут быть созданы искусственно при фотографировании для облегчения проведения измерений.

Например:

  • • Булавкой с контрастной головкой.
  • • Небольшим клеящимся стикером.
  • • Нанесением кривых на одежде фотографируемого.
  • • Привязка к уже имеющимся точкам и прямым (кривым).

Измерение кривых 3D, создание ЗИ-каркаса.

Для проведения измерений в 3D необходимо:

  • •расположить фотографии относительно друг друга, что задается на этапе создания проекта, имеется возможность корректировки на этапе измерений.
  • •задать каждую точку на двух и более фотографиях. Если точка задана только на одной фотографии, то на других она отображается как прямая, соответствующая проекции прямой, проходящей через заданные точки и перпендикулярной плоскости фотографии, на которой эта точка задана.

Каркас создается заданием нескольких точек на поверхности измеряемого объекта с автоматической триангуляцией полученной сетки. На этапе создания 3D-каркаса будет возможна дополнительная функция - развертка каркаса фигуры. С помощью этой функции конструктор сможет получить точную развертку фигуры относительно линии бедер с учетом всех возможных изгибов нижней опорной поверхности фигуры девушки-подростка. В программу заложена конструкция брюк на типовую фигуру, размер и рост на данном этапе проектирования будет вычисляться автоматически в соответствии с полученными данными измерения фигуры в одном из двух режимов. При работе с особенностями фигуры девушки-подростка конструктору будет предложен выбор двух смежных размеров, приближенных к размерам фигуры. Наложение конструкции производит конструктор; ему будет предложено выбрать наложение первого, второго или обоих размеров на конструкцию, построенную на индивидуальную фигуру. Полученные три конструкции будут обозначены разными линиями и цветами.

Получение конструкции на индивидуальную фигуру.

Для получения конструкции на индивидуальную фигуру конструктор производит преобразование уже имеющейся конструкции в соответствии с предложенными коэффициентами из классификации особенностей нижней опорной поверхности. После корректировки по коэффициентам конструктор получает чертеж конструкции брюк.

Программа «Виртуоз — LSM: Абрис» позволяет получать абрис (контур) фигуры человека по ее фотографиям. Абрис нижних конечностей представляет собой визуальную характеристику по выявлению нежелательных индивидуальных особенностей фигуры человека, которые необходимо учитывать при проектировании поясной одежды. Для более детального анализа всех нежелательных индивидуальных особенностей фигуры человека, при рассмотрении нижних конечностей введены три зоны, разделенные на семь дополнительных участков. Принцип деления на участки связан с концентрацией индивидуальных особенностей фигуры человека на местах их расположения. Деление на участки производится в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Пограничные участки выбраны для местного рассмотрения, исключая потери наиболее важных индивидуальных особенностей фигуры человека. Программа «Виртуоз - LSM: Абрис» входит в программный комплекс «Виртуоз - LSM».

В программном продукте «Виртуоз - LSM: Абрис» конструктор подготавливает материалы для корректировки виртуального базового манекена с учетом индивидуальных особенностей фигуры:

  • 1. Задается название и развернутое описание проекта.
  • 2. Задаются параметры проекта:
    • • количество обрабатываемых фотографий;
    • • расположение фотографий относительно друг друга.
  • 3. Дополнительные параметры:
    • • задаются линии уровней и зон;
    • • задается линии контура фигуры;
    • • вычисляются точки пересечения линий уровней, зон и контура фигуры;
    • • расчет проекционных размеров фигуры для трансформации базового манекена с учетом индивидуальных особенностей фигуры.

Программа «Виртуоз — LSM: Проектирование» позволяет получать лекала конструкции поясного изделия на фигуры человека с нежелательными индивидуальными особенностями и состоит из трех этапов. Конструкция поясного изделия строится по алгоритму, заложенному в программу или введенному пользователем (конструктором одежды). На первом этапе обеспечивается ввод размерных характеристик фигуры человека и прибавок на свободное облегание. Возможна загрузка данных, полученных с помощью программы «Виртуоз - LSM: Измерение». На втором этапе производится расчет конструктивных участков поясного изделия. Их последовательность выбрана в соответствии с логической последовательностью построения чертежа конструкции поясного изделия. Предложена функция условного ветвления для проверки условий расчета переменных. На третьем этапе рассчитанные конструктивные точки (графические примитивы) в виде чертежа конструкции поясного изделия выводятся на экран. Для 3D-моделирования поясного изделия в программе задается порядок соединения деталей в соответствии с конструктивными швами поясного изделия.

Программа «Виртуоз - LSM: ЗБ-примерка» предназначена для проведения виртуальной примерки поясного изделия на индивидуальную фигуру человека и состоит из четырех этапов.

На первом этапе в программе производится корректировка вложенного в программу трехмерного манекена с учетом индивидуальных особенностей фигуры человека.

На втором этапе детали поясного изделия "сшиваются по швам" и полученная конструкция, представляющая собой 3 D-модель поясного изделия (в виде сетки с ребрами), "надевается" на 3D-манекен фигуры человека. При "надевании" ЗО-модели поясного изделия на ЗО-манекен фигуры человека ребра сетки окрашиваются в оттенки от зеленого до красного и от зеленого до синего.

На третьем этапе вычисляется равновесное состояние ткани поясного изделия по заложенному в программу алгоритму.

На четвертом этапе виртуальная модель конструкции поясной одежды с посадкой на индивидуальный манекен выводится на экран. После "примерки" ЗО-модели поясного изделия на ЗО-манекен с индивидуальными особенностями фигуры человека, ЗО-модель поясного изделия раскладывается на составляющие двухмерные конструкции с цветовым представлением растянутых или сжатых областей. По результатам виртуальной примерки пользователь (конструктор одежды) может внести в конструкцию поясного изделия коррективы, призванные минимизировать натяжение ткани изделия в проблемных областях.

Одежда составляет существенную часть конечного продукта производства легкой промышленности, от качества и структуры ассортимента которого во многом зависит полнота удовлетворения личных потребностей населения. Современные тенденции развития швейной промышленности предусматривают необходимость постоянного использования средств вычислительной техники в процессе проектирования изделий.

Разработка алгоритмов виртуальной примерки изделий и способов построения трехмерного манекена с учетом индивидуальных особенностей фигуры человека ускорит процесс проектирования и примерки.

Для упрощения построения манекена человека с учетом индивидуальных особенностей фигуры авторами используются методы, применяемые в скелетной анимации. Корректировка поверхности манекена производится с использованием абрисов фигуры человека. Одним из способов моделирования процесса примерки изделия в работе используется метод частиц.

Для визуального представления результатов примерки конструкции трехмерная модель конструкции представляется в виде сетки, состоящей из ребер конструкции окрашенных в цвет в зависимости от степени из растяжения или сжатия. После «примерки» конструкции, ЗИ-моделъ раскладывается на составляющие двухмерные детали с аналогичным цветовым кодированием растянутых или сжатых ребер.

Результатом вычисления равновесного расположения конструкции на манекене является дополнительная информация о расположении и степени растянутости или сжатии ребер конструкции. Информация о растяжении или сжатии ребер и их расположении относительно друг друга позволяет оценить дефекты посадки конструкции.

Современные средства компьютерной графики позволяют решить множество задач моделирования изделий. Разработанный комплекс программ является одним из возможных вариантов, который имеет большие перспективы развития.

На сегодняшний день многие предприятия используют программное обеспечение для построения поясных и плечевых изделий, однако изготовление до сих пор остается достаточно трудоемким процессом. Требуется производить несколько примерок изделия на фигуре человека, поскольку существующие на сегодняшний день манекены рассчитаны на типовые фигуры и не могут учесть всех особенностей фигуры. Использование систем виртуальной примерки на 3D-манекене откроет новые возможности для проектирования и моделирования одежды. Использование цветового кодирования позволит конструктору избавиться от дополнительных примерок изделия на фигуре человека и проверить правильность своих решений с помощью программного комплекса.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >