[发明专利]一种人体建模方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电网安全保护领域，尤其涉及一种用于触电仿真的人体建模方法。

背景技术

用于触电保护的人体模型构建技术工作最早开始于1944年，其后的学者做了很多工作，以期生成可以完全拟合真实人体的模型，目的是用于触电仿真分析。但由于人体的解剖学结构非常复杂，单纯的电阻电容组合难以反映真实人体触电时的情况，同时，人体结构的复杂性也导致其难以用数学建模，这都使得这一课题非常困难。

目前用于触电分析的人体建模方法工作取得了一些进展。H. Freiberger、R. Scherbaum 和 G. Biegelmeier均提出人体等值电路模型，其共同点是上述模型均为电阻电容的组合；J. E. Bridges 等人构建的一种概率等值电路，用来模拟人体阻抗的非线性，同时可估计心脏附近的电流密度；Y. Kamimura等应用非线性最小二乘法确定简化人体等值电路。

上述用于触电仿真领域的人体建模方法仅考虑人体触电过程中总体电流大小，并不能反应任意触电情况下的触电通路及触电电流在人体各处的分布情况。

发明内容

本发明实施例提供了一种应用于电网安全保护的人体建模方法，通过加载电压能够较好的模拟真实人体触电情况。

本发明第一方面提供了一种应用于电网安全保护的人体建模方法，包括：

在人体模型中提取关键点；

将所述关键点生成光滑曲线，并将所述光滑曲线衍生成曲面以及体，得到人体几何模型；

对所述人体几何模型进行网格划分，得到人体网格模型；

在所述人体网格模型上施加电压，进行有限体元法求解，获得触电仿真结果。

结合本发明的第一方面，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述在人体模型中提取关键点具体包括：

在所述人体模型的垂直轴处按第一预设距离依次取横断面，在冠状轴处按第二预设距离依次作与矢状轴平行的直线，选取所述直线与横断面的轮廓的交点作为所述关键点；其中，所述第一预设距离不大于2厘米且不小于0.1厘米，所述第二预设距离不大于1厘米且不小于0.05厘米；

提取所述关键点的坐标，以形成所述人体模型的三维阵列。

结合本发明第一方面的第一种实现方式，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述将所述关键点生成光滑曲线，并将所述光滑曲线衍生成曲面以及体，得到人体几何模型具体包括：

根据所述关键点的坐标确定所述人体模型的点阵模型；

在所述点阵模型中，将所述横断面上相邻的至少三个所述关键点连成光滑曲线，以及在所述横断面的轮廓上选取至少一对所述关键点，并根据选取的所述关键点将相邻的所述横断面的轮廓相连；

将所述光滑曲线衍生成曲面以及体，得到所述人体几何模型。

结合本发明的第一方面、或第一方面的第一种实现方式、或第一方面的第二种实现方式，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述得到人体几何模型之后还包括：

获取人体各组织结构的电导率和介电常数；

在所述人体几何模型上设置单元类型、所述单元类型的电导率的参数及介电常数的参数。

本发明第二方面提供了一种应用于电网安全保护的人体建模装置，包括：

提取单元，用于在人体模型中提取关键点；

生成单元，用于将所述关键点生成光滑曲线，并将所述光滑曲线衍生成曲面以及体，得到人体几何模型；

划分单元，用于对所述人体几何模型进行网格划分，得到人体网格模型；

求解单元，用于在所述人体网格模型上施加电压，进行有限体元法求解，获得触电仿真结果。

结合本发明的第二方面，在本发明第二方面的第一种实现方式中，所述提取单元具体包括：

第一提取模块，用于在所述人体模型的垂直轴处按第一预设距离依次取横断面，在冠状轴处按第二预设距离依次作与矢状轴平行的直线，选取所述直线与横断面的轮廓的交点作为所述关键点；其中，所述第一预设距离不大于2厘米且不小于0.1厘米，所述第二预设距离不大于1厘米且不小于0.05厘米；

第二提取模块，用于提取所述关键点的坐标，以形成所述人体模型的三维阵列。

结合本发明第二方面的第一种实现方式，在本发明第二方面的第二种实现方式中，所述生成单元具体包括：

确定模块，用于根据所述关键点的坐标确定所述人体模型的点阵模型；