一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，包括：通过非接触式扫描仪获取人体全身的点云数据；对所述点云数据进行处理，得到人体胸部模型的曲面模型；根据所述曲面模型生成胸部实体模型，利用该胸部实体模型构建乳房

【技术实现步骤摘要】
一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法


[0001]本专利技术属于服装
，特别涉及一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法。

技术介绍

[0002]女性乳房是身体上唯一没有骨骼或肌肉强有力支撑的器官，运动过程中，乳房所受到的冲击量往往远高于日常状态，因为“脚
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地面”循环往复的高冲击力施加在乳房上，意味着高内能作为动能转移，从而引起乳房强烈振动，导致女性乳房不适，甚至一系列乳腺疾病，严重影响乳房健康。研究表明，佩戴合适的运动文胸能够有效地减少乳房振动，从而舒缓运动过程中乳房疼痛，这就需要对运动过程中运动文胸对乳房振动情况进行研究，从而为运动文胸的设计与开发提供参考依据。
[0003]乳房组织柔软且为黏弹性材料，乳房各处的脂肪组织与皮肤厚度具有差异，运动呈非线性，越来越多的科研人员采用动作捕捉设备同时采集乳房上多个位置处的空间坐标，通过获取乳房相对躯干的位移来评价运动文胸的防振功能性。但是标记点间若距离较近则会存在光干扰，影响测量结果。所以，在实验过程中，只能使用较少的标记点同步观测乳房，因此影响了测试精度。此外，单个摄像机只能捕捉乳房在平面内的运动，乳房的空间运动则需要多台摄像机同步拍摄，导致实验调试步骤复杂，成本亦较高。相机性能诸如分辨率、帧数以及场地面积等都限制了这类实验的开展。
[0004]中国专利技术专利公开号CN101393580A公开了一种三维“人体
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服装”接触力学仿真分析系统，采用线框建模方法建立人体几何模型，并实现三维初始服装构造，并采用有限元仿真求解模块完成“人体
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服装”接触力学仿真。其采用的人模是由软件产生并简化得到的，人体是采用线框建模方法建立的几何模型，并不能还原真实人体；其次，该系统通过图形化的方法对人模和衣服进行仿真结果着色，较为麻烦。
[0005]中国专利技术专利公开号CN 113361180A公开了一种运动状态下运动文胸穿着受力状态分析方法，运用参数化方法获取人体曲面片模型，只是对具有特征性的围度进行尺寸测量，并不能真实地还原人体整体尺寸，其次，加载人体运动的条件过于复杂，开展较为费时费力费脑，且该方法将乳房与躯干单独分割，无法保证模型间力和位移的有效传递。
[0006]中国专利技术专利公开号CN111563334A公开了一种预测文胸穿着过程中压力分布的方法，通过扫描软体假人模特建立有限元模型，较好地还原模型的真实性，预测运动文胸穿着过程中对乳房的压力及位移情况的影响，但并没有涉及到人体运动时的乳房振动情况。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，能够预测运动过程中运动文胸对乳房的应力应变及位移变化情况。
[0008]为此，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，包括以下步骤：
[0010]S1，通过非接触式扫描仪获取人体全身的点云数据；
[0011]S2，对S1获得的人体全身的点云数据进行处理，截取需要构建胸部模型的点云数据并进行预处理，得到人体胸部模型的曲面模型；
[0012]S3，根据S2获得的人体胸部的曲面模型生成胸部实体模型，利用该胸部实体模型构建乳房
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躯干共节点模型；
[0013]S4，构建人体胸部有限元模型；
[0014]S5，根据S2获得的人体胸部曲面模型生成运动文胸曲面模型；
[0015]S6，获取运动文胸的密度、弹性模量和泊松比；
[0016]S7，将动作捕捉设备和压力传感设备采集到的人体特征点数据作为有限元计算的约束条件进行求解运算，得到人体胸部及乳房的应力应变和位移值，根据该应力应变和位移值获得乳房及人体胸部的压力及位移云图。
[0017]其中，步骤S2包括以下分步骤：
[0018]S2.1，将S1中获取的点云数据保存为.STL格式，导入到逆向建模软件中，对点云数据进行删除非连接项、删除体外弧点、去除噪点、去除支撑物操作，并降低由扫描仪、扫描环境等客观因素引起的噪点；
[0019]S2.2，将S2.1去噪点后的云数据进行曲率采样、修补操作，最后将点云数据封装为三角形面片；
[0020]S2.3，将S2.2得到的三角形面片进行截取，选取颈椎点以下、腰围线以上以及与胸部1/2处持平的胳膊以上的区域；
[0021]S2.4，将S2.3得到的三角面片模型进行简化、松弛、删除钉状物、去除特征、填充孔、以及平面裁剪操作，生成光滑的人体胸部模型；
[0022]S2.5，对S2.4生成的人体胸部模型进行精确曲面处理，通过探测轮廓线、构建规则的曲面片、构造格栅和拟合曲面操作，生成完整的人体胸部曲面模型。
[0023]步骤S3包括以下分步骤：
[0024]S3.1，以S2获得人体胸部曲面模型为裁剪对象，利用平面裁剪工具对齐模型的前中心线处进行平面截面，删除所选择的平面，得到1/2人体胸部曲面模型；
[0025]S3.2，将S3.1得到的1/2胸部曲面模型进行镜像处理，获得以前中心线生成的左右对称的人体胸部曲面模型；
[0026]S3.3，将S3.2得到的左右对称的人体胸部曲面模型导入到UG NX中，运用缝合工具将人体胸部曲面模型生成人体胸部实体模型；
[0027]S3.4，将S3.3得到的人体胸部实体模型保存为.x
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t格式的实体模型后，将此格式模型导入到ANSYS DM，结合人体解剖学，利用slice工具进行乳房与躯干的分割，将乳房以外的躯干所有部位利用布尔运算进行连结，并利用From new part生成乳房
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躯干共节点模型。
[0028]步骤S4包括以下分步骤：
[0029]S4.1，通过绘制人体胸部曲面模型中运动文胸款式特征线，利用曲线裁剪工具裁剪出相对应的运动文胸曲面模型；
[0030]S4.2，将S4.1获得的运动文胸曲面模型进行精确曲面处理，构建曲面片，构建格栅生成拟合曲面，得到完整的运动文胸曲面模型。
[0031]步骤S6包括以下分步骤：
[0032]S6.1，将S3得到的乳房
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躯干共节点模型和所述运动文胸曲面模型共同导入UG NX进行统一坐标的装配处理，构建出实体装配模型；
[0033]S6.2，对各模型赋予相应的材料参数；
[0034]S6.3，将文胸的底围、肩带与人体模型间设置为绑定接触，模拟文胸底围和肩带与人体的紧密贴合；将文胸罩杯和后背与人体的接触定义为摩擦接触，模拟文胸主体与人体间由于相互发生形变产生的摩擦；
[0035]S6.4，对各模型进行网格划分，生成有限元模型。
[0036]步骤S7包括以下分步骤：
[0037]S7.1，选取动作捕捉设备：所述动作捕捉设备采用4个摄像头，采样频率为210Hz，每隔0.0047s实时追踪每个标记点的三维空间坐标；
[0038]S7.2，边界条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，包括以下步骤：S1，通过非接触式扫描仪获取人体全身的点云数据；S2，对S1获得的人体全身的点云数据进行处理，截取需要构建胸部模型的点云数据并进行预处理，得到人体胸部模型的曲面模型；S3，根据S2获得的人体胸部的曲面模型生成胸部实体模型，利用该胸部实体模型构建乳房
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躯干共节点模型；S4，构建人体胸部有限元模型；S5，根据S2获得的人体胸部曲面模型生成运动文胸曲面模型；S6，获取运动文胸的密度、弹性模量和泊松比；S7，将动作捕捉设备和压力传感设备采集到的人体特征点数据作为有限元计算的约束条件进行求解运算，得到人体胸部及乳房的应力应变和位移值，根据该应力应变和位移值获得乳房及人体胸部的压力及位移云图。2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于：步骤S2中所述胸部模型选取颈椎点以下、腰围线以上以及与胸部1/2处持平的胳膊以上的区域。3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤S3包括以下分步骤：S3.1，以S2获得人体胸部曲面模型为裁剪对象，利用平面裁剪工具对齐模型的前中心线处进行平面截面，删除所选择的平面，得到1/2人体胸部曲面模型；S3.2，将S3.1得到的1/2胸部曲面模型进行镜像处理，获得以前中心线生成的左右对称的人体胸部曲面模型；S3.3，将S3.2得到的左右对称的人体胸部曲面模型导入到UG NX中，运用缝合工具将人体胸部曲面模型生成人体胸部实体模型；S3.4，将S3.3得到的人体胸部实体模型保存为.x
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t格式的实体模型后，将此格式模型导入到ANSYSDM，结合人体解剖学，利用slice工具进行乳房与躯干的分割，将乳房以外的躯干所有部位利用布尔运算进行连结，并利用From new part生成乳房
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躯干共节点模型。4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤S4包括以下分步骤：S4.1，通过绘制人体胸部曲面模型中运动文胸款式特征线，利用曲线裁剪工具裁剪出相对应的运动文胸曲面模型；S4.2，将S4.1获得的运动文胸曲面模型进行精确曲面处理，构建曲面片，构建格栅生成拟合曲面，得到完整的运动文胸曲面模型。5.根据权利要求4所述的预测方法，其特征在于，步骤S6包括以下分步骤：S6.1，将S3得到的乳房

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光武，刘世媛，陈晓娜，胡红艳，李艳梅，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：