DE102011121086A1

DE102011121086A1 - Measuring system for measuring limb of children foot for shoe size determination in house, evaluates captured images of limb by automated algorithm without requiring user interaction

Info

Publication number: DE102011121086A1
Application number: DE201110121086
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-20

Abstract

The system has operating device (8) and evaluation device (6) for determining shoe size based on images of receiving device survey data or biometric data of to-be-measured object (1). An output device (7) is provided for outputting measurement results. An optical receiving device (5) is moved freely with the operating device, evaluation device and output device that forms a structural unit. The evaluation of captured images of limb is performed by an automated algorithm without requiring user interaction. An independent claim is included for a method for measuring limb of children foot.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur optischen Vermessung von Gliedmaßen, insbesondere des menschlichen Fußes.The invention relates to a system and a method for the optical measurement of limbs, in particular of the human foot.

Die Bestimmung biometrischer Eigenschaften des menschlichen Fußes bildet die Voraussetzung dafür, geeignete Schuhe, die in Länge, Breite und Passform dem Fuß entsprechen, zu fertigen oder aus einem Sortiment auszuwählen.The determination of biometric characteristics of the human foot is the prerequisite for the manufacture of suitable shoes, which correspond in length, width and fit to the foot, or to select from an assortment.

Insbesondere bei Kindern ist die biometrische Vermessung der Füße für die Auswahl von Schuhen sehr wichtig, da Kinder bei der Schuhprobe keine verlässliche Auskunft darüber geben können, ob der Schuh passt. Die Knochen wachsender Kinderfüße sind weich und verformbar, wodurch das Schmerzempfinden reduziert und der Erwerb von Fußschäden beim Gebrauch nicht passender Schuhe begünstigt wird.Especially for children, the biometric measurement of the feet is very important for the selection of shoes, because children can not give reliable information on the shoe sample, if the shoe fits. The bones of growing children's feet are soft and malleable, reducing the sensation of pain and promoting the acquisition of foot damage when using non-matching shoes.

Passende Schuhe bieten dem Fuß genügend Platz, sich unter Belastung auszudehnen ohne am Schuh anzustoßen. Außerdem muss der Schuh in seiner Weite dem Fuß angepasst sein, da sonst der Fuß im Schuh keinen Halt hat und herumrutscht oder zu stark eingeschnürt wird. Aus diesem Grunde haben viele Schuhhersteller Mehrweitensysteme entwickelt, bei denen für dieselbe Schuhlänge unterschiedliche Passformen angeboten werden.Matching shoes provide the foot with enough space to stretch under load without hitting the shoe. In addition, the shoe must be adapted to the foot in its width, otherwise the foot in the shoe has no grip and slips around or is too tightly constricted. For this reason, many shoe manufacturers have developed multi-sizing systems that offer different fits for the same shoe length.

Die Bestimmung von Passform und Schuhgröße stellt damit eine wichtige Aufgabe dar, die mit technischen Hilfsmitteln zu lösen ist. Im Versandhandel, insbesondere im Online-Versandhandel, stellt die zuverlässige Ermittlung von Schuhgröße und Passform ein besonderes Problem dar, da nicht passende Schuhe zurückgesendet werden, wodurch hohe Kosten entstehen. Außerdem werden hier Verfahren benötigt, die dem Kunden eine Vermessung der Füße zu Hause ermöglichen. Derartige Verfahren müssen sehr einfach anzuwenden sein und die notwendige Zuverlässigkeit und Exaktheit bieten. Der apparative Aufwand und die Kosten müssen minimal sein.The determination of fit and shoe size thus represents an important task that can be solved with technical aids. In the mail order business, especially in the online mail order, the reliable determination of shoe size and fit is a particular problem because non-matching shoes are returned, resulting in high costs. In addition, procedures are needed here that enable the customer to measure the feet at home. Such methods must be very easy to use and provide the necessary reliability and accuracy. The expenditure on equipment and the costs must be minimal.

Daher ist ein Messverfahren erforderlich, das es erlaubt, biometrische Daten des menschlichen Fußes auch zu Hause zu bestimmen, so dass damit die Schuhgröße und der Passformtyp festgelegt werden können. Das Verfahren sollte sowohl die Selbstvermessung von Füßen, als auch die Vermessung durch eine zweite Person, etwa bei Kinder, erlauben.Therefore, a measurement method is required that allows biometric data of the human foot to be determined at home, so that the shoe size and the fit type can be determined. The procedure should allow both the self-measurement of feet, as well as the measurement by a second person, such as children.

Die meisten heute bekannten Verfahren setzen das Vorhandensein einer mehr oder weniger aufwändigen Apparatur voraus. Bekannt sind mechanische Verfahren, bei denen der auf einer Grundplatte stehende Fuß durch manuelles Heranführen von Schiebern von vorn und von seitlich an die Fußgrenzen Längen- und Breitenmaße bestimmt werden können. In einer Erweiterung dieser Verfahren werden die Schieber auf elektronischem Wege an die Fußgrenzen herangeführt. Aus EP 2 241 209 A1 ist ein kioskartiges Messsystem bekannt, bei dem mittels einer Druckplatte, auf die der Fuß gestellt wird, unter Verwendung von Drucksensoren und einer Verarbeitungseinheit biometrische und biomechanische Eigenschaften des Fußes bestimmt werden können. Weiterhin sind Messsysteme bekannt, bei denen das Messobjekt mit Hilfe digitaler Kameras aufgenommen wird, wobei entweder mehrere stationäre Kameras eingesetzt werden oder eine einzelne Kamera, die sich unter Verwendung mechanischer Komponenten, beispielsweise eines Drehtellers, relativ zum Messobjekt bewegt, so dass mehrere Aufnahmen aus unterschiedlichen, definierten Richtungen erzeugt und an eine Computer-Auswerteeinheit übertragen werden können. In DE 4417872 A1 wird vorgeschlagen, den Fuß mit einem Strumpf zu überziehen, auf den ein regelmäßiges Farbmuster aufgebracht ist. Aus den Aufnahmen kann dann der Oberflächenverlauf des Messobjekts bestimmt und ein dreidimensionales Oberflächenmodell gewonnen werden. Ein ähnliches Verfahren, bei dem auf die Fußoberfläche einen regelmäßiges Muster durch eine Linienlichtquelle projiziert wird, ist aus DE 19822956 A1 bekannt. Aus DE 199 22 544 C2 sind ein Verfahren und eine Messeinrichtung zum Ausmessen unregelmäßig geformter Messobjekte bekannt, wobei mittels eines Flachbettscanners die Fußunterseite sowie durch Einsatz eines Leuchtschirms und eines geneigten Spiegels das Seitenprofil abgetastet und aus dem Abtastbild biometrische Fußeigenschaften bestimmt werden. Des Weiteren ist aus DE 20 2006 014 657 U1 ein Messsystem bekannt, das mit einer fest installierten Kamera, einer transparenten Aufnahmeplatte, einer Beleuchtungseinheit und einem Spiegelsystem ein Abbild der Fußsohle sowie seitlicher Projektionen des Fußes aufnimmt und an einen Computer überträgt, der Aufgaben der Auswertung, Steuerung und Bedienung übernimmt. Zum Stand der Technik gehören auch Verfahren, bei denen der Fuß von oberhalb oder schräg oberhalb mit ein oder mehreren Kameras aufgenommen wird. Das Problem der perspektivischen Verzerrung wird dabei dadurch gelöst, daß die Kamera in Bezug zum Untersuchungsraum fixiert wird, beispielsweise durch ein kioskartiges Gehäusesystem, an dem die Kamera fest angebracht ist, und daß die intrisischen und extrinsischen Kameraparameter, die für die Rückprojektion von Bildpunkten in den Untersuchungsraum benötigt werden, durch eine Kalibriermessung bestimmt werden. Bei einem weiteren Verfahren wird eine hinterleuchtete Messplatte verwendet, auf die der Fuß aufgestellt wird und die mit einem regelmäßigen, kontrastreichen geometrischen Muster bedruckt ist. Aus ein oder mehreren Aufnahmen von oben oder schräg oben werden mithilfe des Musters absolute Distanzmaße für Fußlänge und -breite ermittelt.Most of the methods known today require the presence of a more or less complex apparatus. Mechanical methods are known in which the standing on a base plate foot can be determined by manual approach of slides from the front and from the side of the foot boundaries length and width dimensions. In an extension of these methods, the slides are introduced electronically to the foot boundaries. Out EP 2 241 209 A1 A kiosk-type measuring system is known in which biometric and biomechanical properties of the foot can be determined by means of a pressure plate on which the foot is placed, using pressure sensors and a processing unit. Furthermore, measuring systems are known in which the measurement object is recorded with the aid of digital cameras, wherein either a plurality of stationary cameras are used or a single camera which moves using mechanical components, such as a turntable relative to the measurement object, so that multiple shots from different , defined directions can be generated and transmitted to a computer evaluation unit. In DE 4417872 A1 It is proposed to cover the foot with a stocking on which a regular color pattern is applied. The surface course of the measurement object can then be determined from the recordings and a three-dimensional surface model can be obtained. A similar process in which a regular pattern is projected onto the foot surface by a line light source is off DE 19822956 A1 known. Out DE 199 22 544 C2 For example, a method and a measuring device for measuring irregularly shaped measurement objects are known, wherein the side profile is scanned by means of a flatbed scanner and the base profile is determined by using a luminescent screen and an inclined mirror and biometric foot properties are determined from the scan image. Furthermore, it is off DE 20 2006 014 657 U1 a measuring system known that with a fixed camera, a transparent mounting plate, a lighting unit and a mirror system takes a picture of the sole of the foot and lateral projections of the foot and transmits it to a computer that performs tasks of evaluation, control and operation. The prior art also includes methods in which the foot is received from above or obliquely above with one or more cameras. The problem of perspective distortion is thereby solved in that the camera is fixed in relation to the examination room, for example by a kiosk-housing system to which the camera is firmly attached, and that the intrinsic and extrinsic camera parameters used for the back projection of pixels in the Examination room are needed to be determined by a calibration measurement. In another method, a backlit measuring plate is used, on which the foot is placed and which is printed with a regular, high-contrast geometric pattern. From one or more shots from above or diagonally above determined absolute distance dimensions for foot length and width using the pattern.

Alle der o. g. Verfahren und Meßsysteme sind für den Einsatz im Versandhandel wenig geeignet, da sie das Vorhandensein einer kostspieligen Apparatur voraussetzen, was für die Fußvermessung zu Hause nicht gegeben ist. Zu den für diesen Anwendungszweck geeigneten, zum Stand der Technik gehörenden Verfahren gehören Verfahren, die mit einfachen Messschablonen arbeiten. Dabei wird der zu vermessende Fuß in definierter Weise auf ein mit dem Schablonenmuster bedrucktes Papier oder Karton aufgesetzt. Aufgrund der Lage von Extrempunkten der Fußkontur, etwa der Fußspitze, bezüglich des Schablonenmusters können Distanzmaße wie z. B. die Fußlänge aus der aufgedruckten Skala abgelesen werden. Alternativ wird auf der Skala unmittelbar die Schuhgröße abgelesen. Die erforderliche Schablone kann über Versandkataloge verteilt werden oder als ausdruckbare Datei über das Internet oder einen anderen elektronischen Kommunikationsweg. Nachteilig ist die meist recht aufwändige Ausrichtung des Fußes sowie die Gefahr von Fehlern bei der Ablesung der Messdaten. Ein weiteres Problem besteht dann, wenn die Messdaten in verschiedene Schuhgrößensysteme, etwa durch Einsatz einer Umrechnungstabelle, umgerechnet werden müssen. Bei diesem Vorgang können weitere Fehler auftreten.All of the o. G. Methods and measuring systems are not very suitable for use in the mail order business, as they require the presence of expensive equipment, which is not the case for the Fußmemessung at home. Suitable prior art methods suitable for this application include methods that use simple measuring templates. The foot to be measured is placed in a defined manner on a paper or cardboard printed with the stencil pattern. Due to the location of extreme points of the foot contour, such as the toe, with respect to the stencil pattern distance dimensions such. B. the foot length can be read from the printed scale. Alternatively, the shoe size is read off the scale immediately. The required template can be distributed via mailing catalogs or as a printable file via the Internet or another electronic communication channel. A disadvantage is the usually quite complex alignment of the foot and the risk of errors in the reading of the measured data. Another problem is when the measurement data in different shoe size systems, such as by using a conversion table, must be converted. This process may cause more errors.

Aus DE 10157778 A1 ist ein Verfahren zum Messen von individuellen Fußformen bekannt, bei dem mittels eines Stiftes die Fußaussenkontur auf Papier übertragen wird. Danach wird das Papier gescannt und ein digitales Bild erzeugt, das an ein Computersystem übertragen und dort analysiert wird. Der primäre Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß das Zeichnen der Fußaußenkontur aufwändig und fehlerträchtig ist. Wird der Zeichenstift nicht genau senkrecht gehalten, so ergibt sich eine fehlerhafte Konturlinie, die zu fehlerhaften Messergebnissen führt.Out DE 10157778 A1 a method for measuring individual foot shapes is known in which the foot outer contour is transferred to paper by means of a pin. Thereafter, the paper is scanned and a digital image is generated which is transmitted to and analyzed by a computer system. The primary disadvantage of the method is that the drawing of the Fußaußenkontur is complex and error prone. If the pen is not held exactly vertical, the result is a faulty contour line, which leads to erroneous measurement results.

In DE 10036166 B4 wird ein weiteres Verfahren zur Selbstvermessung von Füßen beschrieben. Dabei wird auf der Basis von fußform-beschreibenden Parameter, die ein Benutzer im Rahmen eines Computerdialogs eingibt, aus einer Datenbank von Fußumrissen ein passender Umriß ausgewählt und als ausdruckbare Datei an den Benutzer gesendet. Durch den Vergleich des Ausdrucks mit dem zu vermessenden Fuß des Benutzers kann die Passgenauigkeit geprüft und ggf. die beschreibenden Parameter angepasst werden, solange bis ein passender Umriß gefunden ist, aus dem die Schuhgröße und Passform bestimmt werden. Nachteilig ist der hohe Dialog- und Prüfaufwand für den Benutzer, wobei das Verfahren i. d. R. mehrere Iterationen erfordert.In DE 10036166 B4 another method of self-measurement of feet is described. In the process, a suitable outline is selected from a database of footprints on the basis of foot-shape-descriptive parameters which a user enters as part of a computer dialog and sent to the user as a printable file. By comparing the expression with the foot of the user to be measured, the fit accuracy can be checked and, if necessary, the descriptive parameters adjusted until a suitable outline is found from which the shoe size and fit are determined. The disadvantage is the high dialogue and testing effort for the user, the method usually requires several iterations.

Zum Stand der Technik gehören auch optische Verfahren, bei denen mit einer Kamera, etwa einer Handy-Kamera, Aufnahmen des Fußes von oben gemacht und ausgewertet werden. Bei einem dieser Verfahren wird eine Schablone verwendet, die der Anwender mittels einer Schere aus einem Blatt Papier einer Standard-Größe herstellt. Auf die Schablone wird der Fuß in definierter Weise aufgestellt und von oben per Handykamera fotografiert. Das Digitalfoto wird über ein Computernetzwerk an einen Serverrechner übertragen und dort analysiert. Die Form der Schablone wird als geometrische Referenz dazu benutzt, absolute Distanzmaße im Pixelbild zu bestimmen. Nachteilig an diesem Verfahren ist der hohe Aufwand für die Herstellung der Schablone und die Tatsache, daß dabei Fehler auftreten können, die die Exaktheit der Vermessung unmittelbar beeinflussen. Zudem ist die Anbindung an ein Computernetzwerk und die Übertragung der vergleichsweise großen Bilddateien erforderlich. Die Verfügbarkeit eines Computernetzwerks kann nicht immer gewährleistet werden. Zudem ergeben sich durch die Übertragung der Bilddateien und deren Auswertung auf einem externen Computersystem lange Wartezeiten, insbesondere dann, wenn nur eine geringe Übertragungsrate bereitgestellt werden kann. Insbesondere bei der Anwendung des Verfahrens zu Hause kommt es aufgrund der nicht definierten Aufnahmeumgebung häufig zu Bildern, die bzgl. der Bildschärfe und/oder des Kontrasts für eine automatisierte Auswertung ungeeignet sind, so daß Aufnahmen häufig wiederholt werden müssen. Bei längeren Wartezeiten zwischen Aufnahme und Ergebnispräsentation kann dieser Iterationszyklus zu Frustrationen seitens des Anwenders führen.The prior art also includes optical methods in which recordings of the foot are made from above and evaluated with a camera, such as a mobile phone camera. In one of these methods, a template is used which the user uses a pair of scissors to make from a sheet of standard sized paper. The foot is placed on the template in a defined manner and photographed from above via a cell phone camera. The digital photo is transmitted via a computer network to a server computer and analyzed there. The shape of the template is used as a geometric reference to determine absolute distance measures in the pixel image. A disadvantage of this method is the high cost of producing the template and the fact that errors can occur that directly affect the accuracy of the survey. In addition, the connection to a computer network and the transmission of relatively large image files is required. The availability of a computer network can not always be guaranteed. In addition, the transmission of image files and their evaluation on an external computer system long waiting times, especially if only a low transmission rate can be provided. In particular, in the application of the method at home it often comes due to the undefined recording environment to images that are in terms of image sharpness and / or contrast unsuitable for automated evaluation, so that recordings must be repeated often. With longer waiting times between recording and result presentation, this iteration cycle can lead to frustrations on the part of the user.

In einem weiteren Verfahren wird ein weißes Papierblatt einer Standardgröße verwendet. Der Fuß wird auf das Blatt aufgestellt und per Smartphone-Kamera ein Bild von oben aufgenommen, so daß die Papierkanten sowie Messpunkte der Fußkontur sichtbar sind. Die Auswertung erfolgt manuell durch den Benutzer im Rahmen eines dialog-orientierten Computerprogramms, das auf dem Smartphone ausgeführt wird. Dabei verschiebt der Benutzer interaktiv Grenzlinien solange, bis diese mit Kanten des Papierblatts übereinstimmen bzw. Extrempunkte der Fußaussenkontur berühren. Nachteilig ist der hohe Interaktionsaufwand und die damit verbundene Fehleranfälligkeit. Ausserdem gestaltet sich die Bildaufnahme schwierig, da auf dem Bild alle 4 Kanten des Papierblatts und die zu bestimmenden Extrempunkte der Fußaussenkontur zu sehen sein müssen.In another method, a standard size white paper sheet is used. The foot is placed on the sheet and taken by smartphone camera a picture from above, so that the paper edges and measuring points of the foot contour are visible. The evaluation is done manually by the user as part of a dialog-oriented computer program that runs on the smartphone. In doing so, the user interactively moves border lines until they match the edges of the paper sheet or touch the extreme points of the outer contour of the foot. The disadvantage is the high interaction effort and the associated error rate. In addition, the image acquisition difficult, since all 4 edges of the paper sheet and to be determined extreme points of Fußaussenkontur must be seen on the picture.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges, einfaches System und Verfahren für die Vermessung von Gliedmaßen, insbesondere für die Bestimmung biometrischer Daten menschlicher Füße, bereitzustellen, das nahezu überall angewendet werden kann, insbesondere auch zu Hause und mit dessen Hilfe zuverlässig und schnell eine Schuhgöße und ein Passformtypus bestimmt werden können.In view of this prior art, it is an object of the invention to provide a low-cost, simple limb measurement system and method, in particular for the determination of human foot biometric data, which is used almost everywhere can be, especially at home and with the help of reliable and fast shoe size and a fit type can be determined.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Messsystem zur Vermessung von Gliedmaßen, insbesondere zur Ermittlung biometrischer Daten des menschlichen Fußes, mit einer rechteckigen Referenzebene, auf der wenigstens ein zu vermessender Körper platziert wird, einer optischen Aufnahmevorrichtung, die von oberhalb oder schräg oberhalb auf die Referenzebene und den wenigstens einen Körper blickend ausgerichtet ist, einer Bedienvorrichtung, einer Auswertevorrichtung, die ausgebildet ist, aus Aufnahmen der Aufnahmevorrichtung Vermessungsdaten oder biometrische Daten des wenigstens einen zu vermessenden Körpers zu bestimmen, und einer Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Messergebnissen der Vermessung, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzebene mit einem definierten geometrischen Muster versehen ist, daß die optische Aufnahmevorrichtung frei beweglich ist, daß die Bedienvorrichtung mit der Auswertevorrichtung, der Ausgabevorrichtung und der optischen Aufnahmevorrichtung in eine bauliche Einheit integriert sind und daß die Auswertung der aufgenommenen Bilder durch einen automatisierten Algorithmus, für den keine Interaktionen des Benutzers erforderlich sind, erfolgt, gelöst.According to the invention, this object is achieved by a measuring system for measuring limbs, in particular for determining biometric data of the human foot, with a rectangular reference plane on which at least one body to be measured is placed, an optical recording device, from above or obliquely above to the reference plane and the at least one body is aligned, an operating device, an evaluation device, which is designed to determine from recordings of the recording device surveying data or biometric data of at least one body to be measured, and an output device for outputting measurement results of the measurement, characterized in that Reference plane is provided with a defined geometric pattern that the optical pickup device is free to move, that the operating device with the evaluation device, the output device and the optical pickup device in a ba uliche unit are integrated and that the evaluation of the recorded images by an automated algorithm, for which no interactions of the user are required, is achieved.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht dabei in der Verwendung einer in eine bauliche Einheit integrierten optischen Aufnahmevorrichtung, etwa einer Kamera, auch einer Stereo-Kamera, einer Bedienvorrichtung, einer Auswertevorrichtung sowie einer Ausgabevorrichtung, wobei die Aufnahmevorrichtung wenigstens ein Bild von der wenigstens einen zu vermessenden Gliedmaße von oben oder schräg oben zusammen mit einer rechteckförmigen Referenzebene aufnimmt. Vorzugsweise wird die Referenzebene durch ein Blatt Papier einer Standard-Größe, etwa DIN-A4 oder US-Letter, gebildet. Die zu vermessende Gliedmaße wird auf die Referenzebene so aufgestellt oder aufgelegt, daß die Gliedmaße über den Rand der Referenzebene nicht hinausragt. Die Referenzebene kann auch durch mehrere Blatt Papier gebildet werden, wobei diese zu einer Rechteckform zusammengelegt werden. Das oder die Bilder werden durch die in die Einheit integrierte computergestützte Auswertevorrichtung automatisiert verarbeitet, wobei Messdaten erzeugt werden. Die Messergebnisse werden durch die integrierte Ausgabevorrichtung angezeigt.The basic idea of the invention consists in the use of an optical recording device integrated in a structural unit, such as a camera, also a stereo camera, an operating device, an evaluation device and an output device, wherein the receiving device at least one image of the at least one limb to be measured taken from above or obliquely above together with a rectangular reference plane. Preferably, the reference plane through a sheet of paper of a standard size, about A4 or US Letter, formed. The limb to be measured is placed or placed on the reference plane so that the limb does not protrude beyond the edge of the reference plane. The reference plane can also be formed by several sheets of paper, which are combined into a rectangular shape. The image or images are automatically processed by the computer-integrated evaluation device integrated in the unit, with measurement data being generated. The measurement results are displayed by the integrated output device.

Durch die Integration von Bedien-, Aufnahme-, Auswerte- und Ausgabevorrichtung in eine bauliche Einheit, wie sie etwa durch ein Smartphone oder einen Tablett-Computer bereitgestellt werden, und die automatisierte Auswertung der aufgenommenen Bilder ergeben sich verschiedene Vorteile gegenüber bisher gebräuchlichen Verfahren. Die Einheit ist unabhängig von Kommunikationsnetzwerken und die Vermessung kann auch dort durchgeführt werden, wo der Zugang zu solchen Netzwerken nicht gegeben ist. Zudem kann unter der Voraussetzung performanter Bildanalysealgorithmen und/oder leistungsfähiger Auswerteeinheiten eine rasche Ergebnisdarstellung erfolgen. Insbesondere kann bei ungeeigneten Aufnahmen, die beispielsweise nicht die erforderliche Bildschärfe und/oder den erforderlichen Kontrast aufweisen, sehr schnell eine Warnung durch das Meßsystem erzeugt und dem Benutzer signalisiert werden, so daß dieser die Aufnahme unmittelbar ohne weiteren Zeitverzug wiederholen kann.The integration of operating, recording, evaluation and output device in a structural unit, such as those provided by a smartphone or a tablet computer, and the automated evaluation of the recorded images, there are various advantages over previously common methods. The unit is independent of communication networks and the survey can also be carried out where access to such networks is not given. In addition, a rapid result representation can be made on the condition of high-performance image analysis algorithms and / or powerful evaluation units. In particular, inappropriate recordings, for example, do not have the required focus and / or the required contrast, very quickly generated a warning by the measuring system and the user are signaled so that it can repeat the recording immediately without further delay.

Auf die Referenzebene ist vorzugsweise ein definiertes geometrisches Muster aufgebracht, etwa durch Bedrucken eines weißen Papiers einer Standardgröße mit einem handelsüblichen Drucker, etwa einem Tintenstrahl- oder einem Laserdrucker. Als geometrische Muster werden vorzugsweise periodische Farbmuster, etwa ein regelmäßiges Linienraster, ein schachbrettartiges Muster oder ein aus kreisförmigen Einheitszellen bestehendes Muster verwendet, wobei vorzugsweise schwarze Farbe verwendet wird, so daß in einem aufgenommenen Projektionsbild ein kontrastreiches Scharz-Weiss-Muster entsteht, das durch ein automatisiertes Bildanalyseverfahren ausgewertet werden kann. Ein aufgenommenes Bild stellt eine perspektivische Abbildung des Untersuchungsraums dar und beinhaltet geometrische Verzerrungen, insbesondere auch solche, die durch Weitwinkeloptiken von Kameras, wie sie üblicherweise in mobilen Endgeräten zum Einsatz kommen, verursacht werden. Da die Geometrie des Musters bekannt ist, können mit dem Muster absolute Längenmaße zwischen Meßpunkten in den aufgenommenen Projektionsbildern bestimmt werden. Die teilweise Verdeckung des Musters durch das Messobjekt kann durch Verfahren der automatisierten Bildanalyse geometrisch analysiert werden und so können wichtige Maße des Messobjektes, wie Länge und Breite in den durch die Kamera aufgenommenen Projektionsbildern bestimmt werden.Preferably, a defined geometric pattern is applied to the reference plane, such as by printing a standard size white paper on a commercial printer, such as an inkjet or laser printer. As geometric patterns preferably periodic color patterns, such as a regular line grid, a checkerboard pattern or consisting of circular unit cells pattern used, preferably black color is used so that in a recorded projection image, a contrasty Scharz-Weiss pattern is created by a automated image analysis method can be evaluated. A captured image represents a perspective image of the examination room and includes geometric distortions, especially those caused by wide-angle optics of cameras, as they are commonly used in mobile devices used. Since the geometry of the pattern is known, absolute length measurements between measuring points in the recorded projection images can be determined with the pattern. The partial masking of the pattern by the measurement object can be geometrically analyzed by automated image analysis methods and thus important dimensions of the measurement object, such as length and width, can be determined in the projection images taken by the camera.

Das geometrische Muster kann auch aus wenigen Referenzlinien bestehen, die vorzugsweise parallel zu den Kanten der rechteckigen Referenzebene verlaufen. Bei der perspektivischen Projektion während der Bildaufnahme entstehen im Bild Geraden, die auf Fluchtpunkte zulaufen. Aus dem Verlauf der Geraden zueinander können Parameter der perspektivischen Projektion berechnet werden und in Kenntnis des metrischen Abstandes zwischen parallelen Geraden können absolute Distanzmaße zwischen Bildpunkten bestimmt werden. Es kann auch vollständig auf ein geometrisches Muster verzichtet werden, so daß die Notwendigkeit des Bedruckens der Referenzebene entfällt. In diesem Falle werden die geraden Kanten der Referenzebene im Bild durch automatisierte Bildanalyse detektiert und aus ihrem Verlauf zueinander Parameter der perspektivischen Projektion berechnet und in Kenntnis der Abmaße der Referenzebene können daraus absolute Distanzmaße zwischen Bildpunkten bestimmt werden.The geometric pattern can also consist of a few reference lines, which preferably run parallel to the edges of the rectangular reference plane. In perspective projection during image acquisition, the picture creates straight lines that run towards vanishing points. Parameters of the perspective projection can be calculated from the course of the straight line to each other and, knowing the metric distance between parallel straight lines, absolute distance measures between pixels can be determined. It can also be completely dispensed with a geometric pattern, so that the need for printing the reference plane deleted. In this case, the straight edges of the reference plane in the image are detected by automated image analysis and out of their With respect to each other, parameters of the perspective projection are calculated and, knowing the dimensions of the reference plane, absolute distance measures between pixels can be determined therefrom.

Zur leichteren Ausrichtung des Messobjekts werden vorzugsweise Markierungen auf der Oberfläche der Referenzebene verwendet. Dadurch wird die Reproduzierbarkeit und Schnelligkeit der Ausrichtung des Messobjekts verbessert.For easier alignment of the measurement object, markings are preferably used on the surface of the reference plane. This improves the reproducibility and speed of alignment of the DUT.

Die Bedienvorrichtung umfasst eine Anzeigevorrichtung, insbesondere einen Bildschirm und/oder einen berührungsempfindlichen Bildschirm. Dadurch wird eine selbsterklärende Programmführung ermöglicht.The operating device comprises a display device, in particular a screen and / or a touch-sensitive screen. This allows a self-explanatory program guide.

Eine vereinfachte Bildaufnahme und Bildanalyse ergibt sich durch Verwendung von ein oder mehreren ebenen Begrenzungsflächen zur Ausrichtung des Messobjekts, wobei das Messobjekt so an die Begrenzungsfläche herangeführt wird, daß es diese in ein oder mehreren Punkten gerade berührt. Als Begrenzungsfläche kann etwa eine vertikal verlaufende Schrankwand, eine Zimmerwand oder eine andere geeignete vertikale Fläche verwendet werden, an die die rechteckige Referenzebene so herangeführt wird, daß die untere Kante, die die Begrenzungsfläche mit dem Boden bildet, mit einer Kante der rechteckigen Referenzebene zusammenfällt.A simplified image acquisition and image analysis results from the use of one or more planar boundary surfaces for aligning the measurement object, wherein the measurement object is brought to the boundary surface in such a way that it just touches it in one or more points. As a boundary surface may be used about a vertically extending cabinet wall, a room wall or other suitable vertical surface to which the rectangular reference plane is brought so that the lower edge, which forms the boundary surface with the bottom coincides with an edge of the rectangular reference plane.

Zur Vereinfachung und Standardisierung der Bildaufnahme wird vorteilhafterweise eine Positionierungs- und Ausrichtungshilfe für die Kamera verwendet. Dabei kann das aktuelle Sucherbild der Kamera überlagert werden mit geometrischen Formen, die durch Positionierung und Ausrichtung der Kamera in Übereinstimmung mit Bezugsobjekten der Referenzebene gebracht werden. Als Bezugsobjekte können markante Strukturen der Referenzebene, etwa ihre Außenkontur in Form von 4 Kanten, verwendet werden oder zusätzliche Markierungen auf der Oberfläche der Referenzebene, insbesondere auch Markierungen, die gleichzeitig zur besseren Ausrichtung des Messobjekts verwendet werden. Im Sucherbild der Kamera werden entsprechende geometrische Formen eingeblendet, die bei der Bildaufnahme mit Markierungen und/oder markanten Strukturen der Referenzebene in einen definierten geometrischen Bezug gebracht werden. Beispielweise können im Sucherbild der Kamera gerade Linien eingeblendet werden, die durch Ausrichtung der Kamera mit Kanten der rechteckigen Referenzebene in Übereinstimmung gebracht werden oder es kann eine rechteckige Region eingeblendet werden, die die Referenzebene möglichst passend beinhalten soll.To simplify and standardize image acquisition, a positioning and alignment aid is advantageously used for the camera. In this case, the current viewfinder image of the camera can be superimposed with geometric shapes that are brought by positioning and orientation of the camera in accordance with reference objects of the reference plane. As reference objects, it is possible to use striking reference plane structures, such as their outer contour in the form of 4 edges, or additional markings on the surface of the reference plane, in particular also markings which are simultaneously used for better alignment of the measurement object. In the viewfinder image of the camera corresponding geometric shapes are displayed, which are brought in the image recording with markers and / or prominent structures of the reference plane in a defined geometrical relationship. For example, in the viewfinder image of the camera straight lines can be displayed, which are aligned by aligning the camera with edges of the rectangular reference plane or a rectangular region can be displayed, which should include the reference plane as appropriate.

Die Integration von Bedien-, Aufnahme-, Auswerte- und Ausgabevorrichtung in eine bauliche Einheit ermöglicht die schnelle Rückkopplung von Ergebnissen der automatisierten Bildauswertung im Rahmen des Benutzerdialogs. Das Verfahren beinhaltet vorteilhafterweise eine akustische oder visuelle Rückkopplung an den Benutzer während des Vorgangs der Bildaufnahme. Dabei wird fortlaufend das aktuelle Sucherbild durch automatisierte Bildanalyse ausgewertet und das Ergebnis der Auswertung unmittelbar, etwa durch Einblenden graphischer Elemente in das Sucherbild oder durch ein akustisches Signal, an den Benutzer rückgekoppelt. So kann der Benutzer bei der Wahl geeigneter Aufnahmeparameter, etwa der Positionierung und Ausrichtung der Kamera und/oder der Ausleuchtung des von der Kamera erfassten Raums, unterstützt werden und so ungeeignete Aufnahmen vermieden werden, was die Akzeptanz des Verfahrens verbessert.The integration of operating, recording, evaluation and output device in a structural unit allows the rapid feedback of results of automated image analysis in the context of the user dialog. The method advantageously includes audible or visual feedback to the user during the process of image capture. In the process, the current viewfinder image is continuously evaluated by automated image analysis, and the result of the evaluation is fed back directly to the user, for example by fading in graphical elements into the viewfinder image or by means of an acoustic signal. Thus, the user can be supported in the selection of suitable recording parameters, such as the positioning and alignment of the camera and / or the illumination of the camera detected space, and so inappropriate shots are avoided, which improves the acceptance of the process.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Vermessungsverfahren zur Vermessung von Gliedmaßen, insbesondere zur Bestimmung biometrischer Daten des menschlichen Fußes, insbesondere zur Ausführung in einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Messsystem gelöst. Das Vermessungsverfahren beinhaltet die Positionierung und Ausrichtung des wenigstens einen Messobjekts auf der Referenzebene, die Aufnahme wenigstens eines zweidimensionalen Projektionsbildes mittels einer optischen Aufnahmevorrichtung von oben oder schräg oben, die Ermittlung der Vermessungsdaten in dem wenigstens einen aufgenommenen Bild mittels automatisiertem Bildanalyseverfahren in einer Auswertevorrichtung sowie die Ausgabe der räumlichen Vermessungsdaten oder von von diesen abgeleiteten Meßdaten auf einer Ausgabevorrichtung.The object underlying the invention is also achieved by a surveying method for measuring limbs, in particular for determining biometric data of the human foot, in particular for execution in a previously described measuring system according to the invention. The surveying method includes the positioning and alignment of the at least one measurement object on the reference plane, the recording of at least one two-dimensional projection image by means of an optical recording device from above or obliquely above, the determination of the survey data in the at least one recorded image by means of an automated image analysis method in an evaluation device and the output the spatial survey data or derived therefrom measurement data on an output device.

Die Auswertung beinhaltet vorteilhafterweise die Bestimmung der Schuhgröße und des Passformtypus. Dabei werden vorzugsweise verschiedene Schuhgrößensysteme berücksichtigt und die Vermessungsdaten durch die Auswerteeinheit in das gewünschte Schuhgrößensystem umgerechnet.The evaluation advantageously includes the determination of the shoe size and the fit type. Different shoe size systems are preferably taken into account and the measurement data are converted by the evaluation unit into the desired shoe size system.

Bei der Bestimmung von Messpunkten und der Berechnung von absoluten Messstrecken im Bild durch Bildanalyse ist zu berücksichtigen, dass es sich bei dem aufgenommenen Projektionsbild um eine perspektivische Projektion des von der Kamera erfassten Messraums handelt und die in Bildpunkten gemessene Objektgröße im Bild unter anderem von der Entfernung zwischen Objekt und Kamera abhängig ist. Um absolute Distanzmaße zwischen Messpunkten in einem Projektionsbild bestimmen zu können, wird vorzugsweise ein auf die Oberfläche der Referenzebene aufgebrachtes kontrastreiches geometrisches Muster verwendet.When determining measuring points and calculating absolute measuring distances in the image by image analysis, it must be taken into account that the recorded projection image is a perspective projection of the measuring space captured by the camera and the object size measured in pixels in the image, inter alia, of the distance between object and camera is dependent. In order to be able to determine absolute distance dimensions between measuring points in a projection image, a high-contrast geometric pattern applied to the surface of the reference plane is preferably used.

Ein Beispiel für ein geeignetes Muster ist ein regelmäßiges Linienraster, bei dem orthogonal zueinander ausgerichtete Geraden so platziert werden, dass ein regelmäßiges Gitter entsteht und zueinander parallel verlaufende Geraden einen definierten Abstand haben. Dadurch wird die Grundfläche der Referenzebene in ein regelmäßiges Raster von Einheitszellen unterteilt. Die Dicke der Linien und ihr Abstand werden dabei so gewählt, dass die verwendete Aufnahmevorrichtung unter Berücksichtigung des gewünschten Distanzbereichs zwischen Aufnahmevorrichtung und Referenzebene das Muster räumlich so gut auflösen kann, dass die einzelnen Geraden durch automatisierte Bildanalyse eindeutig bestimmt und lokalisiert werden können. Voraussetzung hierfür ist, daß sich das Muster in den aufgenommenen Bildern kontrastreich darstellt. Durch Verwendung verschiedener Farbbereiche für die Grundfarbe der Referenzebene und für das zu vermessende Objekt stellt sich das zu vermessende Objekt im aufgenommenen Projektionsbild kontrastreich gegenüber der Referenzebene dar, wobei die Objektfläche das Muster teilweise verdeckt. Durch automatisierte Bildanalyse können der Umriß der Objektfläche im Bild sowie markante Punkte auf dem Umriß bestimmt werden. Beispiele für markante Punkte, die als Messpunkte verwendet werden können, sind die Fußspitze, die Fersenspitze, der am weitesten medial und der am weitesten lateral liegende Punkt des Vorderfußes.An example of a suitable pattern is a regular line grid in which orthogonal aligned lines are placed that a regular grid is created and mutually parallel straight lines have a defined distance. This divides the base of the reference plane into a regular grid of unit cells. The thickness of the lines and their distance are chosen so that the recording device used, taking into account the desired distance range between recording device and reference plane spatially dissolve the pattern so well that the individual lines can be clearly determined and located by automated image analysis. The prerequisite for this is that the pattern in the recorded images is rich in contrast. By using different color ranges for the base color of the reference plane and for the object to be measured, the object to be measured in the recorded projection image is rich in contrast to the reference plane, wherein the object surface partially obscures the pattern. Through automated image analysis, the outline of the object surface in the image as well as prominent points on the outline can be determined. Examples of prominent points that can be used as measurement points are the toe, the heel tip, the medial most, and the most lateral point of the forefoot.

Die Vermessung der Distanz zwischen zwei Messpunkten im Bild erfolgt dann durch Zählen der zwischen den Messpunkten liegenden Einheitszellen des Musters. Alternativ zu einem Geradenraster können auch andere geeignete Muster verwendet werden. Ein weiteres Beispiel für ein geeignetes Muster ist ein schachbrettartiges Muster mit einer alternierenden Folge heller und dunkler quadratischer oder kreisförmiger Einheitszellen definierter Größe.The measurement of the distance between two measurement points in the image then takes place by counting the unit cells of the sample lying between the measurement points. As an alternative to a line grid, other suitable patterns may be used. Another example of a suitable pattern is a checkered pattern with an alternating sequence of light and dark square or circular unit cells of defined size.

Alternativ zur Verwendung eines auf die Referenzebene aufgebrachten Musters aus Einheitszellen können wenige auf die Referenzebene aufgebrachte gerade Linien (Referenzgeraden), die parallel zu Kanten der rechteckigen Referenzebene verlaufen, verwendet werden. Diese laufen im Projektionsbild auf Fluchtpunkte zu. Mittels Bildanalyseverfahren lassen sich die Linien detektieren und aus ihrem Verlauf zueinander können Parameter der perspektivischen Projektion berechnet werden. Bei bekanntem Abstand zwischen 2 parallelen Referenzgeraden der Referenzebene kann in einem Bildbereich durch automatisierte Ermittlung des in Bildpunkten (Pixeln) gemessenen Abstandes die Größe der Pixel in diesem Bildbereich berechnet werden. So kann eine in Pixeln gemessene Distanz zwischen 2 Meßpunkten in eine metrische oder mit einem anderen Längenmaß angegebene Distanz umgerechnet werden. Als Referenzgeraden können auch die geraden Kanten der rechteckigen Referenzfläche verwendet werden. Diese werden durch automatische Bildanalyse in den aufgenommenen Bildern bestimmt.As an alternative to using a pattern of unit cells applied to the reference plane, a few straight lines (reference lines) applied to the reference plane and running parallel to edges of the rectangular reference plane may be used. These run towards vanishing points in the projection image. By means of image analysis methods, the lines can be detected and from their course to one another parameters of the perspective projection can be calculated. With a known distance between 2 parallel reference lines of the reference plane, the size of the pixels in this image area can be calculated in an image area by automatically determining the distance measured in pixels. Thus, a distance measured in pixels between 2 measuring points can be converted into a metric or with a different length measure specified distance. As a reference straight line and the straight edges of the rectangular reference surface can be used. These are determined by automatic image analysis in the recorded images.

Die zu den Erfindungsgegenständen, also dem erfindungsgemäßen Vermessungssystem und dem erfindungsgemäßen Vermessungsverfahren, genannten Vorteile, Eigenschaften und Merkmale gelten ohne Einschränkungen auch für den jeweils anderen Erfindungsgegenstand.The advantages, properties and features mentioned with regard to the subjects of the invention, that is to say the measuring system according to the invention and the measuring method according to the invention, also apply without restriction to the respective other subject matter of the invention.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere Merkmale, zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben, unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Abbildungen verwiesen wird. Es zeigt:The invention will be described below without limiting the general inventive concept with reference to embodiments, from which further features, expedient refinements and advantages of the invention will be described with reference to the figures, with respect to all in the text unspecified details of the invention is expressly made to the figures , It shows:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Vermessungssystem für den Fall der Selbstvermessung und 1 a schematic cross-sectional view through an inventive surveying system for the case of self-measurement and

2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Vermessungssystem für den Fall der Vermessung durch eine 2. Person und 2 a schematic cross-sectional view through an inventive surveying system for the case of the survey by a 2nd person and

3 einen schematisierten Ausschnitt aus einem Projektionsbild, das mit der Aufnahmeeinrichtung des erfindungsgemäßen Vermessungssystems aufgenommen wurde. 3 a schematic section of a projection image that was taken with the receiving device of the surveying system according to the invention.

1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vermessungssystems. Dabei wird das Messobjekt (1) auf die auf dem Boden (2) liegende Referenzebene (3) aufgestellt. Die Referenzebene berührt eine vertikale Ebene (4), gebildet etwa durch eine Schrankwand oder eine Zimmerwand, mit einer ihrer Kanten. Auf die Referenzebene ist ein regelmäßiges Muster aus Einheitszellen aufgebracht. Die mit einem Muster versehene Referenzebene kann durch Bedrucken eines Blattes Papier einer Standardgröße mit einem handelsüblichen Drucker, etwa einem Tintenstrahl- oder einem Laserdrucker, sehr einfach hergestellt werden. Es können auch mehrere Blatt Standard-Papier zu einer Referenzebene zusammengesetzt und ggf. durch Klebestreifen fixiert werden. 1 shows a schematic cross-sectional view through an embodiment of a surveying system according to the invention. The measured object ( 1 ) on the floor ( 2 ) lying reference level ( 3 ). The reference plane touches a vertical plane ( 4 ), formed for example by a wall unit or a room wall, with one of its edges. At the reference level, a regular pattern of unit cells is applied. The patterned reference plane can be made very easily by printing a sheet of standard size on a commercial printer, such as an inkjet or laser printer. It is also possible to assemble several sheets of standard paper into a reference plane and, if necessary, fix them with adhesive strips.

Im Falle der Fußvermessung ist das Messobjekt ein Fuß oder beide Füße eines Probanden. Die Ausrichtung des Messobjekts kann durch geeignete Markierungen auf der Referenzebene unterstützt werden. Beispielsweise kann die Längsausrichtung des Fußes mit einer geraden Linie, auf die der Fuß mittig aufgestellt wird, unterstützt werden. Das Messobjekt berührt die vertikale Ebene in mindestens einem Punkt. Das Messobjekt wird mit einer optischen Aufnahmevorrichtung (5), die zusammen mit einer Auswertevorrichtung (6), einer Ausgabevorrichtung (7) sowie einer Bedienvorrichtung (8) in eine elektronische Multifunktionseinheit integriert ist, von oben oder schräg oben aufgenommen. Der Projektionsraum, der von der Aufnahmeeinrichtung abgedeckt wird, ist mit der Ziffer 9 gekennzeichnet. Die Anordnung stellt ein Ausführungsbeispiel für die Selbstvermessung eines oder beider Füße dar. Dazu wird mit der Aufnahmevorrichtung wenigstens ein Bild von dem Messobjekt und der darunter befindlichen Referenzfläche aufgenommen und durch die integrierte Auswertevorrichtung automatisch verarbeitet.In the case of foot measurement, the measurement object is one foot or both feet of a subject. The orientation of the DUT can be supported by appropriate markings on the reference plane. For example, the longitudinal orientation of the foot can be assisted with a straight line on which the foot is centered. The measurement object touches the vertical plane in at least one point. The test object is equipped with an optical recording device ( 5 ), which together with an evaluation device ( 6 ), an output device ( 7 ) as well as an operating device ( 8th ) is integrated in an electronic multifunction unit, taken from above or diagonally above. The projection room, which is covered by the receiving device, is with the numeral 9 characterized. The arrangement represents an embodiment for the self-measurement of one or both feet. For this purpose, at least one image of the measurement object and the reference surface underneath is taken with the recording device and automatically processed by the integrated evaluation device.

Kennzeichnend für die Erfindung ist, daß die mit dem Muster versehene Referenzfläche nicht weiter aufbereitet werden muß, etwa durch Ausschneiden eines schablonen-artigen Musters. Weiterhin ist kennzeichnend, daß die Verarbeitung der aufgenommenen Bilder durch einen automatischen Bildanalysealgorithmus erfolgt, der keine weiteren Benutzerinteraktionen, etwa durch interaktive Markierung von Messpunkten oder interaktive Verschiebung von Messgeraden auf dem Display der Multifunktionseinheit, erfordert. Weiterhin ist kennzeichnend, daß die Verarbeitung der Bilddaten und die Ermittlung der Messergebnisse vollständig in der integrierten Verarbeitungseinheit erfolgt.Characteristic of the invention is that the provided with the pattern reference surface does not need to be further processed, such as by cutting a stencil-like pattern. Furthermore, it is characteristic that the processing of the recorded images is performed by an automatic image analysis algorithm which requires no further user interaction, for example by interactive marking of measuring points or interactive displacement of measuring lines on the display of the multifunctional unit. Furthermore, it is characteristic that the processing of the image data and the determination of the measurement results takes place completely in the integrated processing unit.

Durch die Ausführung des Bildanalysealgorithmus in der integrierten Auswerteeinheit kann bereits während der Bildaufnahme durch fortlaufende Auswertung des auf der Ausgabeeinrichtung angezeigten aktuellen Sucherbildes der Vorgang der Bildaufnahme unterstützt werden. Durch akustische oder optische Signale der Ausgabevorrichtung können dem Benutzer Informationen über die Eignung des aktuellen Bildes gegeben werden, etwa in Bezug auf die Ausleuchtung des von der Aufnahmevorrichtung erfassten Messraums oder in Bezug auf den gewählten Bildausschnitt. Etwa können automatisch detektierte Kanten der Referenzebene in das Sucherbild eingeblendet werden, wenn die Aufnahmebedingungen geeignet sind, oder es kann ein Signalton generiert werden.By executing the image analysis algorithm in the integrated evaluation unit, the process of image acquisition can already be supported during image acquisition by continuous evaluation of the current viewfinder image displayed on the output device. By acoustic or optical signals of the output device, the user can be given information about the suitability of the current image, for example with respect to the illumination of the recorded by the recording device measuring space or in relation to the selected image detail. For example, automatically detected edges of the reference plane can be faded into the viewfinder image if the recording conditions are suitable, or a signal tone can be generated.

Durch die Ausrichtung des Messobjekts und der Referenzebene an der vertikalen Ebene (4) wird es möglich, mit einem einzelnen aufgenommenen Projektionsbild, wichtige biometrische Maße des Fußes, etwa die Fußlänge und die Breite des Vorderfußes, zu bestimmen. So kann für die Bestimmung der Fußlänge die Distanz der im Bild detektierten Fußspitze zur vorderen Kante der Referenzebene gemessen werden. Da der hintere Fersenpunkt die vertikale Ebene berührt und die hintere Kante der Referenzebene die vertikale Ebene berührt, kann aus der bekannten Länge der Referenzebene durch Differenzbildung die Fußlänge bestimmt werden. Alle im Bild in Pixeln gemessenen Distanzmaße können anhand des auf die Referenzebene aufgebrachten Musters aus Einheitszellen bekannter Größe umgerechnet werden in absolute Distanzwerte, die etwa in Millimeter oder Inches angegeben werden können.Due to the orientation of the DUT and the reference plane on the vertical plane ( 4 ) it becomes possible, with a single recorded projection image, to determine important biometric measures of the foot, such as the foot length and the width of the forefoot. Thus, for the determination of the foot length, the distance of the foot tip detected in the image to the front edge of the reference plane can be measured. Since the rear heel point touches the vertical plane and the trailing edge of the reference plane touches the vertical plane, the foot length can be determined from the known length of the reference plane by subtraction. All distance measures measured in pixels in the image can be converted from unit cells of known size into absolute distance values, which can be specified in millimeters or inches, using the pattern applied to the reference plane.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Messobjekt (1) mit der Aufnahmevorrichtung (5) durch eine 2. Person von schräg oben aufgenommen wird. Durch Ausrichtung des Messobjekts und der Referenzebene (3) an einer vertikalen Ebene (4) kann auch hier die Fußlänge mit dem oben beschriebenen Verfahren aus einem einzelnen Projektionsbild ermittelt werden. Auf die Ausrichtung an einer vertikalen Ebene kann verzichtet werden, wenn mindestens 2 Bilder so aufgenommen werden, daß in einem der Bilder mindestens die Fußspitze und dem anderen Bild mindestens der hintere Fersenpunkt sichtbar ist. 2 shows an embodiment in which the measurement object ( 1 ) with the receiving device ( 5 ) is picked up by a second person from above. By orientation of the DUT and the reference plane ( 3 ) on a vertical plane ( 4 ), the foot length can also be determined from a single projection image using the method described above. The alignment on a vertical plane can be dispensed with if at least two images are taken so that at least the toe and at least the rear heel point is visible in one of the images.

3 zeigt einen schematisierten Ausschnitt aus einem Projektionsbild, das mit der Aufnahmeeinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vermessungssystems aufgenommen wurde. Dabei wird auf ein auf die Referenzebene (3) aufgebrachtes Muster verzichtet. Die Aufnahme erfolgt von oben oder schräg oben auf das Messobjekt blickend vorzugsweise so, daß die Projektion des Mittelpunktes des Kameraobjektivs auf die Referenzebene mittig oder annähernd mittig zwischen den Längskanten (4) der Referenzebene zu liegen kommt. Zur Unterstützung des Benutzers bei der Ausrichtung der Kamera können in das Sucherbild Hilfsmarkierungen eingeblendet werden. Als Referenzebene wird wenigstens ein Blatt Papier einer Standardgröße verwendet. Dieses wird auf den Boden (2), etwa den Fußboden oder die Oberfläche einer ebenen Platte, aufgelegt. Das Messobjekt (1) wird auf die Referenzebene mittig oder annähernd mittig zwischen den Längskanten der Referenzebene aufgestellt. Die gestrichelt eingezeichneten geraden Linien (4) markieren 2 gegenüberliegende Kanten der rechteckigen Referenzebene. Die Geraden werden durch einen auf der Auswerteeinrichtung ausgeführten automatischen Bildanalyse-Algorithmus bestimmt. Die Kantengeraden verlaufen wegen der bei der Aufnahme stattfindenden perspektivischen Projektion auf einen Fluchtpunkt, der sich rechts außerhalb des Bildes befindet, zu. Der Abstand zwischen den Kantengeraden verringert sich von links nach rechts. Ziffer 5 bezeichnet ein Beispiel für eine Abstandsgerade, die entlang einer Spalte des zweidimensionalen Pixelbildes ausgerichtet ist. Da die absolute Größe der Referenzebene bekannt ist und daher auch der absolute Abstand zwischen den beiden Kantenlinien bekannt ist, kann in jeder Bildspalte die Pixelgröße bestimmt werden, indem der absolute Abstand durch die von der Abstandsgeraden überdeckte Pixelanzahl dividiert wird. So lassen sich im Bild zwischen Messpunkten in Pixeln ermittelte Abstände in absolute Distanzwerte, die beispielsweise in Millimetern oder Inches angegeben werden, umrechnen. 3 shows a schematic section of a projection image that has been taken with the receiving device of another embodiment of the surveying system according to the invention. It is based on a reference level ( 3 ) applied pattern omitted. The image is taken from above or obliquely on top of the measurement object, preferably in such a way that the projection of the center of the camera lens onto the reference plane is centered or approximately in the middle between the longitudinal edges (FIG. 4 ) of the reference plane comes to rest. To assist the user in aligning the camera, auxiliary markers may appear in the viewfinder screen. As a reference plane at least one sheet of standard size paper is used. This will be on the ground ( 2 ), such as the floor or the surface of a flat plate, placed. The measuring object ( 1 ) is placed on the reference plane in the middle or approximately in the middle between the longitudinal edges of the reference plane. The dashed straight lines ( 4 ) mark 2 opposite edges of the rectangular reference plane. The straight lines are determined by an automatic image analysis algorithm executed on the evaluation device. Because of the perspective projection that occurs during the exposure, the edge lines extend to a vanishing point that is located to the right of the image. The distance between the edge lines decreases from left to right. Numeral 5 denotes an example of a pitch line aligned along a column of the two-dimensional pixel image. Since the absolute size of the reference plane is known and hence the absolute distance between the two edge lines is known, the pixel size in each image column can be determined by dividing the absolute distance by the number of pixels covered by the distance line. Thus distances determined in the image between measuring points in pixels can be converted into absolute distance values, which are given in millimeters or inches, for example.

In einer weiteren Erweiterung der oben genannten Ausführungsbeispiele kommt eine Stereo-Kamera zum Einsatz, bei der in einer Aufnahme zwei Projektionsbilder aus leicht unterschiedlichen Positionen erzeugt werden. In a further extension of the abovementioned exemplary embodiments, a stereo camera is used, in which two projection images are generated from slightly different positions in one shot.

Die Erfindung ist nicht auf die zuvor geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.The invention is not limited to the previously described embodiments. All mentioned features, including the drawings alone to be taken as well as individual features that are disclosed in combination with other features are considered alone and in combination as essential to the invention. Embodiments of the invention may be accomplished by individual features or a combination of several features.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Meßobjekt (Fuß)Test object (foot)
22: Bodenground
33: Referenzebenereference plane
44: Vertikale EbeneVertical level
55: Optische AufnahmevorrichtungOptical recording device
66: Auswertevorrichtungevaluation
77: Ausgabevorrichtungoutput device
88th: Bedienvorrichtungoperating device
99: Projektionsraumprojection room
1010: Längskanten der ReferenzebeneLongitudinal edges of the reference plane
1111: Abstandsgeradestraight distance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2241209 A1 [0007]
DE 4417872 A1 [0007]
DE 19822956 A1 [0007]
DE 19922544 C2 [0007]
DE 202006014657 U1 [0007]
DE 10157778 A1 [0009]
DE 10036166 B4 [0010]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN-A4 [0015]

Claims

Measuring system for measuring limbs, in particular for determining biometric data of the human foot, having a rectangular reference plane ( 3 ) on which at least one body to be measured ( 1 ), an optical recording device ( 5 ), which is oriented from above or obliquely above to the reference plane and the at least one body, an operating device ( 8th ), an evaluation device ( 6 ), which is designed to determine surveying data or biometric data of the at least one body to be measured from recordings of the recording device, and an output device ( 7 ) for outputting measurement results of the measurement, characterized in that the reference plane with a defined geometric. Pattern is provided that the optical pickup device is freely movable, that the operating device with the evaluation device, the output device and the optical pickup device are integrated into a structural unit and that the evaluation of the recorded images by an automated algorithm, for which no interaction of the user required are done.

Measuring system for measuring limbs, in particular for determining biometric data of the human foot, having a rectangular reference plane ( 3 ) on which at least one body to be measured ( 1 ), an optical recording device ( 5 ), which is oriented from above or obliquely above to the reference plane and the at least one body, an operating device ( 8th ), an evaluation device ( 6 ), which is designed to determine surveying data or biometric data of the at least one body to be measured from recordings of the recording device, and an output device ( 7 ) for outputting measurement results of the measurement, characterized in that the reference plane is covered by at least one sheet of paper ( 3 ) is formed of a standard size, that the optical recording device is freely movable, that the operating device with the evaluation device, the output device and the optical recording device are integrated into a structural unit and that the evaluation of the recorded images by an automated algorithm for which no interactions of User are required.

Surveying system according to one of claims 1 to 2, characterized in that optical markings are applied on the reference plane for easier alignment of the test object.

Measuring system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reference plane is provided with auxiliary markings for the defined positioning and alignment of the receiving device.

A surveying system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a vertically extending plane is used for the alignment of the at least one measurement object so that the plane is touched by the at least one measurement object in at least one point and one of the edge lines of the reference plane is the vertical plane touched or nearly touched.

A surveying system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the rectangular reference plane is formed by assembling at least two sheets of standard sized paper.

Surveying method for measuring limbs, in particular for determining biometric data of the human foot, in particular for implementation in a surveying system according to one of claims 1 to 6, comprising the steps positioning and aligning the at least one measurement object on the reference plane, recording at least one two-dimensional projection image by means of a optical recording device from above or obliquely above, determination of the survey data in the at least one recorded image by means of image analysis method in an evaluation device, output of the spatial survey data or derived from these dimensional data on an output device includes.

Surveying method according to claim 7, characterized in that for the determination of absolute distance measures between measuring points in the projection images taken by the recording device, a defined geometric pattern, which is applied to the reference plane and consists of unit cells of known size, is used.

Surveying method according to claim 7, characterized in that for the determination of absolute distance measurements between measuring points in the projection images recorded by the recording device, parallel straight lines, which are formed by edges of the rectangular reference plane and / or applied as optical markings on the reference plane, are used.

Surveying method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the current viewfinder image of the camera is evaluated continuously by the evaluation device and thereby measures for the suitability of the current image for the later surveying task are determined and determined therefrom suitability or non-measurement. Suitability of the current image via the output device is acoustically and / or optically fed back to the user.