一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法、系统及模型技术方案

本发明专利技术公开了一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法、系统及模型，设计方法包括：S100、将体素数字模型转换为灰度数字模型；S200、对灰度数字模型进行器官分离；S300、将分离的器官生成三角面元数字模型；S400、对三角面元数字模型进行修复；S500、对修复后的三角面元数字模型的体积进行调整，得到最终的人体数字模型。本发明专利技术可应用于快速成型技术，从而替代传统物理模型浇铸方法，可缩短物理模型制作时间，提高物理模型制作精度，并且可实现物理模型的定制化，更加贴近核工业中辐射防护的需求。

A design method, system and model of human digital model for radiation protection

【技术实现步骤摘要】
一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法、系统及模型
本专利技术涉及辐射防护
，具体涉及一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法及模型。
技术介绍
仿真人体物理模型(AnthropomorphicPhantom)是一种更接近真实人体的躯体物理模型，能更为精确地模拟人体与辐射的相互作用，近些年得到了越来越多的应用，但受限于目前所采用的传统方法，其制作难度大、成本高，价格也较为昂贵。它是近年来辐射剂量学物理模型的研究重点。目前，国际上物理模型制作方法普遍采用的是模具浇铸方法，该方法具有以下缺点：1、模具浇注制作工艺复杂，周期长、成本高。2、基于热固性基材的组织等效材料制作的质量控制难度大，成品率低，且材料韧性不够易产生裂纹。3、浇注所用的模具一旦成型即不可再改变，只能制作一种物理模型。4、含放射源器官模型的浇注制作难度极大，且均匀性也很难保证。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法及模型，该数字模型可用于快速成形技术，从而可以有效地克服现有仿真人体物理模型制作方法的诸多缺陷，更具实用价值。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法，所述设计方法包括：(1)将体素数字模型转换为灰度数字模型；(2)对所述灰度数字模型进行器官分离；(3)将分离的器官生成三角面元数字模型；(4)对所述三角面元数字模型进行修复；(5)对修复后的所述三角面元数字模型的体积进行调整，得到最终的人体数字模型。进一步，如上所述的设计方法，步骤(1)包括：通过数字模型转换方法将体素数字模型转换为灰度数字模型。进一步，如上所述的设计方法，步骤(2)包括：通过阈值分割方法对所述灰度数字模型进行器官分离。进一步，如上所述的设计方法，步骤(3)包括：通过曲面生成方法将分离的器官生成三角面元数字模型。进一步，如上所述的设计方法，步骤(4)包括：当确定所述三角面元数字模型可用常规处理方法消除错误时，对所述三角面元数字模型进行错误修复和三角面元简化处理；当确定所述三角面元数字模型不可用常规处理方法消除错误时，对所述三角面元数字模型依次进行点云处理、网格处理和错误修复。进一步，如上所述的设计方法，步骤(5)包括：当确定所述三角面元数字模型已修复且面元数量小于所述体素数字模型的预设比例时，参照CRAM体素模型对修复后的所述三角面元数字模型的体积进行调整，得到最终的人体数字模型。本专利技术提供一种用于辐射防护的人体数字模型设计系统，所述设计系统包括：转换模块，用于将体素数字模型转换为灰度数字模型；分离模块，用于对所述灰度数字模型进行器官分离；生成模块，用于将分离的器官生成三角面元数字模型；修复模块，用于对所述三角面元数字模型进行修复；调整模块，用于对修复后的所述三角面元数字模型的体积进行调整，得到最终的人体数字模型。进一步，如上所述的设计系统，所述转换模块具体用于通过数字模型转换方法将体素数字模型转换为灰度数字模型；所述分离模块具体用于通过阈值分割方法对所述灰度数字模型进行器官分离；所述生成模块具体用于通过曲面生成方法将分离的器官生成三角面元数字模型。进一步，如上所述的设计系统，所述修复模块具体用于：当确定所述三角面元数字模型可用常规处理方法消除错误时，对所述三角面元数字模型进行错误修复和三角面元简化处理；当确定所述三角面元数字模型不可用常规处理方法消除错误时，对所述三角面元数字模型依次进行点云处理、网格处理和错误修复；所述调整模块具体用于：当确定所述三角面元数字模型已修复且面元数量小于所述体素数字模型的预设比例时，参照CRAM体素模型对修复后的所述三角面元数字模型的体积进行调整，得到最终的人体数字模型。本专利技术还提供由本专利技术所述的设计方法所设计的人体数字模型。本专利技术的有益效果在于：本专利技术可应用于快速成型技术，从而替代传统物理模型浇铸方法，可缩短物理模型制作时间，提高物理模型制作精度，并且可实现物理模型的定制化，更加贴近核工业中辐射防护的需求。附图说明图1为本专利技术实施例中提供的一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中提供的一种用于辐射防护的人体数字模型设计系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例中提供的灰度头部数字模型图；图4为本专利技术实施例中提供的大脑初步三角面元数字模型图；图5为本专利技术实施例中提供的处理完成的大脑模型图；图6-28示出仿真人体数字模型的各种器官，图6为皮肤，图7为骨架，图8为大脑，图9为大肠，图10为肾脏，图11为胃，图12为小肠，图13为心脏，图14为肺，图15为胰脏，图16为肝脏，图17为睾丸，图18为脊髓，图19为甲状腺，图20为膀胱，图21为脾脏，图22为腮腺，图23为舌下腺，图24为肾上腺，图25为肾脏，图26为食道，图27为下颌腺，图28为胸腺。具体实施方式下面结合说明书附图与具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示，一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法，设计方法包括：S100、将体素数字模型转换为灰度数字模型；通过数字模型转换方法将体素数字模型转换为灰度数字模型。S200、对灰度数字模型进行器官分离；通过阈值分割方法对灰度数字模型进行器官分离。具体地，可以使用转换模块中的阈值分割功能分离单一灰度值器官，分离某一段灰度值范围内所有器官，以及在xy，xz，yz方向上分层预览提取结果，更改预览界面中提取结果颜色。本专利技术所使用的转化模块为具有该阈值分割功能的编写的小程序。S300、将分离的器官生成三角面元数字模型；通过曲面生成方法将分离的器官生成三角面元数字模型。具体地，可以使用分离模块中的曲面生成功能处理得到各器官组织的三角面元数字模型。本专利技术所使用的分离模块为具有该分离功能和生成功能的编写的小程序。S400、对三角面元数字模型进行修复；当确定三角面元数字模型可用常规处理方法消除错误时，对三角面元数字模型进行错误修复和三角面元简化处理；当确定三角面元数字模型不可用常规处理方法消除错误时，对三角面元数字模型依次进行点云处理、网格处理和错误修复。具体地，如果可用常规处理方法消除错误，则利用软件简化和纠错功能对模型进行优化；如果不可用常规处理方法消除错误，则先将模型转换为点云进行重建，通过封装模块将点云转为网格，再利用软件对其进行修复。S500、对修复后的三角面元数字模型的体积进行调整，得到最终的人体数字模型。当确定三角面元数字模型已修复且面元数量小于体素数字模型的预设比例时，参照CRAM体素模型对修复后的三角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：/n(1)将体素数字模型转换为灰度数字模型；/n(2)对所述灰度数字模型进行器官分离；/n(3)将分离的器官生成三角面元数字模型；/n(4)对所述三角面元数字模型进行修复；/n(5)对修复后的所述三角面元数字模型的体积进行调整，得到最终的人体数字模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于辐射防护的人体数字模型设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：
(1)将体素数字模型转换为灰度数字模型；
(2)对所述灰度数字模型进行器官分离；
(3)将分离的器官生成三角面元数字模型；
(4)对所述三角面元数字模型进行修复；
(5)对修复后的所述三角面元数字模型的体积进行调整，得到最终的人体数字模型。


2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤(1)包括：
通过数字模型转换方法将体素数字模型转换为灰度数字模型。


3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤(2)包括：
通过阈值分割方法对所述灰度数字模型进行器官分离。


4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤(3)包括：
通过曲面生成方法将分离的器官生成三角面元数字模型。


5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤(4)包括：
当确定所述三角面元数字模型可用常规处理方法消除错误时，对所述三角面元数字模型进行错误修复和三角面元简化处理；
当确定所述三角面元数字模型不可用常规处理方法消除错误时，对所述三角面元数字模型依次进行点云处理、网格处理和错误修复。


6.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤(5)包括：
当确定所述三角面元数字模型已修复且面元数量小于所述体素数字模型的预设比例时，参照CRAM体素模型对修复后的所述三角面元数字模型的体积进行调整，得到最终的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立业，刘一聪，熊万春，曹勤剑，赵原，肖运实，赵日，李晓敦，汪屿，卫晓峰，夏三强，潘红娟，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：山西;14