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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Messeinrichtung zur optischen Vermessung von Körpern, insbesondere des menschlichen Fußes.
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Die Bestimmung biometrischer Eigenschaften des menschlichen Fußes bildet die Voraussetzung dafür, geeignete Schuhe, die in Länge, Breite und Passform dem Fuß entsprechen, zu fertigen oder aus einem Sortiment auszuwählen.
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Insbesondere bei Kinder ist die biometrische Vermessung der Füße für die Auswahl von Schuhen sehr wichtig, da Kinder bei der Schuhprobe keine verlässliche Auskunft darüber geben können, ob der Schuh passt. Die Knochen wachsender Kinderfüße sind weich und verformbar, wodurch das Schmerzempfinden reduziert und der Erwerb von Fußschäden beim Gebrauch nicht passender Schuhe begünstigt wird.
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Passende Schuhe bieten dem Fuß genügend Platz, sich unter Belastung auszudehnen ohne am Schuh anzustoßen. Außerdem muss der Schuh in seiner Weite dem Fuß angepasst sein, da sonst der Fuß im Schuh keinen Halt hat und herumrutscht oder zu stark eingeschnürt wird. Aus diesem Grunde haben viele Schuhhersteller Mehrweitensysteme entwickelt, bei denen für dieselbe Schuhlänge unterschiedliche Passformen angeboten werden.
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Die Bestimmung von Passform und Schuhgröße stellt damit eine wichtige Aufgabe dar, die mit technischen Hilfsmitteln zu lösen ist. Derartige Messsysteme müssen breitbandig einsetzbar sein. Die Verwendung in Filialen des Schuhhandels sowie in Schulen und Kindergärten sollte möglich sein, was eine kompakte Bauform mit geringen Abmaßen erforderlich macht. Da insbesondere Kinder bei der Fußvermessung nicht lange stillhalten können, werden Verfahren mit einem kurzen Messvorgang benötigt. Weitere wichtige Anforderungen an ein solches Messsystem sind Zuverlässigkeit, Praktikabilität, einfache Bedienung, geringe Kosten und Wartbarkeit.
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Daher ist ein Messsystem erforderlich, das es erlaubt, in kurzer Zeit biometrische Daten des menschlichen Fußes zu bestimmen, so dass damit die Schuhgröße und der Passformtyp festgelegt werden können.
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Bekannt sind mechanische Verfahren, bei denen der auf einer Grundplatte stehende Fuß durch manuelles Heranführen von Schiebern von vorn und von seitlich an die Fußgrenzen Längen- und Breitenmaße bestimmt werden können. Diese Verfahren besitzen den Nachteil, dass wichtige biometrische Maße damit nicht erfassbar sind und dass eine unmittelbare elektronische Erfassung und Speicherung der Daten nicht möglich ist.
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In einer Erweiterung dieser Verfahren werden die Schieber auf elektronischem Wege an die Fußgrenzen herangeführt, wodurch sich ein erhöhter Zeitaufwand für den Messvorgang ergibt. Aus
EP 2 241 209 A1 ist ein kioskartiges Messsystem bekannt, bei dem mittels einer Druckplatte, auf die der Fuß gestellt wird, unter Verwendung von Drucksensoren und einer Verarbeitungseinheit biometrische und biomechanische Eigenschaften des Fußes bestimmt werden können. Nachteilig dabei ist der hohe gerätetechnische Aufwand sowie die mangelnde Kompaktheit des Systems.
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Weiterhin sind Messsysteme bekannt, bei denen das Messobjekt mit Hilfe digitaler Kameras aufgenommen wird, wobei entweder mehrere stationäre Kameras eingesetzt werden oder eine einzelne Kamera, die sich unter Verwendung mechanischer Komponenten, beispielsweise eines Drehtellers, relativ zum Messobjekt bewegt, so dass mehrere Aufnahmen aus unterschiedlichen, definierten Richtungen erzeugt und an eine Computer-Auswerteeinheit übertragen werden können. Der primäre Nachteil derartiger Messanordnungen besteht in dem hohen gerätetechnischen Aufwand, der hohe Kosten hinsichtlich Investition und Wartung nach sich zieht.
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In einer Erweiterung dieser Messverfahren, die mit mehreren Aufnahmen aus ein oder mehreren fest installierten digitalen Kameras arbeiten, wird in
DE 4417872 A1 vorgeschlagen, den Fuß mit einem Strumpf zu überziehen, auf den ein regelmäßiges Farbmuster aufgebracht ist. Aus den Aufnahmen kann dann der Oberflächenverlauf des Messobjekts bestimmt und ein dreidimensionales Oberflächenmodell gewonnen werden. Die Notwendigkeit, für die Messung einen Strumpf überzuziehen, sowie der hohe gerätetechnische Aufwand stellen Nachteile des Verfahrens dar. Ein ähnliches Verfahren, bei dem auf die Fußoberfläche einen regelmäßiges Muster durch eine Linienlichtquelle projiziert wird, ist aus
DE 198 22 956 A1 bekannt. Dieses Verfahren ist mit einem hohen Rechenaufwand für die Rekonstruktion der Fußoberfläche verbunden, ist störanfällig und erfordert eine Vielzahl von Aufnahmen.
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Aus
DE 199 22 544 C2 sind ein Verfahren und eine Messeinrichtung zum Ausmessen unregelmäßig geformter Messobjekte, insbesondere des menschlichen Fußes für die individuelle Anfertigung von Schuhen bekannt. Dabei wird mittels eines Flachbettscanners die Fußunterseite sowie durch Einsatz eines Leuchtschirms und eines geneigten Spiegels das Seitenprofil abgetastet und aus dem Abtastbild biometrische Fußeigenschaften bestimmt. Nachteilig wirkt sich die lange Messzeit aus, die durch die Verwendung eines Flachbettscanners bedingt ist. Des Weiteren kann das System insbesondere bei Kindern Ängste hervorrufen, den Fuß in einen umschlossenen, nicht direkt einsehbaren Raum zu bringen, wodurch die Akzeptanz und Praktikabilität des Messsystems verringert wird.
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Des Weiteren ist aus
DE 20 2006 014 657 U1 ein Messsystem bekannt, das mit einer fest installierten Kamera, einer transparenten Aufnahmeplatte, einer Beleuchtungseinheit und einem Spiegelsystem ein Abbild der Fußsohle sowie seitlicher Projektionen des Fußes aufnimmt und an einen Computer überträgt, der Aufgaben der Auswertung, Steuerung und Bedienung übernimmt. Dabei wird der Fuß von unten aufgenommen und von oben beleuchtet. Nachteilig ist die räumliche Trennung zwischen Bildaufnahmeeinheit, bei der die Kamera unterhalb der Fußsohle platziert wird, und der Bedieneinheit, die Teil eines Computersystems ist. Durch diese räumliche Trennung wird eine kompakte Bauform des Messsystems behindert. Ausserdem wird durch die Platzierung der Kamera unter der Fußsohle der Einsatz integrierter Bildaufnahme- und Bedieneinheiten, wie sie z. B. durch mobile Endgeräte mit integrierter Kamera möglich sind, verhindert. Durch die mechanische Kopplung der Kamera mit dem Gehäuse entsteht im Fehlerfalle ein hoher Reparaturaufwand.
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Zum Stand der Technik gehören auch Verfahren, bei denen der Fuß von oberhalb oder schräg oberhalb mit ein oder mehreren Kameras aufgenommen wird. Das Problem der perspektivischen Verzerrung wird dabei dadurch gelöst, daß die Kamera in Bezug zum Untersuchungsraum fixiert wird, beispielsweise durch ein kioskartiges Gehäusesystem, an dem die Kamera fest angebracht ist, und daß die intrisischen und extrinsischen Kameraparameter, die für die Rückprojektion von Bildpunkten in den Untersuchungsraum benötigt werden, durch eine Kalibriermessung bestimmt werden. Der Untesuchungsraum kann dabei von unten, von oben oder von seitlich durch Punktlichtquellen, Flächenlichtquellen oder Stablichtquellen so ausgeleuchtet werden, daß die Silhouete des Fußes erkennbar wird. Kioskartige Standsysteme haben einen großen Platzbedarf und bedingen einen hohen Aufwand für den Transport über größere Strecken. Sie besitzen für den mobilen Einsatz nur eine geringe Eignung.
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Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges, kompaktes und transportables Messsystem für die Vermessung von Körpern, insbesondere für die Bestimmung biometrischer Daten menschlicher Füße, bereitzustellen, das es insbesondere erlaubt, in kurzer Zeit Füße mit hinreichender Genauigkeit zu vermessen, so dass eine fußgerechte Schuhgröße und der Typus der Paßform ausgewählt werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Vermessungssystem zur Vermessung von Körpern, insbesondere zur Ermittlung biometrischer Daten des menschlichen Fußes, mit einer transparenten Messplatte, die geeignet ist, daß darauf wenigstens ein zu vermessender Körpers aufgelegt wird, einer unterhalb der Messplatte angeordneten Beleuchtungseinrichtung, die die Messplatte und den wenigstens einen zu vermessenden. Körper von unten beleuchtet, einer optischen Aufnahmevorrichtung, die von oberhalb oder schräg oberhalb auf die Messplatte blickend ausgerichtet ist, einer Bedienvorrichtung, einer Auswertevorrichtung, die ausgebildet ist, aus Aufnahmen der Aufnahmevorrichtung Vermessungsdaten oder biometrische Daten des wenigstens einen zu vermessenden Körpers zu bestimmen, und einer Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Messergebnissen der Vermessung gelöst, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Aufnahmevorrichtung von der Messplatte mechanisch entkoppelt und frei beweglich ist und dass auf die Messplatte ein geometrisches Muster, das geeignet ist, dass mit dessen projektivem Abbild durch Bildverarbeitung Vermessungen des Köpers durchgeführt werden können, aufgebracht ist.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht dabei in der Verwendung einer optischen Aufnahmevorrichtung, etwa einer Kamera, auch einer Stereo-Kamera, einer Bedienvorrichtung, einer Auswertevorrichtung, einer Ausgabevorrichtung und einer von unten vorzugsweise durch ein Flächenlicht beleuchteten Messplatte mit einem definierten geometrischen Muster. Die Aufnahmevorrichtung ist vorzugsweise in eine Bedieneinheit integriert. Die Aufnahmevorrichtung und die Messplatte bilden dabei unabhängige Einheiten, ohne daß eine mechanische Verbindung, etwa durch ein Gehäuse, zwischen ihnen erforderlich ist. Mit der Aufnahmevorrichtung wird wenigstens ein Projektionsbild des zu vermessenden Körpers, beispielsweise eines Fußes oder beider Füße, wobei sich die zu untersuchende Person mit einem Fuß oder beiden Füßen auf die Messplatte stellt, von oben oder schräg von oben aufgenommen. Das oder die Bilder werden durch eine computergestützte Auswertevorrichtung verarbeitet, wobei Messdaten erzeugt werden. Die Messergebnisse werden durch die Ausgabevorrichtung angezeigt.
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Die Messplatte besteht aus einer transparenten Platte, etwa einer Glasplatte oder einer Kunststoffplatte, die durch ein Flächenlicht von unten beleuchtet wird, wobei auf die Platte ein definiertes geometrisches Muster aufgebracht ist. Beispiele für geeignete Flächenlichter sind LED-Panels oder Elektrolumineszenz-Folien. Als Messplatte kann auch die Oberfläche oder die Deckplatte der Beleuchtungseinrichtung verwendet werden, wenn die Beleuchtungseinrichtung die erforderliche mechanische Stabilität aufweist. Durch das Flächenlicht wird eine gute und gleichmäßige Ausleuchtung der Messplatte und des Musters bewirkt. Gleichzeitig wird ein hoher Bildkontrast zwischen der Region der Messplatte und der Region des Fußes erzeugt, der die zuverlässige Abgrenzung der Fußregion in den aufgenommenen Bildern ermöglicht. So wird die Verwendung von Kameras mit vergleichsweise schlechtem Signal-zu-Rausch Verhältnis, wie sie etwa in Smartphones oder Tablett-Computern zum Einsatz kommen, ermöglicht. Die Verwendung eines Flächenlichtes mit konstanter Helligkeit erzeugt definierte Lichtverhältnisse bei der Bildaufnahme und vermindert die Abhängigkeit vom Umgebungslicht. Dadurch wird eine standardisierte Bildaufnahme mit weitgehend standardisierten Aufnahmeparametern ermöglicht.
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Auf der Messplatte ist ein definiertes geometrisches Muster aufgebracht, so daß in Kombination mit der Beleuchtungseinrichtung eine strukturierte Leuchtplatte entsteht. Als geometrische Muster können periodische Farbmuster, etwa ein regelmäßiges Linienraster, ein schachbrettartiges Muster oder ein aus kreisförmigen Einheitszellen bestehendes Muster verwendet werden, wobei die Farben in Abhängigkeit von Art, Helligkeit und Farbe der Beleuchtung so gewählt werden, daß die Durchleuchtung der Messplatte in den mit der Kamera aufgenommenen Bildern ein kontrastreiches Muster erzeugt, das durch ein Bildanalyseverfahren ausgewertet werden kann. Die Bilder stellen eine perspektivische Abbildung des Untersuchungsraums dar und beinhalten geometrische Verzerrungen, insbesondere auch solche, die durch Weitwirkeloptiken von Kameras, wie sie üblicherweise in mobilen Endgeräten zum Einsatz kommen, verursacht werden. Da die Geometrie des Musters bekannt ist, können mit diesem absolute Maße in den aufgenommenen Projektionsbildern bestimmt werden. Die teilweise Verdeckung des Musters durch das Messobjekt kann durch Verfahren der Bildverarbeitung geometrisch analysiert werden und so können wichtige Maße des Messobjektes, wie Länge und Breite in den durch die Kamera aufgenommenen Projektionsbildern bestimmt werden. Die Kamera muß dabei nicht fixiert werden, sondern kann durch den Bediener frei gehalten werden, da durch die gute Ausleuchtung des Musters kurze Kamera-Verschlusszeiten verwendet werden können und dadurch ein Verwackeln der Aufnahme verhindert wird.
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Zur leichteren Ausrichtung des Messobjekts werden vorteilhafterweise Markierungen auf der Oberläche der Messplatte verwendet, Dadurch wird die Reproduzierbarkeit und Schnelligkeit der Ausrichtung des Messobjekts verbessert.
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Vorzugsweise ist die Bedienvorrichtung mit der Auswertevorrichtung und/oder der optischen Aufnahmevorrichtung in eine bauliche Einheit integriert, etwa in Form mobiler Endgeräte mit integrierter Kamera. Beispiele entsprechender mobiler Endgeräte mit eingebauter Kamera sind Smartphones oder Tablett-Computer.
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Die Bedienvorrichtung umfasst eine Anzeigevorrichtung, insbesondere einen Bildschirm und/oder einen berührungsempfindlichen Bildschirm. Dadurch wird eine selbsterklärende Programmführung ermöglicht.
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Eine vereinfachte Bildaufnahme und Bildanalyse ergibt sich durch Verwendung von ein oder mehreren Begrenzungsflächen zur Ausrichtung des Messobjekts, wobei das Messobjekt so an die Begrenzungsfläche herangeführt wird, daß es diese in ein oder mehreren Punkten gerade berührt. Die Begrenzungsflächen können direkt an der Messplatte oder an einem Gehäuse, mit dem die Messplatte fest verbunden ist, angebracht sein.
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Zur Vereinfachung der Bildaufnahme und zur Standardisierung der Distanz zwischen Aufnahmevorrichtung und Messplattenoberfläche sowie der Orientierung der Kamera wird vorteilhafterweise eine Ausrichtungshilfe verwendet. Dabei kann das aktuelle Sucherbild der Kamera überlagert werden mit geometrischen Formen, die durch Positionierung und Ausrichtung der Kamera in Übereinstimmung mit Bezugsobjekten der Messplatte gebracht werden. Als Bezugsobjekte können markante Strukturen der Messplatte, etwa ihre Außenkontur, verwendet werden oder zusätzliche Markierungen auf der Messplattenoberfläche, insbesondere auch Markierungen, die gleichzeitig zur besseren Ausrichtung des Messobjekts verwendet werden. Im Sucherbild oder Kontrollbild der Kamera werden entsprechende geometrische Formen eingeblendet, die bei der Bildaufnahme mit Markierungen und/oder markanten Strukturen der Messplatte in Übereinstimmung gebracht werden.
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Da eine mechanische Verbindung zwischen der Kameraeinheit und der Messplatte, etwa durch eine fest installierte Kamera-Halterung oder ein kioskartiges Gehäusesystem, nicht erforderlich ist, kann eine sehr kompakte Bauform realisiert werden, die ein hohes Maß an Transportabilität gewährleistet. Somit lässt sich ein einzelnes Messsystem einsetzen, um Vermessungen nacheinander an verschiedenen Orten, etwa in verschiedenen Räumen und Gebäuden, durchzuführen. Ein Anwendungsbeispiel hierfür ist die Vermessung von Kinderfüßen in Schulen oder Kindergärten.
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Die mechanische Entkopplung zwischen Messplatte und Aufnahmevorrichtung vereinfacht die Wartung, da im Fehlerfalle die jeweils betroffene Einheit unmittelbar ausgetauscht werden kann, ohne diese mechanisch von der jeweils anderen Einheit entkoppeln zu müssen, etwa durch Lösen von Verschraubungen.
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Ein wichtiger Vorteil des vorgeschlagenen Messsystems ist seine Offenheit, wobei das Messobjekt während der Bildaufnahme nicht durch ein Gehäuse verdeckt wird. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle des Messvorgangs. Bei der Vermessung von Füßen werden durch die Offenheit des Systems Ängste insbesondere von Kindern vermindert, da die untersuchte Person stets freien Blick auf ihre Füße hat. Dadurch wird die Akzeptanz des Systems erhöht.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Vermessungsverfahren zur Vermessung von Körpern, insbesondere zur Bestimmung biometrischer Daten des menschlichen Fußes, insbesondere zur Ausführung in einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vermessungssystem gelöst. Das Vermessungsverfahren beinhaltet die Positionierung und Ausrichtung des wenigstens einen Messobjekts auf der Messplatte, die Aufnahme wenigstens eines zweidimensionalen Projektionsbildes mittels einer optischen Aufnahmevorrichtung von oben oder schräg oben, die Ermittlung der Vermessungsdaten in dem wenigstens einen aufgenommenen Bild mittels Bildanalyseverfahren in einer Auswertevorrichtung sowie die Ausgabe der räumlichen Vermessungsdaten oder von von diesen abgeleiteten Maßdaten auf einer Ausgabevorrichtung.
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Bei der Bestimmung von Messpunkten und der Berechnung von absoluten Messstrecken im Bild durch Bildanalyse ist zu berücksichtigen, dass es sich bei dem aufgenommenen Projektionsbild um eine perspektivische Projektion des Messraums handelt und die in Bildpunkten gemessene Objektgröße im Bild unter anderem von der Entfernung zwischen Objekt und Kamera abhängig ist. Um absolute Maße zwischen Messpunkten in einem Projektionsbild bestimmen zu können, wird ein auf die Oberfläche der Messplatte aufgebrachtes transparentes geometrisches Muster verwendet.
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Ein Beispiel für ein geeignetes Muster ist ein regelmäßiges Linienraster, bei dem orthogonal zueinander ausgerichtete Geraden so platziert werden, dass ein regelmäßiges Gitter entsteht und zueinander parallel verlaufende Geraden einen definierten Abstand haben. Dadurch wird die Grundfläche der Messplatte in ein regelmäßiges Raster von Einheitszellen unterteilt. Die Dicke der Linien, ihre Farbe und ihr Abstand werden in Abhängigkeit von der Beleuchtungseinrichtung dabei so gewählt, dass die verwendete Aufnahmevorrichtung unter Berücksichtigung des gewünschten Distanzbereichs zwischen Aufnahmevorrichtung und Messplattenoberfläche das Muster räumlich und farblich so gut auflösen kann, dass die einzelnen Geraden durch digitale Bildverarbeitung eindeutig bestimmt und lokalisiert werden können. Durch die Hinterleuchtung des Musters stellt sich das zu vermessende Objekt kontrastreich als dunkle Fläche im aufgenommenen Projektionsbild dar, wobei die Objektfläche das Muster teilweise verdeckt. Durch einfache Bildverarbeitungsverfahren können der Umriß der Objektfläche sowie markante Punkte auf dem Umriß bestimmt werden. Beispiele für markante Punkte, die als Messpunkte verwendet werden können, sind die Fußspitze, die Fersenspitze, der am weitesten medial und der am weitesten lateral liegende Punkt der Fläche.
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Die Vermessung der Distanz zwischen zwei Messpunkten im Bild erfolgt durch Zählen der zwischen den Messpunkten liegenden Einheitszellen des Musters. Alternativ zu einem Geradenraster können auch andere geeignete Muster verwendet werden, die sich aufgrund der Durchleuchtung in den aufgenommenen Bildern kontrastreich darstellen. Ein weiteres Beispiel für ein geeignetes Muster ist ein schachbrettartiges Muster mit einer alternierenden Folge heller und dunkler quadratischer oder kreisförmiger Einheitszellen definierter Größe.
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Um Streckenlängen zwischen 2 Messpunkten, die in 2 verschiedenen Bildern detektiert werden, zu bestimmen, können Referenzmarkierungen auf der Oberfläche der Messplatte verwendet werden. Etwa kann eine Referenzgerade verwendet werden, die aufgrund der Liniendicke und/oder der Linienfarbe durch das Bildanalyseverfahren eindeutig erkannt und vom Muster unterschieden werden kann. Die Referenzgerade wird als Bezugsobjekt für die in mehreren Bildern detektierten Messpunkte verwendet. Dabei wird in jedem der Bilder die Distanz zwischen Messpunkt und Referenzgerade bestimmt und aufgrund der relativen Lage zur Referenzlinie mit einem positiven oder negativen Vorzeichen versehen. Durch Summieren der in den beiden Bildern ermittelten Distanzwerte für die beiden Messpunkte kann die Distanz zwischen den Messpunkten ermittelt werden. Ein weiteres Beispiel für eine geeignete Referenzmarkierung ist die Verwendung von ein oder mehreren Referenzpunkten, die aufgrund ihrer Form und/oder Farbe durch das Bildanalyseverfahren eindeutig als solche erkannt und lokalisiert werden können.
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Die zu den Erfindungsgegenständen, also dem erfindungsgemäßen Vermessungssystem und dem erfindungsgemäßen Vermessungsverfahren, genannten Vorteile, Eigenschaften und Merkmale gelten ohne Einschränkungen auch für den jeweils anderen Erfindungsgegenstand.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere Merkmale, zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben, unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Abbildungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Vermessungssystem und
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2 ein schematisiertes Beispiel für ein mit der Aufnahmevorrichtung des erfindungsgemäßen Vermessungssystems aufgenommenes Projektionsbild des Vorderfußes mit eingezeichneter Messstrecke (gestrichelte Linie mit Doppelpfeil) zwischen Referenzgerade (der vom Fuß überdeckte Teil ist gestrichelt gezeichnet) und Fußspitze.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vermessungssystem. Das Vermessungssystem umfasst ein Gehäuse (1) mit einer planaren Oberfläche, die aus einer tragfähigen transparenten Platte (2), etwa einer Glasplatte oder einer Kunststoffplatte, besteht. Auf der oberen Oberfläche der Platte befindet sich ein geometrisches Muster (3), das zusammen mit der Platte eine Messplatte bildet. Das Muster kann z. B. unmittelbar auf der Plattenoberfläche aufgedruckt sein oder mit einer transparenten Folie oder einer dünnen transparenten Kunststoffplatte, die auf die Ober- oder die Unterseite der Platte aufgelegt bzw. unterlegt wird, aufgebracht werden.
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Unmittelbar unterhalb der Platte befindet sich eine Flächenbeleuchtung (4), die Licht durch die transparente Platte und das Muster nach oben abstrahlt. Die Flächenbeleuchtung kann beispielsweise aus ein oder mehreren LED-Panels oder Elektrolumineszenz-Folien bestehen. Das Messobjekt (5) wird auf die Platte aufgelegt. Im Falle der Fußvermessung ist das Messobjekt ein Fuß oder beide Füße eines Probanden. Die Ausrichtung des Messobjekts kann durch geeignete Markierungen auf der Messplatte unterstützt werden. Etwa kann die Längsausrichtung des Fußes mit einer geraden Linie (12), auf die der Fuß mittig aufgestellt wird, unterstützt werden. Das Messobjekt wird mit einer optischen Aufnahmevorrichtung, die zusammen mit einer Auswertevorrichtung, einer Ausgabevorrichtung sowie einer Bedienvorrichtung in eine elektronische Multifunktionseinheit (6–9) integriert ist, von oben oder schräg oben aufgenommen. Kennzeichnend für die Erfindung ist, daß die Multifunktionseinheit von der Messplatte und ihrem Gehäuse mechanisch entkoppelt ist. Es wird ein einzelnes Bild, das die dem Messzweck entsprechenden Messpunkte zeigt, aufgenommen oder mehrere Bilder aus unterschiedlichen Richtungen.
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Denkbar ist auch eine Ausführung, bei der die Oberfläche der Flächenbeleuchtungseinheit unmittelbar als Messplatte verwendet wird ohne Verwendung einer zusätzlichen Platte. Diese Konstruktion bietet sich besonders dann an, wenn die Flächenbeleuchtungseinheit die notwendige Tragfähigkeit und Bruchsicherheit besitzt, was durch direkte Auflage der Flächenbeleuchtungseinheit auf eine ebene Fußbodenfläche oder eine tragfähige planare Platte, etwa aus Metall oder Holz, unterstützt werden kann. Denkbar ist auch ein Ausführung, bei der das Muster unmittelbar in die Beleuchtungseinrichtung integriert ist, etwa als transparente Folie oder Platte bei einem schichtweisen Aufbau der Beleuchtungseinrichtung.
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2 zeigt ein Beispiel für ein mit der Aufnahmevorrichtung des erfindungsgemäßen Vermessungssystems aufgenommenes Projektionsbild. Kennzeichnend für die Erfindung ist, daß sich in den aufgenommenen Projektionsbildern das Messobjekt (5) kontrastreich gegenüber der hinterleuchteten Grundfläche der Messplatte und dem darauf aufgebrachten Muster (3) darstellt. Die Bilder werden vorzugsweise in der in die Multifunktionseinheit integrierten Auswerteeinheit (8) durch Anwendung von Verfahren der digitalen Bildverarbeitung ausgewertet und die Messergebnisse durch die integrierte Ausgabevorrichtung (9) angezeigt. Alternativ dazu können die Bilder auch an eine externe Auswerteeinheit z. B. über ein Computernetzwerk übertragen und dort ausgewertet werden. Die Messergebnisse können dann rückübertragen und durch die integrierte Ausgabevorrichtung oder auf einer separaten Ausgabevorrichtung, etwa einem separaten Monitor, angezeigt werden.
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Bei der Vermessung durch Bildverarbeitung kann der Umriß des Fußes im Projektionsbild bestimmt werden. Ebenso können markante Punkte auf der Fußoberfläche, wie z. B. Fußspitze (10), äußerster medialer Punkt des Vorderfußes, äußerster lateraler Punkt des Vorderfußes, hinterer Fersenpunkt bestimmt werden. In Abhängigkeit von der jeweiligen Messaufgabe kann die Anzahl der aufzunehmenden und auszuwertenden Bilder variieren. Soll beispielsweise lediglich die Breite des Vorderfußes bestimmt werden, so kann es ausreichen, ein einzelnes Bild des Vorderfußes aufzunehmen und auszuwerten, indem äußerster lateraler Punkt und äußerster medialer Punkt des Vorderfußes bestimmt und ihr Abstand zueinander aufgrund des Musters vermessen werden. Soll zusätzlich die Fußlänge bestimmt werden, so kann es erforderlich sein, die Fußspitze in dem einen aufgenommenen Bild zu bestimmen sowie ein zusätzliches Bild aufzunehmen, das die Ferse zeigt und die Bestimmung des hinteren Fersenpunktes erlaubt.
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Soll eine Messstrecke bestimmt werden zwischen zwei Messpunkten, die sich in zwei verschiedenen aufgenommenen Bildern befinden, so werden Referenzmarkierungen, etwa eine Referenzgerade verwendet. Die Referenzgerade (11) kann so auf die Messplatte gebracht und der Fuß so ausgerichtet werden, daß die Referenzgerade annähernd senkrecht zur Fußlängsachse verläuft. Zur besseren Längsausrichtung des Fußes wird eine zusätzliche Markierung (12) in Form einer Geraden verwendet. Um die Referenzgerade für die Fußlängenmessung zu verwenden, erfolgt die Bildaufnahme des Vorderfußes und der Ferse durch wenigstens zwei getrennte Bilder, so daß die Referenzgerade in beiden Bildern abgegrenzt werden kann. Die Distanz zwischen Fußspitze und Referenzgerade wird in dem einen Bild bestimmt, die Distanz zwischen hinterem Fersenpunkt und Referenzgerade wird in dem anderen Bild bestimmt. Die Summe der beiden Distanzen ergibt die Fußlänge. Alternativ zur Referenzgerade können andere geometrische Formen als Bezugsobjekte für die Vermessung verwendet werden, beispielsweise punktförmige Markierungen in der Form von Fadenkreuzen.
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In einer Erweiterung des geschilderten Ausführungsbeispiels kann die Messplatte durch ein oder mehrere vertikale Begrenzungsflächen zur Fußausrichtung ergänzt werden. Beispielsweise kann eine hintere Begrenzungsfläche am Gehäuse so angebracht sein, daß der Fuß so ausgerichtet werden kann, daß er mit dem hinteren Fersenpunkt die Begrenzungsfläche gerade berührt. Dies hat den Vorteil, daß der Ort des hinteren Fersenpunktes bzgl. der Messplatte und des Musters feststeht und unmittelbar für die Vermessung z. B. der Fußlänge verwendet werden kann. Die Aufnahme eines Bildes, das den hinteren Fersenpunkt zeigt sowie die Erkennung des hinteren Fersenpunktes durch digitale Bildverarbeitung ist in diesem Falle nicht notwendig, so daß mit einer einzelnen Aufnahme des Vorderfußes Fußlänge und -breite bestimmt werden können. Alternativ oder zusätzlich können weitere Begrenzungsflächen verwendet werden, um z. B. den am weitesten medial liegenden Punkt des Fußes festzulegen und den Fuß so auszurichten, daß er die Begrenzungsfläche medial gerade berührt.
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In einer weiteren Erweiterung des Ausführungsbeispiels kommt eine Stereo-Kamera zum Einsatz, bei der in einer Aufnahme zwei Projektionsbilder aus leicht unterschiedlichen Positionen erzeugt werden.
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In einer weiteren Erweiterung des Ausführungsbeispiels kommt ein Stativ, etwa ein Einbeinstativ, an dem die Aufnahmevorrichtung fixiert wird, zum Einsatz. Dieses dient dazu, das Risiko des Verwackelns von Aufnahmen zu vermindern. Sein Einsatz ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die verwendete Beleuchtungseinrichtung nur eine geringe Leuchtkraft aufweist.
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Die Erfindung ist nicht auf die zuvor geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- transparente Platte
- 3
- geometrisches Muster
- 4
- Flächenlichtquelle
- 5
- Fuß
- 6
- optische Aufnahmevorrichtung
- 7
- Bedienvorrichtung
- 8
- Auswertevorrichtung
- 9
- Ausgabevorrichtung
- 10
- Fußspitze
- 11
- Referenzgerade
- 12
- Markierung zur Fußausrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2241209 A1 [0008]
- DE 4417872 A1 [0010]
- DE 19822956 A1 [0010]
- DE 19922544 C2 [0011]
- DE 202006014657 U1 [0012]
