本发明专利技术公开了基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法。该方法包括步骤：(1)通过螺旋CT对人体进行扫描，得到整个人体的CT数据集；(2)利用CT数据集在计算机中对人体各部位的内部结构进行三维重建；(3)将(2)中得到的人体各部位的曲面体转换成实体；(4)进行人体各部位的组合，实现整个人体的三维重建；(5)设置人体各部位介质层的电磁特性参数，形成完整的有限元人体通信模型。本发明专利技术所提出的基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法建立的有限元人体通信模型，不仅仅在人体通信中可以使用，在医学、艺术、航天、汽车工业以及人机工程等也具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法，属于人体通信领域。
技术介绍
人体通信作为一种新型的短距离“无线”通信技术，其最大的特点是利用人体进行微弱电信号传输的这一特性，将人体作为传输媒介，实现人体体内、体外等可与人接触的电子设备进行数据通信，从而达到数据传输和共享。与生活中常见的短距离无线通信技术，如ZigBee、蓝牙等，其具有功耗低，不易受外界电磁噪声干扰、向外辐射能量较少等特点，此夕卜，更重要的是人体通信技术的信号传输质量与速率相对较高。目前，由King’sCollege London的Camelia Gabriel在《Compilat1n of theDielectric Properties of Body Tissues at RF and Microwave Frequencies》的石开究报告中研究表明，人体内除皮肤、脂肪、肌肉、骨骼和大脑外，主动脉、血管、神经等55种组织在不同频率下表现的电导率，及相对介电常数各不相同，这表明人体是一个复杂的电磁兼容系统，其在不同频率、幅值的电信号下定会产生不同的生理反应。若冒然以真实人体进行实验，不能够保证其安全性，而且对于不同组织的生理反应的观测非常繁琐，直观的反应不同组织的生理反应更加困难。软件仿真作为人体通信技术研究的重要手段解决了这个难题，但现有人体软件模型可以满足人体通信的仿真要求的只有在《一种面向人体通信的有限元人体建模方法》，申请号:200910081416.X，申请日:2009-04-03中提到过，但其仅仅是在几何抽象层面，整个人体只有头部、颈部、躯干、手臂及腿构成的抽象几何体构成，对于复杂的人体结构差距甚远，其各部位的划分也只有皮肤、脂肪、肌肉、骨骼和大脑5个介质层，对于拥有人体的55种组织，更是少之又少。难以满足在人体通信时将电流注入人体后对传输路径和人体各组织产生的生理反应的仿真要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法，主要解决现有人体通信的有限元人体建模方法建立的有限元人体模型仅仅是几何抽象层面，难以满足在人体通信时将电流注入人体后对传输路径和人体各组织产生的生理反应的仿真要求的问题。本专利技术实现了真实人体电磁特性的有限元人体软件模型，不仅仅在人体通信中可以使用，在医学、艺术、航天、汽车工业以及人机工程等也具有广泛的应用前景。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下: 基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法，包括建立具备真实人体结构特性的有限元人体模型，具体建立步骤为: S1、通过螺旋CT对整个人体进行扫描，得到整个人体的CT数据集。S2、利用CT数据集分别对人体各部位的内部结构进行三维重建。其中，人体各部位包括人体皮肤、脂肪、肌肉、骨骼、主动脉、血管、体液等各部分。根据各部位在CT数据集图片上呈现的不同灰度值的影像，设定各部位的灰度阈值并对其进行图像分割;将分割后的图像进行三维重建，得到人体各部位的曲面体。S3、将人体各部位的曲面体实体化，将步骤S2中得到的人体各部位的曲面体转换成实体。S4、将人体各部位组合，进行整个人体的三维重建。将通过步骤S3得到的人体各部位的实体放到人体对应坐标进行布尔运算，得到人体的三维实体。S5、设置人体各部位介质层的电磁特性参数，形成完整的有限元人体模型。依据生物电磁学、生物医学的参数，设置人体各部位介质层的电导率、磁导率、介电常数的电磁特性参数。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果: (I)本专利技术所建立的有限元人体通信模型具备真实人体结构特性，满足人体通信传输路径的仿真要求。(2)本专利技术所建立的有限元人体通信模型具备与真实人体类似的电磁学特性，满足不同人体介质层的仿真要求。(3)本专利技术可进行基于常规的有限元仿真软件实现，并进行可视化直观观测。【附图说明】图1为本专利技术的流程图。【具体实施方式】下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例如图1所示，基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法， S1、通过螺旋CT对整个人体进行扫描，得到整个人体的CT数据集。S2、利用CT数据集在计算机中对人体各部位的内部结构进行三维重建。I)根据人体皮肤、脂肪、肌肉、骨骼、主动脉、血管、体液等各部分在CT数据集图片上呈现的不同灰度值的影像，设定各部位的灰度阈值并对各部位进行图像分割； 2)将分割后的图像进行三维重建，得到人体各部位的曲面体。S3、将人体各部位的曲面体实体化，将步骤S2中得到的人体各部位的曲面体转换成实体。S4、将人体各部位组合，进行整个人体的三维重建。将通过步骤S3得到的人体各部位的实体放到人体对应坐标进行布尔运算，得到人体的三维实体。S5、设置人体各部位介质层的电磁特性参数，形成完整的有限元人体模型。依据生物电磁学、生物医学的参数，设置人体各部位介质层的电导率、磁导率、介电常数的电磁特性参数。按照上述实施例，便可很好地实现本专利技术。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本专利技术上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本专利技术一样，故其也应当在本专利技术的保护范围内。【主权项】1.基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法，其特征在于，包括建立具备真实人体结构特性的有限元人体模型，具体建立步骤为: 51、通过螺旋CT对人体进行扫描，得到人体的CT数据集； 52、利用CT数据集对人体各部位的内部结构进行三维重建，得到人体各部位的曲面体； 53、将人体各部位的曲面体实体化； 54、将人体各部位组合，进行整个人体的三维重建； 55、设置人体各部位介质层的电磁特性参数，形成完整的有限元人体模型。2.根据权利要求1所述的基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法，其特征在于，所述步骤S2中，对人体各部位的内部结构进行三维重建的步骤如下: 521、根据各部位在CT数据集图片上呈现的不同灰度值的影像，设定各部位的灰度阈值并对其进行图像分割； 522、将分割后的图像进行三维重建，得到人体各部位的曲面体。3.根据权利要求2所述的基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法，其特征在于，所述步骤S4中，实现整个人体的三维重建的方法如下: 将通过步骤S3得到的人体各部位的实体放到人体对应坐标进行布尔运算，得到人体的三维实体。4.根据权利要求3所述的基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法，其特征在于，所述步骤S5中，设置人体各部位介质层的电磁特性参数包括如下步骤: 依据生物电磁学、生物医学的参数，设置人体各部位介质层的电导率、磁导率、介电常数的电磁特性参数。【专利摘要】本专利技术公开了基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法。该方法包括步骤：(1)通过螺旋CT对人体进行扫描，得到整个人体的CT数据集；(2)利用CT数据集在计算机中对人体各部位的内部结构进行三维重建；(3)将(2)中得到的人体各部位的曲面体转换成实体；(4)进行人体各部位的组合，实现整个人体的三维重建；(5)设置本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于中国可视化数字人CT数据集的人体通信有限元模型的建立方法，其特征在于，包括建立具备真实人体结构特性的有限元人体模型，具体建立步骤为：S1、通过螺旋CT对人体进行扫描，得到人体的CT数据集；S2、利用CT数据集对人体各部位的内部结构进行三维重建，得到人体各部位的曲面体；S3、将人体各部位的曲面体实体化；S4、将人体各部位组合，进行整个人体的三维重建；S5、设置人体各部位介质层的电磁特性参数，形成完整的有限元人体模型。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张双，刘益和，秦雨萍，李晓芳，朱晋，徐晶，苟全登，余文春，
申请(专利权)人：张双，
类型：发明
国别省市：四川;51
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