断层摄影采集造物数据在产品设计中的应用

发布时间：2017-05-15 00:11

  本文关键词：断层摄影采集造物数据在产品设计中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人体造型艺术设计是将人体生理学与美学艺术相结合的艺术设计形式，其产品不仅要具有美学的鲜艳华丽特色，也需要真实地反映人体平面和三维形态，如高精度仿真人形玩偶艺术品、高仿真机器人产品等，都要具有高度的仿真人形态。而且现代人机工程学更是将人体生理学与艺术设计相结合，用于现代工业产品设计，如广泛服务于社会、服务于人类的、基于人机工程学设计的手机、汽车座椅等等，这些基于人机工程学设计的产品，不仅要具有艺术美，而且要符合人体生理结构，才能保证使用者的舒适性和安全性。因此，人体造型艺术设计的基础是要了解人体三维结构数据。 人体造物数据的采集，是人体艺术设计、人机工程学设计的关键。我国曾于1988年发布了国家级人体尺寸数据（GB1000-88），该组数据距今已超过25年，另一方面，限于当时的科技手段，该组数据是以人工测量为基础，以肉眼观察体表关节活动点为依据，测量的数值不能精准反映人体骨骼特征和骨骼自然状态，如人类椎骨的自然弯曲程度，而且该组数据也不能反映人体内部结构。虽然现代的录像、摄影及机械测量方法能提供一定的人体自然状态表面参考数据，如人类腰部的弯曲程度，供基于人机工程学的汽车座椅设计参考等，但是录像、摄影及机械测量同样不能精准反映人体骨骼特征和内部结构，而一些用于高精度仿真人试验的模拟人产品，如观察汽车碰撞等对人体内部脏器损伤的高仿真人形产品，则需要真实的反映人体三维特征和内部构造。而如何观察人类活体状态下的三维数据、骨骼特征及内部构造，作为现代可视医学的代表——计算机断层摄影（Computed Tomography，CT），为我们提供了全面观察人体的机会。计算机断层摄影不仅可以平面及三维地观察人类活体骨骼特征和内部结构，还可精确测量人类活体表面和内部结构数据。因此，本论文利用现代计算机断层摄影对40例18~30周岁的健康成年人体造物数据进行采集，并进一步探讨人体造物数据在产品设计中的应用。 本研究选择人头部、四肢及躯干等骨骼特征明显的部位作为测量的基准点，利用螺旋型计算机断层摄影采集人体各点线面的三维数据，对人体计算机断层摄影平扫图像和三维图像进行数字化数据处理，以身高为基础计算人体各部位与身高的美学量化比例。利用计算机断层摄影采集的18岁~30岁人体造物数据显示，男女大腿长度/身高比值有高达1.6个百分点的差异，男女头高/身高比值也有1.8个百分点的差别，而且男女臀宽/身高比值还有高达2个百分点的差别，男女这种骨骼的差异可能是男女性别差异的一个重要特征，这种差异也是人体艺术设计模拟人形玩偶产品的重要科学依据。计算机断层摄影采集的人体造物数据不仅可以数据化，而且可以精确到0.01mm，由于是采用计算机分析，因此，使得大样本采集人类活体数据进行统计分析成为可能。研究进一步利用图像制备软件，根据人体最适的比例绘制了模拟人体三维图像，并根据人体三维图像，制备了具有立体真实感的三维人形玩偶实物。 人体造物数据不仅可用于广告、电子游戏、影视动漫及人形玩偶产品的人体艺术设计方面，随着现代科技的发展，基于人机工程学的大量工业产品设计也需要人体造物数据作为基础。由于所有的产品设计都是为了服务于社会、服务于人类，因此，在产品设计中除了需要体现产品的实用价值，还要体现产品设计的艺术价值，更要注重产品设计的人性化理念，只有这样的设计产品才可以符合市场和大众的需求。通过计算机断层摄影采集造物数据可以将人类的活体数据归纳整理，在设计中通过参考此类数据，进一步用于人机工程学的汽车座椅设计、手机设计、鼠标设计以及更多的产品设计，，使产品更具舒适性、安全性、以及与人体的契合性，充分体现以人为本的产品设计理念。 因此，本论文不仅利用计算机断层摄影成功采集了人体数据，用于艺术设计，同时，也是将现代医学与艺术设计相结合的一次尝试。
【关键词】：艺术设计 计算机断层摄影 人体 三维成像 人机工程学
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB472
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 文献扫描10-15
• 1.1 人体艺术设计与人体造物数据采集11-12
• 1.2 计算机断层摄影采集人活体数据12-13
• 1.3 计算机断层摄影采集人体数据的优点13
• 1.4 课题研究的目的和特色13-15
• 1.4.1 研究设计的目的13-14
• 1.4.2 研究设计的特色14
• 1.4.3 研究设计的市场前景14-15
• 第2章 研究方法15-19
• 2.1 数据采集准备15
• 2.2 测量方法15-16
• 2.3 搜集相关产品资料及绘制设计草图16-17
• 2.4 产品设计方案17-19
• 第3章 研究结果19-30
• 3.1 计算机断层摄影采集人体数据19-22
• 3.2 男女主要人体骨骼数据差异分析22-23
• 3.3 男女主要人体特征部位密度分析23-28
• 3.4 模拟人产品设计28-30
• 第4章 人体造物数据在工业产品设计中的应用30-36
• 4.1 基于人机工程学产品设计的人体数据来源30-34
• 4.2 人体造物数据在人机工程学汽车座椅设计中的应用34-35
• 4.3 人体造物数据在更多产品设计中的应用35-36
• 第5章 结论36-37
• 参考文献37-39
• 科研成果39-40
• 致谢40-41
• 附图41-46

【参考文献】

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1 张绍祥,刘正津,谭立文,邱明国,李七渝,李恺,崔高宇,郭燕丽,刘光久,单锦露,刘继军,张伟国,陈金华,王健,陈伟,陆明,游箭,庞学利,肖红;第3例中国数字化可视人体数据集报告[J];第三军医大学学报;2003年15期

2 柳博洋;潘秀云;陈明欣;傅黎明;;利用电子计算机断层摄影采集健康成年人体平面及三维数据的初步尝试[J];科教导刊(上旬刊);2011年04期

3 王燕;;绘画艺术的延伸与发展:数码艺术[J];内蒙古师范大学学报(哲学社会科学版);2008年S3期

  本文关键词：断层摄影采集造物数据在产品设计中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：366530