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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Messeinrichtung zum Ausmessen von Gliedmaßen, insbesondere des menschlichen Fußes.
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Die Auswahl von Schuhen der richtigen Größe und Passform setzt die Bestimmung biometrischer Eigenschaften des Fußes voraus. Die Bestimmung einer fußangepassten Schuhgröße und Passform stellt damit eine wichtige Aufgabe dar, die mit technischen Hilfsmitteln zu lösen ist. Für den Einsatz von Fußmesssystemen in Schuhhandelsfilialen müssen diese leicht bedienbar und robust sein und mit geringem Zeitaufwand die exakte Bestimmung der Schuhgröße ermöglichen. Darüber hinaus spielt die Wartbarkeit eine wichtige Rolle. Da von dem Personal in Verkaufsfilialen ein weitgehendes technisches Verständnis nicht erwartet werden kann, müssen die Systeme wartungsarm sein. Da die Fußvermessung bei Kunden durch das Verkaufspersonal einen erheblichen personellen Aufwand verursacht, sind Systeme und Verfahren zur Selbstvermessung gefragt.
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Daher ist ein Messsystem erforderlich, das es einem Kunden erlaubt, in kurzer Zeit biometrische Daten seiner Füße selbst zu bestimmen, so dass damit die passende Schuhgröße festgelegt werden kann. 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 eine Selbstvermessung kaum möglich ist. In einer Erweiterung dieser Verfahren werden die Schieber auf elektronischem Wege an die Fußgrenzen herangeführt, wodurch sich ein erhöhter Zeitaufwand für den Messvorgang ergibt. Weiterhin sind Messsysteme bekannt, bei denen das Messobjekt mit Hilfe von Kameras aufgenommen wird, wobei entweder mehrere stationäre Kameras eingesetzt werden oder eine einzelne Kamera, die sich relativ zum Messobjekt bewegt, so dass mehrere Aufnahmen aus unterschiedlichen 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. In einer Erweiterung dieser Messverfahren, die mit mehreren Aufnahmen aus ein oder mehreren Kameras arbeiten, wird der Fuß mit einem Strumpf überzogen, 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. Aus
DE 199 22 544 C2 ist 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 ist aus
DE 20 2006 014 657 U1 ein Meßsystem bekannt, das mit einer 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. 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 sowie die Ausführung als Selbstbedienungsterminal 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. Aus
DE 10 2011 007 678 A1 ist ein Vermessungssystem und ein Vermessungsverfahren zur Vermessung unregelmäßig geformter Körper bekannt, das mit einem kioskartigen Standsystem und einer baulichen Einheit aus Bedien-, Aufnahme-, Auswerte- und Ausgabe-Vorrichtung arbeitet und auch als Selbstvermessungsterminal ausgeführt werden kann. Nachteilig bei diesem Selbstvermessungsterminal erscheint die fehlende Kompaktheit des Standsystems, der durch den Benutzer zu erbringende Bedienaufwand, die geringe Belastung des Fußes während der Aufnahme sowie die fehlende Möglichkeit, beide Füße gleichzeitig zu vermessen.
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Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes, kostengünstiges und wartungsfreundliches Messsystem für die Selbstvermessung von Gliedmaßen, insbesondere für die Bestimmung biometrischer Daten menschlicher Füße bereitzustellen, das leicht bedienbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Messverfahren zur Selbstvermessung von Gliedmaßen, insbesondere zur Ermittlung biometrischer Daten des menschlichen Fußes, zur Ausführung auf einer Apparatur, bestehend aus einer optischen Aufnahmevorrichtung (5), die auf wenigstens eine zu vermessende Gliedmaße unmittelbar oder über ein Spiegelsystem blickend ausgerichtet ist, aus einer Bedienvorrichtung mit Bildschirm und/oder berührungsempfindlichem Bildschirm (8), aus einer Auswertevorrichtung (6), die ausgebildet ist, aus Aufnahmen der Aufnahmevorrichtung Vermessungsdaten oder biometrische Daten der wenigstens einen zu vermessenden Gliedmaße zu bestimmen, und aus einer Ausgabevorrichtung (7) zur Ausgabe von optischen und/oder akustischen Signalen und von Messergebnissen der Vermessung und/oder von daraus abgeleiteten Daten, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Aufnahmevorrichtung kontinuierlich eine zeitliche Folge von Bildern aufgenommen wird und durch die Auswertevorrichtung die Bildfolge kontinuierlich dahingehend analysiert wird, dass die Erbringung von Messvoraussetzungen geprüft wird und dass durch entsprechende akustische und/oder optische Signale der Ausgabevorrichtung dem Benutzer Handlungsanweisungen gegeben werden und dass bei Feststellung des Vorliegen der Messvoraussetzungen durch die Auswertevorrichtung die Bestimmung biometrischer Daten durch Bildanalyse unmittelbar ohne weitere Interaktion des Benutzers erfolgt und das Ergebnis der Vermessung und/oder der daraus abgeleiteten Daten durch die Ausgabevorrichtung ausgegeben wird, gelöst.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht dabei in der Verwendung einer optischen Aufnahmevorrichtung, etwa einer Kamera, die kontinuierlich eine zeitliche Folge von Bildern des Untersuchungsobjekts, bestehend aus wenigstens einer Gliedmaße, aufnimmt, wobei die Bildserie durch eine Auswertevorrichtung kontinuierlich und zeitnah, vorzugsweise in Echtzeit, dahingehend ausgewertet wird, dass wichtige Messvoraussetzungen, die für die korrekte Bestimmung biometrischer Daten des Untersuchungsobjekts, geprüft werden und entsprechende Handlungsanweisungen an den Benutzer als akustische und/oder optische Signale auf einer Ausgabevorrichtung gegeben werden. Zu den zu prüfenden Messvoraussetzungen können je nach Ausführung der Messapparatur und des Messverfahrens die richtige Platzierung und Ausrichtung der Gliedmaße in Bezug zu dem verwendeten Messkoordinatensystem, etwa die annähernd parallele Ausrichtung beider Füße bzgl. der Kasten-Längsachse, die Verwendung von Socken, die sich gegenüber dem Bildhintergrund kontrastreich absetzen, oder die Sichtbarkeit beider Füße im Erfassungsbereich der optischen Aufnahmevorrichtung gehören. Durch automatisierte Bildanalyse wird das Vorliegen oder Fehlen der Voraussetzungen kontinuierlich durch die Auswerteeinheit geprüft. Beispielsweise kann im Bild die Außenkontur der Gliedmaße und darauf liegender markanter Punkte, wie z. B. Punkte an Zehenspitzen, bestimmt werden. Auch kann die Fußlängsachse bestimmt werden. Daraus kann im Rahmen einer Plausibilitätsprüfung ermittelt werden, ob die Zehen in Kamerarichtung zeigen und beide Füße annähernd parallel zur Kasten-Längsachse ausgerichtet sind. Durch entsprechende akustische und/oder optische Signale werden dem Benutzer Handlungsanweisungen gegeben, so dass er die Messvoraussetzungen erfüllen kann. So können Anweisungen unmittelbar durch Sprachausgabe erzeugt werden oder es kann durch Pfeilsymbole im aktuellen Kontrollbild der Kamera, das auf der Ausgabevorrichtung dargestellt wird, die Bewegungsrichtung für die richtige Platzierung und Ausrichtung der Gliedmaße signalisiert werden. Die kontinuierliche Bildaufnahme, -auswertung und akustische und/oder optische Rückkopplung an den Benutzer erlaubt eine automatisierte und einfach verständliche Benutzerführung ohne direkte Interaktion des Benutzers mit einem auf einem Computersystem ausgeführten Dialogprogramm und ohne Hilfe durch das Verkaufspersonal. Dadurch werden auch kompakte Bauformen für Selbstvermessungsapparaturen ermöglicht, bei denen während der Ausrichtung der Gliedmaße und während des eigentlichen Vermessungsvorgangs kein unmittelbarer Kontakt mit einem Bedienterminal erforderlich ist.
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Vorzugsweise wird nach Durchführung der eigentlichen Vermessung mit Bestimmung der biometrischen Daten deren Abschluss durch die Ausgabevorrichtung durch ein akustisches und/oder optisches Signal signalisiert. Ein akustisches Signal könnte etwa die Sprachausgabe der ermittelten Schuhgröße oder eine „Erfolg” signalisierende Tonfolge sein.
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Eine erfindungsgemäße Lösung besteht auch in der Verwendung eines automatischen Auswertealgorithmus, der feststellt, wenn sich wenigstens eine Gliedmaße in dem durch die optische Aufnahmevorrichtung erfassten Messraum befindet und dann das Messverfahren mit automatisierter Erkennung von Messvoraussetzungen startet.
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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 Abbildung beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Abbildung verwiesen wird. Es zeigt:
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1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Vermessungssystem.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vermessungssystems zur Ausführung des erfindungsgemäßen Messverfahrens. Das Vermessungssystem umfasst ein kastenartiges Gehäusesystem (1), eine in die obere Horizontalfläche (2) des Kastensystems eingelassene transparente Platte (3), auf der wenigstens eine Gliedmaße (4) platziert werden kann, eine Beleuchtungseinrichtung (5), die die wenigstens eine Gliedmaße von unten beleuchtet, ein Spiegelsystem mit einem Spiegel (6), eine am Kastensystem fixierte Begrenzungsfläche (7), an der wenigstens eine zu vermessende Gliedmaße zur Ausrichtung in Bezug auf ein Messkoordinatensystem ausrichtbar ist, und eine elektronische Funktionseinheit (8), bestehend aus einer optischen Aufnahmevorrichtung (9), die mittels des Spiegelsystems auf die wenigstens eine zu vermessende Gliedmaße von schräg unten ausgerichtet ist, aus einer Bedienvorrichtung mit berührungsempfindlichem Bildschirm (10), aus einer Auswertevorrichtung und aus einer Ausgabevorrichtung.
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Die elektronische Funktionseinheit kann durch einen Tablet-Computer oder ein Smartphone mit eingebauter Kamera gebildet werden, wobei die Funktionseinheit so am Kastensystem fest oder lösbar fixierbar angeordnet ist, dass die optische Aufnahmevorrichtung nach unten oder schräg unten ausgerichtet ist und die Bedienvorrichtung mit Bildschirm nach oben oder schräg oben ausgerichtet ist. Der Algorithmus des Messverfahrens wird auf der Auswerteeinheit ausgeführt. Durch die Kamera wird kontinuierlich eine zeitliche Folge von Bildern aufgenommen. Bei einem Tablet-Computer oder einem Smartphone kann hierfür die Video-Aufnahmefunktionalität genutzt werden. Vorzugsweise sind Kastensystem und die darin eingelassene transparente Platte so breit, dass beide Füße darauf platziert und quasi gleichzeitig vermessen werden können. Die Kamera ist so ausgerichtet, dass sie mit Hilfe eines am Kastensystem fixierten Spiegels die Unterseite der zu vermessenden Gliedmaßen erfasst. Für die Ausleuchtung der Fußunterseiten wird eine von unten zur transparenten Platte hin ausgerichtete Lichtquelle verwendet, vorzugsweise ein Flächenlicht mit gleichmäßiger Ausleuchtung, etwa ein LED-Panel. Durch Berühren des mit seiner Bildschirmfläche nach oben zeigenden Bildschirms der Bedienvorrichtung mit dem Fuß oder einem Finger wird das Messverfahren gestartet. Alternativ können hierfür ein oder mehrere Drucksensoren verwendet werden, die bei Berührung der Kastenoberfläche oder der transparenten Platte ein entsprechendes Signal erzeugen. Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann durch einen automatischen Bildauswertealgorithmus, der von der Kamera in zeitlichen Abständen regelmäßig aufgenommene Bilder analysiert, festgestellt werden, wenn sich wenigstens eine Gliedmaße in dem durch die optische Aufnahmevorrichtung erfassten Messraum befindet.
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Durch die feste Anordnung des Kastensystems, der Kamera und des Spiegelsystems wird ein Messkoordinatensystem definiert. Die zu vermessende Gliedmaße wird in Übereinstimmung mit mindestens einer definierten Achse des Messkoordinatensystems gebracht, indem die Gliedmaße an wenigstens eine mit dem Kastensystem fest verbundene Begrenzungsfläche herangeführt wird, bis sie diese in ein oder mehreren Oberflächenpunkten gerade berührt.
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Durch kontinuierliche Bildanalyse der durch die Kamera kontinuierlich aufgenommenen Bildfolge werden die für die Vermessung erforderlichen Voraussetzungen geprüft. Es wird geprüft, ob sich beide Füße im Sichtbereich der Kamera befinden und so ausgerichtet sind, dass die Zehen in Richtung Kamera zeigen, die Fersen an der Begrenzungsfläche anliegen und beide Füße annähernd parallel zur Kasten-Längsachse ausgerichtet sind. Je nach Aufbau des Kastensystems kommen auch andere Ausrichtungen in Frage, etwa die parallele Ausrichtung zur kürzeren Achse des Kastens. Außerdem kann geprüft werden, ob der Bildkontrast zwischen Messobjekt und Hintergrund für die Abgrenzung der Gliedmaßen im Bild ausreichend ist. Die Prüfung der Messvoraussetzungen muss zeitnah erfolgen, vorzugsweise in Echtzeit, so dass Bewegungen der Gliedmaßen auf der Kastenoberfläche unmittelbar erfasst und entsprechend bewertet werden können. Hierzu kann es nötig sein, die räumliche Bildauflösung der aufgenommenen Bilder zu reduzieren, um den Rechenaufwand der Bildanalyse zu minimieren. Um den Benutzer bei der Schaffung der Messvoraussetzungen anzuleiten, werden in Abhängigkeit vom aktuellen Prüfergebnis akustische und/oder optische Signale über die Ausgabevorrichtung ausgegeben. Hierzu gehören etwa Sprachausgaben von Handlungsanweisungen über den Lautsprecher der Ausgabevorrichtung oder graphische Symbole, die auf dem Bildschirm der Ausgabevorrichtung angezeigt werden. Sobald durch den Auswertealgorithmus erkannt wird, dass die Messvoraussetzungen geben sind, wird der eigentliche Vermessungsvorgang gestartet, wobei in einem oder mehreren von der Kamera aufgenommenen Bildern durch Ausführung von Bildanalysealgorithmen auf der Auswertevorrichtung biometrische Daten der Gliedmaßen bestimmt und daraus weitere Daten, etwa Schuhgröße und Passform, abgeleitet werden. Das Ergebnis wird auf dem Bildschirm der Ausgabevorrichtung angezeigt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Ergebnis auch durch Sprachausgabe über den oder die Lautsprecher der Ausgabevorrichtung ausgegeben werden.
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In einer Erweiterung des Ausführungsbeispiels kommen ein oder mehrere an der Begrenzungsfläche angebrachte Berührungssensoren zum Einsatz. Wird die Begrenzungsfläche durch ein oder zwei Füße berührt, so wird ein entsprechendes Signal erzeugt und das Messverfahren mit Prüfung der Messvoraussetzungen gestartet und/oder es wird das Signal von dem Prüfalgorithmus für die Ermittlung der Messvoraussetzungen verwendet.
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Die Erfindung ist nicht auf die zuvor geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Alle genannten Merkmale, auch die der Zeichnung 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
- Kastenartiges Gehäusesystem
- 2
- horizontale Oberfläche
- 3
- transparente Platte
- 4
- Gliedmaße
- 5
- Beleuchtungseinrichtung
- 6
- Spiegel
- 7
- Begrenzungsfläche
- 8
- elektronische Funktionseinheit
- 9
- Kamera
- 10
- Bildschirm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19922544 C2 [0003]
- DE 202006014657 U1 [0003]
- DE 102011007678 A1 [0003]
