基于三维头部的头戴产品视野计算方法技术

本发明专利技术涉及基于三维头部的头戴产品视野计算方法，包括以下步骤，构建第一三维视野模型M；基于三维头部构建三维头部模型；将三维头部模型叠加于第一三维视野模型M；基于头戴产品构建头戴产品模型P；将头戴产品模型P叠加于三维头部模型，获得头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉区域模型J；基于干涉区域模型J，获取头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉范围。基于三维建模软件实施，通过导入不同人体的三维头部模型即可获取不同个体的三维视野，能够计算出佩戴头戴产品时的视野干涉范围，为相关任务环境的工作绩效和风险评估提供依据，并为头戴产品的设计提供参考。操作步骤简单，摆脱实际医学测量过程的局限性。

【技术实现步骤摘要】
基于三维头部的头戴产品视野计算方法
本专利技术涉及人机工程学、计算机图形学和生物学领域，特别是涉及基于三维头部的头戴产品视野计算方法。
技术介绍
对于头戴产品，如眼镜、头盔、护目镜等，人们在佩戴时视野会受到一定范围的遮挡。视野对人们的驾驶行为、飞行控制、行走越障、工作姿态等方面会产生影响，国内外多项研究证实了视野缺失对不同工作环境下的工作绩效和安全性有显著影响。医学行业采用的视野计测量用于眼科疾病的视野判定，步骤复杂且不具有通用性，其测量结果不能直接用于人眼视野分析，无法为相关任务环境的工作绩效和风险评估提供依据。因此人们迫切希望研发一种基于三维头部的头戴产品视野计算方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供基于三维头部的头戴产品视野计算方法，能够计算出佩戴头戴产品时的视野干涉范围，为相关任务环境的工作绩效和风险评估提供依据，并为头戴产品的设计提供参考。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于三维头部的头戴产品视野计算方法，包括以下步骤，构建第一三维视野模型M；基于三维头部构建三维头部模型；将三维头部模型叠加于第一三维视野模型M；基于头戴产品构建头戴产品模型P；将头戴产品模型P叠加于三维头部模型，获得头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉区域模型J；基于干涉区域模型J，获取头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉范围。进一步，头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉区域模型J的获取方式为，将头戴产品模型P与第一三维视野模型M利用相交命令运算获得。进一步，基于三维头部构建三维头部模型的步骤包括，使用三维建模软件构建三维头部模型，或使用三维扫描仪三维头部获取，三维头部模型的眼眶轮廓、瞳距与三维头部的眼眶轮廓、瞳距一致。进一步，构建第一三维视野模型M的实现步骤包括，以人眼视野阈值为基础构建第一二维视野轮廓线f；以第一二维视野轮廓线f为基础构建第二三维视野模型G；对第二三维视野模型G执行镜像命令，得到由两个第二三维视野模型G的并集构成的第一三维视野模型M。进一步，构建第二三维视野模型G的实现步骤包括，在三维建模软件中，在基准平面内构建圆环e，以圆环e的中心点点O作为三维头部模型的瞳孔中心坐标，通过点O且垂直于基准平面的一轴记为Y轴，在基准平面一侧建立平面A，以平面A相对于点O方向记为Y轴正向，以医学测量的标准视野阈值为标准在平面A建立第一二维视野轮廓线f，缩放第一二维视野轮廓线f得到第二二维视野轮廓线f’，建立一空间曲面n，使空间曲面n一端相切于平面A，另一端垂直于平面A，沿三维头部模型颞侧方向延伸第二二维视野轮廓线f’得到封闭曲线g,封闭曲线g的起始处曲率与第二二维视野轮廓线f'颞侧处曲率相同，将封闭曲线g投影于空间曲面n得到空间曲线g’，空间曲线g’与第二二维视野轮廓线f’共同构成空间曲线k，空间曲线k代表包含颞侧视野阈值的完整视野轮廓线，扫描圆环e和空间曲线k获得第二三维视野模型G。进一步，头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉范围的获取方式为，在圆环e上取任意点a，通过点a和圆环e的中心点O，建立垂直于基准平面的平面P，在平面P内从点a引出射线射线在平面P内绕点a旋转时与干涉区域模型J具有两个临界交点Q1和Q2，头戴产品模型P与第一三维视野模型M相应方向的干涉范围通过临界角度∠Q1OY和∠Q2OY表示。进一步，获取头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉范围后还包括以下步骤，在基准平面一侧构建平面T，使射线与平面T相交，干涉区域模型J在平面T上的投影用射线与平面T相交形成的二维区域T’表示，将第一三维视野模型M投影于平面T，得到未佩戴头戴产品的投影区域W’，分别计算T’和W’的面积，获取佩戴头戴产品的三维头部视野保存率P，其中总的说来，本专利技术具有如下优点：基于三维建模软件实施，通过导入不同人体的三维头部模型即可获取不同个体的三维视野，能够计算出佩戴头戴产品时的视野干涉范围，为相关任务环境的工作绩效和风险评估提供依据，并为头戴产品的设计提供参考。操作步骤简单，通用性强，摆脱实际医学测量过程的局限性。附图说明图1为第一二维视野轮廓线f的示意图。图2为构建第二三维视野模型G的示意图。图3为第二三维视野模型G的示意图。图4为构建空间曲线k的示意图。图5为空间曲线k和圆环e的示意图。图6为圆环e上所取各点位置的示意图。图7为平面P1、P2、P3、P4的示意图。图8为干涉区域模型J干涉角度计算方法示意图。图9为导入三维头部模型后的第一三维视野模型M的示意图。图10为佩戴眼镜后的第一三维视野模型M的示意图。图11为通过干涉区域模型J平面投影方法的示意图。图12为干涉区域模型J与头戴产品模型P的平面投影示意图。图13为本专利技术实施例的实施流程图。具体实施方式下面来对本专利技术做进一步详细的说明。基于三维头部的头戴产品视野计算方法，包括以下步骤，构建第一三维视野模型M；基于三维头部构建三维头部模型；将三维头部模型叠加于第一三维视野模型M；基于头戴产品构建头戴产品模型P；将头戴产品模型P叠加于三维头部模型，获得头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉区域模型J；基于干涉区域模型J，获取头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉范围。通过三维头部模型与第一三维视野模型M的匹配以及头戴产品模型P与三维头部模型的匹配，可以获得头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉区域模型J，对干涉区域模型J通过计算机运算，能够获取头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉范围。不同头型的三维头部可相应构建不同的三维头部模型。不同的头戴产品可相应构建头戴产品模型P。因此本专利技术实施例的基于三维头部的头戴产品视野计算方法，基于三维建模软件实施，通过导入不同人体的三维头部模型即可获取不同个体的三维视野，能够计算出佩戴头戴产品时的视野干涉范围，为相关任务环境的工作绩效和风险评估提供依据，并为头戴产品的设计提供参考。操作步骤简单，通用性强，摆脱实际医学测量过程的局限性。头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉区域模型J的获取方式为，将头戴产品模型P与第一三维视野模型M利用相交命令运算获得。基于三维头部构建三维头部模型的步骤包括，使用三维建模软件构建三维头部模型，或使用三维扫描仪三维头部获取，三维头部模型的眼眶轮廓、瞳距与三维头部的眼眶轮廓、瞳距一致。通过这个步骤，可针对不同个体的瞳距、眼眶轮廓和眼睛位置，结合健康人标准视野阈值，利用数字化方法构建基于三维头部模型的三维视野，有利于对三维头部佩戴头戴产品时受干涉区域影响而造成的视野缺损情况进行定量计算。导入头戴产品模型P时必须使头戴产品模型P与三维头部模型保持接触，以头戴产品模型P为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三维头部的头戴产品视野计算方法，其特征在于：包括以下步骤，/n构建第一三维视野模型M；/n基于三维头部构建三维头部模型；/n将三维头部模型叠加于第一三维视野模型M；/n基于头戴产品构建头戴产品模型P；/n将头戴产品模型P叠加于三维头部模型，获得头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉区域模型J；/n基于干涉区域模型J，获取头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉范围。/n

【技术特征摘要】
1.基于三维头部的头戴产品视野计算方法，其特征在于：包括以下步骤，
构建第一三维视野模型M；
基于三维头部构建三维头部模型；
将三维头部模型叠加于第一三维视野模型M；
基于头戴产品构建头戴产品模型P；
将头戴产品模型P叠加于三维头部模型，获得头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉区域模型J；
基于干涉区域模型J，获取头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉范围。


2.按照权利要求1所述的基于三维头部的头戴产品视野计算方法，其特征在于：头戴产品模型P与第一三维视野模型M的干涉区域模型J的获取方式为，将头戴产品模型P与第一三维视野模型M利用相交命令运算获得。


3.按照权利要求1所述的基于三维头部的头戴产品视野计算方法，其特征在于：基于三维头部构建三维头部模型的步骤包括，
使用三维建模软件构建三维头部模型，或使用三维扫描仪三维头部获取，三维头部模型的眼眶轮廓、瞳距与三维头部的眼眶轮廓、瞳距一致。


4.按照权利要求1所述的基于三维头部的头戴产品视野计算方法，其特征在于：构建第一三维视野模型M的实现步骤包括，
以人眼视野阈值为基础构建第一二维视野轮廓线f；
以第一二维视野轮廓线f为基础构建第二三维视野模型G；
对第二三维视野模型G执行镜像命令，得到由两个第二三维视野模型G的并集构成的第一三维视野模型M。


5.按照权利要求4所述的基于三维头部的头戴产品视野计算方法，其特征在于：构建第二三维视野模型G的实现步骤包括，
在三维建模软件中，在基准平面内构建圆环e，以圆环e的中心点点O作为三维头部模型的瞳孔中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李哲林，张轶凡，姜立军，王晶晶，周芸伊，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44