CN101352277A

CN101352277A - 用于脚部形状生成的方法和系统

Info

Publication number: CN101352277A
Application number: CNA2008101315338A
Authority: CN
Inventors: R·S·古尼蒂尔克; 邓应广; 区艳莉
Original assignee: Hong Kong University of Science and Technology HKUST
Current assignee: Hong Kong University of Science and Technology HKUST
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: CN101352277B; HK1125004A1; US20090051683A1

Abstract

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。

Description

用于脚部形状生成的方法和系统

技术领域

本发明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。本发明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。本发明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。

背景技术

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信息的低成本和实用方法。

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 8^1/2，US 9，FR 42^2/3和JP 270是相同的尺寸)或符号(AAAA，AAA，从，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.S Pat.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.S Pat.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。充气式脚趾罩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罩和脚后跟套环的充气以改变短袜的尺寸和合适度。

U.S Pat.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缓慢地释放药物。

U.S Pat.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。

发明内容

本发明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。本发明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。

本发明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。

发明人已注意到，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，本发明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侧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(pointcloud)，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，数据库中的每个脚部形状可对应于实际的脚部但是可以缩放到预定的长度(例如300mm)，并使其它尺寸缩放相同的量。这使得所有的脚部形状可容易地比较并提供具有大量脚部形状的数据库，而不管源数据来自许多不同大小的脚部。从照片导出的脚部形状数据优选地被缩放到与数据库中的脚部形状相同的大小，以便允许容易地比较。缩放脚部形状和尺寸的步骤可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缩放)。可替换地，缩放脚部形状和尺寸的步骤可在从数据库检索它们之后执行，例如因此数据库中的脚部形状具有不同的大小，但是在比较之前和/或在生成3D脚部形状之前缩放。

从照片导出的脚部形状数据可以采用任何适当的形式。它应当容易地与数据库中的脚部形状数据相比较并且优选地以相同的格式。优选地，脚部形状数据由计算机程序等来比较。

优选地，脚部形状数据包括“脚部形状签名”。脚部形状签名是描述脚部形状的数据并优选地包括描述脚部的形状和/或其它特征的一个或多个尺寸和/或值或函数。脚部形状签名优选地基于脚部的一个或多个2D投影。

例如，可以拍摄脚部底面的照片，并且可以从该照片导出脚部底部的2D投影或轮廓。数据库中的每个脚部形状记录可以包括脚部底部的2D投影和描述脚部3D形状的完整3D数据(例如点云)。通过比较2D投影，可以在数据库中找到相似形状的脚部。假设如果2D投影类似，则整个脚部形状也类似，那么可以访问该脚部的完整3D数据。尽管脚部底部的2D投影在上面作为例子提及，但是可能也使用或代替地使用脚部其它表面的2D投影。

当没有找到完美的匹配时，差别小于预设阈值的任何脚部形状投影可以被接受。此外，可以选择具有类似2D轮廓的若干脚部形状，并取平均值以为被拍摄的脚部生成唯一的近似脚部形状。可以选择在某个公差范围内所有具有2D轮廓的脚部形状，并且生成加权或非加权平均的3D脚部形状。

在数据库中的2D投影可以通过将投影方程式应用于每只脚的完整3D数据而生成。优选地，当第一次设置数据库时，生成2D投影。

比较2D投影的方便方式是比较投影的旋转函数(turningfunction)。每个2D投影将具有旋转函数，例如在Esther M.Arkin，L.Paul Chew，Daniel P.Huttenlocher，Klara Kedem，JosephS.B.Mitchell，(1991)An Efficiently Computable Metric forComparing Polygonal Shapes，IEEE Transactions on PatternAnalysis and Machine Intelligence，v.13n.3，p.209-216中描述的旋转函数；但是其它合适的旋转函数对于本领域技术人员来说也是明显的。旋转函数是比较2D形状的方便和有效的方式。

可以使用比较脚部形状的其它方法并且对于本领域技术人员来说将是明显的，它们包括但不限于：主要部件分析(比较两个轮廓的主要部件的角度)、Lp(或欧几里得)距离(点到点距离)、豪斯多夫(Hausdorff)距离和弗里歇(Frechet)距离(欧几里得距离的变型)对称差面积等。

脚部底部的2D投影没有给出足够的信息来完整地描述脚部。例如，它没有描述脚部的高度、或者内侧面或趾面的高度变化。因此，为了得到与正被拍摄的脚部更好的匹配，可以考虑其它数据和其它表面的2D投影并且将它们包括在脚部形状签名中。例如，可以用与针对底面的上面描述相同的方式来比较脚部侧面的2D投影。在优选实施例中，考虑了足弓的高度长度的比例。与一个或多个2D轮廓相结合，足弓的高度长度比例给出了良好的脚部表示。

通过计算机自动地，或者通过手工可以从照片中找出足弓的高度长度比例。可替换地，足弓的高度和长度可以手工地被测量并输入到系统中。

优选地，脚部形状签名包括基于脚部底部的2D投影和足弓高度长度比例的数据。在一个实施例中，脚部底部的2D投影与数据库中的2D投影相比较并且在第一阶段中选择具有相似2D投影的脚部形状。被拍摄脚部的足弓高度长度比例然后与所选择的脚部的比例相比较并且在第二阶段中选择最相近的脚部形状。比较的其它顺序或方法是可能的并且对于本领域技术人员来说是明显的。

可能限制脚部形状匹配精确性的一个因素是透视畸变。因此，优选地是调整被拍摄脚部的2D投影和任何存储的尺寸以校正透视畸变。下面讨论用于校正透视畸变的各种技术。

优选地，为透视畸变校正脚部的一些或所有2D投影。即是，它们一些或所有的尺寸被调整以便降低或消除透视畸变。此外，脚部尺寸的某些离散测量也可以被调整。例如，可以从照片或2D投影导出最大脚部长度、最大脚部宽度、脚部某些部分的高度、足弓的高度和足弓的长度中的任何或所有项，并接着根据预定方程式来校正透视畸变。

脚部的最大宽度不在脚部的底部，而通常就在球窝关节(或更精确的在第一和第五个跖趾关节)之上。因此，脚部前部的照片可用于找到脚部的最大宽度。在一个实施例中，这是通过从脚部前部的照片中找到球窝关节的高度、从脚部底部拍摄的照片中找到脚部的外观宽度并且调整该外观宽度以补偿透视畸变来完成的。对透视畸变的补偿涉及将最大宽度的高度用作为一个参数的方程式。

一旦已经根据一个或多个在数据库中选择的脚部形状生成了3D脚部形状，则优选地将它重新缩放为适合实际脚部的大小。所生成的脚部形状将具有与数据库中的脚部形状大小相同的“规格化”大小。这可以通过颠倒先前执行的缩放或通过重新调整3D脚部形状以适合脚部的(原来未缩放的)2D投影来完成。这可以使用标准3D缩放技术来完成。在一个实施例中，根据脚部的最大宽度和长度的测量来执行缩放。缩放优选地还考虑脚部高度的测量。当脚部尺寸随着其长度(宽度和高度)而变化时，脚部可以方便地沿着其长度(高度或宽度)而分成多个分段(section)，并且为每个分段单独调整尺寸。例如3D脚部形状可以沿着x轴被分成多个(例如几百个)分段。分段中每个点的坐标接着与合适的因子相乘，使得该分段的尺寸匹配脚部的2D投影。

所期望的是具有3D模型中的实际脚部尺寸。因此，将照片中的像素数据转换成实际尺寸(例如像素每毫米)是优选的。这可以通过对具有已知尺寸的物体拍照并且由此将像素加工成实际长度(例如毫米)刻度而完成。该物体可以是特制的刻度校准装置，例如其上具有多个校准标记的刻度校准夹具。优选地，刻度校准装置使装置距照相机的距离以及像素到真实长度刻度能够由计算机自动地计算。

本发明的第二方面提供了一种用于生成3D脚部形状的设备，包括：

至少一个照相机；

用于支撑脚部的底座；

用于从照片提取脚部形状数据的计算机程序；

用于将所提取的脚部形状数据与在数据库中存储的不同脚部形状的多个脚部形状数据相比较并且选择对于被拍摄脚部具有相似脚部形状数据的一个或多个所述脚部形状的计算机程序；和

用于基于一个或多个所选择的脚部形状来生成被拍摄脚部的3D脚部形状的计算机程序。

术语“计算机”和“计算机程序”旨在覆盖配置为执行上述功能的任何类型的硬件、软件或它们的组合。它们可以是用于在计算机上运行的程序、这些计算机程序的模块、定制的集成芯片、可编程的集成芯片等。其它可能性对于本领域技术人员来说是明显的。

一个或多个照相机可以是任何种类的图像传感装置，优选地为数字的，包括小型照相机和单镜反光照相机。在优选的实施例中，单个单元提供用于支撑脚部和照相机的底座。一个或多个照相机的图像传感平面优选地与底座垂直。

照相机可以由照相机站(camera station)支持。优选地，每个照相机的对准是可调整的。

优选地，该设备被布置为拍摄至少脚部底部的照片，并且优选地，还拍摄脚部的一侧或两侧和脚部前部的照片。这可以由单个照相机执行，该照相机是可移动的或者具有适合的光学装置来拍摄脚部不同部分的照片。更优选地，该设备包括多个照相机，每个照相机用于拍摄脚部的底部、左侧、右侧和/或前部的照片。在优选的实施例中，与用于支撑脚部的底座相对地提供照相机。光可以通过光学装置被定向到相应的照相机，光学装置例如是一个或多个用于将来自脚部特定表面的光定向到合适的相应照相机的一个或多个反射镜。这些反射镜不是要点，但是它们的确使一些或所有的照相机能够方便在相同的位置上并排地放置，而不是在相对于脚部的不同位置处。

数据库可以存储在该设备中。可替换地，数据库可以与该设备分开，但是可以例如通过计算机网络来远程访问。

底座可具有一个或多个对准标记，用于便于将底座上的物体与照相机对准-例如用于将位于底座上的脚部或校准夹具与照相机对准。

该装置被布置为执行根据本发明的第一方面的方法并且可以并入上述的本发明的第一方面的任何特征。例如，3D脚部形状优选地为3D点云。数据库中的脚部形状优选地都与公共轴对准。数据库中的脚部形状优选地都被缩放到预定的大小。从照片导出的脚部形状数据优选地被缩放到与数据库中的脚部形状相同的尺度。

优选地，脚部形状数据是“脚部形状签名”。脚部形状签名是描述脚部形状的数据并优选地包括描述脚部的形状和/或其它特征的一个或多个值或函数。脚部形状签名优选地基于脚部的一个或多个2D投影。

该设备可以被布置为从一个或多个照片导出脚部底部和/或脚部侧面的2D投影或轮廓。数据库中的每个脚部形状记录可以包括脚部的2D投影和描述脚部3D形状的完整3D数据(例如点云)。

该设备可以被布置为从被拍摄的脚部的2D投影中选择具有差别小于预设阈值的2D投影的任何脚部形状。该设备可以被布置为选择具有类似2D轮廓的若干脚部形状，以根据所述选择的脚部形状来生成平均3D脚部形状。该设备可以被布置为通过比较2D轮廓的旋转函数来比较这些2D轮廓。

脚部形状签名可包括脚部底部2D投影和足弓的高度长度比例。该设备可以被布置为将所述2D投影和所述比例与数据库中脚部形状的2D投影和比例相比较。

该设备可以被设置为针对透视畸变来校正脚部的一个或多个2D投影和/或尺寸测量。

该设备优选地被布置为缩放所生成的脚部3D形状以匹配被拍摄脚部的一个或多个2D投影或其它尺寸测量。

本发明的第三方面提供了一种生成3D脚部形状的方法，包括步骤：

使用透视校准装置来校准照相机；

使用照相机来拍摄脚部的一个或多个照片；

调整照片或者从照片导出的数据，以补偿透视畸变；并且

根据从照片导出的数据来生成3D脚部形状。

当为补偿透视畸变而调整照片或者从一个或多个照片导出的数据(比如2D投影或尺寸测量)时，所生成的3D脚部形状更精确。

优选地，3D脚部形状以3D点云数据的形式，但是可以使用其它的3D表示。

优选地，校准步骤包括拍摄校准装置并且将校准装置的照片与校准装置的已知特征相比较。校准装置可以位于相对于照相机的已知位置和方向(例如沿着设备的轴)，但是校准装置可以是甚至在与照相机的距离事前未知时也可以使用的类型。

优选地，校准装置包括在平行平面上彼此相隔预定距离的一对预定图像。两个图像的照片可以被比较并且用于计算合适的透视畸变校正。例如，来自两个图像的照片的信息可以用于计算用于预定透视校正方程式的转换因子。

透视校准装置还优选地通过允许照相机校准像素到长度的转换来使脚部的3D模型能够以真实的尺寸(例如毫米)再现。例如，如果校准标记具有已知的5毫米的长度并且是照片长度中的10个像素，则转换将是每毫米两个像素。校准装置还可以使照相机和校准装置之间的距离被自动计算。

本发明的第三方面的方法可以与本发明的第一方面的方法组合。

本发明的第四方面提供了用于生成3D脚部形状的设备，该设备包括：

用于拍摄脚部的一个或多个照片的照相机；

用于获得校准数据的透视校准装置；

透视校准模块，被编程为调整一个或多个照片或者从一个或多个照片导出的数据，以补偿透视畸变；和

用于根据从照片导出的数据来生成3D脚部形状的模块。

优选地，3D脚部形状是3D点云数据的形式。

优选地，当使用时，校准装置位于已知方向上(例如沿着在设备上标记的轴)。该设备可以包括用于支撑脚部的底座并且所述底座可以具有一个或多个校准标记，以便将脚部与照相机对准和/或将对准校准装置。

优选地，透视校正模块被布置成将校准装置的照片与校准装置的已知特征相比较并且基于所述比较来校正透视畸变。

校准装置可包括在平行平面上彼此相隔预定距离的一对预定图像。透视校正模块可被布置成比较两个图像的照片并且基于所述比较来计算合适的透视畸变校正。例如，该模块可被布置成使用来自两个图像的照片的信息来计算用于预定透视校正方程式的转换因子。

本发明的第四方面的设备可以与本发明的第二方面的设备组合。

本发明的第五方面提供脚部数据的数据库，包括多个记录，每个记录包括脚部的3D模型和脚部的形状签名；其中形状签名包括脚部的一个或多个尺寸和/或描述脚部2D投影的形状的一个或多个值或函数。3D模型可采用3D点云的形式。

优选地，形状签名还包括脚部的足弓的长度宽度比例。优选地，每个脚部的3D模型被对准到公共轴。优选地，所述3D模型被缩放到预定大小。

本发明的第五方面的设备可以在任何上面根据本发明的第一到第四方面描述的方法和设备中使用。

本发明的第六方面提供一种形成脚部数据的数据库的方法，包括步骤：输入多个脚部的3D模型，基于该3D模型对于每个脚部生成脚部至少一个的2D投影，并且生成每个脚部的记录，该记录包括3D模型和基于2D投影的形状签名。

优选地，该方法包括将每个3D脚部模型对准到公共轴的步骤。优选地，形状签名包括描述脚部形状所基于的值或函数，例如2D投影的旋转函数。优选地，该方法包括在存储介质上存储记录。

本发明的第七方面提供一种用于获得鞋子内侧脚部形状的设备，包括由单片弹性材料制成的无缝塑形短袜。

优选地，所述弹性材料是不引起过敏的材料，比如硅橡胶。

该设备很有用，因为它使穿戴者能够模拟他们在鞋子内侧的脚部形状。该设备是有弹性的并且因此调整到脚部的大小并施加压缩压力，例如以便把脚趾压在一起，使得脚部采用类似的形状以使它在鞋子内侧合脚。此外，它还具有足够强的弹力以能够引起脚部采用不同的姿势，而不是仅仅被动地适应于脚部的现有形状和姿势。这是一种简化了扫描或测量底座上的赤脚的改进，因而脚部将假设用来比较的不同形状和位置以使它在鞋子内侧合脚。

此外，因为设备是无缝的，所以可以在没有接缝的情况下扫描或拍摄它，接缝使图像畸变、影响脚部的姿势或感到合脚。

尽管该设备调整到脚部的大小，但是脚部的大小有大的变化；因此许多不同的定尺寸设备是可用的，使得可以选择具有最适合于脚部且最接近正被模拟的鞋子类型的一个定尺寸设备。

本发明的第七方面的设备可以与本发明的第一到第六方面的任何方法或设备一起使用。但是，它并不限于此而可以与用于测量或数字化脚部的其它设备或方法一起使用。

本发明的第八方面提供了用于测量脚部的方法，包括将脚部放置到本发明的第七方面的设备中，并接着使用光学装置来扫描或拍摄脚部。可以从由光学装置收集的数据中导出脚部的测量或者2D或3D模型。

本发明的第八方面的方法可以与本发明的第一到第六方面的任何方法或设备一起使用。

除非上下文要求，否则本发明的以上任何方面可以彼此组合并且一个方面的任何特征可应用到另一个方面。

本发明的第九方面提供了一种制作本发明的第七方面的设备的设备。该设备包括近似于脚部形状的模具并且造型材料堆积在该模具周围以便形成类短袜的设备。优选地，该模具可围绕底座旋转。

本发明的第十方面提供了一种制作本发明的第七方面的设备的方法，包括步骤：将本发明第九方面的模具浸渍模塑成造型材料并且允许该材料围绕模子形成和凝固(set)并接着从模子移除该材料。造型材料可以是液体硅橡胶。固化剂和/或加热可以应用于材料以使它凝固。该模子可以旋转以有助于固化过程和/或确保材料基本上均匀地分布在模具周围。

本发明的第十一方面提供了一种生成3D脚部形状的方法，包括步骤：

拍摄脚部的一个或多个照片；

从该一个或多个照片中导出一个或多个脚部尺寸和/或2D投影；并且

基于所存储的脚部的3D模型来为被拍摄的脚部生成3D脚部形状，并调整所存储的3D模型的大小以适合从一个或多个照片中导出的所述一个或多个尺寸和/或2D投影。

本发明的第十二方面提供了一种生成3D脚部形状的设备，包括：

一个或多个照相机，用于拍摄脚部的一个或多个照片；

用于从一个或多个照片中导出一个或多个脚部尺寸和/或2D投影的计算机程序；和

用于基于所存储的脚部的3D模型来为被拍摄的脚部生成3D脚部形状并调整所存储的3D模型的大小以适合从一个或多个照片中导出的所述一个或多个尺寸和/或2D投影的计算机程序。

所存储的脚部的3D模型可以是3D点云格式。通常，它是从不同脚部形状的数据库中选择的另一个脚部的模型。可替换地，存储的3D模型可以是用于所有脚部的单个缺省的脚部形状并且其被调整大小和调整尺寸以适合脚部的2D投影或尺寸。在两种情况下，3D模型最初已经由任何合适的装置导出，例如由扫描真实脚部的激光器。优选地，3D模型被调整大小和/或调整尺寸以适合2D投影，因为这允许比只依赖于单个尺寸(宽度、高度、长度等)有更大的精确度。以这种方式，来自2D投影的可用数据由“表面数据”和来自3D模型的其它细节来补充，以达到被拍摄脚部的3D形状的合理近似。

本发明的第十一和第十二方面可使用上述的本发明的第一到第十方面的任何特征。

通常，系统可以具有三个部分：支撑平台、照相机站和计算机单元。该系统还可以用一组用于照相机校准的校准夹具来补充。人站在平台上并且脚与在平台上标记的对准轴对准。在一个实施例中，围绕平台存储三个反射镜以将脚部的侧面视图和平面视图反射到照相机站。

可使用USB协议将照相机连接到计算机单元。取景器图像被传送到计算机单元并且在监视器中显示。借助校准夹具可以精确地校准照相机。从计算机屏幕，用户能够校准每个照相机并且调整诸如透镜焦距、焦点和照片曝光的照相机参数。

当在站立平台上对准脚部之后，照相机将优选地开始同时捕获(拍摄)投影的图像。在一个优选实施例中，每个照相机专用于脚部的相应投影。这个捕获过程通常花费小于一秒钟，取决于周围环境的亮度。但是，对于单个照相机来说可能例如通过移动照相机或通过布置反射镜把来自脚部不同表面的光发射到相同照相机来捕获所有投影所要求的图像。

附图说明

图1是脚部形状生成系统的透视图。

图2是支撑平台的透视图。

图3是站立板的透视图。

图4是照相机站和计算机单元背面的透视图。

图5是照相机站和计算机单元前面的透视图。

图6是上部移动的照相机站前面的透视图。

图7是上部移动的照相机站背面的透视图。

图8是照相机固定旋钮的装配图。

图9是照相机对准的透视图图解。

图10是左边照相机的光线的顶视图图解。

图11是前面照相机的光线的顶视图图解。

图12是下面照相机的光线的侧视图图解。

图13是对准夹具的透视图。

图14是缩放夹具的透视图。

图15是脚部形状生成过程的方框图。

图16是照相机校准的方框图。

图17是数据库构建过程的方框图。

图18(a)和18(b)图解了透视畸变的原理。；

图19示出了用于校正脚部侧面处的透视畸变的系统。

图20示出了两个不同脚部的底部的脚部轮廓。

图21示出了图20的脚部轮廓的旋转函数。

图22图解了将脚部分成不同的分段以便在z轴上缩放。

图23示出了将脚部分成不同的分段以便在x和y轴上缩放。

图24示出了用于制作ISSI的铝制模子的透视图。

图25是图24中的铝制模子的侧面图。

图26是图25中的铝制模子的顶视图。

图27是由图25中的铝制模子制作的ISSI的透视图。

具体实施方式

图1示出了本发明的一个实施例。它示出了用于支撑脚部102的底座或站立台101、照相机位于的照相机站103、和用于测量脚部尺寸和生成3D格式脚部形状的计算机单元，3D格式优选地为3D点云格式。

图2示出了底座或站立台101的详细设计。底座或站立台101包括非不透明的站立板201，该站立板可支撑对象的全部身体重量。站立板的详细设计如图3所示。如图3中所看到的，站立台101具有多个对准标记301、302、303。在该实施例中，对准标记采取线条或轴的形式。当站立在站立板210上时对象的一只脚与脚部长度轴301对准，而另一只脚位于支撑平台202上。脚部长度轴301被标记在站立板210的中间以便脚部对准，并且与接触板204的法线203平行。脚后跟边缘线303垂直于脚部长度轴301，使得脚部102的足后跟点(pternion)可以核对(reference)脚后跟边缘线303和脚部长度轴301的交点。线条302用于照相机的方向校准。在这里描述照相机的方向校准。对准轴301、302和303的线宽应当足够薄，例如0.5毫米，使得它将不会引起对底部照相机601捕获的图像的干扰。存在两个反射镜用于将脚部的图像反射到照相机。左侧反射镜206和右侧反射镜205位于站立板201的旁边，使得它们反射脚部102侧面和内面的图像。左侧反射镜206和右侧反射镜205都相对于脚部长度轴301以45度角固定。在站立板201下面的底部反射镜207给出了脚部的平面视图。底部反射镜207相对于站立板201以45度角固定。

图4是照相机站103的前视图。图5是照相机站103的后视图。在照相机站103的上面放置了计算机单元104的显示器(例如监视器402)和一个或多个输入装置(比如键盘403和鼠标401)。计算机单元104在照相机站103的中间。用户能够使用键盘403、鼠标401和监视器402来操作计算机单元104。用户还可以通过前窗404来控制计算机单元104。后窗501被设计用于计算机单元104的诊断和维护。系统的主电源开关407紧接着前窗。当系统接通时，诸如红色LED的指示器408将点亮。在照相机站103的下部中，存在支撑照相机的支撑件，比如支撑条605和605。照相机站103的底座是通道，优选地为U形通道，使得底部照相机606可以捕获来自底部反射镜207的图形。图6和图7示出了照相机站103的下部。照相机601、602、603和604位于照相机站的内侧。用户可以通过两个窗口702和703来调整照相机设置。在每个照相机之下，存在方向调整装置，比如旋钮801和弹簧垫圈802，装配该方向调整装置以使用户能够调整每个照相机的方向，如图8所示。照相机方向应当在使用之前微调，使得图像平面903平行于对准平面902。对准平面902是虚拟平面。它由校准轴302和站立板201的法线904来定义，如图9所示。照相机方向校准将在这里进一步描述。遮盖门406和405针对突然移动为照相机提供保护。

左边照相机603和右边照相机601可以拍摄从左侧反射镜206和右侧反射镜205形成的脚部102的侧视图图像。参考图10，脚部102的侧面图像的光线落在左侧反射镜206并且通过左侧反射镜206朝着左边照相机603反射。通过计算机监视器402或照相机LCD屏幕701，用户能够观察正由图像传感器901捕获的现场图像。一旦照相机快门803被闪光，左边照相机603拍摄脚部102的左边侧视图图像并将该图像传送到计算机单元104。右边照相机601使用类似的方法来拍摄脚部102另一侧的图像。前面照相机602直接拍摄脚部102的前视图的图像而没有镜面反射，而底部照相机604拍摄来自底部反射镜207的平面视图。由底部照相机604使用的方法还类似于左边照相机603。左边照相机603、前面照相机602和底部照相机604的光路在图10、11和12中分别示出。

如图13中所示，对准装置(例如对准夹具1301)被设计为帮助照相机方向校准。对准夹具1301可以由任何适合的材料制成，例如塑料。对准图案(pattern)1302被标记在对准夹具1301的前表面1303。对准图案1302优选地包括若干规则的2D形状图案，如图13所示。对于左边照相机603和右边照相机601的校准，对准图案1302应当位于站立板201上面，分别面向左侧反射镜206和右侧反射镜205。前面接触边缘1304应当与脚部长度轴301对准。对于前面照相机604的校准，前面接触边缘1304应当被校准，使得具有对准图案1302的照相机校准轴302面向前面照相机602。对于底部照相机604的校准，对准图案1302应当接触站立板201的上表面并且面对底部反射镜207。所有照相机应当能够在校准过程期间清楚地捕获对准图案1302的图像，并且计算机单元104能够在监视器402中显示由照相机捕获的图像的现场视图。这里将进一步描述照相机方向校准的详细过程。

图14示出了透视校准和缩放装置(例如缩放夹具1401)的详细设计，该装置用于照相机缩放校准和透视畸变校准。缩放夹具1401由3个板子组成。前面板子1402、后面板子1403和底部板子1404。前面板子1402是透明的，而后面板子1403和底部板子1404是不透明的。前面和后面板子1402、1403是平行平面并且彼此分开一个已知的距离。缩放图案被标记在前面板子1402的向内表面和后面板子1403的向外表面。前面板子1402的缩放图案优选地包括以平面的中心为中心的圆形1405，其中该圆形用比如80毫米的规定直径、水平线1406和垂直线1407来标记。这些线在圆形1405的中心相交。后面板子1403上的缩放图案优选地与前面板子1402上的缩放图案相同，除了圆形的直径是前面板子1403上圆形直径的一半。前面板子1402和后面板子1403上的圆形的中心位于前面板子1402的法线1408上。两个圆心的距离由底部板子1404的宽度1409确定。这里将进一步描述照相机校准的详细步骤。

参考图15，示出了脚部形状生成过程的流程图。在支撑平台101中，脚部102在站立板201(1502)上被对准。当照相机站103中照相机的快门803被闪光(1503)时，通过手工或者通过来自计算机单元104的电子装置，照相机开始捕获(拍摄)脚部102的侧面的、内面、前面和底部视图的图像(1504)。图像数据1505例如通过电缆或无线网络或闪速存储器被传送到计算机单元104。图像数据1505接着被加载到在计算机单元104中安装的计算机程序1513中。

计算机程序(1513)从拍摄的图像(1506)提取脚部102的轮廓1507。从照片获得的轮廓1507是2D透视投影。各种方法可用于从照片提取轮廓；在一个方法中，照片被转换成灰度，脚部被提取并且图像的其它部分被丢弃，并且脚部的轮廓被获得以作为2D透视投影。为了增强精确性，2D透视投影优选地按如下所阐明的被转换成平行投影。

当3D物体被投影到2D平面(比如2D图像)时，图像被称为“透视投影”。投影将某些误差添加到测量，称为线性透视畸变。这在图18(a)和图18(b)中图解，这两幅图示出了当物体更靠近照相机时如何显得更大。在这些图中，物体1801是尺子。两个接头1802和1803放置在尺子上。在图18(b)中，接头中的一个移动得更靠近照相机1904。尽管接头1802和1803之间的横向距离在图18(a)和图18(b)中相同，距离在图18(b)中显得更大，因为接头1803更靠近照相机。由照相机检测的外观距离由实线示出，实际距离由虚线示出。在图18(a)中，它是10.3厘米，而在图18(b)中，它是10.6厘米(这些测量只是作为例子)。

平行投影是不具有线性透视投影的投影。如果物体和照相机之间的距离是已知的，那么透视投影可以被变换成平行投影而没有透视畸变。图19图解了用于脚部侧视图的透视校正。透视调整夹具的前面平面F和后面平面R上的两个点被示出。如照相机1901所观看的这些点的外观位置是XF和XR。点B在脚部的外围上示出，其对应于脚部轴上的标称点A。

透视校正的计算是

\begin{matrix} X_{A} = X_{B} [1 + (\frac{ΔY}{Y_{0}})] \\ = X_{B} [1 + ΔY (\frac{X_{R} - X_{F}}{X_{R} \times Y_{s}})] \end{matrix}

其中X_A是“正确测量”(平行投影)并且X_B是“畸变测量”(透视投影)。这是用于侧视图的计算，其它视图具有稍微不同的计算但是都根据相同的原理。计算机程序1513基于上述的照相机校准(1508)将透视投影1507转换到平行投影1509。

用于每个轮廓或者投影1509的图案签名1518被生成(1510)。签名优选地包括表示脚部底部轮廓的数据和描述足弓的数据。在该实施例中，表示足弓的数据是足弓的高度与足弓的长度的比例。这可以手工地或通过计算机自动地从脚部侧面的照片或2D投影中提取。指示足弓的高度和长度的点可以在人的脚部用笔或者其它标记器来标记，以使它们能够容易地标识在照片上，但是这不是必须的。

脚部底部的2D轮廓可以方便地用旋转函数来表示。旋转函数提供比较2D轮廓的简单且有效的方式。合适的旋转函数的例子在EstherM.Arkin，L.Paul Chew，Daniel P.Huttenlocher，Klara Kedem，Joseph S.B.Mitchell，(1991)An Efficiently Computable Metricfor Comparing Polygonal Shapes，IEEE Transactions on PatternAnalysis and Machine Intelligence，v.13n.3，p.209-216中论述。旋转函数测量轮廓周围曲率中的变化并是有用的，因为它们是对于平移、缩放和平移健壮的脚部形状的表示。

图20示出两个不同脚部的底部的2D轮廓，而图21示出了它们旋转函数的比较。通常，旋转函数之间的差异越小，正被比较的两个轮廓的形状就更近似。

旋转函数自动地用导出它们的形状的圆周来规格化。因此，缩放被拍摄的脚部的2D投影或旋转函数不是必要的。相反，旋转函数可以直接与数据库中的旋转函数相比较。对于其它类型的函数，在一些情况下缩放2D投影是必要的，并且本领域技术人员将知道这何时是必要的并且能够由此编写程序来执行缩放。

签名1518将被发送到数据库1501以执行签名(1511)。数据库1501可以是嵌入的计算机单元104的一部分，其允许它能够作为独立的系统运行，或者如果它被实现为分布式系统，则它可以位于单独的计算机上。数据库1501将在它保存的所有记录中执行搜索(1511)，并且以升序返回相类似的记录的列表1512。所返回的记录的数量由用户选择标准规定。例如，用户可以规定返回某个数量的记录，或者具有规定阈值内相似性的所有记录。在一个实施例中，脚部底部的2D轮廓的旋转函数在第一阶段中被比较并且足弓高度长度的比例在第二阶段中被比较。在数据库1501中的每个记录1513包括脚部形状点云数据和签名的完整集合，该签名包括侧视图轮廓(或者仅仅足弓高度长度的比例)和底部视图轮廓(或其旋转函数)。

之后将描述构建数据库的过程。计算机程序1513从数据库1501检索排序的记录并生成实时平均脚部形状3D点云(1514)。该“实时平均脚部形状”是所选择记录中存储的脚部形状的平均。它可以是加权的平均或每条记录给予相等权重的简单平均。通过从最近似的记录生成平均脚部形状，可以生成所测量脚部的非常好的接近.

优选地，数据库具有多个记录，每个记录具有不同的脚部形状和有关的脚部形状签名。在一些优选实施例中，数据库具有10、20、50、100或甚至200或更多的记录。具有不同脚部形状的多个记录有助于增强精确性。但是，还可能具有只有一个记录的数据库(即用于单个“标准”脚部形状)。在该情况下，总是使用单个“标准”脚部形状。

所生成的平均脚部形状将具有与数据库中的脚部形状相同的大小，数据库中脚部形状已经被缩放到相同的大小。实际上，数据库中脚部形状缩放到预定大小使得若干不同的脚部形状能够被平均以得到被拍摄脚部的3D形状的最好近似。但是重要的是，被拍摄脚部的3D模型不仅仅具有正确的形状还具有正确的大小。因此下一步是调整实时平均脚部形状以具有正确大小。这通过参考脚部的平行透视轮廓1509来完成。计算机程序1513通过缩放过程变换实时平均脚部形状以适合平行投影轮廓(1516)。在缩放过程中，脚部3D模型(例如3D点云)的x、y和z尺寸通过使用标准缩放技术被缩放以适合2D投影。为了增强过程的精确性，对于每个尺寸(x、y、z)可以将脚部分成多个分段，并且每个分段被单独缩放。这在图22和23中图解。

缩放变换的脚部形状接着被输出为最终的脚部形状1517。它优选地输出为3D点云数据或者以由CAD软件可读的格式。

图16示出了照相机校准过程的流程图。照相机校准过程分两个阶段；方向校准1601和缩放校准1602。

在左边照相机603的方向校准1601中，对准夹具1301与脚部长度轴301对准，对准图案1302面向左侧反射镜206。左边照相机603将捕获在左侧反射镜206中形成的图像并且监视器402将显示捕获的图像。用户在图像上输入若干预定义的点以标识对准图案1302。计算机单元104将在监视器402上绘制相同的图案。用户检查所绘制的图案是否与图像上实际的图案重叠，并且如需要则调整照相机方向。方向校准过程1601对于a.)右边照相机601，b.)前面照相机602和c.)下部照相机604是相似的，除了对准图案1302的方向应当a.)面向右侧反射镜205，b.)与校准轴302对准和c.)面向底部反射镜207。

左边照相机603的缩放校准过程1602要求缩放夹具1401以与对准夹具1301相同的方式被对准。用户使用鼠标401在计算机程序中标识前面板子1402和后面板子1403中的圆形。计算机单元104能够计算照相机距离、照相机位置、像素到毫米缩放比例和透视到平行转换因子。因此，缩放(像素到毫米)和透视校正(透视到平行转换因子)都使用相同的缩放夹具(缩放夹具也称为透视畸变校正装置)来计算。计算机程序将保存这些参数到其存储器以供将来使用。缩放校准过程1602对于a.)右边照相机601、b.)前面照相机602和c.)底部照相机604是类似的，除了前面板子1402的方向应当a.)面向右边反射镜205、b.)与校准轴302对准和c.)面向底部反射镜207。

参考图17，示出了脚部形状数据库1501构建过程的流程图。可以使用现有技术中提到的合适技术来获得脚部形状的3D点云数据文件1701。3D点云数据文件1701优选以ASCII XYZ文件格式。用户将每个3D点云数据文件1701输入到数据库程序中。数据库程序用形状对准算法来对准由3D点云数据文件1701定义的脚部形状(1702)，并且生成对准的脚部形状1703。以这样的方式，不同脚部的所有3D点云数据都对准到相同的轴。每个记录中脚部的3D点云(或其它3D表示)接着被缩放到预定大小(例如预定长度)。以该方式，不同脚部的所有3D点云数据可以容易地被比较，并且可能组合具有类似但不同形状的不同脚部，以达到被拍摄脚部的近似，而不需要担心数据库中不同大小的脚部。数据库程序还将对准的脚部形状1703对准到侧视图和底视图(1704)以产生平行投影轮廓1705。例如根据旋转函数和足弓高度与长度的比例来生成(1706)每个脚部的签名1707。对于每个脚部，签名1707和对准的脚部形状1703作为数据库中的一条记录存储(1708)。

本专利中描述的方法和诸如激光扫描仪的现有技术方法可用于获得脚部形状。但是，这些方法不允许获得鞋子内侧的形状，除非在鞋是透明的情况下。通常，这些方法对赤脚执行。但是，当脚部在鞋内侧时所得到的形状十分不同于当在地面上赤脚时其中性的形状。因此，提出了使用类短袜的鞋子来模拟鞋子内侧的脚部形状。这个思想可用于本申请中描述的基于照相机的方法，但不限于此并可用于激光扫描或其它可替换的方法。因为当前测量装置的精确性大约在±0.5毫米，因此为这个目的需要可以施加理想压力的无缝短袜。

如上所述，该思想是提供用于获得鞋内侧脚部的优选3D形状的仪器，以便于鞋类定制。因此，鞋内形状模拟仪器(ISSI)优选地实现了以下的要求：(i)能够改变脚部形状以允许穿戴者感觉到偏好的合脚；(ii)能够使用3D扫描仪获得3D形状；(iii)能够确定用于登记的脚部轴；(iv)可重用并容易刷洗或清理；(v)生产节省。

ISSI的思想似乎类似于当前的短袜，但是不同在于是无缝的、所使用的材料和ISSI的反弹力更强。硅酮已经用于制造无缝的外科手套，该手套通过对手形状的模子浸渍涂层以在模子上形成薄涂层来在一成型品(formed piece)上制造。接着在固化后从模子中移除完成的手套。发明人提出使用浸渍涂层技术来生产无缝的类短袜鞋，ISSI。现在通过举例来描述特定的实施例。它是由硅酮制成的，比如厚度在0.66到1.00毫米之间的

M4600(Wacker硅酮)。为了生产具有特定形状的I SS I，使用厚度为15毫米铝的类短袜铝制模子(图24)。该模子特别地被成形以模拟鞋子内侧的脚部。

图24-26示出了制作ISSI的铝制模子。由硅橡胶制成的完成的ISSI在图27中示出。具有15毫米厚度2401的铝制模子由两片L形金属2403支撑并且通过两个螺丝2404和螺母2602牢固地彼此附着。铝制模子具有半径为7.5毫米的圆角边缘2601，和位于模子底座的具有1毫米厚和2毫米宽的空间2402。因此，在ISSI的开口2701处的硅橡胶比ISSI的体部2702要厚。

由于小的生产量，用于生产ISSI的浸渍模塑过程不同于大量生产。随后的过程用于制作ISSI。通过混合25毫升的硅酮和2.5毫升的固化剂来准备比如

M4600(Wacker硅酮)的液体硅橡胶。混合物沿着模子的边缘被灌注，允许流到模子的两个侧面上并接着在两分钟内均匀地扩散到模子的两个侧面上。此后，模子附着到马达上并保持以图25的逆时针方向旋转12小时。接着，通过沿着空间2402下面线条移除固化的硅酮来从模子中移除完成的ISSI。完成的ISSI在图27中示出。

上述的本发明的实施例可具有任何或所有以下优点。

首先，照片或投影与数据库中的3D图像相比较允许只从少量2D投影就精确地生成3D数据。

其次，因为使用照相机而不是激光扫描仪，因此成本更低。而且，因为只需要少量照片并且照相机可以几乎同时拍摄照片，因此与激光必须扫描整个脚部或单个照相机必须移动以从不同的角度拍摄许多照片的系统相比几乎不存在延迟。因此，脚部移动和畸变数据的可能性被大大降低。

第三，在优选的实施例中，用于透视畸变的校正允许精确地读取，而不管使用照片的事实。此外，不仅脚部的底部轮廓，侧面轮廓和/或足弓的高度长度比例也被考虑，由此改进了合脚。

数据库中的3D脚部形状数据优选地被缩放并对准到相同的轴和大小。这使得可能动用不同脚部的非常大的数据库来生成3D脚部形状，因为在比较和实时装置脚部形状生成步骤期间从方程式中除去了大小。反射镜的使用是方便的并允许所有照相机在一个位置处并排或者一个在另一个之上。这允许容易地调整和替换照相机。最后，ISSI允许精确地模拟鞋内侧的脚部形状。

Claims

1.一种用于生成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，

2.权利要求1的方法，其中照片至少包括脚部侧面的照片和脚部底部的照片。

3.权利要求1的方法，其中脚部形状数据包括脚部的一个或多个尺寸和/或描述脚部的一个或多个2D投影的一个或多个特性函数或值。

4.权利要求1的方法，其中脚部形状数据包括脚部的足弓长度与足弓高度的比例。

5.权利要求1的方法，其中脚部形状数据包括脚部2D投影的旋转函数。

6.权利要求1的方法，其中数据库中的脚部形状被缩放到预定大小。

7.权利要求1的方法，还包括步骤：缩放所生成的3D脚部形状以适合按照一个或多个照片所确定的脚部大小。

8.权利要求3的方法，其中一个或多个脚部尺寸和/或2D投影被调整以补偿透视畸变。

9.权利要求1的方法，其中基于多个从数据库选择的脚部形状的平均来生成3D脚部形状。

10.一种用于生成3D脚部形状的设备，包括：

至少一个照相机；

用于支撑脚部的底座；

用于从照片提取脚部形状数据的计算机程序；

11.权利要求10的设备，其中脚部形状数据包括脚部的一个或多个尺寸和/或描述脚部的一个或多个2D投影的一个或多个特性函数或值。

12.权利要求10的设备，其中该设备包括所述数据库。

13.权利要求10的设备，其中所述数据库远离所述设备。

14.权利要求10的设备，其中该设备至少包括用于拍摄脚部底面的第一照相机和用于拍摄脚部侧面的第二照相机。

15.权利要求10的设备，其中该设备包括一个或多个反射镜的布置，用于将从脚部表面反射的光定向到所述至少一个照相机。

16.权利要求10的设备，其中底座具有一个或多个对准标记，以便于将脚部或校准夹具与至少一个照相机对准。

17.权利要求10的设备，还包括透视畸变校准模块，被编程为调整一个或多个照片或者从一个或多个照片导出的数据，以补偿透视畸变。

18.权利要求17的设备，还包括透视校准装置，该透视校准装置包括在平行平面上彼此相隔预定距离的一对预定图像，所述平面中的第一个平面不是不透明的。

19.一种生成3D脚部形状的方法，包括步骤：

拍摄脚部的一个或多个照片；

20.一种用于测量或数字化脚部的方法，包括：将脚部放在无缝塑形的短袜中，该短袜被设计为模拟鞋子内侧的脚部并且用单片弹性材料制成，并接着使用光学装置扫描或拍摄脚部。