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足部模型点云配准方法研究 被引量:1
1
作者 马天娇 叶方坚 +1 位作者 韩广良 刘培勋 《机电工程技术》 2020年第5期75-78,共4页
由于人体足部呈长条状且不规则的几何形状,使得用三维扫描设备进行点云数据采集时,会出现点云数据重叠度较低的情况,配准难度较高。针对人体足部的外表结构不规则几何特性,提出了一种先粗配准再细配准方法对足部模型点云进行配准。先对... 由于人体足部呈长条状且不规则的几何形状,使得用三维扫描设备进行点云数据采集时,会出现点云数据重叠度较低的情况,配准难度较高。针对人体足部的外表结构不规则几何特性,提出了一种先粗配准再细配准方法对足部模型点云进行配准。先对采集到的足部模型点云数据进行去噪、滤波等预处理,再在足部模型下设置一立方体底座,利用立方体底座法向量规则均匀的特性来辅助粗配准工作;再采用点云分割方法去掉立方体底座,最后利用ICP最近点迭代对足部模型进行细匹配,从而实现对足部模型的点云配准。实验结果表明:提出的配准方法与传统的ICP方法相比,不但可以实现对足部模型点云的配准,且在配准速度上提高了54%,配准精度上提高了42%。 展开更多
关键词 足部模型点云配准 AABB包围盒 最近点迭代
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足部有限元模型的构建与验证 被引量:4
2
作者 李海岩 丁成 +1 位作者 阮世捷 贺丽娟 《中国组织工程研究与临床康复》 CAS CSCD 北大核心 2011年第13期2381-2384,共4页
背景:目前国内所建的足部模型大部分是采用自动划分网格的四面体有限元模型,虽然四面体网格自动剖分技术给三维实体的有限元网格自动剖分带来了极大的方便,但力学性能较差。目的:基于CT图片构建六面体网格足部有限元模型。方法:选取中... 背景:目前国内所建的足部模型大部分是采用自动划分网格的四面体有限元模型,虽然四面体网格自动剖分技术给三维实体的有限元网格自动剖分带来了极大的方便,但力学性能较差。目的:基于CT图片构建六面体网格足部有限元模型。方法:选取中国正常男性人体足部的CT数据,利用Mimics软件对足部几何模型进行重构,运用NURBS曲面的节点插入算法,对足部几何模型进行了细化,构建了具有较高生物仿真度的人体足部有限元模型,利用Pam-crash软件对模型进行了碰撞仿真分析。结果与结论:仿真结果与尸体实验结果基本一致,证明模型可信。实验基于CT图片构建的六面体网格足部有限元模型,添加了足底肌肉、肌腱、皮肤等结构,更真实的反映了足部解剖学结构特征,进而提高了有限元模型的质量,更能有效地研究足部损伤机制,从而为提高汽车安全性设计提供参考依据。 展开更多
关键词 足部模型 有限元分析 生物力学响应 六面体网格 数字化医学
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足部有限元模型静态分析及验证 被引量:2
3
作者 弓太生 康路平 +3 位作者 李姝 郭思逸 张诗雨 杜美娴 《中国皮革》 CAS 2022年第4期61-66,共6页
在前期有限元建模研究的基础上,本研究以男性标准脚为对象,用Solidworks建立足部和压力板模型,然后导入到Ansys Workbench,在对足部模型进行相关力学假设的基础上,对其进行静态力学分析,得到了足底应力分布。用Footscan7 USB gait足底... 在前期有限元建模研究的基础上,本研究以男性标准脚为对象,用Solidworks建立足部和压力板模型,然后导入到Ansys Workbench,在对足部模型进行相关力学假设的基础上,对其进行静态力学分析,得到了足底应力分布。用Footscan7 USB gait足底压力测试系统进行了实体测试,对本研究所提出的有限元建模方法及静态力学分析的有效性和可行性加以验证。结果表明,本研究所提出的有限元建模方法是可行的,静态力学分析结果是有效的。 展开更多
关键词 足部模型 SOLIDWORKS Ansys Workbench 底压力
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足部复合模型建立及其应用 被引量:9
4
作者 胡小春 孙波 +2 位作者 郭松青 王希杰 赵海君 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1099-1102,共4页
文章利用逆向工程原理与技术,建立了人体足部骨骼、软组织模型以及复合模型,进而建立了足部有限元模型。对足部有限元模型进行了有限元模拟分析,验证了其有效性;作为足部模型的一个应用,利用足部模型建立了鞋楦模型,然后根据该鞋楦模型... 文章利用逆向工程原理与技术,建立了人体足部骨骼、软组织模型以及复合模型,进而建立了足部有限元模型。对足部有限元模型进行了有限元模拟分析,验证了其有效性;作为足部模型的一个应用,利用足部模型建立了鞋楦模型,然后根据该鞋楦模型试行设计出不同的鞋模型。 展开更多
关键词 CT图像 复合模型 有限元分析 鞋楦
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基于足部数字化模型的拇外翻矫形器定制设计 被引量:7
5
作者 张芳兰 陈瑞营 《图学学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期961-967,共7页
为了提高矫形器快速定制的精准性与匹配性,建立了一种基于足部数字化模型的拇外翻矫形器定制设计与评价模型以及具体方法流程。利用人机工程学用户需求三维分类与访谈法获取拇外翻患者用户需求,通过层次分析法确立用户需求优先度;利用T... 为了提高矫形器快速定制的精准性与匹配性,建立了一种基于足部数字化模型的拇外翻矫形器定制设计与评价模型以及具体方法流程。利用人机工程学用户需求三维分类与访谈法获取拇外翻患者用户需求,通过层次分析法确立用户需求优先度;利用TRIZ冲突解决理论获取矫形器创新设计方向;借助3D扫描技术得到足部点云模型,通过三阶段式数据处理与偏差分析确保足部数字化模型的精准性。构建基于足部数字化模型的拇外翻矫形器基础模型,并结合创新设计方向产生矫形器设计方案;通过偏差平均值与标准差评价设计方案匹配度,结合方案可视化评价,确保最终设计方案的精准性。最后,通过拇外翻矫形器定制设计实例论证了所建立模型与具体方法流程的可行性。 展开更多
关键词 数字化模型 拇外翻 矫形器 定制设计 匹配度
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基于三维足形与足底压力分布的鞋垫参数化定制设计
6
作者 黄忆 朱兆华 +1 位作者 王佳 周克璇 《图学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期558-563,共6页
为降低足底压力峰值、提升鞋垫产品的舒适性,达到预防足部相关疾病的目的,提出了一种以三维足部模型与足底压力分布为驱动的多孔结构鞋垫参数化定制设计方法。首先,依据用户三维足部模型及相关足部尺寸参数构建了自动生成高适配性鞋垫... 为降低足底压力峰值、提升鞋垫产品的舒适性,达到预防足部相关疾病的目的,提出了一种以三维足部模型与足底压力分布为驱动的多孔结构鞋垫参数化定制设计方法。首先,依据用户三维足部模型及相关足部尺寸参数构建了自动生成高适配性鞋垫模型的方法;其次,基于图像采样算法建立了用户足底压力分布向鞋垫空间结构密度分布的映射点集,以此为数据基础,通过Voronoi3D工具在鞋垫模型限定域内生成空间单元结构;最后,提取适应鞋垫模型边界的Voronoi骨架线,并结合网格生成算法建立多孔鞋垫网格模型。动态及静态足底压力实验结果表明,与传统鞋垫的性能相比,基于足形和足压分布定制设计的多孔鞋垫可以有效卸载足底压力峰值、增大足底的接触面积及提升左右足部压力分布的对称性。 展开更多
关键词 三维足部模型 底压力 参数化 多孔结构 定制设计 Voronoi3D
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基于CT图像足部实体模型的建立
7
作者 弓太生 康路平 +3 位作者 李姝 郭思逸 张诗雨 杜美娴 《皮革科学与工程》 CAS 北大核心 2022年第1期72-77,共6页
随着计算机技术的高速发展,有限元分析越来越多的被应用于运动生物力学研究。足部实体模型的准确建立是有限元分析的第一步,但是足部形状不规则且具有复杂的骨骼及组织结构,很难直接对其测量获得全面的有限元建模数据。本文以男性正常... 随着计算机技术的高速发展,有限元分析越来越多的被应用于运动生物力学研究。足部实体模型的准确建立是有限元分析的第一步,但是足部形状不规则且具有复杂的骨骼及组织结构,很难直接对其测量获得全面的有限元建模数据。本文以男性正常足41码标准脚为对象,以CT断层扫描得到其足部扫描数据,使用Mimics对足部扫描数据进行阈值分割、渲染模型等处理,综合运用Solidworks和Ansys Workbench的Design Modeler软件建立足部各组织结构的实体模型,再通过布尔运算进行装配。研究所提出的基于CT图形建立足部实体模型的方法为足部有限元分析提供了更多的可能性。 展开更多
关键词 有限元分析 CT 实体模型 MIMICS SOLIDWORKS
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足部三维有限元建模及其多姿态生物力学分析 被引量:9
8
作者 张雷蕾 王盟圣 +2 位作者 徐大伟 黄鸿 杨永泰 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2021年第30期4799-4804,共6页
背景:足部的生物力学特性和损伤机制一直是医生、运动科学研究人员重点关注的问题,而三维有限元分析已成为生物力学行为数值模拟的有效技术手段。目的:建立有效的足部有限元分析模型,分析足部不同着地姿态的生物力学特性。方法:采集1例... 背景:足部的生物力学特性和损伤机制一直是医生、运动科学研究人员重点关注的问题,而三维有限元分析已成为生物力学行为数值模拟的有效技术手段。目的:建立有效的足部有限元分析模型,分析足部不同着地姿态的生物力学特性。方法:采集1例健康成年男性的足部CT图像,用Mimics软件进行阈值分割得到三维点云数据,运用Geomagic软件进行模型的点云处理和优化,得到光滑的足部3D几何模型。再将几何模型导入Hypermesh软件完成有限元前处理工作,最后利用Abaqus软件进行求解计算。将仿真结果与足底压力测试结果进行对比,验证模型的有效性,再根据仿真得到的内部应力分布结果对足部多姿态生物力学特性进行分析。结果与结论:(1)提出的网格质量控制办法提高了有限元分析前处理划分的网格质量;在未显著提高计算成本的情况下,很好地解决了有限元分析模型不收敛的问题;(2)对足部不同姿态进行仿真分析发现:前掌先着地时,足部负荷集中于前掌,导致跖骨应力和足底筋膜受力增加,容易引起跖骨和足底筋膜的损伤;足跟先着地时,足部负荷集中于后跟,跟骨应力增加,加大了足跟痛和膝盖损伤的风险。(3)因此在运动过程中应避免长时间和高负荷的重复刺激,特别是已有相关疾患的人群更应该避开加重病情的运动方式。 展开更多
关键词 足部模型 有限元分析 着地方式 生物力学 损伤机制
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基于机械系统动力学自动分析的步态仿真足部分块模型 被引量:1
9
作者 胡杰 王冬梅 +2 位作者 杨文婷 郭秦阳 施光林 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1060-1066,共7页
本文旨在建立适用于步态动力学仿真分析的足部分块模型并验证其有效性及实用性。本文基于新型的混合驱动人体步态试验机,将骨骼模型导入机械系统动力学自动分析软件(ADAMS)中,结合在其中建立的足部韧带、筋膜、肌肉模型及柔性体足底软... 本文旨在建立适用于步态动力学仿真分析的足部分块模型并验证其有效性及实用性。本文基于新型的混合驱动人体步态试验机,将骨骼模型导入机械系统动力学自动分析软件(ADAMS)中,结合在其中建立的足部韧带、筋膜、肌肉模型及柔性体足底软组织模型,组成足部分块模型。用在体试验采集到的步态数据作为驱动,并在模型上加载肌肉力和肌腱力,进行步态模拟。将得到的地面反作用力及关节旋转角度与报道结果进行比较,验证了模型的有效性。本文仿真结果表明,本模型能较好地用于步态动力学仿真分析,并有望作为进一步研究的工具。 展开更多
关键词 步态模拟 足部模型 动力学仿真 生物力学 地面反作用力
原文传递
基于稠密SLAM实现脚型三维重建的可行性探究
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作者 刘子威 《卫星电视与宽带多媒体》 2019年第17期24-25,共2页
本文探索采用体感设备Kinect,结合visual studio C++开发SLAM图形建模,使用Kinect传感设备对足部进行扫描,实现对足部的数据搜集,并利用SLAM软件对图像进行点云的拼接、曲面的重建新从而构建出足部三维模型,让人们能使用价格较低的Kinec... 本文探索采用体感设备Kinect,结合visual studio C++开发SLAM图形建模,使用Kinect传感设备对足部进行扫描,实现对足部的数据搜集,并利用SLAM软件对图像进行点云的拼接、曲面的重建新从而构建出足部三维模型,让人们能使用价格较低的Kinect装置就可以简便精确的获得足部三维模型。 展开更多
关键词 Kinect设备 图形建模 足部模型
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Deformation and stress distribution of the human foot after plantar ligaments release:A cadaveric study and finite element analysis 被引量:8
11
作者 LIANG Jun YANG YunFeng +2 位作者 YU GuangRong NIU WenXin WANG YuBin 《Science China(Life Sciences)》 SCIE CAS 2011年第3期267-271,共5页
The majority of foot deformities are related to arch collapse or instability,especially the longitudinal arch.Although the relationship between the plantar fascia and arch height has been previously investigated,the s... The majority of foot deformities are related to arch collapse or instability,especially the longitudinal arch.Although the relationship between the plantar fascia and arch height has been previously investigated,the stress distribution remains unclear.The aim of this study was to explore the role of the plantar ligaments in foot arch biomechanics.We constructed a geometrical detailed three-dimensional (3-D) finite element (FE) model of the human foot and ankle from computer tomography images.The model comprised the majority of joints in the foot as well as bone segments,major ligaments,and plantar soft tissue.Release of the plantar fascia and other ligaments was simulated to evaluate the corresponding biomechanical effects on load distribution of the bony and ligamentous structures.These intrinsic ligaments of the foot arch were sectioned to simulate different pathologic situations of injury to the plantar ligaments,and to explore bone segment displacement and stress distribution.The validity of the 3-D FE model was verified by comparing results with experimentally measured data via the displacement and von Mise stress of each bone segment.Plantar fascia release decreased arch height,but did not cause total collapse of the foot arch.The longitudinal foot arch was lost when all the four major plantar ligaments were sectioned simultaneously.Plantar fascia release was compromised by increased strain applied to the plantar ligaments and intensified stress in the midfoot and metatarsal bones.Load redistribution among the centralized metatarsal bones and focal stress relief at the calcaneal insertion were predicted.The 3-D FE model indicated that plantar fascia release may provide relief of focal stress and associated heel pain.However,these operative procedures may pose a risk to arch stability and clinically may produce dorsolateral midfoot pain.The initial strategy for treating plantar fasciitis should be non-operative. 展开更多
关键词 BIOMECHANICS finite element analysis foot arch LIGAMENT STRESS
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