中國人體有限元模型對于研究碰撞中中國乘員的損傷響應具有重要意義,而頭部與頸部是碰撞中損傷較為嚴重的部位,同時,利用計算機模擬研究碰撞中頭頸部損傷的模型大多是國外人體有限元模型,更沒有使用具有準確頭頸結構的中國50百分位人體有限元模型,因此,本文利用基于兩臺Kinect的掃描方法獲得中國50百分位體表模型,利用醫(yī)院掃描的CT數據,建立頭頸部幾何模型,并根據網格變換方法建立人體有限元模型。本文的研究內容主要包括如下4點:1、對比單臺Kinect與兩臺Kinect掃描方法掃描模型精度,選擇上下布置的兩臺Kinect對人體進行掃描,比較多種相機標定方法,選用標定精度更高的Stereo Camera Calibrate應用程序對兩臺Kinect進行標定,并計算相機標定的轉換矩陣,對點云進行初次配準,研究基于PCL的ICP算法,對初配準點云進行精準配準。2、選擇4位合適的志愿者,對原有的坐姿實驗臺進行改進,根據志愿者數據設計頭部與背部定位裝置,并對人體坐姿進行調整,對兩臺Kinect的布置進行優(yōu)化計算,利用相機標定+ICP算法完成4位人體體表模型建立,并利用模板擬合、Procrustes、平均等算... 

【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同有

模方法，即利用CT、MRI和激光掃描儀分別獲得人體的骨骼、軟組織和體表幾何，利用CAD軟件進行模型重建，然后導入hypermesh軟件進行網格劃分，結合人體損傷生物力學研究，獲取人體皮膚、肌肉及骨骼材料屬性，賦予有限元模型材料與屬性，建立人體有限元模型�；诖朔椒�，Haug等人建立了H人體有限元模型[7]，Shah等人建立了WSU人體有限元模型[8]，Ruan等人建立了Ford人體有限元模型[9]，后續(xù)又建立了網格數量更多、生物逼真度更高的THUMS[10]系列和GHBMC[11]系列人體有限元模型�；诖朔椒ń⒌哪Ｐ头律院茫Ｖ芷陂L。圖1.1為此方法建立的有限元模型。a）早期模型b）THUMS模型c）GHBMC模型圖1.1不同有限元模型介紹第二種方法則是基于已建好的基準有限元模型，例如THUMS模型等，對比目標模型尺寸計算出人體不同部位的縮放系數，將基準有限元模型縮放至目標模型的尺寸大小，從而完成整個人體的有限元模型。利用這一方法，Serre[12]等人對HUMOS2人體安全模型進行尺寸縮放，得到不同百分位的有限元模型。2014年，奔馳研發(fā)中心在THUMS3.0的50百分位男性有限元模型基礎上，基于一位5百分位女性的數據，對胸部、肩部及骨盆等部位進行縮放，建立了一個THUMSD-F05[13]5百分位女性有限元模型。2016年，Yang[14]基于THUMSD-F05模型，依據最新東西方人體測量尺寸，縮放得到中國5百分位女性有限元人體模型。該方法

碩士學位論文7第2章基于Kinect的人體體表掃描方法研究Kinect深度相機獲取體表輪廓點云的精度與相機距離有關，為了得到準確50百分位人體的體表輪廓，本章對基于Kinect的幾種掃描方法進行精度對比分析，并對幾種常用的相機標定方法的標定效果進行對比，確定最終的掃描方法。2.1Kinectv1與Kinectv2深度相機Kinect第一代深度相機于2010年6月由微軟推出，它包括三只不對稱的“眼睛”分別為紅外發(fā)射器、彩色相機和深度相機，還有四個麥克風陳列，能夠感知物體位置、動作與聲音。具有骨骼跟蹤、云計算、綠色篩癬語音識別、人臉識別等功能，其最初是應用于Xbox體感游戲方面，但價格低、應用方便等優(yōu)勢使其也越多的應用在醫(yī)療、電影、健身、通信以及人體表面輪廓建模等領域。2013年5月，微軟又推出了第二代Kinect相機，與Kinectv1的結構光測試原理不同，Kinectv2采用更為精確的TOF[36]飛行時間技術，它根據測量光脈沖之間傳輸的時間差來計算深度信息。2.1.1兩代Kinect的技術參數對比Kinectv2彩色相機有1080P的分辨率[37]，可以采集更清晰更精彩的視頻和圖片，如下圖2.1是第一代相機和第二代相機圖片采集效果對比圖，明顯第二代相機的保真度更高，同時Kinectv2深度相機的512×484的分辨率以及基于高保真圖像數據和優(yōu)化的噪音處理，使得第二代感應器可以提供更高質量的三維數據。圖2.1效果對比圖Kinectv2需要速度更快的USB3.0接口，傳輸速率也從理論上的60MB/s提升至500MB/s，其最大的深度數據獲取速度可以達到60幀每秒[38]，第二代Kinect的捕獲的視角也更大，水平和垂直捕獲角度分別為70°與60°，能夠捕捉到更大

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于KinectFusion技術的人體坐姿三維幾何快速重建方法研究[D]. 游雅利.湖南大學 2017
[2]基于THUMS的東西方5百分位女性碰撞響應差異分析[D]. 楊潔.清華大學 2016
[3]基于人機工程學的汽車座椅設計研究[D]. 庫拉什·沙亞別克.北京交通大學 2016
[4]三歲兒童頸部有限元模型開發(fā)與驗證[D]. 魏嵬.湖南大學 2014



本文編號：3513743