[論文レビュー] Computational Pattern Making from 3D Garment Models

Nico Pietroni, Corentin Dumery+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 21, 2022

3D Shape Modeling and Analysis被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、布地に配慮した歪みモデリングを用いて、3D衣類メッシュから自動的に2次元のパターンを生成する計算手法を提示する。表面をパッチに分割し、それらを平坦化することで、仕立ての制約（シームの対称性、ドレープ、グレインの整列、異方性布地挙動など）を統合し、リアルタイムフィードバックを伴う完全自動およびインタラクティブなパターン設計を可能にした。これにより、カスタムフィットや非人体的形状を含む多様な衣類の、製造可能で歪みが小さいパターンが得られる。

ABSTRACT

We propose a method for computing a sewing pattern of a given 3D garment model. Our algorithm segments an input 3D garment shape into patches and computes their 2D parameterization, resulting in pattern pieces that can be cut out of fabric and sewn together to manufacture the garment. Unlike the general state-of-the-art approaches for surface cutting and flattening, our method explicitly targets garment fabrication. It accounts for the unique properties and constraints of tailoring, such as seam symmetry, the usage of darts, fabric grain alignment, and a flattening distortion measure that models woven fabric deformation, respecting its anisotropic behavior. We bootstrap a recent patch layout approach developed for quadrilateral remeshing and adapt it to the purpose of computational pattern making, ensuring that the deformation of each pattern piece stays within prescribed bounds of cloth stress. While our algorithm can automatically produce the sewing patterns, it is fast enough to admit user input to creatively iterate on the pattern design. Our method can take several target poses of the 3D garment into account and integrate them into the sewing pattern design. We demonstrate results on both skintight and loose garments, showcasing the versatile application possibilities of our approach.

研究の動機と目的

• 衣類の分野特有の制約（仕立ての制約、織りの布地挙動）を組み込むことで、3D衣類モデルから自動的に2次元パターンを生成するというギャップを埋める。
• タイトフィットやルーズフィットの衣類を含む多様な衣類タイプに対応できる、強固でインタラクティブなフレームワークを開発し、自動およびユーザーによるパターン作成を支援する。
• シーム長の等価性、反射対称性、グレインの整列、布地固有の変形モデル下での低歪みを強制することで、生成されたパターンが物理的に製造可能であることを保証する。
• 複数の衣類のポーズを統合することで、動的なボディ状態に応じたフィット感を向上させるパターン設計を可能にする。
• 3Dスキャンまたはデジタルモデルからカスタム衣類のリアルタイム設計反復と製造をサポートする、公開済みで効率的なパイプラインを提供する。

提案手法

• 四角形リメッシュの最近のパッチレイアウトアルゴリズムを、織りの布地歪みの幾何的尺度に基づいて、衣類に特化したセグメンテーションに適応する。
• 伸縮、剛性、ドレープ、シーム制約を組み合わせた布地応力エネルギー関数を最小化する、新規のパラメータライゼーション手法を導入し、リアルな織りの挙動に合わせた重みを調整する。
• 局所的パッチ平坦化（グレイン整列を伴う）と、スパース線形システムによるグローバルなシステムソルブの2段階最適化を実施し、レイアウトとパラメータライゼーションを反復的に最適化する。
• 3Dメッシュ上へのスケッチ入力を許容することで、シーム配置やグレイン方向のガイドをユーザーが提供でき、パッチ分解が動的に更新される。
• グローバルシステムソルブにおいて、複数のターゲットポーズの寄与を平均化することで、動きに配慮したパターン設計を可能にする。
• パッチ計算中に自己交差テストを実施し、無効なカットを除外することで、一対一対応で重複のない最終的なパターンを保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 織りの布地の物理的制約（異方性変形、グレイン整列など）を尊重する完全自動手法が、3D衣類メッシュから2次元の縫製パターンを生成できるか？
• RQ2 アルゴリズム的にシームの対称性とドレープをどのように強制することで、縫製可能性と美観の一貫性を確保できるか？
• RQ3 ユーザーのスケッチと複数の衣類ポーズをパターン生成プロセスに統合することで、インタラクティブで創造的なデザインをどの程度サポートできるか？
• RQ4 タイトフィットとルーズフィットの衣類、さらには非人体的形状に対しても、低歪みで製造可能なパターンを生成できるか？
• RQ5 一般の表面平坦化手法と比較して、本手法の性能とパターン品質は、歪み、シーム品質、製造可能性の観点でどの程度優れているか？

主な発見

• 本手法は、3Dスキャンから得たウェットスーツとレギンスの実際の製造に成功したことで、物理的に製造可能な2次元の縫製パターンを効果的に生成した。
• 複雑な構造を持つウェットスーツは約5時間、レギンスは約1時間でカット・ステッチが完了し、実用的可行性を示した。
• アルゴリズムは低歪みを達成しており、ARAPエネルギー値が強い等長性を示し、実際の織りの挙動に適合する範囲内で布地応力測定値が維持された。
• ユーザーのスケッチがレイアウトプロセスに効果的に統合され、パターン変更に対する即時のフィードバックを伴うリアルタイムインタラクティブ編集が可能になった。
• 本手法は非人体的形状（例えば、いヌイ、カンガルーフィギュア）に対しても良好に一般化され、人体以外の形状に対しても汎用性があることを確認した。
• 本フレームワークは複数のポーズをサポートしており、異なるボディ構成にわたってフィット感を維持する動きに適応したパターン作成が可能になった。