中國(guó)人體有限元模型對(duì)于研究碰撞中中國(guó)乘員的損傷響應(yīng)具有重要意義,而頭部與頸部是碰撞中損傷較為嚴(yán)重的部位,同時(shí),利用計(jì)算機(jī)模擬研究碰撞中頭頸部損傷的模型大多是國(guó)外人體有限元模型,更沒(méi)有使用具有準(zhǔn)確頭頸結(jié)構(gòu)的中國(guó)50百分位人體有限元模型,因此,本文利用基于兩臺(tái)Kinect的掃描方法獲得中國(guó)50百分位體表模型,利用醫(yī)院掃描的CT數(shù)據(jù),建立頭頸部幾何模型,并根據(jù)網(wǎng)格變換方法建立人體有限元模型。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括如下4點(diǎn):1、對(duì)比單臺(tái)Kinect與兩臺(tái)Kinect掃描方法掃描模型精度,選擇上下布置的兩臺(tái)Kinect對(duì)人體進(jìn)行掃描,比較多種相機(jī)標(biāo)定方法,選用標(biāo)定精度更高的Stereo Camera Calibrate應(yīng)用程序?qū)膳_(tái)Kinect進(jìn)行標(biāo)定,并計(jì)算相機(jī)標(biāo)定的轉(zhuǎn)換矩陣,對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行初次配準(zhǔn),研究基于PCL的ICP算法,對(duì)初配準(zhǔn)點(diǎn)云進(jìn)行精準(zhǔn)配準(zhǔn)。2、選擇4位合適的志愿者,對(duì)原有的坐姿實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改進(jìn),根據(jù)志愿者數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)頭部與背部定位裝置,并對(duì)人體坐姿進(jìn)行調(diào)整,對(duì)兩臺(tái)Kinect的布置進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,利用相機(jī)標(biāo)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(lái)源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jìn)行模型重建，然后導(dǎo)入hypermesh軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，結(jié)合人體損傷生物力學(xué)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。基于此方法，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(wǎng)格數(shù)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。基于此方法建立的模型仿生性好，但建模周期長(zhǎng)。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(zhǔn)有限元模型，例如THUMS模型等，對(duì)比目標(biāo)模型尺寸計(jì)算出人體不同部位的縮放系數(shù)，將基準(zhǔn)有限元模型縮放至目標(biāo)模型的尺寸大小，從而完成整個(gè)人體的有限元模型。利用這一方法，Serre[12]等人對(duì)HUMOS2人體安全模型進(jìn)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(chǔ)上，基于一位5百分位女性的數(shù)據(jù)，對(duì)胸部、肩部及骨盆等部位進(jìn)行縮放，建立了一個(gè)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(jù)最新東西方人體測(cè)量尺寸，縮放得到中國(guó)5百分位女性有限元人體模型。該方法

碩士學(xué)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(jī)獲取體表輪廓點(diǎn)云的精度與相機(jī)距離有關(guān)，為了得到準(zhǔn)確50百分位人體的體表輪廓，本章對(duì)基于Kinect的幾種掃描方法進(jìn)行精度對(duì)比分析，并對(duì)幾種常用的相機(jī)標(biāo)定方法的標(biāo)定效果進(jìn)行對(duì)比，確定最終的掃描方法。2.1Kinectv1與Kinectv2深度相機(jī)Kinect第一代深度相機(jī)于2010年6月由微軟推出，它包括三只不對(duì)稱的“眼睛”分別為紅外發(fā)射器、彩色相機(jī)和深度相機(jī)，還有四個(gè)麥克風(fēng)陳列，能夠感知物體位置、動(dòng)作與聲音。具有骨骼跟蹤、云計(jì)算、綠色篩癬語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別等功能，其最初是應(yīng)用于Xbox體感游戲方面，但價(jià)格低、應(yīng)用方便等優(yōu)勢(shì)使其也越多的應(yīng)用在醫(yī)療、電影、健身、通信以及人體表面輪廓建模等領(lǐng)域。2013年5月，微軟又推出了第二代Kinect相機(jī)，與Kinectv1的結(jié)構(gòu)光測(cè)試原理不同，Kinectv2采用更為精確的TOF[36]飛行時(shí)間技術(shù)，它根據(jù)測(cè)量光脈沖之間傳輸?shù)臅r(shí)間差來(lái)計(jì)算深度信息。2.1.1兩代Kinect的技術(shù)參數(shù)對(duì)比Kinectv2彩色相機(jī)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(jī)和第二代相機(jī)圖片采集效果對(duì)比圖，明顯第二代相機(jī)的保真度更高，同時(shí)Kinectv2深度相機(jī)的512×484的分辨率以及基于高保真圖像數(shù)據(jù)和優(yōu)化的噪音處理，使得第二代感應(yīng)器可以提供更高質(zhì)量的三維數(shù)據(jù)。圖2.1效果對(duì)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(shù)據(jù)獲取速度可以達(dá)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(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]基于人機(jī)工程學(xué)的汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)研究[D]. 庫(kù)拉什·沙亞別克.北京交通大學(xué) 2016
[4]三歲兒童頸部有限元模型開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證[D]. 魏嵬.湖南大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3513743