用于脚部形状生成的方法和系统技术方案

用于脚部形状生成的方法和系统。基于数字照片和数据来提供三维点云信息给鞋类设计者和制造商以实现鞋类定制的脚部形状生成系统。对象站在自包含的平台上，该平台配备有照相机和计算机。一组数字照相机６０１、６０２、６０３、６０４被定位以从不同的视图捕获图像。专门的校准夹具１４０１被优选地用于将图像像素数据转换为现实世界尺寸的软件。该软件还从图像１５０４提取脚部轮廓１５０９并因此从脚部形状数据库１５１３搜索类似的脚部形状。接着从类似的形状中生成实时平均脚部形状１５１５，此后使用人的尺寸和获得的脚部轮廓来修改该实时平均脚部形状。修改的脚部形状的三维坐标１５１７因此可以用于鞋子的最后制作或使脚部适合鞋子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于从照片或数字图像中获取和生成三维(3D) 形状的方法和系统.本专利技术将特别用于制造定制的鞋，对于制造定制 的鞋来说需要人类脚部形状的3D信息，本专利技术还涉及在这种方法中使 用的数据库和用于模拟鞋子内侧脚部形状的装置。
技术介绍
对于鞋来说重要的是合脚，因为存在很多因为不合脚的鞋所引起 的伤害和问题，比如起疱、擦伤、囊炎、脚部疲惫和脚痛，合脚的有 效方法是根据每个特定的穿戴者来定制鞋的尺寸。尽管大规模定制的 技术对于鞋类制造商来说是可用的，但是获得精确脚部尺寸的成本仍 然非常高，限制了定制鞋的可用性.因此，非常期望有提供脚部的全 面3D信息的^f氐成本和实用方法。鞋类定制不能在没有脚部尺寸的情况下进行。将鞋与脚部匹配的 最简单的方法通常已知为尺寸系统(sizing system)。在鞋尺寸系 统下，鞋是基于若干预定义尺寸来制作的。已经使用数字(例如UK 81/2, US 9， FR 422/3和JP 270是相同的尺寸)或符号(AAAA, AAA, AA， A， B， C， D， E， EE， EEE， EEEE等)来编码每个标准的尺寸.尽管鞋尺 寸系统简单，但是它们不保证鞋合脚，因为标准尺寸只基于平均脚部 长度和宽度的两个脚部尺寸，并且有时只基于脚部长度.实际上普遍 的是，人们尤其是那些脚部宽的人们发现对于他们所要求的长度来说 鞋太窄了，反之亦然.结果，鞋类购买者必须因为缺少合脚的鞋子而 对所需要的适合妥协.在尺寸系统中考虑更多的脚部尺寸将改善该情况.因此，更好的 方法是使用无限量的脚部尺寸来生成相同形状的鞋。已经为脚部形状 获取开发了各种类型的系统。许多这些系统使用移动激光束来扫描脚 部并且输出脚部表面点的坐标.来自发射体的激光束在从脚部表面反 射之后由接收机捕获。那么可以根据时间间隔来计算该表面和发射体 之间的距离。其它系统使用激光束来加亮脚部表面的横截面并接着捕获每个横截面的图像来构建脚部形状.尽管这些系统提供了精确的形 状信息，但是高的设置成本限制了它们在零售商店中的应用.另一个 缺点在于，移动激光束的速度不能处于无限的速度，因此在被获取形 状的对象上的任何运动有时必须静止。扫描的时间越长，人和脚部将 越可能移动.这导致了不可控制的误差.一些系统不使用高成本的激光束。代替地，它们利用称为"立体声距离成像(stereo range images)"的方法，该方法考虑来自不 同视点的一系列图像，并接着利用三角测量技术来计算形状信息.一 般地，"立体声距离成像"要求大的在已知位置处的照相机的阵列或 者拍摄大量图像(范围从27到高达670 )的可移动照相机.这两个方 法都占据了用于照相机阵列的非常大的空间或者具有长的处理时间 而导致对象移动误差。U.SPat. No. 3, 404， 468描述了周围长度调整的鞋是由弹性可伸 展的元件制成并且固定在上部的边缘之间。这使得鞋的上部由穿戴者 的脚部伸展，使得可适应变化的宽度.U.SPat. No. 5， 596， 770描述了一种用于合脚的具有可调整尺寸 的双层充气式短袜.充气式脚趾軍和脚后跟套环位于内层和外层之间 以便适应穿戴者的脚趾区域和脚后跟区域.穿戴者被允许通过操纵手 指泵和气体释放机构来控制脚趾革和脚后跟套环的充气以改变短袜 的尺寸和合适度。U. SPat. No. 6, 684，411描述了一种类短袜的医疗设备，具有脚 后跟和脚趾套，其允许液体药水或药物施加到用户的脚部.这允许药 物保持在短袜内并在一个时间段上緩慢地释放药物，U.SPat. No. 3, 872，515描述了外科手套是用非常薄的不引起过 敏的材料比如硅橡胶制成的.这种手套提供紧的适合度，在穿戴者的 手部上形成皮肤一样的护套.U. S Pat. No. 2，841，971描述了一种编织可伸展和可收缩的袜 子。其缝合环是多个单丝合成捻回弹力纱的编织，以在腿上形成具有 足够压缩力或结合力的袜子，对穿戴者有治疗价值，
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于根据脚部轮廓来生成3D脚部形状的系统和方法.本专利技术的另一个目的是提供一种用于测量脚部尺 寸的方法和系统。本专利技术的第一方面提供了一种用于生成3D脚部形状的方法，包括 步骤拍摄脚部的一个或多个照片； 从所述一个或多个照片中导出脚部形状数据， 将脚部形状数据与数据库中的一个或多个脚部形状的脚部形状 数据相比较，并且从数据库中选择一个或多个相似的脚部形状；并且基于一个或多个所选择的脚部形状来为被拍摄的脚部生成3D脚 部形状。专利技术人已注意到，无论脚部尺寸如何，不同对象之间的实际脚部 形状实际上非常相似.因此， 一旦已知了某些脚部特征，完整的脚部 形状可以与数据库中的脚部形状相匹配，或者根据数据库中的若干相 似脚部的平均形状来生成完整的脚部形状。优选地，脚部形状的比较 只与形状有关，并且如果需要，所生成的3D脚部形状可以随后在尺寸 上调整以适合对象脚部的尺寸。因此数据库中的脚部形状使得能够生成脚部的精确3D形状，即使 一个或多个照片中的数据可能相对有限.此外，从每个可能想得到的 角度获得大量的照片或者使用激光距离测量技术不是必要的.在脚部 形状数据库的帮助下，本专利技术为脚部形状获取和生成提供了低成本、 实用且快速的解决方案。优选地，数据库为每只脚存储一个以上的脚部形状和关联的脚部 形状数据。基于每个脚部的脚部形状数据，被拍摄的脚部可接着与数 据库中最接近的或者若干个最接近的脚部形状进行匹配.在数据库中 具有若干个不同的脚部形状将导致更好的匹配和更精确的脚部形状。 在一些优选的实施例中，数据库具有多达100或甚至200个脚部形状， 但是，对于数据库来说可能只包括一个3D脚部形状。在该情况下，3D 脚部形状被自动选择并用于生成被拍摄脚部的3D脚部形状，优选地，脚部形状数据包括脚部的2D投影并且生成的3D脚部形状 被调整以适合这些2D投影，这在下面将更详细地描述，一个优选的实施例使用四个数字照相机及计算机系统。结果，在成本和空间方面是非常吸引人的.在少于一秒之内从四个不同视野拍 摄图像并且因此在该周期期间的脚部移动是最小的.照片优选地包括至少脚部側面的照片和至少脚部底部的照片.在 优选的实施例中，拍摄脚部内侧、前部和底部的照片.优选地，为了 更加精确，拍摄脚部侧面和内侧的照片.因此，从少量照片就导出了 充分的脚部形状数据来匹配该脚部与数据库中的脚部形状.生成的脚部形状和数据库中的脚部形状优选地是3D点云(point cloud),但是可以使用其它的3D模型或图形表示。3D点云是三维中 的点集合(例如每个点具有三个坐标).可以从例如激光扫描的现有 测量技术，或现有的脚部形状数据库中导出数据库中的脚部形状.数据库中的脚部形状优选地都与公共轴对准。正被拍摄的脚部优 选地与轴对准，该轴可以标记在支撑脚部的底座上.由于轴被对准， 比较脚部形状变得容易。将数据库中的脚部形状与公共轴对准的步骤 可以在把脚部形状存储在数据库中时执行(即，这样所有的记录都被 对准).可替换地，对准脚部形状的步骤可以在从数据库检索它们之 后，例如在比较之前和/或在生成3D脚部形状之前执行，脚部形状和数据库中的任何尺寸可优选地都被缩放到预定的大 小。例如，数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成３Ｄ脚部形状的方法，包括步骤：　拍摄脚部的一个或多个照片；　从所述一个或多个照片中导出脚部形状数据，　将脚部形状数据与数据库中的一个或多个脚部形状的脚部形状数据相比较，并且从数据库中选择一个或多个相似的脚部形状；并且　基于一个或多个所选择的脚部形状来为被拍摄的脚部生成３Ｄ脚部形状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RS古尼蒂尔克，邓应广，区艳莉，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]