(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111490606.4 (22)申请日 2021.12.08 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221112 江苏省徐州市铜山区大 学路1 号 (72)发明人 冯子康　叶子靖　刘嘉　张雪涵　 郑丽娜　 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于云平台的布口罩支架设计最优方 案决策系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于云平台的布口罩支 架设计最优 方案决策系统， 涉及防护用品与3D打 印技术领域， 该系统包括人脸三维建模装置、 口 罩支架三维打印装置、 口罩支架密合度检测装 置、 云决策平台和客户端； 所述人脸三维建模装 置收集人脸三维数据并传输至云决策平台， 云决 策平台依据口罩支架设计信息数据库与口罩支 架密合度检测装置反馈的口罩支架密合度数据 完成多组密合度高的口罩支架模 型设计， 并将模 型数据发送至客户端。 依据客户端的反馈数据完 成口罩支架模 型的最优选择， 并将相关数据发送 至口罩支架三维打印装置完成口罩支架的制作。 本发明能够有效提高布口罩的个 体防护能力。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 114091131 A 2022.02.25 CN 114091131 A 1.一种基于云平台的布口罩支架设计最优方案决策系统， 其特征在于， 所述系统包括 人脸三维建模装置、 口罩支架 三维打印装置、 口罩支架密合度检测装置、 云决策平台和客户 端； 所述人脸三 维建模装置包括人脸三 维尺度空间数据采集模块和三维建模数据云端传输 模块； 所述口罩支架 三维打印装置包括三维模型打印模块和口罩支架三 维模型数据云端传 输模块； 所诉口罩支架密合度检测装置包括基于低成本传感器的口罩支架密合度检测模块 与密合度数据云端传输模块； 所述云决策平台包括智能化数据汇 聚处理模块、 口罩支架设 计信息数据库、 最优方案决策模块和动态优化模块。 2.根据权利要求1所述的一种基于云平台的布口罩支架设计最优方案决策系统， 其特 征在于， 所述人脸三 维尺度空间数据采集模块采用结构光技术利用多组相机矩阵实现人脸 三维数据的获取； 所述 三维建模数据云端传输模块将三维数据传输 至云端处 理器。 3.根据权利要求1所述的一种基于云平台的布口罩支架设计最优方案决策系统， 其特 征在于， 所述口罩支架 三维数据云端传输模块获取云决策平台输出的与人脸密合度高的口 罩支架三维数据； 所述三维模型打印模块采用光固化三维打印机技术利用柔性ABS材料实 现口罩支 架模型的制作。 4.根据权利要求1所述的一种基于云平台的布口罩支架设计最优方案决策系统， 其特 征在于， 所述基于低成本传感器的口罩支架密合度监测模块通过实时测量检测过程中口罩 支架佩戴者的口罩内颗粒物数量浓度与测量环境中的颗粒物数量浓度的比值， 来反映口罩 佩戴者与口罩之间的贴合的密合程度； 所述密合度数据云端传输模块将密合度数据传输至 口罩支架设计信息数据库。 5.根据权利要求1所述的一种基于云平台的布口罩支架设计最优方案决策系统， 其特 征在于， 所述口罩支架设计信息数据库是通过海量的组合实验建立的， 即扫描海量的人脸 三维模型数据， 针对开源的口罩支架模型进行训练改造， 并采用不同的点云优化算法对于 口罩支架模型三 维数据的点云进 行进一步优化设计， 通过基于低成本传感器的口罩密合度 检测模块 获取不同点云优化方向下的口罩支架密合度演化规律， 建立口罩支架设计信息数 据库。 6.根据权利要求1所述的一种基于云平台的布口罩支架设计最优方案决策系统， 其特 征在于， 所述最优方案决策模块中针对获得 的人脸三维尺度 空间数据， 在口罩支架设计信 息数据库基础上通过Blending深度集成机器学习算法训练以筛选与人脸密合度最高的口 罩支架设计方案为目的的分类模型进 行计算， 获取与人脸密合度最高的多组口罩支架三 维 数据组。 7.根据权利要求1所述的一种基于云平台的布口罩支架设计最优方案决策系统， 其特 征在于， 所述动态优化模块根据人脸三维模型、 密合度检测数据和用户反馈不断优化更新 原口罩支架设计方案， 每隔一定周期(一周/一个月/两个月)对比改善前后的用户体验反馈 和密合度检测数据， 调整相应的 口罩支架点云优化设计方向。 8.根据权利要求1所述的一种基于云平台的布口罩支架设计最优方案决策系统， 其特 征在于， 所述客户端为多平台互通设计， 移动端和桌面端互通， IOS、 安卓、 Windows等平台互 通。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114091131 A 2一种基于云 平台的布口罩支架 设计最优方案 决策系统 技术领域 [0001]本发明涉及防护用品与3D打印技术领域， 具体涉及一种基于云平台的布口罩支架 设计最优方案决策系统。 背景技术 [0002]工业粉尘、 生物病毒等暴露因素， 为工业接尘工作者、 医护人员乃至疫情期间大众 带来了不可忽视的健康风险。 作为常见 的呼吸防护 设备， 各式各样的口罩为佩戴者提供了 保护作用。 因此， 口罩的防护性能和实际效用是最受关注的因素。 口罩的密合性反映了口罩 与佩戴者佩戴口罩时头面部的贴合程度， 贴合程度越好， 密合性则越高， 口罩的实际效用越 高。 然而， 由于不同的口罩佩戴者的面部差异较大造成同类型的防护口罩与不同使用者的 面部贴合 程度有所区别， 从而导 致了口罩对不同的佩戴者的存在 密合性差异。 [0003]在口罩中设置支架可以作为提高佩戴口罩时的密合性的一种手段， 然而使用者的 面部差异同样会引起口罩支架对不同使用者的差异 性。 因此需要一种基于使用者面部三 维 特征以及云平台的 口罩支架设计的最优方案决策的个性 化口罩支 架。 发明内容 [0004]根据本发明的目的提出的一种基于云平台 的布口罩支架设计最优方案决策系统， 包括人脸三 维建模装置、 口罩支架 三维打印装置、 口罩支架密合度检测装置、 云决策平台和 客户端； 所述人脸三维建模装置包括人脸三维尺度空间数据采集模块和三维建模数据云 端传输模块； 所述口罩支架三维打印装置包括三维模型打印模块和口罩支架三维模型数据云 端传输模块； 所述口罩支架密合度检测装置包括基于低成本传感器的口罩支架密合度检测模 块与密合度数据云端传输模块； 所述云决策平台包括智能化数据汇聚处理模块、 口罩支架设计信息数据库、 最优 方案决策模块和动态优化模块。 [0005]优选的， 所述人脸三维尺度空间数据采集模块采用结构光技术利用多组相机矩阵 实现人脸三维数据 的获取； 所述三维建模数据云端传输模块将三维数据传输至云端处理 器； 优选的， 所述口罩支架三维数据云端传输模块获取云决策平台输出的与人脸密合 度高的口罩支架三维数据； 所述三维模型打印模块采用光固化三维打印机技术利用柔性 ABS材料实现口罩支 架模型的制作； 优选的， 所述基于低成本传感器的口罩支架密合度检测模块通过实时测量检测过 程中口罩佩戴者的口罩内颗粒物数量浓度与测量环境中的颗粒物数量浓度的比值， 来反映 口罩佩戴者与口罩之间的贴合的密合程度； 所述密合度数据云端传输模块将密合度数据传说　明　书 1/5 页 3 CN 114091131 A 3