ES2257925A1 - Sistema para la digitalizacion de pies mediante el uso de un calcetin electronico y un conjunto de camaras digitales. - Google Patents

Abstract

Sistema para la digitalización de pies mediante el uso de un calcetín electrónico y un conjunto de cámaras digitales que consiste en un calcetín (1) electrónico que contiene un conjunto de puntos luminosos (2), cada uno de ellos controlado independientemente y que es observado por un conjunto de cámaras digitales (3). El pie del usuario es introducido en el calcetín electrónico (1) y las cámaras recogen de forma simultánea una secuencia de fotografías, los puntos luminosos son iluminados a lo largo de la secuencia de forma alternante de forma que se puede reconocer cada punto luminoso por su secuencia única de encendido/apagado. Aunque cada cámara da una vista 2D del objeto, debido a que cada punto luminoso es visto por más de una cámara, se puede averiguar su posición 3D utilizando triangulación.

Description

Sistema para la digitalización de pies mediante el uso de un calcetín electrónico y un conjunto de cámaras digitales.

Objeto de la invención

La presente memoria descriptiva se refiere a una solicitud de una Patente de Invención correspondiente a un sistema para la digitalización de pies mediante el uso de un calcetín electrónico y un conjunto de cámaras digitales, cuya finalidad estriba en lograr a partir del mismo la obtención de datos de la configuración morfológica del pie tratado, con el fin de lograr con posterioridad a la obtención de los datos obtenidos mediante el sistema la configuración de un calzado acorde con las características del posterior usuario.

Campo de la invención

Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada a la fabricación de calzados y, más concretamente, dentro de la industria dedicada a la fabricación de calzado ortopédico o calzado a la medida.

Antecedentes de la invención

La digitalización tridimensional de pies es un elemento fundamental en el proceso de creación de calzado a medida, con independencia del posterior usuario, ya sea por problemas morfológicos en el pie del usuario o bien por requerir unas características apropiadas para su uso.

Actualmente, existen en el mercado algunos sistemas de digitalización en 3D para la captura de la morfología de los pies pero, sin embargo, todos estos sistemas presentan una serie de problemas asociados, que pueden ser subsanados mediante la combinación de un elemento de digitalización activo y de una disposición adecuada de los elementos sensores.

Tradicionalmente, el calzado a medida se realiza mediante la obtención de moldes en escayola u otro material que permita la obtención del molde del pie mediante una técnica de negativo-positivo, o bien mediante la toma de medidas directamente sobre el pie.

En el primer caso citado se refiere específicamente al calzado ortopédico, mientras que en el segundo caso se obtiene calzado a medida.

El problema de estos métodos o sistemas es fundamentalmente su lentitud y alto coste, así como la experiencia necesaria por parte de la persona que realiza la operación de toma de medidas y morfología.

Pese a que incluso entre países pertenecientes al mismo ámbito socio-económico hay diferencias en el uso del calzado ortopédico/a medida, donde, por ejemplo, Holanda, Alemania y Japón tienen una tradición sensiblemente superior a otros países, tal y como puede ser España, Francia o Italia, ya que en estos países citados en último lugar el nivel de uso de este tipo de calzado es muy bajo en relación al tamaño de la población.

Desde hace algunos años, han empezado a aparecer en el mercado algunos digitalizadores basados en técnicas "scanning 3D tradicional" que digitalizan el pie y transfieren los datos directamente a un ordenador gire realiza las labores de adaptación de hormas y piezas en sistemas CAD/CAM específicos.

Algunos de estos sistemas podrían ser el footscanner de Shoemaster o el sistema de digitalización de Vorum.

Las técnicas de digitalización 3D aplicadas al pie podrían agruparse en tres grandes grupos. A saber:

-

Sistemas estereoscópicos,

-

Sistemas láser y

-

Sistemas de digitalización por cambio de fase o phase shift.

Los sistemas estereoscópicos se utilizan, por ejemplo, con éxito en la obtención de mapas de relieve mediante imágenes aéreas y se basan en la técnica de triangulación.

Dada la imagen 2D de una cámara no se puede saber la posición 3D de cada uno de sus puntos, pero, sin embargo, dado un punto de la imagen existe una ecuación que describe el lugar geométrico de todos los puntos que se proyectarán en ese punto.

Si un punto es visto por más de una cámara se puede calcular la intersección entre las dos rectas que definen el punto en cada imagen y obtener así su profundidad, pero, sin embargo, el problema de encontrar el punto correspondiente de una imagen a otra es un problema muy complejo y en la actualidad todavía no se encuentra resuelto de forma satisfactoria en todos los casos.

Los sistemas láser utilizan también la técnica de triangulación, resolviendo la ecuación del punto 2D iluminado por el láser con la ecuación del rayo en 3D, obteniendo la posición del punto en 3D.

En los sistemas de cambio de fase se proyecta un patrón de ondas senoidales de periodos diferentes y fases distintas en cada imagen de la secuencia, y estos periodos y fases permiten identificar de forma unívoca el plano de proyección al que pertenece un punto y calcular así su profundidad.

En todos estos sistemas, citados anteriormente, existe como objeto primordial el hecho de digitalizar un elemento pasivo.

Descripción de la invención

El sistema para la digitalización de pies mediante el uso de un calcetín electrónico y un conjunto de cámaras digitales que la invención propone, consigue por sí mismo la eliminación de problemas asociados consiguiendo la subsanación de los mismos mediante la combinación de un elemento de un digitalización activo y de una disposición adecuada de los elementos sensores.

De forma más concreta, el sistema para la digitalización de pies mediante el uso de un calcetín electrónico y un conjunto de cámaras digitales objeto de la invención está constituido a partir de la utilización de un calcetín electrónico dotado de elementos luminosos controlables de forma independiente, que son filmados por un conjunto de cámaras digitales y, a lo largo de una secuencia de imágenes, cada elemento luminoso, tal y como puede ser un LED, se enciende y se apaga formando una secuencia única que lo identifica.

Un conjunto de cámaras capturan de forma simultánea diferentes vistas del calcetín electrónico, envolviendo al pié a digitalizar en cada instante de la secuencia, y debido a que los elementos que están iluminados o apagados en cada instante de la secuencia éstos son distintos y se puede dotar a cada elemento luminoso de una secuencia única de encendido/apagado a lo largo del tiempo que lo identifica.

Gracias a esta unicidad de la secuencia luminosa de cada punto se puede, mediante triangulación, resolver la ecuación que dará la posición en 3D del punto luminoso, y este proceso es totalmente independiente del color de los puntos adyacentes al punto luminoso, así como de las condiciones de iluminación o reflejos especulares, que constituyen dos de los problemas mayores a los que se enfrentan este tipo de sistemas de digitalización.

El sistema propuesto en la invención logra que los elementos a digitalizar se configuren como elementos activos, permitiendo la utilización de las técnicas de resolución de profundidad propias de los sistemas estereoscópicos pero, sin embargo, obviando el problema de la correspondencia entre imágenes, debido a que cada elemento que se digitaliza tiene una secuencia unívoca de encendido/apagado que lo
identifica.

Dicho de otra manera, la invención presenta las ventajas de los sistemas estereoscópicos pero, sin embargo, sin el inconveniente de la realización de las correspondencias.

En síntesis, la invención presenta las siguientes fases. A saber:

-

Fase de captura/identificación y

-

Fase de triangulación.

En la fase de captura se combinan de forma sincronizada los sistemas de iluminación del calcetín electrónico con los sistemas de fotografiado, y en la primera imagen se pueden tener todos los marcadores apagados y de la segunda a la octava cadencia de imágenes iluminar un único marcador en cada una de ellas, y mediante la resta de la imagen N con la imagen 1 obtenerse la posición del marcador (N-1), por ejemplo, mediante la resta de la imagen 2 y de la imagen 1 obtener los puntos pertenecientes al

\hbox{marcador 1.}

La forma de solucionar la problemática es mediante el encendido y apagado de varios marcadores en cada instante de la secuencia formando una secuencia unívoca para cada marcador.

La identificación de los puntos se produce mediante la resta de imágenes y se requiere que la luz ambiente sea menor que la luz generada por el marcador y, en este caso, un punto se verá mucho más claro en una imagen donde esté iluminado que una imagen donde no lo esté, y esta propiedad permite calcular la secuencia para cada punto de la imagen.

El proceso, citado anteriormente, se repite para cada una de las cámaras y, evidentemente, no todas las cámaras verán todos los marcadores, pero si es necesario que cada marcador sea visto por más de una cámara para realizar la triangulación.

La fase de triangulación consiste en la obtención de la posición de un punto en 3D dada su proyección 2D en dos cámaras distintas, y este proceso es conocido también como estereoscopia y es el proceso en que se basa la visión 3D humana.

Dada una cámara digital se obtiene un modelo que permite saber la ecuación 3D que cumplen todos los puntos que se proyecten en un punto de la imagen.

Si un punto es visto por más de dos cámaras es posible calcular su posición con mayor precisión.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos en la cual con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura número 1.- Corresponde a una vista en perspectiva del objeto de la invención relativo a un sistema para la digitalización de pies mediante el uso de un calcetín electrónico y un conjunto de cámaras digitales.

Realización preferente de la invención

El sistema para la digitalización de pies mediante el uso de un calcetín electrónico y un conjunto de cámaras digitales que se preconiza, referenciado de forma general con (1), está constituido a partir del calcetín (1) que presenta sobre su superficie una pluralidad de elementos luminosos (2) o led, que incorporan sobre la estructura del calcetín (1) medios apropiados para reflejar a partir de los mismos la morfología o anatomía del pie del usuario, presentando en todos los puntos luminosos una conexión a un cuerpo (4) configurado como una conexión a través de un cableado (3), que se conecta de forma directa a un PC portador del pertinente programa y a partir del cual se logra que, con la colaboración de cámaras (6) receptoras de las características reflejadas en la invención y con la conexión (7), consigan de una forma directa obtener, con la colaboración del programa, una anatomía morfológica para la obtención del cuerpo del calzado solicitado por el usuario.

Claims (1)

1. Sistema para la digitalización de pies mediante el uso de un calcetín electrónico y un conjunto de cámaras digitales, caracterizado porque el calcetín electrónico (1) está provisto de marcadores activos (2) configurados como led, emergiendo de cada uno de los marcadores (2) o elementos constitutivos de led luminosos una conexión (3) hasta un cuerpo o elemento (4), constitutivo de una conexión general de la cual se dimana una conexión (5) hasta un ordenador o PC, incorporando en conexión con el ordenador o PC cámaras (6) provistas de conexiones (7) en número variable.