[發明專利]一種基于六面體自動生成的三維人體溫度場計算方法

有效

• 申請號: 201811534010.8
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109785437B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 毛愛華;朱天屹;羅潔
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T7/11
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種基于六面體自動生成的三維人體溫度場計算方法，具體步驟包括：(1)輸入人體或者類人體的三維幾何模型信息，生成人體或類人體模型，并對模型進行交互式的骨架提取；(2)對提取的骨架進行平滑化處理，并對人體進行語義分割；(3)對分割后的人體部位每一層用掃掠方法生成六面體網格，而對于骨骼的節點和端點則用等參變換的方法生成六面體網格；(4)對生成的六面體網格進行三維人體溫度場的計算與模擬；(5)對模擬后的溫度數字化表示并投射到三維人體幾何模型中。本發明中的六面體生成模型更加符合人體生理模型的結構，更方便于計算生理模型。

技術領域

本發明涉及計算機圖形領域，尤其涉及一種基于六面體自動生成的三維人體溫度場計算方法。

背景技術

目前的基于人體建模的熱調節模型中，大部分模型都將人體的各部位抽象成節點，但在大部分模型中，節點沒有空間屬性，即在模型中無法得知人體的身高、體重、各個部位的尺寸等等。

現在技術有多種方法可以生成六面體網格，主要采用的方案有根據體積信息來進行構建和根據幾何信息來進行計算生成，其中最相關的方法是基于骨架的六面體生成方法，當通過骨架來生成六面體時，最關鍵的部分是對交叉點進行離散分化。在現有技術中，分別提出了一個split-and-merge的方法和一種網格化管狀形狀的方法。在前一個方法中，不同部位的骨架部分是分開的，然后將這些部件接在一起。該方法在一組簡單模型上得到驗證，其中最復雜的結點有4的度量。但是在某些情況下不能產生正確的拓撲結構，將多度量的交叉點轉化成多個三叉點。在后一個方法中是使用一套模板解決多交叉節點，將曲線骨架使用作為代理來擬合模板的最佳形態。六面體呈放射狀排列在骨骼周圍，因此在脊柱附近產生了形狀很差的元素。此外，這種方法最適用于分岔(典型的血液分岔)而它傾向于產生高價頂點，當有較高價的結合點時較為糟糕。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于六面體自動生成的三維人體溫度場計算方法。本發明提供了更準確的計算模型。

本發明的目的能夠通過以下技術方案實現：

一種基于六面體自動生成的三維人體溫度場計算方法，具體步驟包括：

(1)輸入人體或者類人體的三維幾何模型信息，生成人體或類人體模型，并對模型進行交互式的骨架提取；

(2)對提取的骨架進行平滑化處理，并對人體進行語義分割；

(3)對分割后的人體部位每一層用掃掠方法生成六面體網格，而對于骨骼的節點和端點則用等參變換的方法生成六面體網格；

(4)對生成的六面體網格進行三維人體溫度場的計算與模擬；

(5)對模擬后的溫度數字化表示并投射到三維人體幾何模型中。

具體地，在所述步驟(1)中，輸入的三維幾何模型信息是世界通用的標準三維信息格式文件內容，主要包括三維模型的幾何面數量與位置信息，三維模型所顯示的圖像包含人體頭部、手臂、腿部、軀干的人體或者類人體模型，但是在文件中不需要對這四種人體部位進行標記，僅需要對其幾何面信息進行輸入和處理。在模型的輸入完成之后，采用可交互的方法對模型進行骨架提取，骨架提取的方法是網格收縮算法，在進行到最后的迭代之后，算法會給出一個初步的骨架模型，其中包含了多條線段與多個頂點，但是由于人體模型的姿態各異，并不能保證每一次算法得到的骨架是合格的，因此還需要進行用戶進行手動的修改，以獲得更符合廣泛定義的骨架標準。

具體地，在所述步驟(2)中，先對骨架進行平滑化處理，對每一個骨架點S_i，其更新后的點位置為：

在平滑化處理完畢后，對骨架通過一系列的規則進行語義分割，得到頭部、軀干以及四肢的部位，具體語義分割方法為：