CN109171744A - 用于下肢的数据采集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于下肢的数据采集方法以及数据采集装置。该数据采集方法包括：检测被测对象是否满足第一预设检测条件；如果检测被测对象满足第一预设检测条件，则检测采集装置是否位于预设起始位置；如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令；根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号；根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动。本申请解决了使用相关技术中的数据采集方法在测量下肢尺寸时数据采集精度较低且数据完整性较差的技术问题。

Description

用于下肢的数据采集方法及装置

技术领域

本申请涉及三维图像处理领域，具体而言，涉及一种数据采集方法以及数据采集装置。

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。因此使用一种数据采集方法来采集人体下肢的三维数据信息能够为服装定制行业提供很大便利。

发明人发现，目前多使用人体扫描仪来获取人体体型的相关信息，其中，人体扫描仪使用的采集装置一般采用红外或者白光，常见的有深度传感器、结构光扫描仪等。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。

针对使用相关技术中的数据采集方法在测量下肢尺寸时数据采集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下肢的数据采集方法及数据采集装置，以解决使用相关技术中的数据采集方法在测量下肢尺寸时数据采集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，提供了一种数据采集方法。

根据本申请的数据采集方法包括：检测被测对象是否满足第一预设检测条件，其中，所述第一预设检测条件至少包括：检测被测对象是否位于检测面、检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直；如果检测被测对象满足第一预设检测条件，则检测采集装置是否位于预设起始位置；如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令；根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号；根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动；其中，在所述下肢预设采集范围内移动时，所述采集装置相对于被测对象发生位移，并将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置，完成数据采集过程。

进一步地，检测被测对象是否满足第一预设检测条件包括：检测被测对象是否位于检测面；如果检测被测对象位于检测面，则检测被测对象的脚底所在平面是否位于第一测试位置；如果检测被测对象的脚底所在平面位于第一测试位置，则检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直；如果检测被测对象的下肢与所述检测面垂直，则判定所述被测对象满足第一预设检测条件。

进一步地，如果检测被测对象满足第一预设检测条件，则检测采集装置是否位于预设起始位置包括：检测光栅信号发生器的位置是否位于第一预设起始位置；如果检测光栅信号发生器的位置位于第一预设起始位置，则检测光学信号采集装置的位置是否位于第二预设起始位置；如果检测光学信号采集装置的位置位于第二预设起始位置，则完成检测。

进一步地，如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令包括：下发采集装置的发射光学信号的控制指令以及下发采集装置的接收光学信号的控制指令；根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号包括：根据下发采集装置的发射光学信号的控制指令，控制光栅信号发生器向被测对象发射光学信号；根据下发采集装置的接收光学信号的控制指令，控制光学信号采集装置接收光栅信号发生器向被测对象发射的光学信号。

进一步地，如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令包括：下发控制驱动装置中的驱动电机运转的控制指令；根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动包括：通过驱动电机驱动传动器带动固定支架沿移动导轨移动，其中，所述采集装置设置在所述固定支架上。

进一步地，通过驱动电机驱动传动器带动固定支架沿移动导轨移动包括：驱动电机驱动传动器带动固定支架移动限定采集装置的上下往复运动位置在第一区域范围之内；固定支架的形状限定采集装置的左右运动位置在第二区域范围之内；根据所述第一区域范围和所述第二区域范围确定所述下肢预设采集范围；其中固定支架包括主支架、左支架和右支架，所述主支架与所述移动导轨固定连接，所述左支架和右支架分别位于所述主支架的两端且与所述主支架垂直连接，所述主支架、左支架和右支架位于同一水平面上，所述采集装置分别位于左支架和右支架上，所述左支架和右支架用于确定所述第二区域范围。

进一步地，在所述下肢预设采集范围内移动时，所述采集装置相对于被测对象发生位移，并将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置包括：所述采集装置在被测对象的脚底移动到腰部的位置范围内上下往复运动；在运动过程中采集所述下肢表面的点云数据；将所述点云数据同步输出至数据采集装置；通过所述数据采集装置生成被测对象的三维下肢模型。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种数据采集装置。

根据本申请的数据采集装置包括：检测模块，用于检测被测对象是否满足第一预设检测条件，并在检测被测对象满足第一预设检测条件时，检测采集装置是否位于预设起始位置，其中，所述第一预设检测条件至少包括：检测被测对象是否位于检测面、检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直；指令下发单元，用于检测采集装置位于预设起始位置时，向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令；第一控制模块，用于根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号；第二控制模块，用于根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动；其中，在所述下肢预设采集范围内移动时，所述采集装置相对于被测对象发生位移，并将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置，完成数据采集过程。

进一步地，所述检测模块包括：第一检测单元，用于检测被测对象是否位于检测面；第二检测单元，用于检测被测对象位于检测面时，检测被测对象的脚底所在平面是否位于第一测试位置；第三检测单元，用于检测被测对象的脚底所在平面位于第一测试位置时，检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直；如果检测被测对象的下肢与所述检测面垂直，则判定所述被测对象满足第一预设检测条件。

进一步地，所述指令下发单元包括：第一指令下发单元，用于下发采集装置的发射光学信号的控制指令以及下发采集装置的接收光学信号的控制指令；第二指令下发单元，用于下发控制驱动装置中的驱动电机运转的控制指令；所述第一控制模块包括：信号发射控制模块，用于根据下发采集装置的发射光学信号的控制指令，控制光栅信号发生器向被测对象发射光学信号；信号接收控制模块，用于根据下发采集装置的接收光学信号的控制指令，控制光学信号采集装置接收光栅信号发生器向被测对象发射的光学信号。

在本申请实施例中，采用首先检测被测对象是否满足第一预设检测条件，然后检测采集装置是否位于预设起始位置的方法；如果检测结果均满足预设条件，则向采集装置下发第一控制指令使其向下肢预设采集范围内发射和接收光学信号，同时向驱动装置下发第二控制指令使其驱动采集装置在下肢预设采集范围内上下移动达到了采集装置在移动过程中相对于被测对象发生位移的目的从而将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置，完成数据采集过程。通过上述方法实现了准确、迅速获取人体下肢三维数据的技术效果，进而解决了使用相关技术中的数据采集方法在测量下肢尺寸时数据采集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用于下肢的数据采集方法示意图；

图2是根据本申请第二实施例的用于下肢的数据采集方法示意图；

图3是根据本申请第三实施例的用于下肢的数据采集方法示意图；

图4是根据本申请第四实施例的用于下肢的数据采集方法示意图；

图5是根据本申请第五实施例的用于下肢的数据采集方法示意图；

图6是根据本申请第六实施例的用于下肢的数据采集方法示意图；

图7是根据本申请第七实施例的用于下肢的数据采集方法示意图；

图8是根据本申请第一实施例的用于下肢的数据采集装置示意图；

图9是根据本申请第二实施例的用于下肢的数据采集装置示意图；

图10是根据本申请第三实施例的用于下肢的数据采集装置示意图；

图11是根据本申请第四实施例的用于下肢的数据采集装置示意图；

图12是根据本申请的一优选实施例中的三维下肢扫描仪的顶视图；

图13是根据本申请的一优选实施例中的三维下肢扫描仪的左视图；以及

图14是根据本申请的一优选实施例中的三维下肢扫描仪的使用状态示意图。

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”、“横向”、“纵向”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”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。

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。

本申请采用的用于下肢的数据采集方法，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。

如图1所示，该方法包括如下的步骤S102至步骤S108：

步骤S102，检测被测对象是否满足第一预设检测条件；

第一预设检测条件至少包括：检测被测对象是否位于检测面、检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直。具体地，在数据采集过程中，被测量对象需要以直立的姿势站立在机器上，因此该数据采集方法的第一步就是检测被测对象是否位于测试设备的检测面上，此外还需要检测被测对象的姿势，因为要采集人体下肢的三维数据，所以被测对象需要直立于检测面上，即需要检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直。

步骤S104，如果检测被测对象满足第一预设检测条件，则检测采集装置是否位于预设起始位置；

预设起始位置是指下肢采集范围的起始位置，例如，对包括腿部和脚部在内的整个人体下肢的数据进行采集，采集范围为人体脚底到腰部的位置范围，那么预设起始位置可以是脚底或是腰部位置，优选脚底位置，此外，如果需要对下肢局部进行扫描，则以预设采集范围的端部作为预设起始位置。

步骤S106，如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令；

具体地，可以通过主控电路板给电机驱动板发出命令，数据采集开始则采集装置开始工作，采集装置中同时启动发送光学信号和接收光学信号。

步骤S108，根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号；

具体地，采集装置包括光栅信号发生器和信号采集装置，光栅信号发生器接收到第一控制指令后向下肢预设采集范围内发射光学信号，信号采集装置接收到第一控制指令后接收光栅信号发生器发射的光学信号。

步骤S110，根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动；

驱动装置接收到第二控制指令后驱动采集装置开始运动，采集装置在运动中、从脚底移动到腰部的位置。通过第二控制指令实现采集装置的上下往复移动，从而实现全下肢的扫描。

在下肢预设采集范围内移动时，采集装置相对于被测对象发生位移，并将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置，完成数据采集过程。

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，采用首先检测被测对象是否满足第一预设检测条件，然后检测采集装置是否位于预设起始位置的方法，如果检测结果均满足预设条件，则向采集装置下发第一控制指令使其向下肢预设采集范围内发射和接收光学信号，同时向驱动装置下发第二控制指令使其驱动采集装置在下肢预设采集范围内上下移动达到了采集装置在移动过程中相对于被测对象发生位移的目的从而将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置，完成数据采集过程。通过上述方法实现了准确、迅速获取人体下肢三维数据的技术效果，进而解决了使用相关技术中的数据采集方法在测量下肢尺寸时数据采集精度较低且数据完整性较差的技术问题。

根据本申请实施例，优选地，如图2所示，检测被测对象是否满足第一预设检测条件包括：

步骤S202，检测被测对象是否位于检测面；

检测被测对象是否位于检测面，可以通过设置于检测面上的感应装置来实现。

步骤S204，如果检测被测对象位于检测面，则检测被测对象的脚底所在平面是否位于第一测试位置；

相对于部署的采集装置来说，被测对象需要站立在恰当的位置才能实现数据的精确采集，避免数据缺失，为方便检测并提高数据采集精度，可以在检测面的合理位置上设置定位标识，被测对象的双脚位于该定位标识处使得被测对象恰好位于第一测试位置上。

步骤S206，如果检测被测对象的脚底所在平面位于第一测试位置，则检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直；

在检测被测对象的脚底所在平面位于第一测试位置后，需要对人体的姿势进行确定，因为要采集的是人体下肢的数据，因此需要人体处于站立姿态，并且为了对下肢前后左右的数据进行全面的采集，需要检测被测对象的下肢是否与检测面垂直，在这种最优的站立姿态下采集到的数据更加完整和精确。

步骤S208，如果检测被测对象的下肢与所述检测面垂直，则判定所述被测对象满足第一预设检测条件；

被测量对象站立在机器上，通过依次确定被测对象是否位于检测面，被测对象脚底是否位于第一测试位置，以及被测对象下肢是否与检测面垂直，来判定被测对象满足第一预设检测条件，被测对象处于最佳检测位置和姿势。

根据本申请实施例，优选地，如图3所示，如果检测被测对象满足第一预设检测条件，则检测采集装置是否位于预设起始位置包括：

步骤S302，检测光栅信号发生器的位置是否位于第一预设起始位置；

步骤S304，如果检测光栅信号发生器的位置位于第一预设起始位置，则检测光学信号采集装置的位置是否位于第二预设起始位置；

步骤S306，如果检测光学信号采集装置的位置位于第二预设起始位置，则完成检测。

优选的，第一预设起始位置和第二预设起始位置均位于同一位置，且优选为人脚底的位置，采集装置由脚底移动到腰部，当然第一预设起始位置和第二预设起始位置也可以是腰部的位置。

此外，还可以先检测光栅信号发生器的位置满足测量条件，然后检测是否部署了与光栅信号发生器数量和位置相对应的光学信号采集装置。

位于同一位置的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被测对象的三维下肢模型。

根据本申请实施例，优选地，如图4所示，如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令包括：

步骤S402，下发采集装置的发射光学信号的控制指令以及下发采集装置的接收光学信号的控制指令；

根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号包括：

步骤S404，根据下发采集装置的发射光学信号的控制指令，控制光栅信号发生器向被测对象发射光学信号；

步骤S406，根据下发采集装置的接收光学信号的控制指令，控制光学信号采集装置接收光栅信号发生器向被测对象发射的光学信号。

下发至采集装置的控制指令包括控制采集装置发射光学信号的控制指令和控制采集装置接收光学信号的控制指令，其中，控制采集装置发射光学信号的控制指令下发至光栅信号发生器，控制其向被测对象发射光学信号，控制采集装置接收光学信号的控制指令下发至光学信号采集装置，控制其接收光栅信号发生器向被测对象发射的光学信号。

所述光栅信号发生器和所述光学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，将仍在本实施例的保护范围内。

优选地，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下肢。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，生成被测对象的三维下肢模型，实现整个下肢的数据采集过程。

根据本申请实施例，优选地，如图5所示，如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令包括：

步骤S502，下发控制驱动装置中的驱动电机运转的控制指令；

根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动包括：

步骤S504，通过驱动电机驱动传动器带动固定支架沿移动导轨移动，其中，所述采集装置设置在所述固定支架上。

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，采集装置设置在固定支架上，在采集装置随固定支架的运动过程中，从脚底移动到腰部的位置。

根据本申请实施例，优选地，如图6所示，通过驱动电机驱动传动器带动固定支架沿移动导轨移动包括：

步骤S602，驱动电机驱动传动器带动固定支架移动限定采集装置的上下往复运动位置在第一区域范围之内；

步骤S604，固定支架的形状限定采集装置的左右运动位置在第二区域范围之内；

步骤S606，根据所述第一区域范围和所述第二区域范围确定所述下肢预设采集范围；

具体地，固定支架包括主支架、左支架和右支架，所述主支架与所述移动导轨固定连接，所述左支架和右支架分别位于所述主支架的两端且与所述主支架垂直连接，所述主支架、左支架和右支架位于同一水平面上，所述采集装置分别位于左支架和右支架上，所述左支架和右支架用于确定所述第二区域范围。

根据本申请实施例，优选地，如图7所示，在所述下肢预设采集范围内移动时，所述采集装置相对于被测对象发生位移，并将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置包括：

步骤S702，所述采集装置在被测对象的脚底移动到腰部的位置范围内上下往复运动；

步骤S704，在运动过程中采集所述下肢表面的点云数据；

步骤S706，将所述点云数据同步输出至数据采集装置；

步骤S708，通过所述数据采集装置生成被测对象的三维下肢模型。

通过上述方法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被测对象下肢的表面色彩及纹理数据实现彩色的双脚三维模型生成。

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数据采集方法的采集装置，如图8所示，该装置包括：

检测模块10，用于检测被测对象是否满足第一预设检测条件，并在检测被测对象满足第一预设检测条件时，检测采集装置是否位于预设起始位置；

具体地，第一预设检测条件至少包括：检测被测对象是否位于检测面、检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直。首先，在数据采集过程中，被测量对象需要以直立的姿势站立在机器上，因此检测模块10第一步检测被测对象是否位于测试设备的检测面上，此外还需要检测被测对象的姿势，因为要采集人体下肢的三维数据，所以被测对象需要直立于检测面上，即第二步检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直。

如果检测被测对象满足第一预设检测条件，则检测模块10继续检测采集装置是否位于预设起始位置；预设起始位置是指下肢采集范围的起始位置，例如，对包括腿部和脚部在内的整个人体下肢的数据进行采集，采集范围为人体脚底到腰部的位置范围，那么预设起始位置可以是脚底或是腰部位置，优选脚底位置，此外，如果需要对下肢局部进行扫描，则以预设采集范围的端部作为预设起始位置。

指令下发单元20，用于检测采集装置位于预设起始位置时，向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令；

如果检测模块10检测被测对象满足第一预设检测条件，并且采集装置位于预设起始位置，则会下发用于启动采集装置和驱动装置的控制指令。

第一控制模块30，用于根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号；

具体地，第一控制模块30可以通过主控电路板给电机驱动板发出命令，测试开始则采集装置开始工作，采集装置中同时启动发送光学信号和接收光学信号。

第二控制模块40，用于根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动；

第二控制模块40控制驱动装置驱动采集装置运动，运动过程中从脚底移动到腰部的位置。通过第二控制模块40实现采集装置的上下往复移动，进而从而实现全下肢的扫描。

其中，在所述下肢预设采集范围内移动时，所述采集装置相对于被测对象发生位移，并将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置，完成数据采集过程。

根据本申请实施例，优选地，如图9所示，检测模块包括：

第一检测单元101，用于检测被测对象是否位于检测面；

检测被测对象是否位于检测面，可以通过设置于检测面上的感应装置来实现。

第二检测单元102，用于检测被测对象位于检测面时，检测被测对象的脚底所在平面是否位于第一测试位置；

相对于部署的采集装置来说，被测对象需要站立在恰当的位置才能实现数据的精确采集，避免数据缺失，因此需要第二检测单元102来检测被测对象的脚底所在平面是否位于第一测试位置上，为方便检测并提高数据采集精度，可以在检测面的合理位置上设置定位标识，被测对象的双脚位于该定位标识处使得被测对象恰好位于第一测试位置上。

第三检测单元103，用于检测被测对象的脚底所在平面位于第一测试位置时，检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直，如果检测被测对象的下肢与所述检测面垂直，则判定所述被测对象满足第一预设检测条件。

在检测被测对象的脚底所在平面位于第一测试位置后，需要对人体的姿势进行确定，因为要采集的是人体下肢的数据，因此需要人体处于站立姿态，并且为了对下肢前后左右的数据进行全面的采集，需要检测被测对象的下肢是否与检测面垂直，在这种最优的站立姿态下采集到的数据更加完整和精确。

被测量对象站立在机器上，通过依次确定被测对象是否位于检测面，被测对象脚底是否位于第一测试位置，以及被测对象下肢是否与检测面垂直，来判定被测对象满足第一预设检测条件，被测对象处于最佳检测位置和姿势。

根据本申请实施例，优选地，如图10所示，所述指令下发单元20包括：

第一指令下发单元201，用于下发采集装置的发射光学信号的控制指令以及下发采集装置的接收光学信号的控制指令；

第二指令下发单元202，用于下发控制驱动装置中的驱动电机运转的控制指令。

第一指令下发单元201下发指令的对象为采集装置，用于下发指令控制采集装置发射和接收光学信号；第二指令下发单元202下发指令的对象为驱动装置，用于下发指令控制驱动装置驱动电机运转，带动采集装置上下往复运动。

根据本申请实施例，优选地，如图11所示，所述第一控制模块30包括：

信号发射控制模块301，用于根据下发采集装置的发射光学信号的控制指令，控制光栅信号发生器向被测对象发射光学信号；

信号接收控制模块302，用于根据下发采集装置的接收光学信号的控制指令，控制光学信号采集装置接收光栅信号发生器向被测对象发射的光学信号。

第一控制模块30包括信号发射控制模块301和信号接收控制模块302，分别控制光栅信号发生器向被测对象发射光学信号，控制光学信号采集装置接收光学信号。

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。光学装置在运动中、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被测对象脚部的表面色彩及纹理数据实现彩色的下肢三维模型生成。

具体地，固定支架上下运动的位置被传动器所限定，左右移动范围被限定于固定支架的左支架和右支架之间的区域范围之内，进而相对限定位置决定了数据采集的范围。

需要注意的是，为适用不同的工作场景及精度要求，可以通过变光学信号采集装置和光栅信号发生器的放置位置，仍在本实施例的保护范围内。

本申请中的用于下肢的数据采集方法以及数据采集装置装置，可适用于三维下肢扫描仪，通过多套光学信号采集装置，采集光栅信号发生器投射出的光学信号，获得人体下肢三维数据，转化成几何拓扑模型的系统装置。

以下结合附图12至14对本申请三维下肢扫描仪的具体结构、工作原理和有益效果进行详细说明。

如图12至14所示，本申请实施例提供一种三维下肢扫描仪，该扫描仪包括：立柱1、设置在立柱1上的移动导轨2、固定支架3以及设置在固定支架3上的采集装置4，固定支架3在竖直方向上沿移动导轨2带动采集装置4在下肢范围内上下往复运动。

采集装置4在上下往复运动中能够移动到从脚底到腰部的位置，实现人体大腿、小腿、脚型、脚踝、脚面的三维数据采集，获取人体下肢数据点云的三维信息，并且快速地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腿部和脚部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，本申请实施例实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，设置立柱1及立柱上的移动导轨2、固定支架3上设置采集装置4且能够沿移动导轨2在竖直方向上做往复运动，通过这种方式实现了采集装置4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。本申请实施例中的三维下肢扫描仪具有集成度高、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。本申请涉及的三维下肢扫描仪应用范围广泛、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。

作为本申请的优选实施方式，采集装置4包括配对使用的光栅信号发生器41和光学信号采集装置42，光栅信号发生器41用于向下肢发射光学信号，光学信号采集装置42用于采集照射在下肢的光学信号。

光学信号采集装置42和光栅信号发生器41被固定在固定支架3上，扫描同一区域的光栅信号发生器41和光学信号采集装置42分别配对使用。为适用不同的工作场景及精度要求，光栅信号发生器41和光学信号采集装置42可以根据实际需要对安装数量和位置进行相应选择。通过光学方式测量，无需进行接触式测量，整个测量过程舒适、快速、精准。

作为本申请的一种优选实施方式，如图12所示，采集装置4包括左下肢采集装置和右下肢采集装置。具体地，固定支架3包括主支架31、左支架32和右支架33，主支架31与移动导轨2固定连接，左支架32和右支架33分别位于主支架31的两端且与主支架31垂直连接，主支架31、左支架32和右支架33位于同一水平面上，左下肢采集装置位于左支架32的两端，右下肢采集装置位于右支架33的两端。其中，左支架32与主支架31相接的一端部设置的一组光栅信号发生器和光学信号采集装置用于采集左下肢前侧的扫描数据，左支架32另一端部设置的一组光栅信号发生器和光学信号采集装置用于采集左下肢后侧的扫描数据，右支架33与主支架31相接的一端部设置的一组光栅信号发生器和光学信号采集装置用于采集右下肢前侧的扫描数据，右支架33另一端部设置的一组光栅信号发生器和光学信号采集装置用于采集右下肢后侧的扫描数据。其中，光学信号采集装置42优选采用光学摄像头。需要注意的是，以上给出的是本申请的一种具体实施方式，立柱的数量以及固定支架的数量和形状均可以做出其他变形，例如，在左右两侧分别设置两个立柱，每个立柱上垂直固定一个固定支架，固定支架前后两端部各安装有一组光栅信号发生器41和光学信号采集装置42，以上所述的变形形式均在本申请要求保护的范围内。

固定支架3在竖直方向上沿移动导轨2带动采集装置4在下肢范围内上下往复运动，在运动的过程中光学信号采集装置42和光栅信号发生器41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，并且结合现有相关软件程序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。

具体的，光栅信号发生器41和光学信号采集装置42之间的测量角度可在60度至120度之间调整。需要注意的是，为让整个三维下肢扫描仪结构更加紧凑，可以通过改变光栅信号发生器41和光学信号采集装置42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。

作为本申请上述实施方式的进一步改进，该三维下肢扫描仪还包括相互连接的驱动电机6和传动器7，驱动电机6用于驱动传动器7带动固定支架3在竖直方向上沿移动导轨2上下往复运动。其中，传动器7包括：同步带传动或者丝杠传动。

需要注意的是，光栅信号发生器41和光学摄像头等测量模组进行测量，并将采集的信息转化为电信号。光栅信号发生器41和光学摄像头组成一套信号收发装置，被限定在竖直移动导轨的上下活动范围内，并且在驱动电机6和同步带轮的联动下进行上下往复运动，可实现从受测对象的脚底移动到腰部的位置。

优选的，该三维下肢扫描仪还包括：外置电脑主机，需要配合外置电脑主机进行数据运算，还可以将电脑主机集成到本申请实施例中的三维下肢扫描仪内部。

作为本申请实施例的进一步改进，该三维下肢扫描仪还包括底座5，立柱1垂直设置在底座5上。为保证装置整体的美观性，还可以在底座5的边缘垂直底座5设置挡板，以及供人体进入的开口或门体。优选的，底座5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。

如图13所示，三维下肢扫描仪主要包含以下组件：

立柱1，用于安装移动导轨2，为移动导轨2提供支撑；

移动导轨2，安装在立柱1上，用于约束固定支架3的运动轨道；

固定支架3，固定在移动导轨2上，起带动采集装置4的作用，使得采集装置4能以固定的角度上下进行扫描；

采集装置4，包括相互配合使用的光栅信号发生器41和光学信号采集装置42，光栅信号发生器41向下肢发射光学信号，光学信号采集装置42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一组用于获取左下肢的三维拓扑数据，右下肢前后位置各设置一组用于获取右下肢的三维拓扑数据；

底座5，用于为立柱1提供支撑，还用于提供人体站立的测量平台；

驱动电机6，通过纵向移动指令通过传动器7将固定支架3联动，实现采集装置4在竖直方向上的往复移动，从而实现全下肢的三维扫描；

传动器7，将驱动电机6的皮带轮的圆周运动，转化为固定支架3的上下往复运动。

使用本申请实施例中的三维下肢扫描仪的优势是：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三维下肢扫描仪的操作是：如图14所示，受测者站立底座5上，受测者的脚底与底座5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41和光学信号采集装置42同时开始工作。测量过程中驱动电机6通过传动器7带动固定支架3沿着移动导轨2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。

上述的三维下肢扫描仪，通过多套光学信号采集装置，采集光栅信号发生器投射出的光学信号，获得人体下肢的三维数据，转化成几何拓扑模型。应用四组独立的光学发射和采集装置，分别位于被测下肢的左前方、左后方、右前方和右后方，形成一套完整的光学扫描系统装置。光栅信号发生器和光学摄像头等测量模组进行测量，并将采集的信息转化为电信号。光栅信号发生器和光学摄像头组成一套信号收发装置，被限定在竖直移动导轨的上下活动范围内，并且在驱动电机和同步带轮的联动下进行上下往复运动，可实现从受测对象的脚底移动到腰部的位置。

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)

1.一种用于下肢的数据采集方法，其特征在于，包括：

检测被测对象是否满足第一预设检测条件，其中，所述第一预设检测条件至少包括：检测被测对象是否位于检测面、检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直；

如果检测被测对象满足第一预设检测条件，则检测采集装置是否位于预设起始位置；

如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令；

根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号；

根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动；

其中，在所述下肢预设采集范围内移动时，所述采集装置相对于被测对象发生位移，并将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置，完成数据采集过程。

2.根据权利要求1所述的用于下肢的数据采集方法，其特征在于，检测被测对象是否满足第一预设检测条件包括：

检测被测对象是否位于检测面；

如果检测被测对象位于检测面，则检测被测对象的脚底所在平面是否位于第一测试位置；

如果检测被测对象的脚底所在平面位于第一测试位置，则检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直；

如果检测被测对象的下肢与所述检测面垂直，则判定所述被测对象满足第一预设检测条件。

3.根据权利要求1所述的用于下肢的数据采集方法，其特征在于，如果检测被测对象满足第一预设检测条件，则检测采集装置是否位于预设起始位置包括：

检测光栅信号发生器的位置是否位于第一预设起始位置；

如果检测光栅信号发生器的位置位于第一预设起始位置，则检测光学信号采集装置的位置是否位于第二预设起始位置；

如果检测光学信号采集装置的位置位于第二预设起始位置，则完成检测。

4.根据权利要求1所述的用于下肢的数据采集方法，其特征在于，如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令包括：

下发采集装置的发射光学信号的控制指令以及下发采集装置的接收光学信号的控制指令；

根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号包括：

根据下发采集装置的发射光学信号的控制指令，控制光栅信号发生器向被测对象发射光学信号；

根据下发采集装置的接收光学信号的控制指令，控制光学信号采集装置接收光栅信号发生器向被测对象发射的光学信号。

5.根据权利要求1所述的用于下肢的数据采集方法，其特征在于，如果检测采集装置位于预设起始位置，则向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令包括：

下发控制驱动装置中的驱动电机运转的控制指令；

根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动包括：

通过驱动电机驱动传动器带动固定支架沿移动导轨移动，其中，所述采集装置设置在所述固定支架上。

6.根据权利要求5所述的用于下肢的数据采集方法，其特征在于，通过驱动电机驱动传动器带动固定支架沿移动导轨移动包括：

驱动电机驱动传动器带动固定支架移动限定采集装置的上下往复运动位置在第一区域范围之内；

固定支架的形状限定采集装置的左右运动位置在第二区域范围之内；

根据所述第一区域范围和所述第二区域范围确定所述下肢预设采集范围；

其中固定支架包括主支架、左支架和右支架，所述主支架与所述移动导轨固定连接，所述左支架和右支架分别位于所述主支架的两端且与所述主支架垂直连接，所述主支架、左支架和右支架位于同一水平面上，所述采集装置分别位于左支架和右支架上，所述左支架和右支架用于确定所述第二区域范围。

7.根据权利要求1所述的用于下肢的数据采集方法，其特征在于，在所述下肢预设采集范围内移动时，所述采集装置相对于被测对象发生位移，并将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置包括：

所述采集装置在被测对象的脚底移动到腰部的位置范围内上下往复运动；

在运动过程中采集所述下肢表面的点云数据；

将所述点云数据同步输出至数据采集装置；

通过所述数据采集装置生成被测对象的三维下肢模型。

8.一种用于下肢的数据采集装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测被测对象是否满足第一预设检测条件，并在检测被测对象满足第一预设检测条件时，检测采集装置是否位于预设起始位置，其中，所述第一预设检测条件至少包括：检测被测对象是否位于检测面、检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直；

指令下发单元，用于检测采集装置位于预设起始位置时，向所述采集装置下发第一控制指令，同时向驱动装置下发第二控制指令；

第一控制模块，用于根据所述第一控制指令控制所述采集装置向下肢预设采集范围内发射光学信号，并控制所述采集装置接收所述光学信号；

第二控制模块，用于根据所述第二控制指令控制所述驱动装置驱动所述采集装置在下肢预设采集范围内上下移动；

其中，在所述下肢预设采集范围内移动时，所述采集装置相对于被测对象发生位移，并将位移过程中的测量数据同步输出至数据采集装置，完成数据采集过程。

9.根据权利要求8所述的用于下肢的数据采集装置，其特征在于，所述检测模块包括：

第一检测单元，用于检测被测对象是否位于检测面；

第二检测单元，用于检测被测对象位于检测面时，检测被测对象的脚底所在平面是否位于第一测试位置；

第三检测单元，用于检测被测对象的脚底所在平面位于第一测试位置时，检测被测对象的下肢是否与所述检测面垂直；

如果检测被测对象的下肢与所述检测面垂直，则判定所述被测对象满足第一预设检测条件。

10.根据权利要求8所述的用于下肢的数据采集装置，其特征在于，所述指令下发单元包括：

第一指令下发单元，用于下发采集装置的发射光学信号的控制指令以及下发采集装置的接收光学信号的控制指令；

第二指令下发单元，用于下发控制驱动装置中的驱动电机运转的控制指令；

所述第一控制模块包括：

信号发射控制模块，用于根据下发采集装置的发射光学信号的控制指令，控制光栅信号发生器向被测对象发射光学信号；

信号接收控制模块，用于根据下发采集装置的接收光学信号的控制指令，控制光学信号采集装置接收光栅信号发生器向被测对象发射的光学信号。