本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法及裝置。

背景技術(shù)：

骨折是指骨結(jié)構(gòu)的連續(xù)性斷裂或部分?jǐn)嗔眩嘁?jiàn)于兒童或老年人，其典型表現(xiàn)是傷后出現(xiàn)局部變形、肢體等出現(xiàn)異常運(yùn)動(dòng)、移動(dòng)肢體時(shí)可聽(tīng)到骨擦音，傷口劇痛，局部腫脹、淤血，傷后出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)障礙。在骨折治療和過(guò)程中的三個(gè)基本原則和步驟是：復(fù)位、固定和功能鍛煉。

復(fù)位是將骨折后發(fā)生移位的骨折斷端重新恢復(fù)正?；蚪咏薪馄赎P(guān)系，以重新恢復(fù)骨骼的支架作用。

固定是采用不同的方法將復(fù)位后的骨折斷端固定在滿(mǎn)意的位置，使其逐漸愈合。常用的固定方法有：小夾板、石膏固定、外固定支架、牽引制動(dòng)固定等，這些固定方法稱(chēng)外固定。如果通過(guò)手術(shù)切開(kāi)用鋼板、鋼針、髓內(nèi)針、螺絲釘?shù)裙潭?，則稱(chēng)內(nèi)固定。

功能鍛煉是通過(guò)受傷肢體肌肉收縮，增加骨折周?chē)M織的血液循環(huán)，促進(jìn)骨折愈合，防止肌肉萎縮，通過(guò)主動(dòng)或被動(dòng)活動(dòng)未被固定的關(guān)節(jié)，防止關(guān)節(jié)粘連、關(guān)節(jié)囊攣縮等，使受傷肢體的功能盡快恢復(fù)到骨折前的正常狀態(tài)。石膏固定作為骨科外傷的最常用解決方案之一，其方法主要是運(yùn)用熟石膏的細(xì)末撒布在特制的紗布繃帶上，然后做成石膏繃帶，用溫水浸泡以后，保證病人所需要固定的肢體上。

但是，石膏治療方法也存在諸多局限與缺點(diǎn)，如在石膏固定的使用中，可能出現(xiàn)如石膏斷裂、肢體血液循環(huán)障礙、壓瘡等問(wèn)題。某些粉碎性骨折甚至?xí)驗(yàn)槭嗟膲浩葘?dǎo)致血液回流慢，形成血栓，而患者不能及時(shí)觀(guān)察患處情況，從而病情惡化，導(dǎo)致截肢。因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，石膏固定常常存在以下問(wèn)題：

第一，患處與石膏固定之間的空隙無(wú)法檢測(cè)，若壓力過(guò)高，可能導(dǎo)致骨筋膜室壓力過(guò)高，肌肉缺血壞死。

第二，石膏固定制作過(guò)程中塑形品質(zhì)多取決于操作人員的專(zhuān)業(yè)技能，外固定難以與患處完全匹配，如果有局部突出，會(huì)對(duì)肢體造成局部的固定壓迫，導(dǎo)致壓瘡。

第三，對(duì)于大型石膏固定，因其固定范圍大，固定時(shí)間長(zhǎng)，患處周?chē)募∪鉄o(wú)法有效鍛煉。

第四，石膏固定完全包覆皮膚，難以清洗，尤其是當(dāng)皮膚有外傷時(shí)，可能因?yàn)闊o(wú)法有效的清潔導(dǎo)致化膿性皮炎。

第五，大型石膏固定重量較重，穿戴不舒適，同時(shí)也影響美觀(guān)。

如何結(jié)合肢體外形數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人體穿戴設(shè)備，減輕穿戴設(shè)備對(duì)人體的壓力和穿戴設(shè)備重量，提高穿戴設(shè)備與人體的貼合度，增強(qiáng)透氣性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法及裝置，能夠結(jié)合肢體外形數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人體穿戴設(shè)備，減輕穿戴設(shè)備對(duì)人體的壓力和穿戴設(shè)備重量，提高穿戴設(shè)備與人體的貼合度，增強(qiáng)透氣性。

第一方面，本發(fā)明提供一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法，該方法包括：

獲取用戶(hù)的掃描數(shù)據(jù)；

根據(jù)該用戶(hù)的掃描數(shù)據(jù)和佩戴信息，構(gòu)建穿戴設(shè)備模型；

根據(jù)預(yù)獲取的受力模擬數(shù)據(jù)，在穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)網(wǎng)格；

按照設(shè)計(jì)網(wǎng)格的穿戴設(shè)備模型，生成打印參數(shù)，進(jìn)行3d打印。

本發(fā)明提供另一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法，該方法包括：

肢體外形數(shù)據(jù)獲取步驟：獲取用戶(hù)的掃描數(shù)據(jù)；

對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，獲取肢體外形數(shù)據(jù)；

穿戴設(shè)備模型構(gòu)建步驟：根據(jù)預(yù)獲取的佩戴信息和肢體外形數(shù)據(jù)，構(gòu)建穿戴設(shè)備模型；

根據(jù)該用戶(hù)的患病狀況，確定穿戴設(shè)備與人體皮膚的間隙值；

按照間隙值，修正穿戴設(shè)備模型的參數(shù)；

受力模擬步驟：為修正后的穿戴設(shè)備模型設(shè)置作用點(diǎn)；

根據(jù)佩戴信息，確定肢體活動(dòng)范圍；

根據(jù)肢體外形數(shù)據(jù)和修正后的穿戴設(shè)備模型，按照肢體活動(dòng)范圍，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，獲取每個(gè)作用點(diǎn)的受力值；

網(wǎng)格生成步驟：根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和壓力閾值，確定第一鏤空點(diǎn)；

根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格；

根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息，計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量；

根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量和目標(biāo)重量，確定目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型；

打印參數(shù)確定步驟：根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型和修正后的穿戴設(shè)備模型，生成打印參數(shù)。

進(jìn)一步地，根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量和目標(biāo)重量，確定網(wǎng)格類(lèi)型，具體包括：

判斷設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量是否小于等于目標(biāo)重量：若是，則將第一網(wǎng)格設(shè)置為目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型；

若否，則根據(jù)當(dāng)前質(zhì)量和目標(biāo)重量，調(diào)整壓力閾值，并檢驗(yàn)調(diào)整后的壓力閾值是否超出預(yù)設(shè)的閾值范圍：

若是，則生成提示信息，若否，則根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和調(diào)整后的壓力閾值，確定第二鏤空點(diǎn)；

根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第二鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格；

根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息，計(jì)算設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量，并判斷當(dāng)前重量是否小于目標(biāo)重量，若是，則將第一網(wǎng)格設(shè)置為目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型，若否，則再次調(diào)正壓力閾值，直至設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量小于等于目標(biāo)重量。

進(jìn)一步地，獲取每個(gè)作用點(diǎn)的受力值之后，根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和壓力閾值，確定第一鏤空點(diǎn)之前，該方法還包括：

根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息和每個(gè)作用點(diǎn)的受力值，確定壓力閾值和閾值范圍。

基于上述任意面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法實(shí)施例，進(jìn)一步地，根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格，具體包括：

根據(jù)泰森多邊形生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格，網(wǎng)格生成算法包括泰森多邊形生成算法。

基于上述任意面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法實(shí)施例，進(jìn)一步地，在生成打印參數(shù)之后，該方法還包括：

按照預(yù)設(shè)波形參數(shù)，產(chǎn)生正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；

將正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)合成脈沖正弦波信號(hào)；

將脈沖正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖超聲波，脈沖超聲波用于刺激受損肢體的軟骨。

第二方面，本發(fā)明提供一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)裝置，該裝置包括肢體外形數(shù)據(jù)獲取模塊、穿戴設(shè)備模型構(gòu)建模塊、受力模擬模塊、網(wǎng)格生成模塊和打印參數(shù)確定模塊，肢體外形數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取用戶(hù)的掃描數(shù)據(jù)；對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，獲取肢體外形數(shù)據(jù)。穿戴設(shè)備模型構(gòu)建模塊用于根據(jù)預(yù)獲取的佩戴信息和肢體外形數(shù)據(jù)，構(gòu)建穿戴設(shè)備模型；根據(jù)該用戶(hù)的患病狀況，確定穿戴設(shè)備與人體皮膚的間隙值；按照間隙值，修正穿戴設(shè)備模型的參數(shù)。受力模擬模塊用于為修正后的穿戴設(shè)備模型設(shè)置作用點(diǎn)；根據(jù)佩戴信息，確定肢體活動(dòng)范圍；根據(jù)肢體外形數(shù)據(jù)和修正后的穿戴設(shè)備模型，按照肢體活動(dòng)范圍，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，獲取每個(gè)作用點(diǎn)的受力值。網(wǎng)格生成模塊用于根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和壓力閾值，確定第一鏤空點(diǎn)；根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格；根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息，計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量；根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量和目標(biāo)重量，確定目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型。打印參數(shù)確定模塊用于根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型和修正后的穿戴設(shè)備模型，生成打印參數(shù)。

進(jìn)一步地，網(wǎng)格生成模塊在根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量和目標(biāo)重量，確定網(wǎng)格類(lèi)型時(shí)，具體用于：判斷設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量是否小于等于目標(biāo)重量：若是，則將第一網(wǎng)格設(shè)置為目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型；若否，則根據(jù)當(dāng)前質(zhì)量和目標(biāo)重量，調(diào)整壓力閾值，并檢驗(yàn)調(diào)整后的壓力閾值是否超出預(yù)設(shè)的閾值范圍：若是，則生成提示信息，若否，則根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和調(diào)整后的壓力閾值，確定第二鏤空點(diǎn)；根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第二鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格；根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息，計(jì)算設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量，并判斷當(dāng)前重量是否小于目標(biāo)重量，若是，則將第一網(wǎng)格設(shè)置為目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型，若否，則再次調(diào)正壓力閾值，直至設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量小于等于目標(biāo)重量。

進(jìn)一步地，該裝置還包括閾值設(shè)置模塊：用于根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息和每個(gè)作用點(diǎn)的受力值，確定壓力閾值和閾值范圍。

基于上述任意面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)裝置實(shí)施例，進(jìn)一步地，網(wǎng)格生成模塊在根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格時(shí)，具體用于：根據(jù)泰森多邊形生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格，網(wǎng)格生成算法包括泰森多邊形生成算法。

基于上述任意面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)裝置實(shí)施例，進(jìn)一步地，該裝置還包括脈沖超聲波生成模塊：用于按照預(yù)設(shè)波形參數(shù)，產(chǎn)生正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；將正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)合成脈沖正弦波信號(hào)；將脈沖正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖超聲波，脈沖超聲波用于刺激受損肢體的軟骨。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)施例提供的面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法及裝置，能夠從掃描數(shù)據(jù)中提取肢體外形數(shù)據(jù)，構(gòu)建穿戴設(shè)備模型，并結(jié)合患者的患病狀況和佩戴方式，修正穿戴設(shè)備模型的參數(shù)，保障穿戴設(shè)備與人體皮膚之間具有良好的貼合度，提高患者佩戴時(shí)的舒適程度。

同時(shí)，該方法還能夠進(jìn)行受力模擬，根據(jù)受力分布狀況，在穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)網(wǎng)格，確定鏤空部分，以提高穿戴設(shè)備的透氣性，減輕穿戴設(shè)備自身的重量，也方便對(duì)病患處進(jìn)行清洗、換藥和觀(guān)察，提高療效。并且，該方法還能夠?qū)⒋_定網(wǎng)格類(lèi)型的穿戴設(shè)備模型，生成3d打印參數(shù)，以便于快速制作穿戴設(shè)備，確保穿戴設(shè)備的精度。

因此，本實(shí)施例面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法及裝置，能夠結(jié)合肢體外形數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人體穿戴設(shè)備，減輕穿戴設(shè)備對(duì)人體的壓力和穿戴設(shè)備重量，提高穿戴設(shè)備與人體的貼合度，增強(qiáng)透氣性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。在所有附圖中，類(lèi)似的元件或部分一般由類(lèi)似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1示出了本發(fā)明所提供的一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法的方法流程圖；

圖2示出了本發(fā)明所提供的一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要注意的是，除非另有說(shuō)明，本申請(qǐng)使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法，該方法包括：獲取用戶(hù)的掃描數(shù)據(jù)。

根據(jù)該用戶(hù)的掃描數(shù)據(jù)和佩戴信息，構(gòu)建穿戴設(shè)備模型。

根據(jù)預(yù)獲取的受力模擬數(shù)據(jù)，在穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)網(wǎng)格。

按照設(shè)計(jì)網(wǎng)格的穿戴設(shè)備模型，生成打印參數(shù)，進(jìn)行3d打印。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法，結(jié)合圖1，該方法包括：

肢體外形數(shù)據(jù)獲取步驟s1：獲取用戶(hù)的掃描數(shù)據(jù)。如采用紅外掃描裝置對(duì)人體進(jìn)行掃描，從紅外掃描裝置中獲取掃描數(shù)據(jù)。

對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，獲取肢體外形數(shù)據(jù)。

穿戴設(shè)備模型構(gòu)建步驟s2：根據(jù)預(yù)獲取的佩戴信息和肢體外形數(shù)據(jù)，構(gòu)建穿戴設(shè)備模型。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，佩戴信息可以是患者佩戴穿戴設(shè)備的方式、部位等信息。

根據(jù)該用戶(hù)的患病狀況，確定穿戴設(shè)備與人體皮膚的間隙值。

按照間隙值，修正穿戴設(shè)備模型的參數(shù)。

受力模擬步驟s3：為修正后的穿戴設(shè)備模型設(shè)置作用點(diǎn)。

根據(jù)佩戴信息，確定肢體活動(dòng)范圍。

根據(jù)肢體外形數(shù)據(jù)和修正后的穿戴設(shè)備模型，按照肢體活動(dòng)范圍，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，獲取每個(gè)作用點(diǎn)的受力值。

網(wǎng)格生成步驟s4：根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和壓力閾值，確定第一鏤空點(diǎn)。

根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格。

根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息，計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量。

根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量和目標(biāo)重量，確定目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型。

打印參數(shù)確定步驟s5：根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型和修正后的穿戴設(shè)備模型，生成打印參數(shù)，以便于進(jìn)行3d打印。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)施例提供的面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法，能夠從掃描數(shù)據(jù)中提取肢體外形數(shù)據(jù)，構(gòu)建穿戴設(shè)備模型，并結(jié)合患者的患病狀況和佩戴方式，修正穿戴設(shè)備模型的參數(shù)，保障穿戴設(shè)備與人體皮膚之間具有良好的貼合度，提高患者佩戴時(shí)的舒適程度。

同時(shí)，該方法還能夠進(jìn)行受力模擬，根據(jù)受力分布狀況，在穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)網(wǎng)格，確定鏤空部分，以提高穿戴設(shè)備的透氣性，減輕穿戴設(shè)備自身的重量，也方便對(duì)病患處進(jìn)行清洗、換藥和觀(guān)察，提高療效。并且，該方法還能夠?qū)⒋_定網(wǎng)格類(lèi)型的穿戴設(shè)備模型，生成3d打印參數(shù)，以便于快速制作穿戴設(shè)備，確保穿戴設(shè)備的精度。

因此，本實(shí)施例面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法，能夠結(jié)合肢體外形數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人體穿戴設(shè)備，減輕穿戴設(shè)備對(duì)人體的壓力和穿戴設(shè)備重量，提高穿戴設(shè)備與人體的貼合度，增強(qiáng)透氣性。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為了提高肢體外形數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和處理效率，對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，獲取肢體外形數(shù)據(jù)時(shí)，掃描數(shù)據(jù)可以是紅外熱圖和視頻信息，該方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

根據(jù)視頻來(lái)獲取被檢測(cè)對(duì)象的性別和年齡。提取視頻信息中目標(biāo)佩戴區(qū)域圖像，并對(duì)目標(biāo)佩戴區(qū)域圖像進(jìn)行檢測(cè)，獲取毛細(xì)血管充血變化規(guī)律和血流速度。根據(jù)視頻信息中確定的血流速度的相位差來(lái)獲取血壓的變化。通過(guò)對(duì)紅外熱圖進(jìn)行分析處理得出被測(cè)人體的體溫?cái)?shù)據(jù)。根據(jù)人體的體溫?cái)?shù)據(jù)，確定被檢測(cè)對(duì)象的肢體中心區(qū)域。根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象的毛細(xì)血管充血變化規(guī)律、血流速度和血壓，確定肢體中心區(qū)域的邊界線(xiàn)，形成肢體外形數(shù)據(jù)。在此，該方法通過(guò)處理紅外熱圖，確定肢體中心區(qū)域，并結(jié)合被檢測(cè)對(duì)象的血液流速、血壓變化等信息，確定邊界線(xiàn)，防止外界紅外輻射帶來(lái)的干擾，有助于快速、準(zhǔn)確地計(jì)算肢體外形數(shù)據(jù)。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，本實(shí)施例面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法還可以處理紅外熱圖像，直接獲取肢體外形數(shù)據(jù)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

對(duì)預(yù)先采集的多幀紅外熱圖像進(jìn)行解碼、模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬紅外熱圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字紅外熱圖像，并進(jìn)行存儲(chǔ)。對(duì)多幀數(shù)字紅外熱圖像求平均，計(jì)算得出一幀目標(biāo)紅外熱圖像。獲取目標(biāo)紅外熱圖像中每個(gè)像素的紅色分量、綠色分量，以及藍(lán)色分量反色后的灰度圖。根據(jù)紅色分量、綠色分量，以及藍(lán)色分量反色后的灰度圖，分別生成紅色分量、綠色分量、藍(lán)色分量的直方圖。根據(jù)所生成的紅色分量、綠色分量、藍(lán)色分量的直方圖，采用大津法分別計(jì)算出紅色分量、綠色分量，以及藍(lán)色分量反色后的灰度圖的分割閾值。將紅色分量和藍(lán)色分量反色后的灰度圖的分割閾值進(jìn)行比較，獲取藍(lán)色分量反色后的灰度圖的分割閾值中存在與紅色分量的灰度圖的分割閾值不相同的分割閾值。將不相同的分割閾值與綠色分量的灰度圖的分割閾值進(jìn)行比較，當(dāng)不相同分割閾值與綠色分量的灰度圖的分割閾值相匹配時(shí)，則保留不相同分割閾值，否則去除。以紅色分量的灰度圖的分割閾值，以及剩余的藍(lán)色分量反色后的灰度圖的分割閾值作為窗口，對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行輪廓提取并顯示。

在此，該方法通過(guò)對(duì)人體靜態(tài)的多幀圖像求平均的方法，可以有效減小誤差，突出有效信息，降低干擾，為后續(xù)的輪廓提取提供更為精確的圖像，由于人體溫度高于周?chē)h(huán)境的溫度，通過(guò)對(duì)圖像的直方圖統(tǒng)計(jì)，對(duì)人體的邊界計(jì)算閾值，通過(guò)閾值分割及紅色分量、綠色分量、藍(lán)色分量的分割閾值窗口提取方法實(shí)現(xiàn)人體的輪廓提取，得到人體的精確輪廓，處理過(guò)程簡(jiǎn)潔、高效，易于操作。

為了進(jìn)一步提高本實(shí)施例面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性，具體地，在網(wǎng)格類(lèi)型設(shè)計(jì)方面，該方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

判斷設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量是否小于等于目標(biāo)重量：若是，則將第一網(wǎng)格設(shè)置為目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型；

若否，則根據(jù)當(dāng)前質(zhì)量和目標(biāo)重量，調(diào)整壓力閾值，并檢驗(yàn)調(diào)整后的壓力閾值是否超出預(yù)設(shè)的閾值范圍：若是，則生成提示信息，若否，則根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和調(diào)整后的壓力閾值，確定第二鏤空點(diǎn)；根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第二鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格；根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息，計(jì)算設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量，并判斷當(dāng)前重量是否小于目標(biāo)重量，若是，則將第一網(wǎng)格設(shè)置為目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型，若否，則再次調(diào)正壓力閾值，直至設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量小于等于目標(biāo)重量。在此，該方法采用多次迭代的方式，確定設(shè)計(jì)網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備的重量，以使穿戴設(shè)備滿(mǎn)足重量要求，提高設(shè)備透氣性能。同時(shí)，該方法還能夠設(shè)置壓力閾值，并根據(jù)閾值范圍檢測(cè)壓力閾值，以使穿戴設(shè)備滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，方便患者使用。

具體地，在設(shè)置壓力閾值和閾值范圍時(shí)，該方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和壓力閾值，確定第一鏤空點(diǎn)之前，該方法還能夠根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息和每個(gè)作用點(diǎn)的受力值，確定壓力閾值和閾值范圍。在此，該方法能夠結(jié)合材料性能和每個(gè)作用點(diǎn)的受力狀況，確定壓力閾值和閾值范圍，以保證穿戴設(shè)備的強(qiáng)度要求，同時(shí)也為修正壓力閾值提供信息支持，有助于快速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)穿戴設(shè)備，滿(mǎn)足患者對(duì)于重量、貼合度和透氣性的需求。

具體地，在網(wǎng)格設(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)方面，該方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：根據(jù)泰森多邊形生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格，網(wǎng)格生成算法包括泰森多邊形生成算法。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，該方法可以根據(jù)第一鏤空點(diǎn)構(gòu)建三角形，形成delaunay三角網(wǎng)，并確定每個(gè)三角形的圓心點(diǎn)，由每個(gè)三角形的圓心點(diǎn)構(gòu)建凸多邊形。在此，該方法結(jié)合穿戴設(shè)備的受力分布，進(jìn)行領(lǐng)域分析，以確定網(wǎng)格，既能夠保證穿戴設(shè)備的強(qiáng)度要求，又能夠提高穿戴設(shè)備的美觀(guān)程度。

為了進(jìn)一步提高本實(shí)施例面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)方法的用戶(hù)體驗(yàn)，具體地，該方法還能夠合成脈沖超聲波，以刺激軟骨，促進(jìn)軟骨再生，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：在生成打印參數(shù)之后，該方法還能夠

按照預(yù)設(shè)波形參數(shù)，產(chǎn)生正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，

將正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)合成脈沖正弦波信號(hào)，

將脈沖正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖超聲波，脈沖超聲波用于刺激受損肢體的軟骨，以促進(jìn)軟骨再生，有助于提高患者的舒適程度，加快患者康復(fù)進(jìn)度。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以通過(guò)電感電容匹配電路將脈沖正弦波信號(hào)傳遞給超聲波換能器，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，輸出低強(qiáng)度脈沖超聲波。

其中，按照預(yù)設(shè)波形參數(shù)，產(chǎn)生正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：按照正弦波參數(shù)，產(chǎn)生1.5mhz的正弦波信號(hào)。

按照脈沖寬度調(diào)制參數(shù)，產(chǎn)生頻率為1khz、脈沖寬度為200μs且占空比為20％的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以通過(guò)處理器產(chǎn)生正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。

將正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)合成脈沖正弦波信號(hào)，具體包括：按照預(yù)設(shè)的可變的電壓值調(diào)整增益放大倍率，并按照調(diào)整后的增益放大倍率放大正弦波信號(hào)，具體可以采用增益放大器進(jìn)行增益放大處理；將增益放大后的正弦波信號(hào)進(jìn)行功率放大處理，具體可以采用功率放大器進(jìn)行功率放大處理；將功率放大后的正弦波信號(hào)與頻率為1khz、脈沖寬度為200μs且占空比為20％的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)進(jìn)行合成，形成信號(hào)頻率為1.5mhz的脈沖正弦波信號(hào)。在此，該方法通過(guò)設(shè)置正弦波信號(hào)的頻率和脈沖寬度調(diào)制信息的頻率、占空比等參數(shù)，以提高脈沖超聲波對(duì)軟骨的刺激程度，以促進(jìn)損傷軟骨生長(zhǎng)，也可以對(duì)老年人的膝關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行刺激，進(jìn)而延緩軟骨退化。

第二方面，本發(fā)明提供一種面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)裝置，該裝置包括肢體外形數(shù)據(jù)獲取模塊1、穿戴設(shè)備模型構(gòu)建模塊2、受力模擬模塊3、網(wǎng)格生成模塊4和打印參數(shù)確定模塊5，肢體外形數(shù)據(jù)獲取模塊1用于獲取用戶(hù)的掃描數(shù)據(jù)；對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，獲取肢體外形數(shù)據(jù)。穿戴設(shè)備模型構(gòu)建模塊2用于根據(jù)預(yù)獲取的佩戴信息和肢體外形數(shù)據(jù)，構(gòu)建穿戴設(shè)備模型；根據(jù)該用戶(hù)的患病狀況，確定穿戴設(shè)備與人體皮膚的間隙值；按照間隙值，修正穿戴設(shè)備模型的參數(shù)。受力模擬模塊3用于為修正后的穿戴設(shè)備模型設(shè)置作用點(diǎn)；根據(jù)佩戴信息，確定肢體活動(dòng)范圍；根據(jù)肢體外形數(shù)據(jù)和修正后的穿戴設(shè)備模型，按照肢體活動(dòng)范圍，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，獲取每個(gè)作用點(diǎn)的受力值。網(wǎng)格生成模塊4用于根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和壓力閾值，確定第一鏤空點(diǎn)；根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格；根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息，計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量；根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量和目標(biāo)重量，確定目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型。打印參數(shù)確定模塊5用于根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型和修正后的穿戴設(shè)備模型，生成打印參數(shù)。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)施例提供的面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)裝置，能夠從掃描數(shù)據(jù)中提取肢體外形數(shù)據(jù)，構(gòu)建穿戴設(shè)備模型，并結(jié)合患者的患病狀況和佩戴方式，修正穿戴設(shè)備模型的參數(shù)，保障穿戴設(shè)備與人體皮膚之間具有良好的貼合度，提高患者佩戴時(shí)的舒適程度。

同時(shí)，該裝置還能夠進(jìn)行受力模擬，根據(jù)受力分布狀況，在穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)網(wǎng)格，確定鏤空部分，以提高穿戴設(shè)備的透氣性，減輕穿戴設(shè)備自身的重量，也方便對(duì)病患處進(jìn)行清洗、換藥和觀(guān)察。并且，該裝置還能夠?qū)⒋_定網(wǎng)格類(lèi)型的穿戴設(shè)備模型，生成3d打印參數(shù)，以便于快速制作穿戴設(shè)備，確保穿戴設(shè)備的精度。

因此，本實(shí)施例面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)裝置，能夠結(jié)合肢體外形數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人體穿戴設(shè)備，減輕穿戴設(shè)備對(duì)人體的壓力和穿戴設(shè)備重量，提高穿戴設(shè)備與人體的貼合度，增強(qiáng)透氣性。

為了進(jìn)一步提高本實(shí)施例面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)裝置的準(zhǔn)確性，具體地，網(wǎng)格生成模塊4在根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量和目標(biāo)重量，確定網(wǎng)格類(lèi)型時(shí)，具體用于：判斷設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量是否小于等于目標(biāo)重量：若是，則將第一網(wǎng)格設(shè)置為目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型；若否，則根據(jù)當(dāng)前質(zhì)量和目標(biāo)重量，調(diào)整壓力閾值，并檢驗(yàn)調(diào)整后的壓力閾值是否超出預(yù)設(shè)的閾值范圍：若是，則生成提示信息，若否，則根據(jù)每個(gè)作用點(diǎn)的受力值和調(diào)整后的壓力閾值，確定第二鏤空點(diǎn)；根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第二鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格；根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息，計(jì)算設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量，并判斷當(dāng)前重量是否小于目標(biāo)重量，若是，則將第一網(wǎng)格設(shè)置為目標(biāo)網(wǎng)格類(lèi)型，若否，則再次調(diào)正壓力閾值，直至設(shè)計(jì)第二網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備模型的當(dāng)前重量小于等于目標(biāo)重量。在此，該網(wǎng)格生成模塊4采用多次迭代的方式，確定設(shè)計(jì)網(wǎng)格后的穿戴設(shè)備的重量，以使穿戴設(shè)備滿(mǎn)足重量要求，提高設(shè)備透氣性能。同時(shí)，該網(wǎng)格生成模塊4還能夠設(shè)置壓力閾值，并根據(jù)閾值范圍檢測(cè)壓力閾值，以使穿戴設(shè)備滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，方便患者使用。

并且，該裝置還包括閾值設(shè)置模塊，閾值設(shè)置模塊用于根據(jù)預(yù)設(shè)置的材料信息和每個(gè)作用點(diǎn)的受力值，確定壓力閾值和閾值范圍。在此，該閾值設(shè)置模塊能夠結(jié)合材料性能和每個(gè)作用點(diǎn)的受力狀況，確定壓力閾值和閾值范圍，以保證穿戴設(shè)備的強(qiáng)度要求，同時(shí)也為修正壓力閾值提供信息支持，有助于快速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)穿戴設(shè)備，滿(mǎn)足患者對(duì)于重量、貼合度和透氣性的需求。

具體地，在網(wǎng)格設(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)方面，網(wǎng)格生成模塊4在根據(jù)網(wǎng)格生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格時(shí)，具體用于：根據(jù)泰森多邊形生成算法和第一鏤空點(diǎn)，在修正后的穿戴設(shè)備模型上設(shè)計(jì)第一網(wǎng)格，網(wǎng)格生成算法包括泰森多邊形生成算法。在此，該網(wǎng)格生成模塊4結(jié)合穿戴設(shè)備的受力分布，進(jìn)行領(lǐng)域分析，以確定網(wǎng)格，既能夠保證穿戴設(shè)備的強(qiáng)度要求，又能夠提高穿戴設(shè)備的美觀(guān)程度。

為了進(jìn)一步提高本實(shí)施例面向3d打印的人體穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)裝置的用戶(hù)體驗(yàn)，具體地，該裝置還包括脈沖超聲波生成模塊，脈沖超聲波生成模塊用于按照預(yù)設(shè)波形參數(shù)，產(chǎn)生正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；將正弦波信號(hào)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)合成脈沖正弦波信號(hào)；將脈沖正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖超聲波，脈沖超聲波用于刺激受損肢體的軟骨。在此，脈沖超聲波生成模塊能夠合成脈沖超聲波，以刺激軟骨，促進(jìn)軟骨再生，有助于提高患者的舒適程度，加快患者康復(fù)進(jìn)度。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。