一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，同時(shí)還涉及一種采用此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)壓強(qiáng)力學(xué)定律P=F\S，F(xiàn)體重不變，增大S受力面積，而減少P壓強(qiáng)，使人體腳部壓強(qiáng)均勻。無論是行走，站立時(shí)腳部均勻的分散負(fù)載。為了達(dá)到這一目的，快速自動(dòng)化制造出符合個(gè)體差異的鞋底，是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
[0003]在整個(gè)鞋類自動(dòng)化制造流程中，使用足部掃描裝置獲取人的足部三維信息是至關(guān)重要的一環(huán)，因此，只有準(zhǔn)確而快速地獲取到足部壓力狀態(tài)下的三維圖像數(shù)據(jù)，才能根據(jù)其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地直接生成足底鏡像的三維數(shù)據(jù)制造出鞋底。
[0004]目前，雖然已經(jīng)有不少包括國內(nèi)外的公司推出了基于激光的三維足部掃描裝置，但仍然存在一臺(tái)三維激光足部掃描儀的價(jià)格通常在幾十萬人民幣左右，設(shè)備技術(shù)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其造價(jià)相對(duì)較高的問題；同時(shí)掃描時(shí)沒有考量腳部在受壓狀態(tài)下，骨骼，軟組織，皮膚的三維尺寸變形很大，沒有統(tǒng)一的基準(zhǔn)平面，獲得腳部的三維圖像數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題，因此制造一臺(tái)實(shí)用、便宜、結(jié)構(gòu)簡單和數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確的三維足部掃描裝置就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集處理方法的技術(shù)方案，解決現(xiàn)有的足部掃描裝置，不能夠在足部真實(shí)受壓力的情況下獲得腳部準(zhǔn)確的三維圖像數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)運(yùn)算復(fù)雜和成本高的問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，包括三維數(shù)據(jù)采集裝置和計(jì)算機(jī)，三維數(shù)據(jù)采集裝置的采集信號(hào)送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，所述三維數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)采集器、第一相機(jī)和第二相機(jī)，數(shù)據(jù)采集器設(shè)置有固定邊框及面積尺寸的透明上頂面，第一相機(jī)和第二相機(jī)相對(duì)設(shè)置在數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的兩側(cè)，且第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭朝向上頂面。
[0007]第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭與上頂面分別形成對(duì)稱的固定夾角。
[0008]數(shù)據(jù)采集器的上頂面分為左腳區(qū)和右腳區(qū)，第一相機(jī)和第二相機(jī)分別設(shè)置有信號(hào)遠(yuǎn)傳端口，相機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過信號(hào)遠(yuǎn)傳端口送至計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理。
[0009]數(shù)據(jù)采集器的上頂面的上表面還設(shè)置有一層彈性透明層。
[0010]夾角的角度為10?80度。
[0011]本發(fā)明還提供一種數(shù)據(jù)采集處理方法，包括如下步驟:步驟I計(jì)算機(jī)通過對(duì)第一相機(jī)和第二相機(jī)拍攝的分別包含左右腳底不同角度的二張照片中的特征點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別腳底的尺寸、局部特征與輪廓線，并進(jìn)行兩兩匹配；步驟2根據(jù)匹配的結(jié)果計(jì)算出視差值；步驟3將視差值信息與原始照片結(jié)合在一起，得到照片中腳底表面的三維點(diǎn)云；步驟4根據(jù)三維點(diǎn)云構(gòu)建出腳底三維模型。
[0012]識(shí)別物體的局部特征與輪廓線并且對(duì)二張照片進(jìn)行匹配采用SIFT算法；計(jì)算出視差值是采用Levenberg-Marquardt算法；進(jìn)行多視立體重建建立腳底表面的三維點(diǎn)云；根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用泊松表面重建算法得出腳底三維模型。
[0013]SIFT算法是提取局部特征的算法，在尺度空間尋找極值點(diǎn)，提取位置，尺度，旋轉(zhuǎn)不變量；SIFT算法步驟為檢測(cè)尺度空間極值點(diǎn)精確定位極值點(diǎn)，為每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)指定方向參數(shù)，關(guān)鍵點(diǎn)描述子的生成。
[0014]計(jì)算出視差值又稱運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算二張照片之間相應(yīng)像素的視差值從而確定深度輸出大小。
[0015]本發(fā)明的有益效果是足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)對(duì)采集的兩張照片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理運(yùn)算，再由計(jì)算機(jī)生成三維模型，整個(gè)裝置的生產(chǎn)成本非常低，結(jié)構(gòu)運(yùn)算簡單，能夠快速準(zhǔn)確度的獲取足底真實(shí)壓力三維圖像數(shù)據(jù)，減少了掃描所需時(shí)間。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:1-第一相機(jī)，2-第二相機(jī)，3-上頂面，4-彈性透明層，5-計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)施例提供一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，包括三維數(shù)據(jù)采集裝置和計(jì)算機(jī)5，三維數(shù)據(jù)采集裝置的采集信號(hào)送至計(jì)算機(jī)5進(jìn)行運(yùn)算處理，所述三維數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)采集器、第一相機(jī)I和第二相機(jī)2，數(shù)據(jù)采集器設(shè)置有固定邊框及面積尺寸的透明上頂面3，第一相機(jī)I和第二相機(jī)2相對(duì)設(shè)置在數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的兩側(cè)，且第一相機(jī)I和第二相機(jī)2的鏡頭朝向上頂面3。
[0019]第一相機(jī)I和第二相機(jī)2的鏡頭與上頂面3分別形成對(duì)稱的固定夾角。
[0020]數(shù)據(jù)采集器的上頂面3分為左腳區(qū)和右腳區(qū)，第一相機(jī)I和第二相機(jī)2分別設(shè)置有信號(hào)遠(yuǎn)傳端口，相機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過信號(hào)遠(yuǎn)傳端口送至計(jì)算機(jī)5運(yùn)算處理。
[0021]數(shù)據(jù)采集器的上頂面的上表面還設(shè)置有一層彈性透明層4。
[0022]夾角的角度為60度。
[0023]本實(shí)施例還提供一種數(shù)據(jù)采集處理方法，采用雙目視覺原理的拍照三維建模方法，包括如下步驟:步驟I計(jì)算機(jī)通過對(duì)第一相機(jī)I和第二相機(jī)2拍攝的分別包含左右腳底不同角度的二張照片中的特征點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別腳底的尺寸、局部特征與輪廓線，并進(jìn)行兩兩匹配；步驟2根據(jù)匹配的結(jié)果計(jì)算出視差值；步驟3將視差值信息與原始照片結(jié)合在一起，得到照片中腳底表面的三維點(diǎn)云；步驟4根據(jù)三維點(diǎn)云構(gòu)建出腳底三維模型。
[0024]其中腳底尺寸采用兩臺(tái)性能相同、鏡頭參數(shù)一致相機(jī)相隔一定距離、固定夾角放置的兩臺(tái)相機(jī)，同時(shí)對(duì)場景中同一物體進(jìn)行拍攝，在上訴前提下，得到的兩幅圖像，通過對(duì)這兩幅圖像進(jìn)行匹配后，再結(jié)合三角測(cè)量原理計(jì)算同一事物在這兩幅圖像上的成像偏差，從而反求出此事物的立體信息，而這個(gè)偏差，是可以通過三角函數(shù)計(jì)算出被測(cè)物體腳底固定的、絕對(duì)定值尺寸的?；蛘咭部梢岳蒙享斆嫒【翱虻墓潭ǔ叽缱鳛閰⒖紨?shù)值，即在三維重建后，有了相對(duì)尺寸后，以取景框的固定尺寸作為參考數(shù)值，而標(biāo)定出被測(cè)物體腳底的固定的、絕對(duì)定值尺寸。
[0025]識(shí)別物體的局部特征與輪廓線并且對(duì)二張照片進(jìn)行匹配采用SIFT算法；計(jì)算出視差值是采用Levenberg-Marquardt算法；進(jìn)行多視立體重建建立腳底表面的三維點(diǎn)云；根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用泊松表面重建算法得出腳底三維模型。
[0026]SIFT算法是提取局部特征的算法，在尺度空間尋找極值點(diǎn)，提取位置，尺度，旋轉(zhuǎn)不變量；SIFT算法步驟為檢測(cè)尺度空間極值點(diǎn)精確定位極值點(diǎn)，為每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)指定方向參數(shù)，關(guān)鍵點(diǎn)描述子的生成。
[0027]計(jì)算出視差值又稱運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算二張照片之間相應(yīng)像素的視差值從而確定深度輸出大小。
[0028]本實(shí)施例的有益效果是足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)對(duì)采集的兩張照片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理運(yùn)算，再由計(jì)算機(jī)生成三維模型，整個(gè)裝置的生產(chǎn)成本非常低，結(jié)構(gòu)運(yùn)算簡單，能夠快速準(zhǔn)確度的獲取足底真實(shí)壓力三維圖像數(shù)據(jù)，減少了掃描所需時(shí)間。
[0029]本實(shí)施例是根據(jù)特定實(shí)施例進(jìn)行描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白在不脫離本發(fā)明范圍時(shí)，可進(jìn)行各種變化和等同替換。此外，為適應(yīng)本實(shí)施例技術(shù)的特定場合或材料，可對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行諸多修改而不脫離其保護(hù)范圍。因此，本實(shí)施例并不限于在此公開的特定實(shí)施例，而包括所有落入到權(quán)利要求保護(hù)范圍的實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于:包括三維數(shù)據(jù)采集裝置和計(jì)算機(jī)，三維數(shù)據(jù)采集裝置的采集信號(hào)送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，所述三維數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)采集器、第一相機(jī)和第二相機(jī)，數(shù)據(jù)采集器設(shè)置有固定邊框及面積尺寸的透明上頂面，第一相機(jī)和第二相機(jī)相對(duì)設(shè)置在數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的兩側(cè)，且第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭朝向上頂面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于:第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭與上頂面分別形成對(duì)稱的固定夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集器的上頂面分為左腳區(qū)和右腳區(qū)，第一相機(jī)和第二相機(jī)分別設(shè)置有信號(hào)遠(yuǎn)傳端口，相機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過信號(hào)遠(yuǎn)傳端口送至計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集器的上頂面的上表面還設(shè)置有一層彈性透明層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于:夾角的角度為10?80度。
6.采用權(quán)利要求1至5任一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理方法，其特征在于包括如下步驟:步驟I計(jì)算機(jī)通過對(duì)第一相機(jī)和第二相機(jī)拍攝的分別包含左右腳底不同角度的二張照片中的特征點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別腳底的尺寸、局部特征與輪廓線，并進(jìn)行兩兩匹配；步驟2根據(jù)匹配的結(jié)果計(jì)算出視差值；步驟3將視差值信息與原始照片結(jié)合在一起，得到照片中腳底表面的三維點(diǎn)云；步驟4根據(jù)三維點(diǎn)云構(gòu)建出腳底三維模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)采集處理方法，其特征在于:識(shí)別物體的局部特征與輪廓線并且對(duì)二張照片進(jìn)行匹配采用SIFT算法；計(jì)算出視差值是采用Levenberg-Marquardt算法；進(jìn)行多視立體重建建立腳底表面的三維點(diǎn)云；根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用泊松表面重建算法得出腳底三維模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)采集處理方法，其特征在于:SIFT算法是提取局部特征的算法，在尺度空間尋找極值點(diǎn)，提取位置，尺度，旋轉(zhuǎn)不變量；SIFT算法步驟為檢測(cè)尺度空間極值點(diǎn)精確定位極值點(diǎn)，為每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)指定方向參數(shù)，關(guān)鍵點(diǎn)描述子的生成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)采集處理方法，其特征在于:計(jì)算出視差值又稱運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算二張照片之間相應(yīng)像素的視差值從而確定深度輸出大小。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集處理方法，包括三維數(shù)據(jù)采集裝置和計(jì)算機(jī)，三維數(shù)據(jù)采集裝置的采集信號(hào)送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，所述三維數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)采集器、第一相機(jī)和第二相機(jī)，數(shù)據(jù)采集器設(shè)置有固定邊框及面積尺寸的透明上頂面，第一相機(jī)和第二相機(jī)相對(duì)設(shè)置在數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的兩側(cè)，且第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭朝向上頂面；足底三維數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)對(duì)采集的兩張照片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理運(yùn)算，再由計(jì)算機(jī)生成三維模型，整個(gè)裝置的生產(chǎn)成本非常低，結(jié)構(gòu)運(yùn)算簡單，能夠快速準(zhǔn)確度的獲取足底真實(shí)壓力三維圖像數(shù)據(jù)，減少了掃描所需時(shí)間。
【IPC分類】A43D1-02
【公開號(hào)】CN104665107
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510103497
【發(fā)明人】徐文星, 陳曉強(qiáng), 樂洋, 許超逸, 熊海艷
【申請(qǐng)人】南京腳度健康科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日