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Detailed Modeling of the Human Body in Motion to Investigate the Electromagnetic Influence of Fields in a Realistic Environment

Nikolovski, Marija :
Detailed Modeling of the Human Body in Motion to Investigate the Electromagnetic Influence of Fields in a Realistic Environment.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2018)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Detailed Modeling of the Human Body in Motion to Investigate the Electromagnetic Influence of Fields in a Realistic Environment
Language: English
Abstract:

This dissertation focuses on generalization and enhancement of the poser program called “BodyFlex”, in order to be used for deformation of different voxel-based human body models. Different postures of three voxel-based human models, HUGO, Gustav and Laura, can be generated with “BodyFlex”. The first enhancement is related to the Free Form Deformation (FFD) technique, which is already implemented in “BodyFlex”, to allow deformation of non-axis aligned human body parts. Additionally, for deformation of the elbow and body parts which could be initially bent, the Extended Free Form Deformation (EFFD) is implemented. Both techniques deform an object by applying a deformation on a lattice with a predefined shape, which embeds the original object. The first step towards the generalization of “BodyFlex” is the automatic generation of the lattices, based on the joint positions, which is introduced in this work. Another enhancement is related to the generation of a proper posture of the HUGO model for evaluation of the electromagnetic effects from mobile phones. To this aim, an algorithm for separation of the fingers based on geometrical techniques was developed. Two types of electromagnetic applications are described, which include a variety of postures of the human models that are generated by using “BodyFlex”. The first type is related to the analysis of the specific absorption rate (SAR) distribution in the human model, due to mobile phone radiation. In various simulation scenarios, the impact of the human hand’s position, as well as the influence of rings, earrings and eyeglasses on the SAR distribution are presented. The second type studies the influence of the position and the geometry of the human models on the SAR distribution. Three voxel-based human models, HUGO, Gustav and Laura, in a standing and sitting position are exposed to electromagnetic waves. The results for the whole body averaged SAR and the localized SAR distribution of the sitting human models are compared to the standing human models.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Diese Dissertation befasst sich mit der Verallgemeinerung und Erweiterung des Posierungs-Programms “BodyFlex” für dessen Verwendung mit weiteren voxelbasierten Menschmodellen. Verschiedene Posen von drei voxel-basierten Menschmodellen, HUGO, Gustav und Laura können mit “BodyFlex” erzeugt werden. Die erste Erweiterung steht in Zusammenhang mit der Free Form Deformation Technik, die bereits in “BodyFlex” implementiert ist und erlaubt die Verformung von nicht an den Koordinatenachsen ausgerichteten Körperteilen. Zusätzlich wurde zur Verformung des Ellenbogens und anderen im Ursprungsmodell gebeugten Körperteilen die Extended Free Form Deformation Technik implementiert. Beide Techniken verformen Objekte durch Anwendung eines Gitters in vordefinierter Form, das das Originalobjekt einschließt. Der erste Schritt zur Verallgemeinerung von “BodyFlex” in dieser Dissertation ist die automatische Erzeugung der Gitter anhand von Gelenkpositionen. Eine weitere Verbesserung ist die Erzeugung von Posen, die zur Simulation elektromagnetischer Felder mit Mobiltelefonen geeignet sind. Hierfür wurde ein Algorithmus zur Separation der Finger basierend auf geometrischen Techniken entwickelt. Zwei Anwendungstypen werden beschrieben, die eine Vielzahl von mit “BodyFlex” generierten Posen beinhalten. Der erste Typ ist die Analyse der Verteilung der spezifischen Absorptionsrate (SAR) der Strahlung von Mobiltelefonen im Menschmodell. In verschiedenen Simulationsszenarien wird der Einfluss der Handposition sowie von Ringen, Ohrringen und Brillen auf die SAR-Verteilung vorgestellt. Der zweite Anwendungstyp untersucht den Einfluss der Position und Geometrie von Menschmodellen auf die SAR Verteilung. Drei voxelbasierte Menschmodelle, HUGO, Gustav und Laura werden in stehender und sitzender Haltung elektromagnetischen Wellen ausgesetzt. Die Ergebnisse der ganzkörpergemittelten SAR und der lokalen SAR-Verteilung des sitzenden Menschmodells werden mit dem stehenden verglichen.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Computational Electromagnetics > Computational Engineering
Date Deposited: 21 Feb 2018 08:16
Last Modified: 21 Feb 2018 08:16
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-72487
Referees: Weiland, Prof.Dr. Thomas and De Gersem, Prof.Dr. Herbert
Refereed: 12 July 2017
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/7248
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