CN108741428A - 一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统及个性化定制鞋的方法 - Google Patents

一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统及个性化定制鞋的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统及个性化定制鞋的方法，涉及制鞋技术领域，包括采集装置、上位机和云服务器，采集装置包括可见光摄像机，红外光摄像模块和中央控制模块，上位机根据可见光摄像机和红外光摄像模块提供的图像生成足静脉三维模型、足部三维模型及两者的三维融合模型；上位机利用云服务器提供的数据对足部进行识别和疾病诊断。本发明的有益效果：上位机利用采集装置获取的图像生成足部的各种三维模型，使用云服务器提供的数据来分析诊断足静脉是否存在异常或疾病，帮助使用者全面了解足部的表、里情况。最后结合诊断结果和足部三维模型生产出真正合脚且有助健康的鞋子。

Description

一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统及个性 化定制鞋的方法
技术领域
本发明涉及制鞋技术领域，更具体地说是指一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统及个性化定制鞋的方法。
背景技术
足被称为人的“第二心脏”，俗话说，人老足先衰，脚寒百病生，所以要“养树护根，养人护足”。中医认为，足部是足三阴经、足三阳经的起止点，与全身所有脏腑经络均有密切关系，而鞋子是足部穿戴产品，鞋子的形状直接决定了足部各部位的受力分布情况，一双合脚的鞋子不但可以让人们行走起来更加轻松，还可以让人们更加健康。
在现有鞋子的个性化定制中，通常通过三维扫描装置获取足部三维模型，根据足部三维模型的参数制造出合脚的鞋子。这种三维扫描装置无法从中获取足静脉的分布情况和健康状况，并且目前也没有一种可以同时获取足部三维影像和足静脉三维影像的采集设备，导致现有个性化定制鞋的系统在制鞋时未能将足部的健康状况考虑进去，无法真正做到制造一双能让人们越穿越健康的鞋子。此外现有三维扫描装置无法对被扫描者直接进行身份识别，需通过传统的账号，密码的登入方式访问服务器中的数据库，调取本人的历史信息。
发明内容
本发明提供的一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统及个性化定制鞋的方法，其目的在于解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统,包括依次连接通讯的采集装置、上位机和云服务器，所述采集装置包括可见光摄像机，红外光摄像模块和中央控制模块，所述红外光摄像模块包括依次布设的红外LED矩阵模块、热镜、红外滤光片、红外光摄像机和图像处理模块；所述热镜的后方设有所述可见光摄像机，其中图像处理模块和可见光摄像机均与中央控制模块相连接，中央控制模块与上位机相互无线通讯，所述上位机根据红外摄像机提供的若干红外图像生成足静脉三维模型，根据可见光摄像机提供的若干图像生成足部三维模型，并将两种三维模型重叠显示最终生成两者的三维融合模型；所述上位机将采集装置获取的当前三维融合模型与云服务器中足部数据库的预存三维融合模型进行匹配，识别足部所属人的身份。
进一步,所述云服务器设有静脉血管类疾病的诊断数据库，所述上位机根据诊断数据库提供的数据对采集装置获取的当前三维融合模型进行疾病诊断分析。
进一步,还包括三维打印机,用于根据云服务器提供的足部三维模型的参数打印鞋楦。
一种个性化定制鞋的方法，包括以下步骤：（1）由采集装置环绕使用者的足部，对足部进行多角度拍摄，通过上位机对拍摄的图像进行处理获得足部三维模型、足静脉三维模型以及两者的三维融合模型；（2）云服务器中设有静脉血管类疾病的诊断数据库和足部数据库，上位机将三维融合模型和使用者的身份信息存储至足部数据库；同时上位机根据诊断数据库提供的诊断数据分析足静脉三维模型，判断使用者是否患有静脉血管类疾病，由上位机出具诊断报告并提供治疗方案；（3）云服务器中还设有鞋楦数据库，从鞋楦数据库选择一双三维参数与足部三维模型相匹配的鞋楦；（4）使用者通过上位机选择制鞋参数，并上传至云服务器；（5）生产商从云服务器中获取鞋楦的三维参数及制鞋参数，并据此生产鞋子。
进一步,所述步骤（1）中，所述采集装置包括可见光摄像机，红外光摄像模块和中央控制模块；由红外光摄像模块拍摄若干足静脉的红外图像，由可见光摄像机拍摄若干足部的图像，采集装置经中央控制模块将足静脉的红外图像和足部的图像传送至所述上位机，由上位机处理后得到足静脉三维模型、足部三维模型，并将两种三维模型重叠显示得到三维融合模型。
进一步,所述云服务器中设有鞋垫数据库，该鞋垫数据库存储有若干鞋垫模型，鞋垫模型的上端面设有复数个按摩凸起，针对不同的静脉血管类疾病，按摩凸起的数量和位置分布有所不同，所述步骤（2）中的提供治疗方案包括上位机根据诊断报告从云服务器的鞋垫数据库中选取一组有助于治疗使用者所患疾病的鞋垫模型，供使用者选着；若使用者选着购买，则由云服务器将选取的鞋垫模型与足部三维模型发送至三维打印机，由三维打印机打印出合脚的鞋垫。
进一步,还包括步骤（6），使用者可通过采集装置扫描并得到三维融合模型，上位机将三维融合模型与云服务器中足部数据库的数据进行匹配，若匹配成功，则云服务器发送允许访问的指令至上位机，由上位机访问和显示云服务器中有关该使用者的历史信息。
进一步,所述步骤（3）中，若云服务器的鞋楦数据库无匹配的鞋楦，则云服务器将足部三维模型的数据传送至三维打印机，由三维打印机打印出与足部三维模型相匹配的新鞋楦，并将该新鞋楦的参数存储至云服务器的鞋楦数据库中。
进一步,所述步骤（4）中的制鞋参数包括鞋子款式、交货日期和送货地址，其中鞋子款式包括鞋面材料、鞋底材料、鞋底结构和鞋面结构。
由上述对本发明的描述可知，和现有的技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过采集装置获取足部的图像和足静脉的红外图像，由上位机利用足部的图像和足静脉的红外图像加工并生成足部三维模型、足静脉三维模块以及两者的三维融合模型，使用云服务器中诊断数据库的数据来分析诊断足静脉是否存在异常或疾病，帮助使用者全面了解足部的表、里情况。最后结合诊断结果和足部三维模型生产出真正合脚且有助健康的鞋子。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。
参照图1，一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统,包括依次连接通讯的采集装置1、上位机2和云服务器3，采集装置1包括可见光摄像机17，红外光摄像模块和中央控制模块16。上述红外光摄像模块包括依次布设的红外LED矩阵模块11、热镜12、红外滤光片13、红外光摄像机14和图像处理模块15。热镜12的后方设有可见光摄像机17，其中图像处理模块15和可见光摄像机17均与中央控制模块16相连接，中央控制模块16与上位机2相互无线通讯，上位机2根据红外摄像机14提供的若干红外图像生成足静脉三维模型，根据可见光摄像机17提供的若干图像生成足部三维模型，并将两种三维模型重叠显示最终生成两者的三维融合模型。上位机2将采集装置1获取的当前三维融合模型与云服务器3中足部数据库的预存三维融合模型进行匹配，识别足部所属人的身份。
参照图1，作为优选方案：云服务器3设有静脉血管类疾病的诊断数据库，上位机2根据诊断数据库提供的数据对采集装置1获取的当前三维融合模型进行疾病诊断分析。
参照图1，作为优选方案：还包括三维打印机4,用于根据云服务器3提供的足部三维模型的参数打印鞋楦。
参照图1，具体地，红外摄像机14为CCD相机，LED矩阵模块11是中心波长为850nm的LED作为红外辐照光源，因为静脉血中的脱氧血红蛋白对波长为850nm左右的近红外光有明显的吸收作用，选用这个波长越接近850nm的LED光源，红外成像质量越好。LED矩阵模块11发出的光经足部反射至热镜，其中的红外光被热镜12反射至红外滤光片13，可见光则透过热镜12后进入可见光摄像机。静脉中的血红蛋白相对于皮肤、肌肉等其他生理组织对近红外光的吸收率更高，因而红外光摄像机14会呈现出黑白对比鲜明的图像，从中看出皮下静脉血管的分布信息。红外滤光片13可以进一步的滤除可见光线，让红外光摄像机14形成更为清晰的图像。
参照图1，图像处理模块15的重要任务之一是图像增强，通过图像增强算法改善图像的视觉效果，图像增强包括减低图像本身的噪声，增强静脉部分的对比度，降低其周围组织的对比度，使得静脉与其周围组织较好的区分开来。图像增强算法有许多，本领域技术人员可常考现有技术中的图像增强算法，在此不加赘述。
参照图1，一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统进行个性化定制鞋的方法，包括以下步骤：
（1）由采集装置1环绕使用者的足部，对足部进行多角度拍摄，通过上位机2对拍摄的图像进行处理获得足部三维模型、足静脉三维模型以及两者的三维融合模型。具体地，采集装置1包括可见光摄像机17，红外光摄像模块和中央控制模块16；由上述红外光摄像模块拍摄若干足静脉的红外图像，由可见光摄像机17拍摄若干足部的图像，采集装置1经中央控制模块16将足静脉的红外图像和足部的图像传送至上位机2，由上位机2处理后得到足静脉三维模型、足部三维模型，并将两种三维模型重叠显示得到三维融合模型。
（2）云服务器3中设有静脉血管类疾病的诊断数据库和足部数据库，上位机将三维融合模型和使用者的身份信息存储至足部数据库；同时上位机2根据诊断数据库提供的诊断数据分析足静脉三维模型，判断使用者是否患有静脉血管类疾病，由上位机2出具诊断报告并提供治疗方案。作为优选方案，云服务器3中设有鞋垫数据库，该鞋垫数据库存储有若干鞋垫模型，鞋垫模型的上端面设有复数个按摩凸起，针对不同的静脉血管类疾病，按摩凸起的数量和位置分布有所不同，上述提供治疗方案包括上位机2根据诊断报告从云服务器3的鞋垫数据库中选取一组有助于治疗使用者所患疾病的鞋垫模型，供使用者选着；若使用者选着购买，则由云服务器3将选取的鞋垫模型与足部三维模型发送至三维打印机4，由三维打印机4打印出合脚的鞋垫。
（3）云服务器3中还设有鞋楦数据库，从鞋楦数据库选择一双三维参数与足部三维模型相匹配的鞋楦。具体地，若云服务器3的鞋楦数据库无匹配的鞋楦，则云服务器3将足部三维模型的数据传送至三维打印机4，由三维打印机4打印出与足部三维模型相匹配的新鞋楦，并将该新鞋楦的参数存储至云服务器的鞋楦数据库中，以扩充鞋楦数据库的数据量。
（4）使用者通过上位机选择制鞋参数，并上传至云服务器。具体地，制鞋参数包括鞋子款式、交货日期和送货地址，其中鞋子款式包括鞋面材料、鞋底材料、鞋底结构和鞋面结构。
（5）生产商从云服务器中获取鞋楦的三维参数及制鞋参数，并据此生产鞋子。
（6），使用者可通过采集装置扫描并得到三维融合模型，上位机将三维融合模型与云服务器中足部数据库的数据进行匹配，若匹配成功，则云服务器发送允许访问的指令至上位机，由上位机访问和显示云服务器中有关该使用者的历史信息。
综上，本发明提供了一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统及个性化定制鞋的方法，帮助使用者全面了解足部的表、里情况，并根据实际情况，定制符合自身条件的鞋子、鞋垫以及治疗方案，帮助使用者了解和改善健康状况。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统,其特征在于：包括依次连接通讯的采集装置、上位机和云服务器，所述采集装置包括可见光摄像机，红外光摄像模块和中央控制模块，所述红外光摄像模块包括依次布设的红外LED矩阵模块、热镜、红外滤光片、红外光摄像机和图像处理模块；所述热镜的后方设有所述可见光摄像机，其中图像处理模块和可见光摄像机均与中央控制模块相连接，中央控制模块与上位机相互无线通讯，所述上位机根据红外摄像机提供的若干红外图像生成足静脉三维模型，根据可见光摄像机提供的若干图像生成足部三维模型，并将两种三维模型重叠显示最终生成两者的三维融合模型；所述上位机将采集装置获取的当前三维融合模型与云服务器中足部数据库的预存三维融合模型进行匹配，识别足部所属人的身份。
2.根据权利要求1所述的一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统，其特征在于：所述云服务器设有静脉血管类疾病的诊断数据库，所述上位机根据诊断数据库提供的数据对采集装置获取的当前三维融合模型进行疾病诊断分析。
3.根据权利要求1所述的一种足部三维模型与足静脉融合图像的采集识别系统，其特征在于：还包括三维打印机,用于根据云服务器提供的足部三维模型的参数打印鞋楦。
4.一种个性化定制鞋的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）由采集装置环绕使用者的足部，对足部进行多角度拍摄，通过上位机对拍摄的图像进行处理获得足部三维模型、足静脉三维模型以及两者的三维融合模型；（2）云服务器中设有静脉血管类疾病的诊断数据库和足部数据库，上位机将三维融合模型和使用者的身份信息存储至足部数据库；同时上位机根据诊断数据库提供的诊断数据分析足静脉三维模型，判断使用者是否患有静脉血管类疾病，由上位机出具诊断报告并提供治疗方案；（3）云服务器中还设有鞋楦数据库，从鞋楦数据库选择一双三维参数与足部三维模型相匹配的鞋楦；（4）使用者通过上位机选择制鞋参数，并上传至云服务器；（5）生产商从云服务器中获取鞋楦的三维参数及制鞋参数，并据此生产鞋子。
5.根据权利要求3所述的一种个性化定制鞋的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述采集装置包括可见光摄像机，红外光摄像模块和中央控制模块；由红外光摄像模块拍摄若干足静脉的红外图像，由可见光摄像机拍摄若干足部的图像，采集装置经中央控制模块将足静脉的红外图像和足部的图像传送至所述上位机，由上位机处理后得到足静脉三维模型、足部三维模型，并将两种三维模型重叠显示得到三维融合模型。
6.根据权利要求3所述的一种个性化定制鞋的方法，其特征在于：所述云服务器中设有鞋垫数据库，该鞋垫数据库存储有若干鞋垫模型，鞋垫模型的上端面设有复数个按摩凸起，针对不同的静脉血管类疾病，按摩凸起的数量和位置分布有所不同，所述步骤（2）中的提供治疗方案包括上位机根据诊断报告从云服务器的鞋垫数据库中选取一组有助于治疗使用者所患疾病的鞋垫模型，供使用者选着；若使用者选着购买，则由云服务器将选取的鞋垫模型与足部三维模型发送至三维打印机，由三维打印机打印出合脚的鞋垫。
7.根据权利要求3所述的一种个性化定制鞋的方法，其特征在于：还包括步骤（6），使用者可通过采集装置扫描并得到三维融合模型，上位机将三维融合模型与云服务器中足部数据库的数据进行匹配，若匹配成功，则云服务器发送允许访问的指令至上位机，由上位机访问和显示云服务器中有关该使用者的历史信息。
8.根据权利要求3所述的一种个性化定制鞋的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，若云服务器的鞋楦数据库无匹配的鞋楦，则云服务器将足部三维模型的数据传送至三维打印机，由三维打印机打印出与足部三维模型相匹配的新鞋楦，并将该新鞋楦的参数存储至云服务器的鞋楦数据库中。
9.根据权利要求3所述的一种个性化定制鞋的方法，其特征在于：所述步骤（4）中的制鞋参数包括鞋子款式、交货日期和送货地址，其中鞋子款式包括鞋面材料、鞋底材料、鞋底结构和鞋面结构。
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