CN107970026A - 基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置及方法，在箱体侧板上的横向支撑板上设置有联动的正弦光栅、伺服电机和齿轮，在箱体底部有能与正弦光栅适配的激光器光源，在箱体中部设置有图像反射镜面，在箱体的另一端设置有单摄像头，采用正弦光栅照射于人体足底，由伺服电机控制物理光栅移动一定的距离，在足底表面形成四幅相位差为π/2的畸变光栅，通过工业相机分别采集四幅畸变的光栅图像，对光栅进行相位分析，从而求得足底的三维数据信息。本发明使用高精度工业相机对光栅图像进行采集，并采用四步相移的方法，可滤除随机噪声提高精度，且本系统只使用一个摄像头，减少系统成本并保持高精度扫描。

Description

基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置及方法

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，具体涉及一种基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置及方法。

背景技术

足部疾患主要包括高足弓、扁平足、足旋前、踇外翻、胼胝、足底筋膜炎等不同病症，还有由其他疾病引起的内外翻足、糖尿病足等。各种足部问题不但会产生局部症状，还会引起人体足部以上骨骼系统的对线不良，导致膝、髋、骨盆、脊柱椎体各部位关节出现问题，影响人体健康。而针对这种情况需要获取患者的足底形状，临床中现在一般采用足底石膏取模的接触式方法，但这种方法不适用于足部溃烂、坏疽以及其他足面创伤的患者，且制作成功率低，采集加工流程复杂、工艺繁琐，模型重复利用率差。而非接触式的三维扫描产品，市场上非常少，且都是国外进口设备，价格昂贵，影响一些病人的检查，影响病情发展，耽误治疗。

在CN201410708967、CN104374332A、CN104339658A、CN104315979A、 CN104359405A所公开的三维扫描装置虽然可以实现三维扫描功能，但是扫描的方式、精度及扫描装置的机械结构都不适于对人体足底扫描，并且以上产品的扫描周期都特别长，由于扫描部位特殊，而且扫描时需静止不动，这对扫描时间的长短以及扫描装置的高低有着较高的要求，而上述的几款产品都不满足对人体足底扫描的要求，效果不理想；方法方面，在CN102519393A、CN106412561A 所公开的光栅测量轮廓术的方法可以对测量物体的高度信息，但这种方法需要两个光栅同时成像，对光源要求过高，且采集图像的CCD相机位置与光栅是同一个方向，并不适合对足底进行采集，在CN2048682U、CN201611133750.1、CN106643563A所公开的三维面型测量仪的方法，精度相对较低，不能满足足部矫形与康复的要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置及方法，通过光栅投影的方法获取人体足底三维信息，缩短了扫描时间，并且采用高精度工业相机对光栅图像进行采集，提高了数据的噪声比，并且采用四步相移的处理算法，对物体进行三维重构，保证了重构模型的高精度，并且箱体内部置有图像反射镜面，将垂直向上的扫描方向转换为平面方向扫描，大大降低了扫描装置的高度，便于人体保持舒适的动作进行扫描。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：

基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置，包括具有透明顶部的箱体，在箱体中部设置有横向支撑板，横向支撑板上设置有正弦光栅、伺服电机和单轴滚珠丝杠直线滑台，正弦光栅通过单轴滚珠丝杠直线滑台与伺服电机控制端相连，在箱体底部且正弦光栅的正前方设置有能与正弦光栅适配的激光器光源，在正弦光栅和激光器光源前方设置有图像反射镜面，此外，在箱体上还设置有单摄像头。

本发明进一步的改进在于，图像反射镜面与箱体底面呈45°夹角，且图像反射镜面朝向正弦光栅的一侧。

基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描方法，该方法基于上述基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置，包括以下步骤：

步骤一、将白板置于箱体的透明顶部，激光器光源产生白光光束经过正弦光栅形成光强分布函数已知的正弦光栅图像，进行系统标定，获取世界坐标系与摄像头坐标系之间的参数，将正弦光栅图像投射到箱体的透明顶部，单摄像头采集投射到透明顶部的光栅图像，然后伺服电机工作控制正弦光栅移动1/4栅距，单摄像头继续采集第二张投射到顶部的光栅图像，再次移动1/4栅距，采集第三张光栅图像，再移动1/4栅距，采集第四张光栅图像，且待测物体不同位置的高度不同，所采集到的图像相应位置的相位也有所变化；

步骤二、采集完四幅光栅图像，利用四步相移法解出光栅主相位，并用四次傅里叶变换对解出的主相位进行解包裹相位，提取光栅解相位后的其中一行相位值作为标准模板，将解包裹后的相位作为参考面标准相位；

步骤三、将人体足底置于箱体的透明顶部，按照步骤一的方式采集四副畸变光栅图像，利用四步相移法解出光栅主相位，并用四次傅里叶变换对解出的主相位进行解包裹相位，对畸变光栅解相位后的相位值进行查找表法与标准模板进行匹配，找出与标准模板最接近的相位值，并用标准模板内的最接近相位值对畸变光栅内的相位值进行替换，得到畸变光栅的最终相位真实值，并求解畸变光栅与参考面相位值差；

步骤四、根据相位差值获得人体足底的三维点云数据；对人体足底的三维点云数据进行去噪处理，对三维点云数据进行快速傅里叶变换，在频域内对三维点云数据进行低通滤波去噪，滤除残差点与误差点，利用Geomagic软件进行处理，删除足底区域以外的冗余数据，仅保留有效点云数据；然后，将有效点云数据进行拼接与压缩，邻域删除点数据，减少数据量，构建Nurbs曲面，对 Nurbs曲面进行高阶平滑处理，进而获取人体足底三维曲面。

本发明进一步的改进在于，步骤一中，物体高度-相位的映射关系化简表达为：

其中，l为投影装置与参考面的距离，为待求相位，a，b为系统标定求得的参数，h为被测表面高度，公式如下：

其中，d为投影装置与摄像机距离，λ₀是光栅条纹的条纹间距。

本发明进一步的改进在于，步骤一中，产生了正弦光栅，其光强分布函数为：

其中，I′(x,y)为背景光强度，I″(x,y)为图像的灰度调制，代表光栅图像的相位值，δ_i为图像的相位位移；

利用四步相移法光栅扫描，首先产生相移差均为π/2的光栅图像，将产生的光栅条纹对测量系统的参考面进行扫描采集，得到图像的灰度分布R，并将所得的图像保存，根据四步相移法的简化公式：

即可解得光栅的解包裹相位，将参考面相位解包裹为连续的相位值，将其中的最左或最右一行作为参考相位，将参考相位的值设为0。

本发明进一步的改进在于，步骤三，具体实现方法如下：

对人体足底进行光栅图像照射采集，采集的图像灰度分布为：

其中，i＝0,1,2,3，分别表示四步相移的四个图像；

即可解得光栅的包裹相位，对解出的主相位φ(x,y)进行相位解包裹，即解中的k值，解包裹采用基于查找表法的四次傅里叶变换，首先利用四次傅里叶变换法解得参考面的解包裹相位，然后对足底图像做四次傅里叶变换解得估计相位值，对参考面解包裹相位利用查找表法求解畸变光栅真实相位值，最终解出整幅图像的解包裹相位φ(x,y)，主相位与解包裹相位。

本发明进一步的改进在于，步骤四，具体实现方法如下：

根据解得的光栅相位信息求得畸变光栅与参考面光栅之间的相位差，利用相位差带入系统模型得到人体足底表面的三维点云数据；

首先利用Geomagic Studio软件对足底面点云数据进行去噪，简化处理，并去除部分位置处的细节特征，最终完成人体足底曲面模型的构建，具体如下；

由Geomagic Studio软件打开生成的三维点云数据，首先要对三维点云数据进行去噪及优化处理，断开组件连接，选择删除非连接点云数据，选择体外孤点，通过寻找体外孤点使点云数据平滑，将所剩的点数据进行封装，使点集合转换成三角面；

生成的三角面会由于部分数据点被删除而产生部分孔洞，选择全部曲面对三角面进行填充，然后对脚趾部分曲面进行去除特征处理，完成去除特征处理后需对曲面边界进行优化，使曲面边界更为光顺，最后通过网格医生对曲面去除毛刺，简化组成曲面的三角面数量，保证软件读入及处理曲面的速度，最终平滑曲面，得到处理完成的人体足底曲面模型。

本发明具有如下的优点：

本发明提供的基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置，采用光栅面结构光对足底进行扫描，相较于市场上存在的激光足底扫描产品，结构简单，扫描时，光源运动范围极小，一次扫描仅采集12副图像，因此，无大范围运动，扫描速度较快，且产生的图像数据量小，相对市场上其他产品，可通过简单的部件连接搭建整套完整系统，且精度较高。

进一步，在装置结构设计上，本装置加入镜面反射模块，将设备产生的面光放大所需的垂直距离转换为平行距离，有效控制扫描设备的结构高度，便于患者足底扫描采集时足部较为舒适的摆放姿势。

本发明提供的基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描方法，所采用的装置采用物理光栅投影，不存在电子噪声及焦距问题，并且提出了基于四次傅里叶变换的查找表法的解包裹相位算法，不需要辅助图像，并极大提高了扫描精度及速度。目前市场上所存在的光栅投影测量设备，存在扫描精度差，需多幅辅助图像用于相位解包裹，并且绝大多数采用数字光栅投影，具有电子噪声及投影焦距等不可控因素影响扫描精度

进一步，在装置的光路结构设计中所用到的零部件，可用3D打印机制作完成，使设备部件固定方便，结构简单，并且大大减轻了设备的重量及成本，便于设备的搬运及维护修理。

进一步，单摄像头采用高精度的图像数据采集由大恒图像生产的 DH-HV3151高精度工业相机完成，该相机具有高达300万像素，是大恒图像公司专门为工业测量、记录所开发，具有极高的分辨率及采集速率，彩色图像采集，并且该相机体积非常小，便于安装，节省扫描装置内部空间。

进一步，采用四步相移法正弦光栅扫描，与传统的点、线扫描不同，该扫描系统是用面结构光对足底进行扫描，足底的三维信息包含在光栅图像的相位中，该扫描方式不需要相机采集几十幅甚至上百幅图像，只需要采集四幅图像就可计算出足底的三维信息，极大的缩短了扫描周期，并且该扫描方式可以有效滤除随机噪声，提高扫描精度。

进一步，对足底进行扫描，需要将脚踩在扫描装置上进行扫描，现有技术对扫描仪的高度、速度有比较高的要求，而本发明内部放置有图像反射镜面3，且与装置底部呈45°，将原本需要自下向上扫描的方式转换为平面的扫描，降低了装置结构的高度，适用于足底扫描。

附图说明

图1是本发明的流程图。

图2为本发明的工作原理图。

图3为本发明的装置结构示意图。

图4为摄像头采集得到的参考面光栅图像。

图5为摄像头采集的对脚底进行扫描的畸变光栅图像。

图6为对足底进行扫描后得到的三维点云数据。

图7为对足底进行扫描后得到的三维点云数据。

图8为对足底进行扫描后得到的三维点云数据。

图9为处理完成的足底曲面模型。

图中：1-箱体，2-单摄像头，3-伺服电机，4-单轴滚珠丝杠直线滑台，5-图像反射镜面，6-激光器光源，7-横向支撑板，8-正弦光栅。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

参照图3，基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置，包括具有透明顶部的箱体1，在箱体1中部设置有横向支撑板7，横向支撑板7上设置有正弦光栅8、伺服电机3和单轴滚珠丝杠直线滑台4，正弦光栅8通过单轴滚珠丝杠直线滑台4与伺服电机3控制端相连，在箱体1底部且正弦光栅8的正前方设置有能与正弦光栅8适配的激光器光源6，在正弦光栅8和激光器光源6前方设置有图像反射镜面5，此外，在箱体1上还设置有单摄像头2。

所述图像反射镜面5利用光的反射原理，将垂直于扫描系统底面的光束通过反射变为与扫描系统底面平行的光束，由单摄像头2采集光栅图像，图像反射镜面5与箱体1底面呈45°夹角。

图4为本发明对足底外形做的光栅扫描图像，图5为CMOS工业相机采集 的畸变光栅图像，共采集四幅。

图5为根据图4采得的畸变光栅图像，用Opencv做灰度值、二值化处理， 再对数据进行平滑处理，滤除部分残差点，使三维模型更精确，处理后的数据 带入系统三坐标系的数学模型，由图像坐标系解得足底在世界坐标系中的三维 点云数据，用Geomagic Studio打开点云数据并且去除冗余数据，得出足底的三 维点云模型，如图6至图8所示。

该足底三维扫描系统只需要初始化一次就可以正常工作，扫描仅需采集四幅图像即可获得人体足底的三维图像，相比市场上的其他三维扫描设备，具有非常快的扫描效率，并且采集的图像少，可减少大量扫描数据的存储，节省空间。

综上所述，本发明装置区别于现有的三维扫描设备，本发明是针对人体的足部结构病变而专门开发的扫描装置，从而填补了人体足底扫描设备的空缺，克服了扫描速度慢，精度差导致三维建模不精确的问题，进而为临床工作人员提供了便于观察，诊断，治疗的客观评价手段。

参照图1和图2，基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描方法，包括以下步骤：

步骤一、将白板置于箱体1的透明顶部，激光器光源6产生白光光束经过正弦光栅8形成正弦光栅图像，进行系统标定，获取世界坐标系与摄像头坐标系之间的参数，将正弦光栅图像投射到透明顶部，单摄像头2采集投射到顶部的光栅图像，然后伺服电机3工作控制正弦光栅8移动1/4栅距，单摄像头2继续采集第二张投射到顶部的光栅图像，再次移动1/4栅距，采集第三张光栅图像，再移动1/4栅距，采集第四张光栅图像具体方法如下：

经典光栅投影测量系统模型如图2所示，通过投影装置、摄像机及参考平面构成的三角关系和相位-坐标关系求解出被测表面高度信息为：

其中，l为投影装置与参考面的距离，为待求相位，d为投影装置与摄像机距离，λ₀是光栅条纹的条纹间距。传统的经典光栅投影模型对摄像机与参考面的关系有较高要求，导致系统的可操作性不好，不能保证系统测量的精度。基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置及方法采用一种新型的系统模型，求出物体高度-相位的映射关系化简表达为：

其中a，b为系统标定求得的参数。

步骤二、采集完四幅光栅图像，利用四步相移法解出光栅主相位，并用四次傅里叶变换对解出的主相位进行解包裹相位，提取光栅解相位后的其中一行相位值作为标准模板，将解包裹后的相位作为参考面标准相位，具体方法如下：

正弦光栅的光强分布函数为：

其中I′(x,y)背景光强度，I″(x,y)为图像的灰度调制，代表光栅图像的相位值，δ_i为图像的相位位移。

利用四步相移法光栅扫描，首先产生相移差均为π/2的光栅图像，将产生的光栅条纹对测量系统的参考面进行扫描采集，得到图像如图4的灰度分布R，并将所得的图像保存，根据四步相移法的简化公式：

即可解得光栅的解包裹相位，将参考面相位解包裹为连续的相位值，将其中一行(一般为最左或最右一行)作为参考相位值0。

步骤三：将人体足底置于箱体2的透明顶部，按照步骤一的方式采集四副畸变光栅图像，利用四步相移法解出光栅主相位，并用四次傅里叶变换对解出的主相位进行解包裹相位，对畸变光栅解相位后的相位值进行查找表法与标准模板进行匹配，找出与标准模板最接近的相位值，并用标准模板内的最接近相位值对畸变光栅内的相位值进行替换，得到畸变光栅的最终相位真实值，并求解畸变光栅与参考面相位值差，具体方法如下：

对人体足底进行光栅图像照射采集，采集的图像灰度分布为：

其中，i＝0,1,2,3，分别表示四步相移的四个图像；

即可解得光栅的包裹相位，对解出的主相位φ(x,y)进行相位解包裹，即解中的k值，解包裹采用基于查找表法的四次傅里叶变换，首先利用四次傅里叶变换法解得参考面的解包裹相位，然后对足底图像做四次傅里叶变换解得估计相位值，对参考面解包裹相位利用查找表法求解畸变光栅真实相位值，最终解出整幅图像的解包裹相位φ(x,y)，主相位与解包裹相位，基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置及方法所用的基于查找表法的四次傅里叶变换法解包裹相位可有效得到光栅真实相位，有效解决了现存的相位解包裹问题，得到较为平滑、精确的光栅相位值。

步骤四、根据相位差值获得人体足底的三维点云数据；对足底三维点云数据进行去噪处理，对三维点云数据进行快速傅里叶变换，在频域内对三维点云数据进行低通滤波去噪，滤除残差点与误差点，利用Geomagic软件进行处理，删除足底区域以外的冗余数据，仅保留有效点云数据；

步骤五、将有效点云数据进行拼接与压缩，邻域删除点数据，减少数据量，构建Nurbs曲面，对Nurbs曲面进行高阶平滑处理，获取人体足底三维曲面。具体方法如下：

根据解得的光栅相位信息求得畸变光栅与参考面光栅之间的相位差，利用相位差带入系统模型得到人体足底表面的三维点云数据。

首先利用Geomagic Studio软件对足底面点云数据进行去噪，简化等处理，并去除部分位置处的细节特征，最终完成足底曲面模型的构建。

由Geomagic Studio软件打开生成的点云数据，首先要对点云数据进行去噪及优化处理，断开组件连接，可选择删除非连接点云数据，选择体外孤点，通过寻找体外孤点使点云数据更为平滑，进行减少噪声处理，有助于减少在扫描中的噪音点，更好的表现真实形状，进行统一采样，减少过多冗余点，增加处理速度，将所剩的点数据进行封装，使点集合转换成三角面。

生成的三角面会由于部分数据点被删除而可能产生部分孔洞，选择全部曲面 对面进行填充，此时构建的足底曲面在脚趾部分还存在较为明显的凹凸面，不 符合鞋垫设计的原则，因此需对脚趾部分曲面进行去除特征处理，完成去除特 征处理后需对曲面边界进行优化，使曲面边界更为光顺。通过网格医生对曲面 去除毛刺，简化组成曲面的三角面数量，保证软件读入及处理曲面的速度，最 终平滑曲面，得到处理完成的足底曲面模型，如图9所示。

以上实例介绍，本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及以上实例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实例内容，在此不予赘述。

Claims (7)

1.基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置，其特征在于，包括具有透明顶部的箱体(1)，在箱体(1)中部设置有横向支撑板(7)，横向支撑板(7)上设置有正弦光栅(8)、伺服电机(3)和单轴滚珠丝杠直线滑台(4)，正弦光栅(8)通过单轴滚珠丝杠直线滑台(4)与伺服电机(3)控制端相连，在箱体(1)底部且正弦光栅(8)的正前方设置有能与正弦光栅(8)适配的激光器光源(6)，在正弦光栅(8)和激光器光源(6)前方设置有图像反射镜面(5)，此外，在箱体(1)上还设置有单摄像头(2)。

2.根据权利要求1所述的基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置，其特征在于，图像反射镜面(5)与箱体(1)底面呈45°夹角，且图像反射镜面(5)朝向正弦光栅(8)的一侧。

3.基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描装置，包括以下步骤：

步骤一、将白板置于箱体(1)的透明顶部，激光器光源(6)产生白光光束经过正弦光栅(8)形成光强分布函数已知的正弦光栅图像，进行系统标定，获取世界坐标系与摄像头坐标系之间的参数，将正弦光栅图像投射到箱体(1)的透明顶部，单摄像头(2)采集投射到透明顶部的光栅图像，然后伺服电机(3)工作控制正弦光栅(8)移动1/4栅距，单摄像头(2)继续采集第二张投射到顶部的光栅图像，再次移动1/4栅距，采集第三张光栅图像，再移动1/4栅距，采集第四张光栅图像，且待测物体不同位置的高度不同，所采集到的图像相应位置的相位也有所变化；

步骤二、采集完四幅光栅图像，利用四步相移法解出光栅主相位，并用四次傅里叶变换对解出的主相位进行解包裹相位，提取光栅解相位后的其中一行相位值作为标准模板，将解包裹后的相位作为参考面标准相位；

步骤三、将人体足底置于箱体(2)的透明顶部，按照步骤一的方式采集四副畸变光栅图像，利用四步相移法解出光栅主相位，并用四次傅里叶变换对解出的主相位进行解包裹相位，对畸变光栅解相位后的相位值进行查找表法与标准模板进行匹配，找出与标准模板最接近的相位值，并用标准模板内的最接近相位值对畸变光栅内的相位值进行替换，得到畸变光栅的最终相位真实值，并求解畸变光栅与参考面相位值差；

步骤四、根据相位差值获得人体足底的三维点云数据；对人体足底的三维点云数据进行去噪处理，对三维点云数据进行快速傅里叶变换，在频域内对三维点云数据进行低通滤波去噪，滤除残差点与误差点，利用Geomagic软件进行处理，删除足底区域以外的冗余数据，仅保留有效点云数据；然后，将有效点云数据进行拼接与压缩，邻域删除点数据，减少数据量，构建Nurbs曲面，对Nurbs曲面进行高阶平滑处理，进而获取人体足底三维曲面。

4.根据权利要求3所述的基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描方法，其特征在于，步骤一中，物体高度-相位的映射关系化简表达为：

其中，l为投影装置与参考面的距离，为待求相位，a，b为系统标定求得的参数，h为被测表面高度，公式如下：

其中，d为投影装置与摄像机距离，λ₀是光栅条纹的条纹间距。

5.根据权利要求4所述的基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描方法，其特征在于，步骤一中，产生了正弦光栅，其光强分布函数为：

其中，I′(x,y)为背景光强度，I″(x,y)为图像的灰度调制，代表光栅图像的相位值，δ_i为图像的相位位移；

利用四步相移法光栅扫描，首先产生相移差均为π/2的光栅图像，将产生的光栅条纹对测量系统的参考面进行扫描采集，得到图像的灰度分布R，并将所得的图像保存，根据四步相移法的简化公式：

<mrow> <mi>&amp;phi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mn>4</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mn>3</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

即可解得光栅的解包裹相位，将参考面相位解包裹为连续的相位值，将其中的最左或最右一行作为参考相位，将参考相位的值设为0。

6.根据权利要求5所述的基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描方法，其特征在于，步骤三，具体实现方法如下：

对人体足底进行光栅图像照射采集，采集的图像灰度分布为：

其中，i＝0,1,2,3，分别表示四步相移的四个图像；

即可解得光栅的包裹相位，对解出的主相位φ(x,y)进行相位解包裹，即解中的k值，解包裹采用基于查找表法的四次傅里叶变换，首先利用四次傅里叶变换法解得参考面的解包裹相位，然后对足底图像做四次傅里叶变换解得估计相位值，对参考面解包裹相位利用查找表法求解畸变光栅真实相位值，最终解出整幅图像的解包裹相位φ(x,y)，主相位与解包裹相位。

7.根据权利要求6所述的基于单摄像头四步光栅相移法的足底三维扫描方法，其特征在于，步骤四，具体实现方法如下：

根据解得的光栅相位信息求得畸变光栅与参考面光栅之间的相位差，利用相位差带入系统模型得到人体足底表面的三维点云数据；

首先利用Geomagic Studio软件对足底面点云数据进行去噪，简化处理，并去除部分位置处的细节特征，最终完成人体足底曲面模型的构建，具体如下；

由Geomagic Studio软件打开生成的三维点云数据，首先要对三维点云数据进行去噪及优化处理，断开组件连接，选择删除非连接点云数据，选择体外孤点，通过寻找体外孤点使点云数据平滑，将所剩的点数据进行封装，使点集合转换成三角面；

生成的三角面会由于部分数据点被删除而产生部分孔洞，选择全部曲面对三角面进行填充，然后对脚趾部分曲面进行去除特征处理，完成去除特征处理后需对曲面边界进行优化，使曲面边界更为光顺，最后通过网格医生对曲面去除毛刺，简化组成曲面的三角面数量，保证软件读入及处理曲面的速度，最终平滑曲面，得到处理完成的人体足底曲面模型。