基于特征光斑的脚部模型重建方法技术

本发明专利技术提供了一种基于特征光斑的脚部模型重建方法，其步骤包括：步骤A.建立测量系统获取脚面及脚底图像；步骤B.基于预设判断条件将脚底图像分割成足弓和足曲区域；步骤C.分类足弓和足曲图案区域内像素点，获取足曲部分像素点灰度值；步骤D.视足弓区域像素点高度为0，基于图像灰度值参数库计算足曲区域像素点高度值；步骤E.合并足弓和足曲区域高度值点云模型形成三维重建，从而精确的实现对脚底三维模型的重建，同时重建过程无需昂贵及复杂的检测设备，且不易受到环境光的影响，实现了快速索轮廓提取、索形三维重建等功能，节省了设备成本，缩短了三维重建时间，且稳定，鲁棒性较佳。

【技术实现步骤摘要】
基于特征光斑的脚部模型重建方法
本专利技术涉及三维模型重建技术，尤其涉及基于特征光斑重建脚部模型的技术。
技术介绍
近年来，随着光学测量技术的普及，光学和计算机技术的非接触式足部自动测量逐渐得到应用和普及。目前现有技术在本领域具有几种技术方向，例如基于激光扫描的脚式测量技术，基于计算机视觉和图像处理技术足三维测量技术等。虽然现有技术的这些测量结果是有效和准确的。然而现有技术只注重脚背的三维重建，却忽视了脚底的模型的建立，从而使得现有技术的足形三维重建并不完整。造成此类问题产生的原因在于，现有技术在足部重建过程中，被测者往往是站在检测平台上，因此只有脚背是暴露在检测范围内的，而唯一脚底这一部分很容易被忽视，然而这种忽视却是致命的，因为根据人体学而言，正常人体的脚底实际上是具有起伏部分拱起的，而并非平板的，因此这一特点是不能低估的，否则脚部的三维重建后的数据是失实的，如果根据此类数据定制的产品，如鞋子等适用于人体脚底的产品即会使人产生不适感。因为根据人体脚底的足弓结构特点，足弓至少分为三种类型：高弓、正弓和平弓，因此获取此类脚底三维数据有显得尤其重要了。此外现有基于现有技术的激光三维重建测量系统有两个缺点：其一图像传感器为避免干扰通常成本极高；其二扫描时间较长。而JoewonoWidjaja先生提出的利用非结构化照明重建脚底表面的方案，即利用液晶显示器（LCD）投射到脚底表面的正弦光栅图案。光栅变形后的相位信息可以得出脚底高度。此方法的装置结构复杂。同时，基于结构照明的重建容易受到环境光的影响。因此综上所述目前亟待一种技术来解决上述现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的提供的一种基于特征光斑的脚部模型重建方法，运用图像处理技术，能够精确的实现对脚底三维模型的重建。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于特征光斑的脚部模型重建方法，其步骤包括：步骤A.建立测量系统获取脚面及脚底图像；步骤B.基于预设判断条件将脚底图像分割成足弓和足曲区域；步骤C.区分足弓和足曲图案区域内像素点，获取足曲部分像素点灰度值；步骤D.视足弓区域像素点高度为0，基于图像灰度值参数库计算足曲区域像素点高度值；步骤E.合并足弓和足曲区域高度值点云模型形成三维重建。优选地，所述步骤B还包括：轮廓修正，即根据脚面图像校准修正脚底图像的轮廓。优选地，步骤B中所述预设判断条件包括：根据灰度、颜色、纹理、形状中的一种或多种特征提取脚底图像中足弓和足曲区域。优选地，所述步骤B中所述预设判断条件包括：提取脚底图像足弓和足曲区域像素的特征颜色作为参考，对整个图像进行颜色滤波处理，使足弓和足曲区域与背景分离，后对图像进行阈值分割。优选地，所述图像灰度值参数库包括：建立足曲区域高度变化和灰度值的对应数据模型，以供释出对应区域像素点的高度值。本专利技术另一方面还提供了一种基于特征光斑的脚部模型重建方法，其步骤包括：步骤A.建立测量系统获取脚面及脚底图像；步骤B.基于预设判断条件将脚底图像分割成足弓和足曲部分；步骤C.判断足弓类型；步骤D.获取足弓和足曲图案区域内像素点，及该像素点灰度值；步骤E.基于图像灰度值参数库计算足弓和足曲区域像素点高度值；步骤F.合并足弓和足曲区域高度值点云模型形成三维重建。优选地，所述判断足弓类型方法包括：采用形态学方法对分割后的图像进行开运算，去除噪声和小的连通区域，得到足弓区域的二值图像，沿该二值图长度方向对去除脚趾的足弓图像等分3个相同区域；计算中间区域与总面积比值；对比预设足弓系数判断足弓类型。优选地，所述预设足弓系数的判断依据为：当足弓系数小于0.20，则属于高弓，当足弓系数大于0.26，则属于平弓，当足弓系数在0.20~0.26之间，则属于正弓。优选地，所述图像灰度值参数库包括：将脚底图像分为至少4个区域包括：前脚掌、后脚跟、足弓以及脚底拱起部分，根据步骤C的足弓类型分类统计各个区域中脚底表面点的高度信息与其在图像中对应点的灰度值的关系，建立数据模型以释出对应像素点的高度值。本专利技术另一方面还提供了一种基于特征光斑的脚部模型重建方法，其步骤包括：步骤A.建立测量系统获取脚面及脚底图像；步骤B.基于预设判断条件将脚底图像分割成足弓和足曲区域；步骤C.获取足弓和足曲图案区域内像素点，及该像素点灰度值；步骤D.基于图像灰度值参数库计算足弓和足曲区域像素点高度值；步骤E.合并足弓和足曲区域高度值点云模型形成三维重建。通过本专利技术，提供的一种基于特征光斑的脚部模型重建方法，能够精确的实现对脚底三维模型的重建，同时重建过程无需昂贵及复杂的检测设备，且不易受到环境光的影响，实现了快速索轮廓提取、索形三维重建等功能，节省了设备成本，缩短了三维重建时间，且稳定，鲁棒性较佳。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是专利技术第一实施例的步骤示意图；图2是专利技术第一实施例的测量系统的结构示意图；图3是专利技术第一实施例的测量定位区域的示意图；图4是专利技术第一实施例的脚底与背景分离的示意图，左侧图仅含足弓区域，右侧图是包涵足弓及足曲区域；图5是专利技术第一实施例的脚底与脚底二值化后的示意图，左侧图仅含足弓区域，右侧图是包涵足弓及足曲区域；图6是专利技术第一实施例的脚底与脚面示意图，左侧图为脚面二值化图，中间为未修正的脚底图，右侧为修正后的脚底图；图7是专利技术第二实施例的足弓类型计算示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本领域的技术人员更好的理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的保护范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”“步骤A”“步骤B”等是用于区别类似的对象，而并不一定用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。根据本专利技术的实施例，提供了一种本文提出了一种基于特征光斑的脚部模型重建方法，根据图1所示其主要原理通过摄像装置获取脚面、脚底的图像，运用图像处理技术将脚底图像分为2个区域：1.脚底和玻璃采集平台接触并受压形变的足弓部分；2.脚底未和玻璃采集平台接触的隆起足曲部分。把区域1中的足弓形态提取出来并将其视为脚底部最底端的平面；区域2是一个渐变的曲面，从正、底面图像中确定该隆起区域的边界，运用统计学方法，统计分析脚底高度与灰度值之间的关系，利用统计关系与灰度值得到相应点的高度值，从而实现脚底的三维重建。实施例一请参阅图1至图6，具体来说为实现基于特征光斑的脚部模型重建方法，首先需建立测量系统，其结构如图2所示，其包括一个用于站立的玻璃板20，两个相机10，11，一个镜子30和照明装置（图中未示出）。玻璃板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于特征光斑的脚部模型重建方法，其特征在于步骤包括：步骤A.建立测量系统获取脚面及脚底图像；步骤B.基于预设判断条件将脚底图像分割成足弓和足曲区域；步骤C.区分足弓和足曲图案区域内像素点，获取足曲部分像素点灰度值；步骤D.视足弓区域像素点高度为0，基于图像灰度值参数库计算足曲区域像素点高度值；步骤E.合并足弓和足曲区域高度值点云模型形成三维重建。

【技术特征摘要】
1.基于特征光斑的脚部模型重建方法，其特征在于步骤包括：步骤A.建立测量系统获取脚面及脚底图像；步骤B.基于预设判断条件将脚底图像分割成足弓和足曲区域；步骤C.区分足弓和足曲图案区域内像素点，获取足曲部分像素点灰度值；步骤D.视足弓区域像素点高度为0，基于图像灰度值参数库计算足曲区域像素点高度值；步骤E.合并足弓和足曲区域高度值点云模型形成三维重建。2.根据权利要求1所述的基于特征光斑的脚部模型重建方法，其特征在于，所述步骤B还包括：轮廓修正，即根据脚面图像校准修正脚底图像的轮廓。3.根据权利要求1所述的基于特征光斑的脚部模型重建方法，其特征在于，步骤B中所述预设判断条件包括：根据灰度、颜色、纹理、形状中的一种或多种特征提取脚底图像中足弓和足曲区域。4.根据权利要求1所述的基于特征光斑的脚部模型重建方法，其特征在于，所述步骤B中所述预设判断条件包括：提取脚底图像足弓和足曲区域像素的特征颜色作为参考，对整个图像进行颜色滤波处理，使足弓和足曲区域与背景分离，后对图像进行阈值分割。5.根据权利要求1所述的基于特征光斑的脚部模型重建方法，其特征在于，所述图像灰度值参数库包括：建立足曲区域高度变化和灰度值的对应数据模型，以供释出对应区域像素点的高度值。6.基于特征光斑的脚部模型重建方法，其特征在于步骤包括：步骤A.建立测量系统获取脚面及脚底图像；步骤B.基于预设判断条件将脚底图像分割成足弓和足曲区域；步骤C.判断足弓类型；步骤D.获取足弓和足曲图案区域内像素点...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨广达，
申请(专利权)人：上海开皇实业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31