一種人體建模方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)安全保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于觸電仿真的人體建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于觸電保護(hù)的人體模型構(gòu)建技術(shù)工作最早開始于1944年，其后的學(xué)者做了很多工作，以期生成可以完全擬合真實人體的模型，目的是用于觸電仿真分析。但由于人體的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，單純的電阻電容組合難以反映真實人體觸電時的情況，同時，人體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也導(dǎo)致其難以用數(shù)學(xué)建模，這都使得這一課題非常困難。
[0003]目前用于觸電分析的人體建模方法工作取得了一些進(jìn)展。H.Freiberger、R.Scherbaum和G.Biegelmeier均提出人體等值電路模型，其共同點是上述模型均為電阻電容的組合J.E.Bridges等人構(gòu)建的一種概率等值電路，用來模擬人體阻抗的非線性，同時可估計心臟附近的電流密度；Y.Kamimura等應(yīng)用非線性最小二乘法確定簡化人體等值電路。
[0004]上述用于觸電仿真領(lǐng)域的人體建模方法僅考慮人體觸電過程中總體電流大小，并不能反應(yīng)任意觸電情況下的觸電通路及觸電電流在人體各處的分布情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例提供了一種應(yīng)用于電網(wǎng)安全保護(hù)的人體建模方法，通過加載電壓能夠較好的模擬真實人體觸電情況。
[0006]本發(fā)明第一方面提供了一種應(yīng)用于電網(wǎng)安全保護(hù)的人體建模方法，包括:
在人體模型中提取關(guān)鍵點；
將所述關(guān)鍵點生成光滑曲線，并將所述光滑曲線衍生成曲面以及體，得到人體幾何模型；
對所述人體幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到人體網(wǎng)格模型；
在所述人體網(wǎng)格模型上施加電壓，進(jìn)行有限體元法求解，獲得觸電仿真結(jié)果。
[0007]結(jié)合本發(fā)明的第一方面，在本發(fā)明第一方面的第一種實現(xiàn)方式中，所述在人體模型中提取關(guān)鍵點具體包括:
在所述人體模型的垂直軸處按第一預(yù)設(shè)距離依次取橫斷面，在冠狀軸處按第二預(yù)設(shè)距離依次作與矢狀軸平行的直線，選取所述直線與橫斷面的輪廓的交點作為所述關(guān)鍵點；其中，所述第一預(yù)設(shè)距離不大于2厘米且不小于0.1厘米，所述第二預(yù)設(shè)距離不大于I厘米且不小于0.05厘米；
提取所述關(guān)鍵點的坐標(biāo)，以形成所述人體模型的三維陣列。
[0008]結(jié)合本發(fā)明第一方面的第一種實現(xiàn)方式，在本發(fā)明第一方面的第二種實現(xiàn)方式中，所述將所述關(guān)鍵點生成光滑曲線，并將所述光滑曲線衍生成曲面以及體，得到人體幾何模型具體包括:
根據(jù)所述關(guān)鍵點的坐標(biāo)確定所述人體模型的點陣模型； 在所述點陣模型中，將所述橫斷面上相鄰的至少三個所述關(guān)鍵點連成光滑曲線，以及在所述橫斷面的輪廓上選取至少一對所述關(guān)鍵點，并根據(jù)選取的所述關(guān)鍵點將相鄰的所述橫斷面的輪廓相連；
將所述光滑曲線衍生成曲面以及體，得到所述人體幾何模型。
[0009]結(jié)合本發(fā)明的第一方面、或第一方面的第一種實現(xiàn)方式、或第一方面的第二種實現(xiàn)方式，在本發(fā)明第一方面的第三種實現(xiàn)方式中，所述得到人體幾何模型之后還包括:
獲取人體各組織結(jié)構(gòu)的電導(dǎo)率和介電常數(shù)；
在所述人體幾何模型上設(shè)置單元類型、所述單元類型的電導(dǎo)率的參數(shù)及介電常數(shù)的參數(shù)。
[0010]本發(fā)明第二方面提供了一種應(yīng)用于電網(wǎng)安全保護(hù)的人體建模裝置，包括:
提取單元，用于在人體模型中提取關(guān)鍵點；
生成單元，用于將所述關(guān)鍵點生成光滑曲線，并將所述光滑曲線衍生成曲面以及體，得到人體幾何模型；
劃分單元，用于對所述人體幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到人體網(wǎng)格模型；
求解單元，用于在所述人體網(wǎng)格模型上施加電壓，進(jìn)行有限體元法求解，獲得觸電仿真結(jié)果。
[0011]結(jié)合本發(fā)明的第二方面，在本發(fā)明第二方面的第一種實現(xiàn)方式中，所述提取單元具體包括:
第一提取模塊，用于在所述人體模型的垂直軸處按第一預(yù)設(shè)距離依次取橫斷面，在冠狀軸處按第二預(yù)設(shè)距離依次作與矢狀軸平行的直線，選取所述直線與橫斷面的輪廓的交點作為所述關(guān)鍵點；其中，所述第一預(yù)設(shè)距離不大于2厘米且不小于0.1厘米，所述第二預(yù)設(shè)距離不大于I厘米且不小于0.05厘米；
第二提取模塊，用于提取所述關(guān)鍵點的坐標(biāo)，以形成所述人體模型的三維陣列。
[0012]結(jié)合本發(fā)明第二方面的第一種實現(xiàn)方式，在本發(fā)明第二方面的第二種實現(xiàn)方式中，所述生成單元具體包括:
確定模塊，用于根據(jù)所述關(guān)鍵點的坐標(biāo)確定所述人體模型的點陣模型；
連接模塊，用于在所述點陣模型中，將所述橫斷面上相鄰的至少三個所述關(guān)鍵點連成光滑曲線，以及在所述橫斷面的輪廓上選取至少一對所述關(guān)鍵點，并根據(jù)選取的所述關(guān)鍵點將相鄰的所述橫斷面的輪廓相連；
生成模塊，用于將所述光滑曲線衍生成曲面及體，得到所述人體幾何模型。
[0013]結(jié)合本發(fā)明的第二方面、或第二方面的第一種實現(xiàn)方式、或第二方面的第二種實現(xiàn)方式，在本發(fā)明第二方面的第三種實現(xiàn)方式中，所述裝置還包括:
獲取單元，用于獲取人體各組織結(jié)構(gòu)的電導(dǎo)率和介電常數(shù)；
設(shè)置單元，用于在所述人體幾何模型上設(shè)置單元類型、所述單元類型的電導(dǎo)率的參數(shù)及介電常數(shù)的參數(shù)。
[0014]從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點:在人體模型中提取關(guān)鍵點；將所述關(guān)鍵點生成光滑曲線，并將所述光滑曲線衍生成曲面以及體，得到人體幾何模型；對所述人體幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到人體網(wǎng)格模型；在所述人體網(wǎng)格模型上施加電壓，進(jìn)行有限體元法求解，獲得觸電仿真結(jié)果。因此，通過本發(fā)明提供的人體建模方法，能夠結(jié)合人體各組織器官的電特性，實現(xiàn)真實人體的重建，以較好的模擬任意觸電情況下的觸電通路及觸電電流在人體各處的分布情況。
[0015]
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所提供的人體建模方法的一個實施例流程示意圖；
圖2為本發(fā)明所提供的人體建模方法的另一實施例流程示意圖；
圖3為本發(fā)明所提供的人體建模方法的另一實施例流程示意圖；
圖4為本發(fā)明所提供的人體模型的點陣模型的一個實施例示意圖；
圖5為本發(fā)明所提供的人體模型的點陣模型的另一實施例示意圖；
圖6為本發(fā)明所提供的人體幾何模型的一個實施例示意圖；
圖7為本發(fā)明所提供的人體幾何模型的另一實施例示意圖；
圖8為本發(fā)明所提供的人體網(wǎng)格模型的一個實施例示意圖；
圖9為本發(fā)明所提供的人體建模方法的另一實施例流程示意圖；
圖10為本發(fā)明所提供的人體建模裝置的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11為本發(fā)明所提供的人體建模裝置的另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12為本發(fā)明所提供的人體建模裝置的另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13為本發(fā)明所提供的人體建模裝置的另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖14為本發(fā)明所提供的人體建模裝置的另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]應(yīng)當(dāng)理解，盡管在本發(fā)明實施例中可能采用術(shù)語第一、第二等來描述各個用戶或終端，但用戶或終端不應(yīng)限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅用來將用戶或終端彼此區(qū)分開。例如，在不脫離本發(fā)明實施例范圍的情況下，第一用戶也可以被稱為第二用戶，類似地，第二用戶也可以被稱為第一用戶；同樣的，