模拟人体（共4篇）
模拟人体 篇1
1 引言
目前国内外, 随着网购趋势愈发猛烈, 因此消费者在购物上有了新的层次上的要求, 因此网上试衣间更符合消费者对产品未来的需求及市场发展的方向。网上试衣间最先在美国、日本等国家出现, 中国的网上试衣服务因其技术上的瓶颈, 还不能达到最完美的现场效果。针对这种现象, 我们研发了人体三维形体模拟仿真试衣系统, 达到真实着衣的效果。
2 研究方法及解决的问题
识别静态的整个人体较难, 即使识别出来结果也不可靠, 所以现在主要以手势/人脸识别为主, 这是因为手和脸上面有比较独特的特征点。利用帧间差分找到图像中灰度相差大的部分, 然后二值化区域连通, 要是图像中没有其他移动物体计算连通区域的变动方向就是人的运动方向。
人体三维形体模拟仿真试衣系统主要解决以下问题: (1) 提高服装网购的真实性与安全性; (2) 减少网购退货率, 提高顾客满意度; (3) 绚丽的购物方式吸引客流; (4) 虚拟方式减少实物损耗。该系统采用电脑软件模拟的方式来构建人体与服装的三维立体模型, 并自动进行最佳匹配, 从而为消费者提供服装选择的参考。
3 系统构建
3.1 数据采集部分
主要通过用户直接在电脑终端上输入自己的身高、三围等数据。并辅以摄像头或红外传感技术拍摄人体图像, 获得人的大致身高、三围、臂长、腿长, 提取出人体各个形态特征和衣服的尺寸信息的匹配值。
3.2 前台系统部分
用户通过前台界面输入人体三维数据, 系统响应输入从数据库中调出已有的虚拟三维立体模型, 再根据用户选择的服装调出服装的三维数据。然后虚拟人体模特“穿上”虚拟的服装, 可以360度拖动旋转, 并显示衣服与人体的匹配度 (百分制) 和推荐的衣服尺码, 方便用户观察、选择。
3.3 数据库部分
存储有人体三维立体模型数据及对应的最佳服装尺码, 服装三维立体模型数据以及人体模型与服装模型的匹配度等数据
系统基本工作流程图如图1。
4 软件实现
结合MATLAB、3DSMAX、数据库等软件的功能特点, 编写的一个模拟试衣软件。该软件可分为两个部分:
(1) 数据库部分:建立一个存储有人体三维立体模型数据及对应的最佳服装尺码, 服装三维立体模型数据以及人体模型与服装模型的匹配度等数据。
(2) 前台部分:打开软件输入各项人体尺寸数据, 系统自动生成相应的三维立体形态模型, 顾客可根据实际情况对模型各项参数进行微调 (如可视化平移、拉伸等) , 还可对虚拟模特用鼠标直接拖曳拉伸或通过修改人体模型或服饰模型的参数来观察服饰的穿着效果。
其中数据库采用SQL SERVER数据库, 前台采用C#编写。试衣技术通过图层对应叠加实现。采用纸娃娃系统, 运用C#语言, 采用图层叠加, 服装层覆盖于人体模型层之上达到换装试衣效果。
5 研究的创新点和特色
(1) 人体三维形体模拟仿真试衣系统, 是基于现代社会网购这一新兴购物方式中不同个体服装的个性化需求而研发的。系统采用电脑软件模拟的方式来构建人体与服装的三维立体模型, 并自动进行最佳匹配, 从而为消费者提供服装选择的参考。
(2) 针对目前研究领域中软件模拟与硬件采集各自的优缺点, 采取软件模拟为主, 硬件采集为辅, 既降低了投入, 又提高了真实度。为客户提供了性价比很高的选择。
(3) 对于大部分普通消费者来说, 它能通过用户输入数据在商家提供的衣服种类中选择合适自己的服装。同时, 对于特定的消费群体, 它也能通过数据采集, 建立其特有的人体三维模型给商家。这样能极大的提高交易成功率。
(4) 该研究最大的特色便是使用图层叠加技术将一套服饰拆分为若干部件, 部件间可自由叠加组合, 这样能在同样多套服饰的基础上极大地丰富了服饰的多样性, 充分的利用了已掌握的简明的方法解决实际中相对复杂的现实问题, 给以后的改进提供了成功的模板, 这是其最重要建树。
6 结束语
人体三维模拟仿真系统是近年来较为热门的研究方向。本文介绍了该系统的创建理念、方法和研究目的。然后从Kinect数据采集方面、数据库技术和人机交互方面着重介绍了该试衣系统。最后, 提出了该系统的创新点和特色之处, 给出了进一步的研究思路, 希望能对该方向及相关领域的研究起到促进作用。
摘要：本文介绍了人体三维形体模拟仿真试衣系统, 它主要是以红外摄像、MATLAB、3DSMAX、数据库等技术, 制作一个以远程服装试穿为服务对象的综合性系统。该系统采用电脑软件模拟的方式来构建人体与服装的三维立体模型, 并自动进行最佳匹配, 从而为消费者提供服装选择的参考。系统通过用户自行输入自己的各种形态体征, 建立其独有的人体三维模型, 最后商家生产出合身的衣物。同时, 人们可通过该系统进行模拟试衣, 达到与实体店购衣近乎等同的效果。
关键词：三维形体模拟仿真试衣系统,数据库,红外摄像,MATLAB,3DSMAX,Kinect,技术
参考文献
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[3]刘正, 张欣.基于逆向工程技术的虚拟个性化人台的制作[J].天津工业大学学报, 2005, 24 (3) :3840.
模拟人体 篇2
【关键词】太极拳；生理结构；丹田；养生。人体腹部存在一个气囊。
从人体的生理结构看腹部存在着一个腹腔，而传统理论所讲的“丹田”（下丹田）就在腹腔这个位置，指的不是一个点而是一片区域，基本上和腹腔相吻合。从腹腔的结构看腹腔的外层由多种肌肉所组成。腹腔的前部有腹直肌、腹横肌、腹斜肌等肌肉以及网膜、脂肪和皮肤所包裹，内部有内脏由韧带、系膜等悬浮固定在一定位置，腹腔的上部是隔肌，下部有会阴处肌肉的承托，腹腔的后部有腰大肌、腰方肌？竖脊肌？背阔肌和胸腰筋膜以及脊柱的支撑，腹腔的内层由腹膜所覆盖，腹腔内外层的这些肌肉和腹膜从上下左右前后将腹腔严密的封闭，从而在腹部形成了一个密闭的盲囊。通过对这个盲囊在人体内受力情况及其在受力时所发挥的作用来分析，我们可以发现腹部的这个盲囊就像是人体的一个气囊。而实际上太极拳和武术传统理论就是把“丹田”比做人体的一个气囊，认为这里是人养气练气的地方。那么，腹部的这个气囊在人体内究竟发挥什么作用呢？下面我们继续进行分析和探讨。腹部气囊犹如人体的一个“圆形橡胶空气弹簧”.我们说腹部的这个盲囊就像是人体的一个气囊，但是它和一般的气囊构造不一样，它的内部因为容纳有内脏器官而不是中空的。但是，由于这个气囊的外层是由富有弹性的多种肌肉所组成，这些肌肉在呼吸运动的调节下可以改变它们的张力和强度。当呼吸运动增强时，气囊外层肌肉的张力和强度也会增强，那么腹部这个气囊的弹性就增大。当呼吸运动减弱时，气囊外层肌肉的张力和强度也减弱，那么腹部这个气囊的弹性就减小。从这里我们可以看出对于腹部的这个气囊，人们可以通过对呼吸运动的调节而改变它的弹性。还有，由于只有外层肌肉张力和强度的变化，所以气囊内部的压力几乎并不改变。因此，正是这种可以通过对呼吸运动的调节而可以改变弹性的特性，使得腹部这个气囊在腰部实际上就如同一个可以随着呼吸运动的调节，而可以改变弹性的“圆形橡胶空气弹簧”,这个“圆形橡胶空气弹簧”在人体内发挥着许多重要的作用。下面我们一一进行分析和探讨。腹部气囊这个“圆形橡胶空气弹簧”在人体内发挥的重要的作用。
3.1 在人体内部力的产生方面发挥重要作用。
腹部气囊这个“圆形橡胶空气弹簧”究竟是怎样在人体内部力的产生方面发挥重要作用的呢？我们知道人体在用力的时候，呼吸的深度会加强且进行深呼吸，并且自然而然的会用到“气沉丹田”这种腹式呼吸（关于“气沉丹田”这种呼吸现在大家普遍认为一般来讲指的就是逆腹式深呼吸运动），这时腹部气囊外层的肌肉随着呼吸深度的加强，张力和强度会增大，弹性会增强，腹部的这个气囊就好像被充了气的一个“圆形橡胶空气弹簧”,呼吸的深度越深 肌肉的张力和强度也越大，这个“圆形橡胶空气弹簧”被充的“气”就越足，弹簧的弹性就越强，弹簧的弹性越强积蓄的能量也越大，所以产生的力也越大。由于胸?腹？背部这些参与呼吸运动的肌肉非常强大，这是一群非常强壮的肌肉所以当它们在收缩与松弛时可以在人体内部产生强大的力量（这也就是传统理论上所称的“内力”或者“内劲”）。
3.2 起到保护脊柱提高腰部承受重量能力的作用。
我们说假如人体内原来由脊柱单独受力，现在由于有了腹部这个气囊，就变成了腹部气囊与脊柱共同受力，腹部气囊这个“圆形橡胶空气弹簧”分担了脊柱的受力，大大的提高了腰部承受重量的能力，并且起着保护脊柱不至因单独受力而损伤的作用。下面我们举一个例子来加以说明。比如说人们在举重抓举杠铃时，腰部由于有了腹部气囊这个“圆形橡胶空气弹簧”的支撑，从而变得强韧而有力，所以全身上下各部的力才能充分发挥出来，才可能把杠铃举起来。可是，假如我们在举重抓举杠铃时没有腹部这个气囊的存在，而让脊柱单独承担杠铃加于身体上的全部重量那会是怎样的呢？我们说如果人体在抓举杠铃时单独由脊柱承担杠铃加于身体上的全部重量，换句话说也就是如果杠铃的重量全部集中在脊柱上，那可以说是非常危险的。在这一过程中，当人体姿势稍微有些改变和位置有所移动时，都极易造成脊柱椎体间的移位而使脊柱受伤。因为从脊柱的结构看它是由许多圆形椎体一个个竖直的垒加起来，内部有神经和血管，椎体间有软组织（椎间盘），这种构造只适合承受垂直方向的力。可是当人体姿势改变或者位置有所移动时，人体重心会产生变化，为了维持身体的平衡，脊柱弯曲的屈度会产生变化，这时脊柱也就会被迫加上非垂直方向的力，脊柱受到这种非垂直方向力的冲击，很容易造成椎体间的位移而使脊柱受伤。但是，人体的腰部由于有了腹部气囊这个“圆形橡胶空气弹簧”的存在，分担了脊柱的受力，因而才使人能在举重或者承载重量时脊柱不至于受伤。通常人们总是感觉好像是脊柱在人体内单独承担着承载和传递上下部重量的作用，这是一个认识上的误区，实际上在人体的腰部还有腹部这个气囊与脊柱在共同承担承载和传递重量的作用，这个“圆形橡胶空气弹簧”对脊柱起着非常重要的保护作用。
3.3 在人体承受重量时发挥着稳定重心的作用。
我们知道人类由爬行发展到直立行走经历了一个长期过程，脊柱演变成近似“S”形弯曲，有着特殊的作用。尤其是骶椎与腰椎的结合呈一定的角度倾斜着，这个角度叫腰骶角。由于脊柱演变成近似“S”形弯曲，所以脊柱可以随着腰骶角角度的改变而进行灵活的蛇行运动，从而改变整个脊柱弯曲的曲度进行身体重心的调整。这样人体就是利用脊柱灵活的蛇行运动与“气沉丹田”这种腹式呼吸运动形成巧妙的配合，一方面通过控制呼吸量的大小以及气体在胸腹部的升降和吐呐，调节腹部肌肉的张力和强度，另一方面配合脊柱弯曲曲度的改变，随时随地的调整和分配腹部气囊与脊柱之间受力的大小，均衡人体内部力的分配，使人体在承受重量时起到稳定重心的作用。
3.4 起着保护内脏器官和大脑的作用。
上面我们谈到腹部这个气囊在腰部就如同一个可以随着呼吸运动的调节，而可以改变弹性的“圆形橡胶空气弹簧”,所以，当它的弹性增强时就可以使人体经受住一定强度的冲击和震动保护内脏器官和大脑。例如，人从高处跳下，虽然有踝、膝？髋关节的屈曲和脊柱的蛇行运动缓冲，但这远远还是不够的，现在再加上腹部这个“橡胶空气弹簧”的缓冲，就可以大大提高缓冲的效果，减轻震动引起的冲击，保护内脏器官和大脑。还有，训练有素的气功家和武术家他们可以让汽车从腹部压过，身体而毫发无损，这也可以证明腹部气囊这个“圆形橡胶空气弹簧”能产生多么强的抗压能力。
3.5 在养生方面发挥重要作用。
人体在进行呼吸时腹部气囊也在一张一弛的运动，而这样可以促进内脏器官的血液循环。中国太极拳和很多功法就是通过有意识的呼吸锻炼，来增强腹部气囊的运动促进内脏器官的血液循环，以此用于增强血液循环系统、消化系统、内分泌系统、生殖系统等的功能。所以腹部气囊这个“圆形橡胶空气弹簧”在养生方面同样也发挥重要作用。结论。
以上，我们从人体腹部生理构造方面对“丹田”及其发挥的重要作用进行了分析和探讨，通过上面的分析和探讨我们可以得出如下结论：
4.1 太极拳和武术的传统理论所说的“丹田”在腹部，并且传统理论是把“丹田”比做人体的一个气囊，而从人体腹部生理构造方面来分析腹部确实存在着这么一个气囊，这个气囊就是解剖学上所说的腹腔这个盲囊。
4.2 腹部这个气囊犹如人体的一个“圆形橡胶空气弹簧”在人体内发挥许多非常重要的作用。说明了传统理论对于“丹田”的认识还是比较正确而且是与科学原理相符合的。
我们知道传统理论对于比如“丹田”等的认识和描述，大多停留在感性认识阶段，大部分写的是练功时的感受和境界，缺乏理性的分析和科学的论证。但是其中包含有非常科学的内涵，需要我们去开发和论证，这方面有大量的工作要做。我们必须要认识到太极拳和武术理论的研究需要科学化，因为这是太极拳和武术事业向前发展和走向世界的必由之路。
参考文献：
模拟人体 篇3
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取健康成年男性15例, 年龄22~40岁, 初中以上文化程度, 身高160~175 cm, 体重55~75 kg, 无不良嗜好, 本试验通过中国航天员中心人体医学试验伦理委员会的审议批准, 志愿者在试验前均被告知试验要求, 并签署了知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 卧床要求
卧床试验时分为3个阶段:卧床前适应期10 d, 卧床阶段45 d, 起床后恢复期10 d, 模拟失重条件的建立采用卧床头低脚高-6°的体位, 除大便和称体重外, 其他活动均在床上进行, 允许绕身体纵轴变换体位。
1.2.2 试验者膳食及作息安排
试验期间志愿者统一饮食, 食谱编制以中国居民平衡膳食宝塔为依据, 食谱周期为7 d;卧床阶段志愿者每日的作息时间为早6∶00起床, 晚22∶00熄灯, 室温控制在22℃~26℃。
1.3 样本收集及处理
采集被试者的晨起中段尿, 采集时间安排卧床前第10天 (R-10) 、第2天 (R-2) , 卧床中第2天 (R2) 、第4天 (R4) 、第7天 (R7) 、第14天 (R14) 、第21天 (R21) 、第30天 (R30) 、第37天 (R37) 、第44天 (R44) , 起床后第7天 (R+7) , 共计11次, 每人每次采集的尿量约0.5 ml。采集的尿样于离心机中, 以14 000 r/m离心10 min后于拉曼光谱仪中检测。拉曼光谱分析仪工作参数设置:光谱采集范围为250 cm-1~2339 cm-1, 扫描时间为10 s, 扫描次数为2, 平滑参数为1, 每个样本重复检测两次。
1.5 主要试验仪器
拉曼光谱仪 (型号Ramtracer-200, Optotrace公司) , 信噪比≥2000, 波长准确度为1 cm-1。
1.6 统计学处理
拉曼检测数据均以TXT格式文件保存整理, 数据处理采用中国航天员科研训练中心与中国农业大学联合研制的“拉曼光谱代谢组学分析系统”中的基于主成分和Fisher准则的投影方法 (projection of basing on principal component and fisher criterion, PPF) 进行数据处理, 数据处理各环节中采用的数学方法和参数分别为:谱区分析范围采用400 cm-1~1600 cm-1, 光谱预处理方法采用1阶导数和主成分分析, 结果以光谱因子二维投影图表示。
2 结果
应用PPF方法得到11类尿液的二维投影图, 见图1和图2。应用图1和图2中得到的类间距离可对不同尿样之间的相似程度 (或远近关系) 进行方便直观的评价, 也可根据类内离散度对各类内样品的一致性进行客观的评价。依据PPF方法投影体现的样品间的距离关系, 以相近可合, 相远不合, 考虑距离之间的连续性和过渡性等为参考指导原则, 图2中所画的圆圈从左到右分别以各类投影均值为圆心, 其半径表示类内投影值的离散度。可以看出:卧床者尿液代谢谱可以分为4种状态, 即状态1:R-10、R-2、R2;状态2:R4、R7、R14;状态3:R21、R30;状态4:R37、R44、R+7。状态1到状态4之间的差异为逐渐变大的趋势。状态之间的变化点依次为R4、R21、R37。不同卧床天数下个体之间状态的离散性特点为:从R-10到R+7, 除R30组内变异急遽变大 (其原因有待进一步探究) 外, 个体之间差异有逐渐缩小的趋势。
3 讨论
PPF方法所求得的二维投影图中含有更多原始信息, 这些信息中包含了类间和类内的差异性息[5]。该方法能在二维空间最大限度的体现类间和类内的差异性信息, 是一种典型的用有监督方法来实现无监督方法所能体现的相似性关系的一种方法。经过投影可以直观的评价各类尿样之间的相似程度及各类内样品之间的差异性和一致性[6,7]。
本试验观察到, 头低位卧床条件下, 被试者分别在卧床第4天、第21天、第37天出现明显变化, 另外本试验还观察到, 随着卧床试验时间的延长, 被试者尿液代谢产物谱的变化的个体差异有逐渐减小的趋势, 这为本项目今后进一步失重条件下代谢指纹的寻找以及个体化和阶段性营养干预措施的探索提供了数据基础。
摘要：目的:观察模拟失重条件下人体尿液代谢组学特征的变化。方法:采用-6°头低位卧床的方法建立人体模拟失重模型, 被试者为15例健康成年男性, 试验期间统一膳食, 分别在卧床固定时间点采集尿液进行拉曼光谱检测, 将其所得光谱数据通过PPF-PCA分析, 观察卧床条件下各组尿液代谢产物谱的差异以及随时间的变化。结果:按卧床时间区分, 被试者尿液代谢产物谱可划分为4种状态, 状态1:R-10、R-2、R2;状态2:R4、R7、R14;状态3:R21、R30;状态4:R37、R44、R+7。状态1到状态4之间的差异有逐渐变大的趋势, 状态之间的变化点依次为R4、R21、R37。结论:本试验中, 被试者尿液代谢产物谱分别在卧床试验的第4天、第21天、第37天发生明显变化, 此结果可为后续潜在代谢标志物的筛选以及营养干预措施的制定提供线索。
关键词：头低位卧床,人体,尿液代谢产物谱
参考文献
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一般人体工学数据 篇4
1. 人体测量概述
a. 人体工学: 是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别, 用以研究人的形态特征, 从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据.b. 人体大小各不相同, 一般设计不可能满足所有使用者,根据产品的用途及使用情况, 并按下列基本原则进行设计: 1. 设计要达到适合体型矮小的操作者的尺寸. 在不涉及使 用者健康和安全时, 偏离极端百分位的第5百分位作为界限值. 2. 设计要达到适合体型高大的操作者的尺寸. 第95百分位作为界限值. 3. 必须弄清设计使用者或操作者的状况,如:性别/ 年龄/ 种族/ 体格等 4. 确定作业空间的尺寸范围, 不仅于人体静态测量数据有关, 同时也与人的肢体活动及作业方法有关 5. 立姿人体尺寸数据应用: (参考图a) 立姿身高: 是产品及设备高度的基础 立姿眼高: 用来确认操作时仪表的高度及角度 立姿肩高, 手功能高, 肩宽, 两臂展开长等 坐姿人体尺寸数据应用: (参考图b) 坐高, 坐姿人体尺寸最大前伸长, 坐姿肩宽, 坐姿下 肢长: 主要用来确定坐姿作业空间设计. 坐姿眼高: 主要来确定操作时各产品机械的高度和需要被视看对象的位置. 坐姿膝高, 坐姿大腿厚: 用来设计座椅及膝空间. 小腿加足高, 坐深, 坐姿臀宽等 其它头/ 手/ 足的尺寸数据应用: 常用于设计手柄, 脚踏板等相关尺寸.