[发明专利]一种用于汽车碰撞损伤研究的人体头部有限元建模方法

权利要求书

1.一种用于汽车碰撞损伤研究的人体头部有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对人体头部进行断层扫描和核磁共振扫描，结果保存为DICOM格式，得到断层扫描图像；

步骤2：将所述步骤1得到的断层扫描图像导入Mimics中，对断层扫描图像进行预处理，所述预处理包括滤波、图像分割、边界轮廓提取，结果保存为STL格式，得到点云数据；

步骤3：将所述步骤2得到的点云数据导入到Geomagic Studio中，对点云数据进行参数化处理，生成曲面，再检测所述曲面，去除曲面上的噪声点和重复点，再用三次贝塞尔曲线拟合各曲面以得到三维几何模型；

步骤4：将所述步骤3得到的三维几何模型导入到HyperMesh进行网格划分，生成实体三维网格，设置单元体类型为线性四面体单元，在HyperMesh的网格生成器中，用阵面推进法来填充表面四面体单元限定的封闭区域，并且部分离散的病态单元在内置的3-MATIC啮合预处理器中重新划分，然后，将划分好的四面体网格通过结点插入和删除，并且对局部网格进行优化，最后生成三维实体模型；

步骤5：将所述步骤4得到的三维实体模型导入Abaqus，定义组织材料特性参数并为组织添加边界和接触条件，组织材料特性参数定义为非线性黏弹性材料，采用第二代非支配排序遗传算法获取精确的各组织材料特性参数，头骨、脑脊液、脑之间采用正常的硬接触压力超闭合边界条件以及摩擦系数为0.2的切向滑动边界条件，其他颅内各组织之间采用网格固连的面-面接触方式，最后生成人体头部的有限元模型。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车碰撞损伤研究的人体头部有限元建模方法，其特征在于：其中，所述步骤2中的滤波具体为：运用区域生长算法过滤噪声像素。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车碰撞损伤研究的人体头部有限元建模方法，其特征在于：其中，所述步骤2中的图像分割具体为：运用并行区域技术中的灰度阈值法通过设定不同的特征阈值来进行图像分割。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽车碰撞损伤研究的人体头部有限元建模方法，其特征在于：其中，所述步骤2中的边界轮廓提取具体为：采用数学形态学中的边界提取算法进行目标断层扫描图像的边界轮廓提取，采用最小边界能量与边界曲率分析相结合的轮廓跟踪算法提取边界轮廓关键点，最后通过曲线拟合方法获得边界轮廓。