CN104665107B - 一种足底三维数据采集处理系统及数据采集处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种足底三维数据采集处理系统及数据采集处理方法，包括三维数据采集装置和计算机，三维数据采集装置的采集信号送至计算机进行运算处理，所述三维数据采集装置包括数据采集器、第一相机和第二相机，数据采集器设置有固定边框及面积尺寸的透明上顶面，第一相机和第二相机相对设置在数据采集器内的两侧，且第一相机和第二相机的镜头朝向上顶面；足底三维数据采集处理系统对采集的两张照片进行数据处理运算，再由计算机生成三维模型，整个装置的生产成本非常低，结构运算简单，能够快速准确度的获取足底真实压力三维图像数据，减少了扫描所需时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种足底三维数据采集处理系统，同时还涉及一种采用此系统的数据采集处理方法。
背景技术
根据压强力学定律P=F\S ,F体重不变，增大S受力面积，而减少P压强，使人体脚部压强均匀。无论是行走，站立时脚部均匀的分散负载。为了达到这一目的，快速自动化制造出符合个体差异的鞋底，是关键的环节 。
在整个鞋类自动化制造流程中，使用足部扫描装置获取人的足部三维信息是至关重要的一环，因此，只有准确而快速地获取到足部压力状态下的三维图像数据，才能根据其数据准确地直接生成足底镜像的三维数据制造出鞋底。
目前，虽然已经有不少包括国内外的公司推出了基于激光的三维足部扫描装置，但仍然存在一台三维激光足部扫描仪的价格通常在几十万人民币左右，设备技术和结构复杂，其造价相对较高的问题；同时扫描时没有考量脚部在受压状态下，骨骼，软组织，皮肤的三维尺寸变形很大，没有统一的基准平面,获得脚部的三维图像数据不准确的问题，因此制造一台实用、便宜、结构简单和数据采集准确的三维足部扫描装置就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种足底三维数据采集处理系统及数据采集处理方法的技术方案，解决现有的足部扫描装置，不能够在足部真实受压力的情况下获得脚部准确的三维图像数据，结构运算复杂和成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种足底三维数据采集处理系统，包括三维数据采集装置和计算机，三维数据采集装置的采集信号送至计算机进行运算处理，所述三维数据采集装置包括数据采集器、第一相机和第二相机，数据采集器设置有固定边框及面积尺寸的透明上顶面，第一相机和第二相机相对设置在数据采集器内的两侧，且第一相机和第二相机的镜头朝向上顶面。
第一相机和第二相机的镜头与上顶面分别形成对称的固定夹角。
数据采集器的上顶面分为左脚区和右脚区，第一相机和第二相机分别设置有信号远传端口，相机的数据信号通过信号远传端口送至计算机运算处理。
数据采集器的上顶面的上表面还设置有一层弹性透明层。
夹角的角度为10～80度。
本发明还提供一种数据采集处理方法，包括如下步骤：步骤1计算机通过对第一相机和第二相机拍摄的分别包含左右脚底不同角度的二张照片中的特征点进行识别脚底的尺寸、局部特征与轮廓线，并进行两两匹配；步骤2根据匹配的结果计算出视差值；步骤3将视差值信息与原始照片结合在一起，得到照片中脚底表面的三维点云；步骤4根据三维点云构建出脚底三维模型。
识别物体的局部特征与轮廓线并且对二张照片进行匹配采用SIFT算法；计算出视差值是采用 Levenberg-Marquardt 算法；进行多视立体重建建立脚底表面的三维点云；根据三维点云数据应用泊松表面重建算法得出脚底三维模型。
SIFT算法是提取局部特征的算法，在尺度空间寻找极值点，提取位置，尺度，旋转不变量；SIFT算法步骤为检测尺度空间极值点精确定位极值点，为每个关键点指定方向参数，关键点描述子的生成。
计算出视差值又称运动恢复结构，计算二张照片之间相应像素的视差值从而确定深度输出大小。
本发明的有益效果是足底三维数据采集处理系统对采集的两张照片进行数据处理运算，再由计算机生成三维模型，整个装置的生产成本非常低，结构运算简单，能够快速准确度的获取足底真实压力三维图像数据，减少了扫描所需时间。
附图说明
图1是本发明足底三维数据采集处理系统的原理结构示意图；
其中：1-第一相机，2-第二相机，3-上顶面，4-弹性透明层，5-计算机。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明本发明的优选实施例。
实施例如图1所示，本实施例提供一种足底三维数据采集处理系统，包括三维数据采集装置和计算机5，三维数据采集装置的采集信号送至计算机5进行运算处理，所述三维数据采集装置包括数据采集器、第一相机1和第二相机2，数据采集器设置有固定边框及面积尺寸的透明上顶面3，第一相机1和第二相机2相对设置在数据采集器内的两侧，且第一相机1和第二相机2的镜头朝向上顶面3。
第一相机1和第二相机2的镜头与上顶面3分别形成对称的固定夹角。
数据采集器的上顶面3分为左脚区和右脚区，第一相机1和第二相机2分别设置有信号远传端口，相机的数据信号通过信号远传端口送至计算机5运算处理。
数据采集器的上顶面的上表面还设置有一层弹性透明层4。
夹角的角度为60度。
本实施例还提供一种数据采集处理方法，采用双目视觉原理的拍照三维建模方法，包括如下步骤：步骤1计算机通过对第一相机1和第二相机2拍摄的分别包含左右脚底不同角度的二张照片中的特征点进行识别脚底的尺寸、局部特征与轮廓线，并进行两两匹配；步骤2根据匹配的结果计算出视差值；步骤3将视差值信息与原始照片结合在一起，得到照片中脚底表面的三维点云；步骤4根据三维点云构建出脚底三维模型。
其中脚底尺寸采用两台性能相同、镜头参数一致相机相隔一定距离、固定夹角放置的两台相机，同时对场景中同一物体进行拍摄，在上诉前提下，得到的两幅图像，通过对这两幅图像进行匹配后，再结合三角测量原理计算同一事物在这两幅图像上的成像偏差，从而反求出此事物的立体信息，而这个偏差，是可以通过三角函数计算出被测物体脚底固定的、绝对定值尺寸的。或者也可以利用上顶面取景框的固定尺寸作为参考数值，即在三维重建后，有了相对尺寸后，以取景框的固定尺寸作为参考数值，而标定出被测物体脚底的固定的、绝对定值尺寸。
识别物体的局部特征与轮廓线并且对二张照片进行匹配采用SIFT算法；计算出视差值是采用 Levenberg-Marquardt 算法；进行多视立体重建建立脚底表面的三维点云；根据三维点云数据应用泊松表面重建算法得出脚底三维模型。
SIFT算法是提取局部特征的算法，在尺度空间寻找极值点，提取位置，尺度，旋转不变量；SIFT算法步骤为检测尺度空间极值点精确定位极值点，为每个关键点指定方向参数，关键点描述子的生成。
计算出视差值又称运动恢复结构，计算二张照片之间相应像素的视差值从而确定深度输出大小。
本实施例的有益效果是足底三维数据采集处理系统对采集的两张照片进行数据处理运算，再由计算机生成三维模型，整个装置的生产成本非常低，结构运算简单，能够快速准确度的获取足底真实压力三维图像数据，减少了扫描所需时间。
本实施例是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应 本实施例技术的特定场合或材料，可对 本实施例进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本实施例并不限于在此公开的特定实施例， 而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。
Claims (7)
1.一种足底三维数据采集处理方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1计算机通过对第一相机和第二相机拍摄的分别包含左右脚底不同角度的二张照片中的特征点进行识别脚底的尺寸、局部特征与轮廓线，并进行两两匹配；步骤2根据匹配的结果计算出视差值；步骤3将视差值信息与原始照片结合在一起，得到照片中脚底表面的三维点云；步骤4根据三维点云构建出脚底三维模型。
2.根据权利要求1所述的一种足底三维数据采集处理方法，其特征在于：识别物体的局部特征与轮廓线并且对二张照片进行匹配采用SIFT算法；计算出视差值是采用Levenberg-Marquardt 算法；进行多视立体重建建立脚底表面的三维点云；根据三维点云数据应用泊松表面重建算法得出脚底三维模型。
3.根据权利要求2所述的一种足底三维数据采集处理方法，其特征在于：SIFT算法是提取局部特征的算法，在尺度空间寻找极值点，提取位置、尺度和旋转不变量；SIFT算法步骤为检测尺度空间极值点并精确定位极值点，为每个关键点指定方向参数，关键点描述子的生成。
4.根据权利要求3所述的一种足底三维数据采集处理方法，其特征在于：计算出视差值又称运动恢复结构，计算二张照片之间相应像素的视差值从而确定深度输出大小。
5.采用权利要求1、2、3或4任一种足底三维数据采集处理方法的数据采集处理系统，其特征在于：包括三维数据采集装置和计算机，三维数据采集装置的采集信号送至计算机进行运算处理，所述三维数据采集装置包括数据采集器、第一相机和第二相机，数据采集器的透明上顶面设置有固定边框及面积尺寸，以上顶面边框的固定尺寸作为参考数值，而标定出被测物体脚底的固定的、绝对定值尺寸，第一相机和第二相机相对设置在数据采集器内的两侧，且第一相机和第二相机的镜头朝向上顶面；
第一相机和第二相机的镜头与上顶面分别形成对称的固定夹角；
夹角的角度为10～80度。
6.根据权利要求5所述的采用一种足底三维数据采集处理方法的数据采集处理系统，其特征在于: 数据采集器的上顶面分为左脚区和右脚区，第一相机和第二相机分别设置有信号远传端口，相机的数据信号通过信号远传端口送至计算机运算处理。
7.根据权利要求6所述的采用一种足底三维数据采集处理方法的数据采集处理系统，其特征在于:数据采集器的上顶面的上表面还设置有一层弹性透明层。
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