本论文研究开发了一套集织物设计、织物模拟到虚拟场景仿真于一体化的织物CAD集成系统,不但为织物设计生产提供了便捷工具,而且也为消费者选择织物、预知产品的视觉效果提供了帮助。本论文主要研究了织物CAD集成系统实现过程中的几个关键技术:组织编辑、分色技术、纱线模拟、织物真实感模拟、蜂巢组织外观的产生原理、虚拟场景仿真等。 组织编辑功能的强弱直接影响到织物CAD系统的实用性。作为整个系统的基础,本论文首先研究了经纬组织点取反、角度旋转变换、对称轴变换、翻转变换、山形斜纹变换、移位变换等十几种组织编辑的算法,并在本系统中实现了这些编辑功能。 曲线斜纹和复合斜纹是变化斜纹的两大类型,在织物设计中被广泛应用。本文研究了一种以复合斜纹为基础的曲线斜纹快速生成的新算法,创建了左移矩阵函数,建立了曲线斜纹生成的理论模型,只要输入基础组织、飞数个数及飞数变化方向,系统就会自动生成曲线斜纹的组织图。新算法可以快速简便地设计曲线斜纹。 分色是印花CAD和纹织CAD系统中需要解决的首要问题。本文研究了一种采用快速迭代方法实现等距离聚类分析的分色算法,对于任意一幅给定的图片可以快速而又准确地实现其设定颜色种类的分色。 织物真实感模拟是仿真技术的重点和难点,本文首先从影响纱线的几个主要因素颜色、纱支、捻度、捻向、毛羽、光照性能等入手,建立了纱线的模型,用户只要输入这些因素的主要参数,系统就会自动实现纱线模拟。用户可以根据国际标准色PANTONE色卡进行颜色编辑,也可以根据需要自己编辑色卡以备调用。本文还建立了段染纱和雪尼尔纱的纱线模型并实现了段染纱和雪尼尔纱的模拟。 为进行织物表面模拟,本文建立了纱线纵横向几何结构模型,根据纱线排列及织物密度,结合光照模型,实现了织物的模拟,不但增强了普通织物模拟的立体感,而且还可以模拟经纬同色的素织物及经纬同色但不同捻向相问排列所产生的隐条效果。本文还实现了段染纱和雪尼尔纱织物的模拟,并对典型的复杂组织—蜂巢组织进行了织物外观产生原理的探讨,找出了影响蜂巢组织外观的主要因