CN109106004A - 测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种测量装置及测量方法。该测量装置包括：信号收发装置和驱动装置，所述信号收发装置包括：左下肢信号收发装置和右下肢信号收发装置，所述左下肢信号收发装置，用于向左下肢发射和采集光学信号；所述右下肢信号收发装置，用于向右下肢发射和采集光学信号；所述驱动装置，用于驱动所述信号收发装置在预设下肢扫描位置范围内位移。本申请解决了下肢腿型和脚型测量精度较低且数据完整性较差的技术问题。通过本申请能够精确、完整地得到下肢腿型和脚型的测量数据。

Description

测量装置及测量方法

技术领域

本申请涉及三维图像处理领域，具体而言，涉及一种测量装置及测量方法。

背景技术

随着消费水平的不断提高，运动健康观念的日渐普及。人们对服装、皮鞋、运动鞋的定制化需求，越来越显著。由于传统的手工测量腿部尺寸、脚型尺寸，过于依赖测量人员的个人经验和技术水平，另外效率太低、成果过高等因素，制约着定制服装和鞋子的产品成本。因此通过一种测量装置来精确、快速地测量出人体下肢的尺寸从而为服装定制行业提供便利成为一种发展趋势。

发明人发现，在一些现有的处理技术中常见的有深度传感器、结构光扫描仪。其中深度传感器技术方案简单、造价低，直接采用以微软体感装置Kinect为代表的批量化模组即可，而且有现成的SDK接口可供调用，开发过程简单，但缺点是精度低，无法满足对精度有明确要求的鞋服合体定制。此外，结构光扫描仪技术方案简单，采用现成的模组进行拼装即可，但投影仪的成本高，同时白光对黑色敏感，容易产生数据空洞和缺失。

针对相关技术中测量装置在测量下肢尺寸时测量精度较低且数据完整性较差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种用于测定下肢腿型和脚型的测量装置及测量方法，以解决下肢尺寸测量精度较低且数据完整性较差的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种用于测定下肢腿型和脚型的测量装置。

根据本申请的测量装置包括：信号收发装置和驱动装置，所述信号收发装置包括：左下肢信号收发装置和右下肢信号收发装置，所述左下肢信号收发装置，用于向左下肢发射和采集光学信号；所述右下肢信号收发装置，用于向右下肢发射和采集光学信号；所述驱动装置，用于驱动所述信号收发装置在预设下肢扫描位置范围内位移。

进一步地，所述信号收发装置包括信号发生器和信号采集装置，所述信号发生器，用于向左下肢和右下肢发射光学信号；所述信号采集装置，用于采集照射在左下肢和右下肢的所述光学信号。

进一步地，所述信号发生器包括：第一光栅信号发生器、第二光栅信号发生器、第三光栅信号发生器、第四光栅信号发生器，所述第一光栅信号发生器和第二光栅信号发生器配合，用于向左下肢发射光学信号；所述第三光栅信号发生器和第四光栅信号发生器配合，用于向右下肢发射光学信号。

进一步地，所述信号采集装置包括：第一光学信号采集装置、第二光学信号采集装置、第三光学信号采集装置、第四光学信号采集装置，所述第一光学信号采集装置和第二光学信号采集装置配合，用于采集照射在左下肢的所述光学信号；所述第三光学信号采集装置和第四光学信号采集装置配合，用于采集照射在右下肢的所述光学信号。

进一步地，所述驱动装置包括：驱动电机、固定支架、移动导轨以及传动器，所述固定支架固定于所述移动导轨上，所述驱动电机与所述传动器相连，所述驱动电机用于通过驱动所述传动器带动所述固定支架沿所述移动导轨移动，其中，所述固定支架上安装有所述信号收发装置，所述下肢扫描位置范围是所述信号收发装置从脚底移动到腰部的位置。

进一步地，所述信号发生器和所述信号采集装置之间的相对测量角度在60度至120度之间调整。

进一步地，所述信号发生器和所述信号采集装置之间的相对位置可调。

进一步地，所述测量装置还包括：外置电脑主机，用于处理信号收发装置中的采集得到的数据。

进一步地，所述信号发生器和所述信号采集装置以预设固定角度扫描预设下肢扫描位置范围。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种测量方法。

根据本申请的测量方法包括：向下肢发射光学信号；在预设下肢扫描位置范围内采集照射在下肢的所述光学信号；以及将所述光学信号转化为下肢点云数据并生成三维下肢模型。

在本申请实施例中，采用信号收发装置和驱动装置，通过左下肢信号收发装置向左下肢发射和采集光学信号，通过右下肢信号收发装置向右下肢发射和采集光学信号，并将信号收发装置安装在驱动装置上，达到了通过驱动装置驱动所述信号收发装置在预设下肢扫描位置范围内位移的目的，从而实现了准确、完整地生成三维下肢模型的的技术效果，进而解决了测量装置在测量下肢尺寸时测量精度较低且数据完整性较差的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请第一实施例的测量装置示意图；

图2是根据本申请第二实施例的测量装置示意图；

图3是根据本申请第一实施例的测量方法示意图；

图4是本申请具体实施例中测量装置的顶视图；

图5是本申请具体实施例中测量装置的左视图；以及

图6是本申请具体实施例中测量装置的使用状态示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请采用的用于测定下肢腿型和脚型的测量装置，测量精度高、成本低、数据完整。从而能够替代传统的手工测量腿型和脚型，可以迅速、精准的对人下肢的3D数据采集，并生成虚拟拓扑三维模型。

本申请实施例中的测量装置，是通过左下肢信号收发装置和右下肢信号收发装置同时采集下肢腿部和脚部的三维数据，转化成数据拓扑模型的装置。通过发射和采集光学信号的信号收发装置，位于左下肢和右下肢区域，通过往复扫描获得点位参数，再结合独立开发的软件系统和算法，形成一套完整的光学扫描系统解决方案。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请第一实施例提供一种测量装置，包括：信号收发装置20和驱动装置10，所述信号收发装置20包括：左下肢信号收发装置201和右下肢信号收发装置202，所述左下肢信号收发装置，用于向左下肢发射和采集光学信号；所述右下肢信号收发装置，用于向右下肢发射和采集光学信号；所述驱动装置，用于驱动所述信号收发装置在预设下肢扫描位置范围内位移。

需要注意的是，在运动的过程中信号采集装置202和信号发生器201相对位置不会产生变化，但是参照被测对象的绝对位置发生移动。使得移动过程中的测量数据同步的输出至数据采集卡，并且结合相关数据处理应用程序建立下肢三维模型。

测量过程中驱动装置10驱动信号收发装置20在运动中从脚底移动到腰部的位置。能够实现快速简便的人体下肢数字扫描，获取下肢表面数据点云的三维信息，并且快速的将点云数据进行三维几何建模，完成整个数据采集过程。也可通过三维几何模型与受测者下肢的表面色彩及纹理数据实现彩色的下肢三维模型生成。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，采用信号收发装置和驱动装置，通过左下肢信号收发装置向左下肢发射和采集光学信号，右下肢信号收发装置向右下肢发射和采集光学信号，并且通过驱动装置驱动所述信号收发装置在预设下肢扫描位置范围内位移，达到了驱动所述信号收发装置在预设下肢扫描位置范围内位移的目的，从而实现了准确、完整地生成三维下肢模型的的技术效果，进而解决了下肢腿型和脚型测量精度较低且数据完整性较差的技术问题。

如图2所示，本申请第二实施例的测量装置，其中信号收发装置包括信号发生器和信号采集装置，信号发生器，用于向左下肢和右下肢发射光学信号；信号采集装置，用于采集照射在左下肢和右下肢的光学信号。信号发生器和信号采集装置分别配对使用。

作为本申请实施例中的优选，所述信号收发装置包括四组。其中，信号发生器包括：第一光栅信号发生器301、第二光栅信号发生器302、第三光栅信号发生器303、第四光栅信号发生器304，第一光栅信号发生器301和第二光栅信号发生器302配合，用于向左下肢发射光学信号；第三光栅信号发生器303和第四光栅信号发生器304配合，用于向右下肢发射光学信号。信号采集装置包括：第一光学信号采集装置401、第二光学信号采集装置402、第三光学信号采集装置403、第四光学信号采集装置404，第一光学信号采集装置401和第二光学信号采集装置402配合，用于采集照射在左下肢的光学信号；第三光学信号采集装置403和第四光学信号采集装置404配合，用于采集照射在右下肢的光学信号。

具体地，第一光栅信号发生器301和第一光学信号采集装置401相配合，位于下肢的左前方，负责下肢左前方的数据采集，第二光栅信号发生器302和第二光学信号采集装置402相配合，位于下肢的左后方，负责下肢左后方的数据采集，第三光栅信号发生器303和第三光学信号采集装置403相配合，位于下肢的右前方，负责下肢右前方的数据采集，第四光栅信号发生器304和第四光学信号采集装置404相配合，位于下肢的右后方，负责下肢右后方的数据采集。

在运动的过程中，第一光学信号采集装置401、第二光学信号采集装置402、第三光学信号采集装置403、第四光学信号采集装置404和第一光栅信号发生器301、第二光栅信号发生器302、第三光栅信号发生器303、第四光栅信号发生器304相对位置不会产生变化，但是参照被测对象的绝对位置发生移动。使得移动过程中的测量数据同步的输出至数据采集卡，并且结合软件和算法进行数据的软件建模，生成三维下肢模型，实现整个下肢的数据采集过程。

作为本申请实施例中的优选，驱动装置包括：驱动电机、固定支架、移动导轨以及传动器，固定支架固定于移动导轨上，驱动电机与传动器相连，驱动电机用于通过驱动传动器带动固定支架沿移动导轨移动，其中，固定支架上安装有信号收发装置，下肢扫描位置范围是信号收发装置从脚底移动到腰部的位置。

作为本申请实施例中的优选，信号发生器和信号采集装置之间的相对测量角度可在60度至120度之间调整。需要注意的是，为让结构更加紧凑，可以通过改变光栅信号发生器和光学信号采集装置的的角度，并且测量角度在90度±30度之间调整，将仍在本申请的保护范围内。

作为本申请实施例中的优选，信号发生器和信号采集装置之间的相对位置可调。需要注意的是，为适用不同的工作场景及精度要求，可以改变光学信号采集装置和光栅信号发生器的放置位置。

作为本申请实施例中的优选，测量装置还包括：外置电脑主机，用于处理信号收发装置中的采集得到的数据。还可以将电脑主机集成到本申请实施例中的测量装置内部。

作为本申请实施例中的优选，信号发生器和信号采集装置以预设固定角度扫描双脚。在运动的过程中，光学信号采集装置和光栅信号发生器相对位置不会产生变化，但是参照被测对象的绝对位置发生移动。使得移动过程中的测量数据同步的输出至数据采集卡，并且结合现有技术中的相关软件程序和现有算法进行数据的软件建模，生成三维下肢模型，实现整个下肢的数据采集过程。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述测量装置的测量方法，如图3所示，该方法包括：

步骤S102，向下肢发射光学信号；

可以通过多组光栅信号发生器和光学信号采集装置分别配对使用。由于下肢的遮挡，光学信号采集装置只能接收到光栅信号发生器发出的信号，而不会接收到光学信号采集装置的信号。这样使得光学信号采集装置和光栅信号发生器组成了一套信号收发装置。

需要注意的是，在运动的过程中光学信号采集装置和光栅信号发生器相对位置不会产生变化，但是参照被测对象的绝对位置发生移动。使得移动过程中的测量数据同步的输出至数据采集卡，并且结合相关数据处理应用程序建立三维模型。

步骤S104，在预设下肢扫描位置范围内采集照射在下肢的所述光学信号；以及

可以在测量过程中驱动电机通过传动器带动固定支架沿着移动导轨的轨道进行移动。信号收发装置在运动中从脚底移动到腰部的位置。能够实现快速简便的人体下肢数字扫描，获取下肢表面数据点云的三维信息，并且快速的将点云数据进行三维几何建模，完成整个数据采集过程。也可通过三维几何模型与受测者下肢的表面色彩及纹理数据实现彩色的下肢三维模型生成。

步骤S106，将所述光学信号转化为下肢点云数据并生成三维下肢模型。

将位移过程中的测量得到的下肢点云数据同步输出至数据采集装置，通过数据采集装置生成三维下肢模型。

以下结合附图4至6对本申请测量装置的工作原理和有益效果进行详细说明。

如图4和5所示，测量装置主要包含以下组件：

信号收发装置，包括相互配合使用的光栅信号发生器1和光学信号采集装置2，光栅信号发生器1向下肢发射光学信号，光学信号采集装置2采集照射到下肢上的光学信号，再转化为拓扑数据，左下肢前后位置各设置相互配合的光栅信号发生器11和光学信号采集装置21，以及相互配合的光栅信号发生器12和光学信号采集装置22，用于获取左下肢的三维拓扑数据，右下肢前后位置各设置相互配合的光栅信号发生器13和光学信号采集装置23，以及相互配合的光栅信号发生器14和光学信号采集装置24，用于获取右下肢的三维拓扑数据；

驱动电机3，通过纵向移动指令通过传动器6将固定支架4联动，实现采集装置在竖直方向上的往复移动，从而实现全下肢的三维扫描；

固定支架4，固定在移动导轨5上，起带动扫描装置的作用，使得采集装置能以固定的角度上下进行扫描采集数据信息；

移动导轨5，安装在支撑体7上，用于约束固定支架4的运动轨道；

传动器6，将驱动电机3的皮带轮的圆周运动，转化为固定支架4的上下往复运动；

支撑体7，用于安装移动导轨5，为移动导轨5提供支撑；

底座8，用于为支撑体7提供支撑，还用于提供人体站立的测量平台。

作为本申请实施例的进一步改进，该下肢扫描装置还包括底座8，支撑体7垂直设置在底座8上。为保证装置整体的美观性，还可以在底座8的边缘垂直底座8设置挡板，以及供人体进入的开口或门体。优选的，底座8上设置有人体左右脚站立位置标识，为受测者的最佳站立位置提供参考。

使用本申请实施例中的扫描装置的优势是：无需受测者佩戴定位标识，可在穿着袜子的情况下，即可快速、非接触的进行全下肢的数据建模。光学测量方式的优势是，速度快、精度高，测量过程不易出错、发出的光栅信号肉眼不可见，没有刺激性光源，对人体无害，无需闭眼即可测量。与传统的相机采集图像、贴图建模的方式不同，本设备是通过数据点云的测量方式，直接生成模型，模型的质量更高，精度更加准确。

使用本申请实施例中的下肢扫描装置的操作是：如图6所示，受测者站立底座8上，受测者的脚底与底座8的测试面垂直。由设备操作员启动测量，主控电路板给电机驱动板发出命令，测试开始，光栅信号发生器1和光学信号采集装置2同时开始工作。测量过程中驱动电机3通过传动器6带动固定支架4沿着移动导轨5的轨道上下移动，采集装置在运动中、从脚底移动到腰部的位置。驱动机械部分紧凑，性能可靠，体积小巧，总成本低。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，设置支撑体7及支撑体7上的移动导轨5、固定支架4上设置采集装置且能够沿移动导轨5在竖直方向上做往复运动，通过这种方式实现了本申请实施例中所述的采集装置在下肢范围内的扫描以及下肢三维信息数据的采集，达到了非接触式激光三维扫描的目的，从而实现了准确、迅速扫描数据并生成三维下肢模型的技术效果，进而解决了现有扫描装置在测量下肢尺寸时测量精度较低且数据完整性较差的的技术问题。本申请实施例中的扫描装置具有集成度高、自助式、操作方便、占地面积小，光学非接触式测量，安全、快速、卫生的优点。可同时测量大腿、小腿、脚面、脚踝、脚底的人体下肢全参数测量，因而适用于制衣、制鞋行业，特别适用于裤子、运动鞋、皮鞋定制行业，也适用于裤子选码、鞋子销售、选码等销售环节，还适用于人体测量、腿部/脚型测量、3D打印等高科技行业。本申请涉及的扫描装置应用范围广泛、能够提高生产效率、为服装定制化、穿着个性化提供基础数据采集。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测量装置，其特征在于，包括：信号收发装置和驱动装置，所述信号收发装置包括：左下肢信号收发装置和右下肢信号收发装置，

所述左下肢信号收发装置，用于向左下肢发射和采集光学信号；

所述右下肢信号收发装置，用于向右下肢发射和采集光学信号；

所述驱动装置，用于驱动所述信号收发装置在预设下肢扫描位置范围内位移。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述信号收发装置包括信号发生器和信号采集装置，

所述信号发生器，用于向左下肢和右下肢发射光学信号；

所述信号采集装置，用于采集照射在左下肢和右下肢的所述光学信号。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述信号发生器包括：第一光栅信号发生器、第二光栅信号发生器、第三光栅信号发生器、第四光栅信号发生器，

所述第一光栅信号发生器和第二光栅信号发生器配合，用于向左下肢发射光学信号；

所述第三光栅信号发生器和第四光栅信号发生器配合，用于向右下肢发射光学信号。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述信号采集装置包括：第一光学信号采集装置、第二光学信号采集装置、第三光学信号采集装置、第四光学信号采集装置，

所述第一光学信号采集装置和第二光学信号采集装置配合，用于采集照射在左下肢的所述光学信号；

所述第三光学信号采集装置和第四光学信号采集装置配合，用于采集照射在右下肢的所述光学信号。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述驱动装置包括：驱动电机、固定支架、移动导轨以及传动器，所述固定支架固定于所述移动导轨上，所述驱动电机与所述传动器相连，

所述驱动电机用于通过驱动所述传动器带动所述固定支架沿所述移动导轨移动，其中，所述固定支架上安装有所述信号收发装置，所述下肢扫描位置范围是所述信号收发装置从脚底移动到腰部的位置。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述信号发生器和所述信号采集装置之间的相对测量角度在60度至120度之间调整。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述信号发生器和所述信号采集装置之间的相对位置可调。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：外置电脑主机，用于处理信号收发装置中的采集得到的数据。

9.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述信号发生器和所述信号采集装置以预设固定角度扫描预设下肢扫描位置范围。

10.一种测量方法，其特征在于，包括：

向下肢发射光学信号；

在预设下肢扫描位置范围内采集照射在下肢的所述光学信号；以及

将所述光学信号转化为下肢点云数据并生成三维下肢模型。