IT202100023615A1 - Metodo e sistema per misurare un piede e generare un modello tridimensionale di un piede - Google Patents

Description

METODO E SISTEMA PER MISURARE UN PIEDE E GENERARE UN

MODELLO TRIDIMENSIONALE DI UN PIEDE

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce al settore dell?industria calzaturiera e riguarda, in particolare, un metodo e un sistema informatico per misurare in tempo reale dimensioni di un piede ? in particolare, lunghezza, larghezza e/o definire una taglia ? e generare un modello di un piede eseguendo una scansione tridimensionale del piede, ad esempio per la realizzazione di scarpe su misura oppure per la scelta della taglia corretta di una scarpa in fase di acquisto di un paio di scarpe.

STATO DELL'ARTE

Come accede per la maggior parte dei beni di consumo, sempre pi? persone scelgono di acquistare le scarpe online. Un aspetto cruciale nell?acquisto delle scarpe online ? tuttavia la scelta della taglia corretta. Infatti, qualora le scarpe acquistate fossero della taglia sbagliata o non confortevoli per il piede dell?acquirente, ? necessario richiederne il cambio, il che comporta un disagio per l?acquirente, e costi in termini economici e di tempo necessario a completare un ordine per il venditore, cos? come un maggiore inquinamento dovuto all'utilizzo di pi? imballaggi e al trasporto di calzature restituite e/o di taglie diverse.

A parziale soluzione di tali inconvenienti, sono noti metodi che prevedono che l?utente, prima di procedere all?acquisto di un paio di scarpe, misuri alcuni parametri lineari, per esempio lunghezza e larghezza, di uno o entrambi i suoi piedi e segua le indicazioni di una tabella di conversione e guida alle taglie, di cui quasi tutti i siti di vendita online di calzature sono dotati.

In alternativa, sono forniti fogli di riferimento stampabili dotati di sagome o altri riferimenti grafici. Una volta che i fogli di riferimento sono stampati permettono all?utente di determinare la taglia della calzatura ponendo un o entrambi i piedi su tale foglio.

La misurazione dei parametri lineari del piede, effettuata secondo i metodi noti sopra indicati, non ? sufficiente a descrivere in modo esaustivo le caratteristiche anatomiche del piede ed ? prona a errori di misura che possono compromettere la realizzazione delle scarpe su misura, cos? come la selezione della corretta taglia di scarpe.

Recentemente, con la sempre crescente sofisticazione delle tecniche di scansione e dei software di modellazione grafica, sono stati messi a punto vari metodi automatizzati per la misurazione del piede, ad esempio, metodi che fanno uso di tecniche di scansione laser o che ricavano le misure del piede, in particolare i suoi parametri lineari, a partire da immagini fotografiche del piede. Queste tecniche permettono quindi di ricavare un modello tridimensionale del piede.

A titolo di esempio, in un metodo di scansione del piede noto, i parametri lineari relativi ad un piede, o ad entrambi i piedi, dell?utente vengono rilevati acquisendo una pluralit? di immagini (fotografiche) del/i piede/i ed elaborando tali immagini fotografiche per ottenere un modello tridimensionale del/i piede/i.

Le immagini del/i piede/i sono acquisite direttamente dall?utente, il quale, utilizzando un dispositivo d?utente quale ad esempio una macchina fotografica digitale, oppure uno smartphone che integra una fotocamera, scatta una serie di fotografie del/i piede/i da varie angolazioni, ad esempio frontalmente al piede, lateralmente al piede, superiormente al piede.

Le immagini del piede acquisite dall?utente contengono, oltre alla vista del piede, anche un elemento di dimensione nota che funge da riferimento, per esempio un foglio di carta A4, su cui l?utente appoggia il piede oppure un elemento graduato, di tipo ?righello? normalmente utilizzato per rilevare misure. Le dimensioni, note, dell?elemento di riferimento vengono utilizzate da un?unit? computazionale per ricavare le dimensioni assolute del modello tridimensionale del piede.

Appare dunque evidente come i metodi di scansione noti sopra brevemente descritti presentino alcuni inconvenienti.

In primo luogo, quando si eseguono gli scatti fotografici, ? richiesto all?utente di posizionare, nella scena fotografica, l?elemento di riferimento di dimensione nota, da fotografare insieme al piede. Inoltre, l?utente deve prestare particolare attenzione al posizionamento del piede, o di entrambi i piedi, rispetto all?elemento di riferimento, ci? al fine di non compromettere la bont? delle immagini fotografiche acquisite, e quindi l?affidabilit? del modello tridimensionale del piede, o di entrambi i piedi, da esse ricavato.

Inoltre, la scelta delle angolazioni secondo cui acquisire le immagini fotografiche ? a totale discrezionalit? dell?utente e pu? ad esempio verificarsi il caso in cui le fotografie vengano scattate secondo angolazioni non ottimali, il che ancora una volta pu? compromettere la bont? delle immagini fotografiche acquisite, e quindi l?affidabilit? del modello tridimensionale del piede, o di entrambi i piedi, da esse ricavato.

SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

? scopo della presente invenzione quello di superare gli inconvenienti dell?arte nota.

In particolare, ? scopo della presente invenzione presentare un metodo e un sistema, fornire in tempo reale una misura del piede.

Inoltre, ? scopo della presente invenzione presentare un metodo e un sistema per la scansione tridimensionale di un piede, i quali permettano di ottenere un modello tridimensionale del piede preciso e affidabile senza ricorre a elementi di riferimento e/o pattern di calibrazione (ossia un elemento grafico di dimensioni note) di un dispositivo utente utilizzato per acquisire immagini del piede.

In aggiunta, ? scopo della presente invenzione presentare un metodo e un sistema per la scansione tridimensionale di un piede acquisendo il minor numero possibile di immagini del piede e per mezzo di risorse hardware particolarmente ridotte.

Inoltre, uno scopo della presente invenzione ? quello di presentare un metodo e un sistema per la scansione di un piede, i quali permettano di guidare in modo semplice ed efficiente un utente nell?acquisizione di misure di uno o entrambi i piedi che permettano di generazione di un modello tridimensionale affidabile del/i piede/i.

Questi ed altri scopi della presente invenzione sono raggiunti da un metodo ed una relativa interfaccia grafica d?utente incorporanti le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione.

Secondo un primo aspetto, la presente invenzione ? diretta a un metodo per misurare un piede per mezzo di un dispositivo utente comprendente una fotocamera, un gruppo sensori e un?interfaccia utente. Il metodo comprende i passi di:

acquisire parametri intrinseci della fotocamera del dispositivo utente; acquisire almeno due immagini del piede da differenti punti di vista; identificare un insieme di punti salienti ? o key point ? del piede in ciascuna delle almeno due immagini del piede;

determinare uno spostamento del dispositivo utente tra l?acquisizione di dette almeno due immagini sulla base di informazioni fornite dal gruppo sensori; determinare coppie di un medesimo punto saliente del piede nelle almeno due immagini del piede;

per ciascuna coppia del medesimo punto saliente del piede, determinare una corrispondente coordinata in uno spazio tridimensionale applicando un?operazione di triangolazione, laddove ciascuna coordinata ? calcolata sulla base di una posizione di detto medesimo punto saliente del piede in ciascuna di dette almeno due immagini acquisite e detto spostamento del dispositivo utente tra l?acquisizione di dette almeno due immagini e un piano di origine di detto spazio tridimensionale corrisponde a una superficie di appoggio su cui poggia il piede identificata nelle almeno due immagini, e

misurare almeno una distanza tra le coordinate di due punti salienti del piede compresi in detto insieme di punti salienti.

Preferibilmente, il metodo prevede di fornire un?indicazione intellegibile a un utente del dispositivo utente di detta almeno una distanza misurata attraverso l?interfaccia utente.

Grazie a questa soluzione ? possibile misurare le dimensioni del piede in modo preciso e affidabile per mezzo di una scansione del piede che non necessita oggetti di riferimento, pattern di calibrazione. Inoltre, la scansione del piede pu? essere eseguita per mezzo di una singola fotocamera ? quindi senza ricorrere a sensori di profondit?, luminosit? e/o fotocamere aggiuntive ? di conseguenza la scansione ? eseguibile su un?ampia gamma di dispositivi utente anche dotati di risorse hardware modeste e/o tecnologie datate. In definitiva, il metodo secondo la presente invenzione permette di ottenere sostanzialmente in tempo reale una misura affidabile di un piede.

In una forma di realizzazione, il passo di identificare un insieme di punti salienti del piede in ciascuna delle almeno due immagini del piede comprende identificare:

un primo punto saliente corrisponde all?estremit? (libera) del primo dito del piede,

un secondo punto saliente corrisponde all?estremit? del tallone del piede, un terzo punto saliente corrispondente all?estremit? interna del piede, e un quarto punto saliente corrispondente all?estremit? esterna del piede.

Preferibilmente, il passo di misurare almeno una distanza tra le coordinate di due punti salienti del piede compresi in detto insieme di punti salienti comprende misurare la distanza tra le coordinate del primo punto saliente e del secondo punto saliente, e la distanza tra il terzo punto saliente e il quarto punto saliente.

La Richiedente ha determinato che l?utilizzo dei quattro punti salienti sopra definiti permette di ottenere le informazioni di misura necessarie a determinare in modo affidabile la taglia del piede, individuare una calzatura di taglia corretta e permettono di generare un modello tridimensionale del piede particolarmente preciso.

In una forma di realizzazione, il gruppo sensori ? configurato per fornire almeno un?indicazione di velocit? o accelerazione lineare, preferibilmente tre indicazioni lungo altrettante direzioni tra loro ortogonali, del dispositivo utente. In questo caso, il passo di determinare uno spostamento del dispositivo utente tra l?acquisizione di dette almeno due immagini sulla base di informazioni fornite dal gruppo sensori comprende determinare detto spostamento del dispositivo utente nello spazio tridimensionale sulla base di detta almeno un?indicazione di velocit? o accelerazione lineare fornita dal gruppo sensori tra l?acquisizione di immagini consecutive di dette almeno due immagini del piede.

Grazie all?utilizzo delle informazioni di spostamento fornite dal gruppo sensori ? possibile determinare con maggiore precisione le differenti pose tra le immagini del piede raggiungendo una maggiore precisione nella misurazione delle distanze tra i punti salienti e quindi del modello tridimensionale del piede.

In una forma di realizzazione, l?interfaccia utente ? dotata di uno schermo. In questo caso il metodo ulteriormente comprende i passi di riprodurre in tempo reale l?immagine del piede inquadrato dalla fotocamera, e sovrapporre a un?immagine del piede riprodotta sullo schermo ciascun punto saliente identificato.

L?informazione sui punti salienti identificati visualizzata direttamente sull?immagine del piede inquadrato attraverso la fotocamera del dispositivo utente permette all?utente di acquisire con maggiore efficienza immagini utili al calcolo delle coordinate dei punti salienti stessi. Di conseguenza, il numero di acquisizione di immagine del piede risulta ridotto con un guadagno dei tempi di interazione da parte dell?utente, di generazione del modello e una riduzione del consumo di energia da parte del dispositivo necessario a individuare le coordinate dei punti salienti.

In una forma di realizzazione della presente invenzione, il passo di determinare una corrispondente coordinata in uno spazio tridimensionale applicando un?operazione di triangolazione per ciascuna coppia del medesimo punto saliente del piede comprende identificare il piano di origine di detto spazio tridimensionale:

- identificando almeno tre punti salienti della superficie di appoggio del piede in dette almeno due immagini,

- identificando coppie di punti salienti corrispondenti in dette almeno due immagini,

- per ciascuno di detti almeno tre punti salienti della superficie di appoggio del piede, determinando una corrispondente coordinata nello spazio tridimensionale applicando un?operazione di triangolazione, e

- definendo il piano di origine di detto spazio tridimensionale come il piano su cui giacciono le coordinate di detti almeno tre punti salienti della superficie di appoggio del piede.

Grazie a tale soluzione ? possibile definire un piano di riferimento in modo particolarmente semplice il quale permette di misurare il piede in modo rapido e affidabile.

In una forma di realizzazione, il metodo ulteriormente comprende il passo di generare un modello tridimensionale del piede sulla base di detta almeno una distanza calcolata.

Preferibilmente, generare il modello tridimensionale comprende, attraverso un algoritmo di intelligenza artificiale:

identificare una sagoma del piede raffigurato in ciascuna immagine;

determinare un insieme di caratteristiche del piede sulla base di ciascuna sagoma identificata;

generare un modello tridimensionale del piede sulla base di detto insieme di caratteristiche del piede, e

scalare detto modello tridimensionale del piede sulla base di detta almeno una distanza calcolata tra due punti salienti.

In una forma di realizzazione, il passo di identificare una sagoma del piede raffigurato in ciascuna immagine comprende eseguire una segmentazione di ciascuna di dette almeno due immagini.

In aggiunta o in alternativa, il passo di generare un modello tridimensionale del piede sulla base di detto insieme di caratteristiche del piede preferibilmente comprende eseguire una tecnica di neural rendering.

La Richiedente ha determinato che i passi sopra indicati permettono di ottenere un modello tridimensionale del piede preciso e affidabile in tempi estremamente brevi e per mezzo di risorse hardware estremamente contenute.

Un differente aspetto della presente invenzione riguarda sistema comprendente un dispositivo utente, a sua volta comprendente una fotocamera, e un?entit? di elaborazione. Il dispositivo utente e l?entit? di elaborazione sono configurati per implementare il metodo secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione precedenti.

In una forma di realizzazione, il dispositivo utente ? configurato per trasmettere all?entit? di elaborazione detta almeno una distanza. In questo caso, l?entit? di elaborazione ? configurata per eseguire il passo di generare un modello tridimensionale del piede sulla base di detta almeno una distanza calcolata e trasmettere detto modello tridimensionale del piede al dispositivo utente

Ulteriori caratteristiche e scopi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione che segue.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

L?invenzione verr? descritta qui di seguito con riferimento ad alcuni esempi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo, ed illustrati nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione della presente invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari.

La Figura 1 ? uno schema a blocchi di un sistema in cui ? implementato un metodo per generare un modello tridimensionale di un piede secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

la Figura 2 ? un diagramma di flusso di una procedura di misura di un piede compresa nel metodo per misurare e generare un modello tridimensionale di un piede secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

le Figure 3A-3C sono viste schematiche di un dispositivo utente del sistema di Figura 1 che visualizza un'interfaccia grafica di un'applicazione software durante passi della procedura di Figura 2;

la Figura 4 ? un diagramma di flusso di una procedura modellizzazione di un piede compresa nel metodo per misurare e generare un modello tridimensionale di un piede secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

le Figure 5A-5C sono viste schematiche di principio di un'elaborazione di immagine eseguita dalla procedura di Figura 4, e

la Figura 6 ? un diagramma di flusso di una procedura di misura e modellizzazione di un piede compresa in un metodo alternativo per misurare e generare un modello tridimensionale di un piede secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE

Mentre l?invenzione ? suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte qui di seguito in dettaglio. Si deve intendere, comunque, che non vi ? alcuna intenzione di limitare l?invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, l?invenzione intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell?ambito dell?invenzione come definito nelle rivendicazioni.

L?uso di ?ad esempio?, ?ecc.?, ?oppure? indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato. L?uso di ?include? significa ?include, ma non limitato a? a meno che non sia altrimenti indicato.

Con riferimento alla Figura 1 ? descritto un sistema per la scansione di piedi e assistenza alla selezione di una calzatura secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, indicato semplicemente come il sistema 1 nel seguito per brevit?.

Il sistema 1 comprende un?entit? remota di elaborazione, per esempio un server 10, e un dispositivo utente 20, per esempio uno smartphone, un tablet, dispositivi elettronici indossabili (anche noti con il termine inglese wearables), ecc.

Nell?esempio considerato, il server 10 comprende un modulo elaborare 11 ? per esempio formato da uno o pi? processori, unit? di memoria volatile e nonvolatile, acceleratori grafici, ASIC, ecc. ?, un modulo di archiviazione dati 12 configurato per archiviare grandi quantit? di dati, per esempio in un database e un modulo di comunicazione 13 ? per esempio un modem ? configurato per scambiare dati con il dispositivo utente 20 attraverso un canale di comunicazione dati CH.

Il dispositivo utente 20 ? configurato per elaborare e scambiare dati attraverso il canale di comunicazione dati CH, acquisire immagini e visualizzare informazioni in formato grafico. A tale scopo, il dispositivo utente 20 comprende un modulo elaboratore 21, un modulo di comunicazione 22, una fotocamera 23 e un?interfaccia utente dotata di uno schermo 24. Preferibilmente, il dispositivo utente 20 comprende un gruppo sensori 25 configurati per fornire informazioni di tipo inerziale ? per esempio, il dispositivo utente 20 comprende una IMU o uno o pi? accelerometri, preferibilmente tre.

Il dispositivo utente 20 memorizza ed ? configurato per eseguire un?applicazione software, o pi? brevemente app A, per la scansione di piedi e assistenza alla selezione di una calzatura. Come descritto in maggiore dettaglio nel seguito, l?app A ? configurata per presentare un?interfaccia grafica d?utente che permette di guidare l?utente durante la scansione del piede e la selezione del corretto numero di una calzatura desiderata.

Il sistema 1 appena descritto consente di implementare un metodo per la scansione di un piede ? ossia per misurare e modellizzare un piede ? e l?assistenza alla selezione di una calzatura secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

In una forma di realizzazione preferita, il metodo comprende una procedura 100 di misura del piede, di cui la Figura 2 ? un diagramma di flusso e di cui le Figure 3A-C illustrano alcuni passi salienti visualizzati da un'interfaccia grafica dell'app A attraverso lo schermo 23 del dispositivo utente 20.

La procedura 100 ? attivata da un utente per mezzo dell?app A in esecuzione sul dispositivo utente.

Inizialmente, ? attivata la fotocamera 23 del dispositivo utente 20 (blocco 101) e sono acquisiti parametri intrinseci relativi alla fotocamera 23 stessa (blocco 103). Nella presente descrizione, l?espressione ?parametri intrinseci? comprende un insieme di caratteristiche della fotocamera comprendenti, in modo non limitativo, una lunghezza focale della fotocamera 23, una risoluzione della fotocamera 23, una relazione di trasformazione geometrica tra lo spazio (tridimensionale) compreso nell?inquadratura della fotocamera 23 e i pixel dell?immagine (bidimensionale) prodotta dalla fotocamera 23, distorsioni geometriche introdotte dalle lenti della fotocamera 23.

Per esempio, questa operazione pu? essere eseguita da una funzione compresa nell?app A oppure utilizzando un software development kit come ARkit o Arcore nel caso il dispositivo utente 20 implementi il sistema operativo iOS o Android, rispettivamente.

Successivamente, ? visualizzata a schermo una richiesta di acquisire una prima immagine I1 di un piede P da misurare (blocco 105). A tale scopo, preferibilmente, la richiesta ? visualizzata sullo schermo 24 del dispositivo utente 20.

La procedura 100 prevede quindi di rimanere in attesa di rilevare l?acquisizione della prima immagine I1 (blocco decisionale 107 e ramo N di uscita dallo stesso). Una volta acquisita (ramo di uscita Y del blocco 107), la prima immagine I1 del piede P ? analizzata per individuare un insieme di punti di interesse o key point KP (blocco 109). Nelle forme di realizzazione della presente invenzione, l?insieme di key point comprende quattro key point KP1-4: un primo key point KP1 corrisponde all?estremit? (libera) del primo dito (l?alluce) del piede P, un secondo key point KP2 corrisponde all?estremit? del tallone del piede P, un terzo key point KP3 corrispondente all?estremit? interna del piede P? sostanzialmente in corrispondenza della giunzione tra osso metatarsale e falange prossimale del primo dito del piede ? e un quarto key point KP4 corrispondente all?estremit? esterna del piede P ? sostanzialmente in corrispondenza della giunzione tra osso metatarsale e falange prossimale del quinto dito del piede.

Preferibilmente, sebbene non limitativamente, l?individuazione dei key point KP1-4 ? eseguita tramite un algoritmo di intelligenza artificiale (AI). Per esempio, l?algoritmo di intelligenza artificiale ? un algoritmo di Machine Learning (ML) basato su una Deep Neural Network o DNN (rete neurale profonda) opportunatamente addestrata.

Nella forma di realizzazione preferita, l?algoritmo di intelligenza artificiale ? addestrato per effettuare una classificazione semantica dei key point KP1-4. In altre parole, l?algoritmo di intelligenza artificiale ? addestrato per identificare, tra i pixel che costituiscono la prima immagine I1, uno o pi? pixel corrispondenti all?estremit? del primo dito del piede P (ossia, il primo key point KP1), uno o pi? pixel corrispondenti all?estremit? del tallone del piede P (ossia, il secondo key point KP2), l?estremit? interna del piede P (ossia, il terzo key point KP3) e l?estremit? esterna del piede P (ossia, il quarto key point KP4).

I key point KP1-4 individuati sono visualizzati sullo schermo 24 del dispositivo utente 20, sovrapposti in tempo reale all?immagine del piede P - inquadrato attraverso la telecamera 23 ? riprodotta sullo schermo 24 (blocco 111 e Figura 3A).

Successivamente, ? richiesto all?utente di acquisire una nuova immagine I2 del piede P da misurare da un differente punto di vista (blocco 113). A tale scopo, preferibilmente, la richiesta ? visualizzata sullo schermo 24 del dispositivo utente 20. Preferibilmente, sebbene non limitativamente, la richiesta contiene indicazioni su come orientare la fotocamera 23 del dispositivo utente 20 al fine di ottenere una nuova immagine adatta all?individuazione dei key point KP1-4.

La procedura 100 prevede quindi di rimanere in attesa di rilevare l?acquisizione della nuova immagine I2 (blocco decisionale 115 e ramo N di uscita dallo stesso). Una volta acquisita (ramo di uscita Y del blocco 115), la nuova immagine I2 del piede P ? analizzata per individuare nuovamente l?insieme di punti di interesse o key point KP1-4 (blocco 117) in modo analogo a quanto sopra descritto.

I key point KP1-4 individuati sono visualizzati sullo schermo 24 del dispositivo utente 20, sovrapposti in tempo reale all?immagine del piede P riprodotta sullo schermo 24 del dispositivo utente 20 (blocco 119 e Figura 3B).

Inoltre, ? determinata un?informazione di spostamento della fotocamera 23, ossia una differenza tra la posizione della fotocamera 23, o del dispositivo utente 20 nel suo complesso, al momento dell?acquisizione della prima immagine e la posizione della fotocamera 23 ? o del dispositivo utente 20 nel suo complesso ? al momento dell?acquisizione della nuova immagine (blocco 121). Per esempio, l?app A calcola un vettore, o una matrice, di spostamento che indica lo spostamento della fotocamera 23 dalla posizione di acquisizione della prima immagine alla posizione di acquisizione della nuova immagine sulla base di informazioni di accelerazione lineare e/o rotazione angolare fornite dal gruppo sensori 25 del dispositivo utente 20. In altre parole, ? determinata una differenza tra le pose di cattura delle immagini I1 e I2.

I key point KP1-4 individuati nella prima immagine I1 e nella nuova immagine I2 sono confrontati tra loro per stabilire una corrispondenza tra gli stessi (blocco 123). In altre parole, per ciascun key point KP1-4 individuato nella prima immagine del piede P ? determinato se esiste un corrispondente key point KP1-4 individuato nella nuova immagine del piede P ? ossia, ? eseguito un matching tra key point KP1-4 individuati nelle due immagini I1 e I2 acquisite.

Per ciascuna coppia di key point KP1-4 individuati nella prima immagine I1 e nella nuova immagine I2 del piede P, ? calcolato un corrispondente insieme di coordinate tridimensionali C1-4 in uno spazio tridimensionale (blocco 125). Nella forma di realizzazione preferita, le coordinate tridimensionali C1-4di ciascun key point KP1-4 individuato ? calcolata applicando un?operazione di triangolazione key point KP1-4. Per esempio, le di coordinate tridimensionali C1-4 dei key point KP1-4 sono determinate per mezzo di un algoritmo di intelligenza artificiale configurato per:

- identificare (125_1) una superficie di appoggio S su cui ? posato il piede P; - per ciascun key point KP1-4 per cui si ha una corrispondenza nella prima immagine I1 e nella nuova immagine I2 determinare (125_2) le coordinate bidimensionali di tali key point KP1-4 sia nella prima immagine I1 sia nella nuova immagine I2;

- triangolare (125_3) le coordinate tridimensionali C1-4 dei key point KP1-4 utilizzando per ciascun key point KP1-4 la coppia di coordinate bidimensionali, le informazioni di spostamento precedentemente calcolate, i parametri intrinseci della fotocamera 23 e utilizzando la superficie di appoggio S come piano di origine dello spazio tridimensionale ? ossia, come piano con quota nulla nello spazio tridimensionale.

Nella forma di realizzazione preferita, la superficie di appoggio S su cui ? posato il piede P ? identificata per mezzo di un algoritmo di intelligenza artificiale configurato per:

- identificare tre o pi? key point della superficie di appoggio S nella prima immagine I1, in questo caso i key point sono identificati per mezzo di una funzione di estrazione di caratteristica piuttosto che su un?identificazione semantica,

- identificare key point della superficie di appoggio S corrispondenti nella nuova immagine I2,

- triangolare le coordinate dei key point della superficie di appoggio S, e - infine, definire la superficie di appoggio S come il piano su cui giacciono le coordinate dei tre o pi? key point della superficie di appoggio S.

Successivamente, ? verificato se sono stati individuati tutti i key point KP1-4 e se le coordinate dei key point KP1-4 siano affidabili ? ossia, se le coordinate dei key point KP1-4 calcolate hanno un associato valore di confidenza maggiore o uguale a un valore di soglia di confidenza (blocco decisionale 127).

In caso non siano stati individuati tutti i key point KP1-4 o una o pi? delle coordinate dei key point KP1-4 non siano considerate affidabili (ramo di uscita N del blocco 127), ? richiesta l?acquisizione di un?ulteriore nuova immagine del piede P da misurare ? ossia, la procedura 100 ? reiterata a partire dal blocco 113.

Nella forma di realizzazione preferita, quando sono acquisite pi? di due immagini, ciascuna immagine acquisita ? confrontata con le immagini acquisite in precedenza per individuare key point KP1-4 e la triangolazione ? basata su tutte le corrispondenze individuate. In altre parole, i passi descritti in relazione ai blocchi 123 e 125 sono eseguiti considerando tutte le coppie di key point KP1-4 corrispondenti individuate confrontando tra loro le tre o pi? immagini.

Altrimenti, se tutti i key point KP1-4 sono stati individuati e le coordinate C1-4 dei key point KP1-4 sono affidabili (ramo di uscita Y del blocco 127), sono eseguite due o pi? misure delle distanze tra i key point KP1-4 (blocco 129). In particolare, le misure sono eseguite calcolando le distanze tra le coordinate di coppie di key point KP1-4. nelle forme di realizzazione della presente invenzione, sono calcolate almeno una distanza M1 tra il primo key point KP1 (estremit? dell?alluce) e il secondo key point KP2 (estremit? del tallone) e una distanza M2 tra il terzo key point KP3 (estremit? interna del piede) e il quarto key point KP4 (estremit? esterna del piede).

La procedura 100 termina, quindi, trasmettendo al server 10 le misure M1 e M2 calcolate (blocco 131) e comunicando all?utente il completamento della misura del piede P (blocco 133). A tale scopo, preferibilmente, ? visualizzata sullo schermo 24 del dispositivo utente 20 un messaggio di completamento della misurazione del piede, preferibilmente comprendente le misure M1 e M2 calcolate e/o una corrispondente taglia di calzatura corrispondente alle misure M1 e M2 calcolate (Figura 3C).

Il metodo implementato dal sistema 1 comprende una procedura 200 di modellizzazione del piede di cui la Figura 4 ? un diagramma di flusso e le Figure 5A ? 5C illustrano alcuni passi salienti della stessa.

Inizialmente, ? visualizzata a schermo una richiesta di acquisire almeno due immagini I1? e I2? del piede P da misurare (blocco 201). A tale scopo, preferibilmente, la richiesta ? visualizzata sullo schermo 24 del dispositivo utente 20.

La procedura 200 prevede quindi di rimanere in attesa di rilevare l?acquisizione delle immagini I1? e I2? (blocco decisionale 203 e ramo N di uscita dallo stesso). Una volta acquisite (ramo di uscita Y del blocco 203), ciascuna delle immagini M1? e M2? del piede P ? analizzata per determinare una corrispondente sagoma S1 e S2 del piede P (blocco 205 e Figure 5A e 5B). Nella forma di realizzazione preferita, ciascuna sagoma S1 e S2 ? determinata per mezzo di un algoritmo di intelligenza artificiale, per esempio un algoritmo di machine learning configurato per eseguire una segmentazione delle immagini I1? e I2? in modo da discriminare pixel che rappresentano il piede P da pixel che non rappresentano il piede P ? come pixel associati a uno sfondo dell?immagine I1? e I2? o a una gamba.

Le sagome S1 e S2 identificate sono trasmesse al server 10 (blocco 207). Per esempio, ciascuna sagoma S1 e S2 ? rappresentata da una matrice che indica le coordinate bidimensionale dei pixel dell?immagini I1? e I2? corrispondenti al piede P.

Successivamente, le sagome S1 e S2 sono analizzate per determinare un insieme di parametri caratteristici del piede P (blocco 209), i quali sono utilizzati per generare un modello PM tridimensionale del piede P (blocco 211). Per esempio, un algoritmo di intelligenza artificiale - un algoritmo di machine learning ? estrae i parametri caratteristici del piede P dalle sagome S1 e S2 ? e implementa una tecnica di neural rendering per calcolare il modello tridimensionale PM del piede P.

Il modello tridimensionale PM del piede P ? quindi scalato in funzione delle le misure M1 e M2 del piede P calcolate per mezzo della procedura 100 (blocco 213). In dettaglio, il modello tridimensionale PM del piede P ? inizialmente determinato in un formato normalizzato che ? ingrandito/ridotto alle corrette dimensioni utilizzando le misure M1 e M2 come dimensioni di riferimento del piede P ottenendo un modello scalato PM? del piede P (Figura 5C). In altre parole, ? eseguita un?operazione di fitting del modello tridimensionale PM del piede P alle dimensioni effettive del piede P grazie alle misure M1 e M2.

Infine, il modello scalato PM? del piede P ? trasmesso al dispositivo utente 20 (blocco 215). Per esempio, il modello PM del piede P ? rappresentato da una matrice di coordinate tridimensionali, voxel o altri elementi simili.

Al termine della procedura 200 il dispositivo utente 20 comprende una scansione tridimensionale affidabile del piede P, ossia il modello PM del piede P scalato.

Successivamente, la scansione del piede P ottenuta per mezzo delle procedure 100 e 200 ? utilizzata dalla app A al fine di implementare una procedura di selezione della taglia corretta di una scarpa, per esempio in fase di acquisto di un paio di scarpe.

Preferibilmente, sebbene non limitativamente l?applicazione software implementa una procedura di selezione delle scarpe basata su interfaccia grafica come descritta nella domanda di brevetto italiano n. 102020000024859 della medesima Richiedente.

In dettaglio, l?app A, attraverso l?interfaccia grafica ? visualizzata sullo schermo 23 del dispositivo utente 20 ? ? configurata per permettere ad un utente di selezionare un modello di scarpa tra una pluralit? di modelli di scarpe. L?interfaccia ? inoltre configurata per acquisire -per esempio dal server 10 o da un database gestito da un produttore o venditore di scarpe ? dati relativi a dimensioni interne del modello di scarpa selezionato dall?utente, laddove i dati si riferiscono a una pluralit? di taglie differenti della scarpa.

I dati relativi alle dimensioni interne delle scarpe sono confrontati con il modello PM del piede P scalato. Sulla base del confronto, l?app A determina un grado di interferenza tra una o pi? porzioni del piede e una o pi? corrispondenti porzione della scarpa. L?interfaccia grafica dell?app A ? configurata per visualizzare voxel colorati su una superficie posta lungo un profilo di una forma di scarpa posta esternamente al modello PM del piede P scalato, in cui la superficie corrisponde ad una zona di interferenza prefissata per cui ? calcolato il grado di interferenza, ed in cui i voxel sono colorati con un colore differente in funzione del grado di interferenza determinato.

Grazie a tale soluzione l?utente pu? scegliere, in modo semplice ed immediato, la taglia corretta di una scarpa che intende acquistare. L?utente pu? infatti conoscere, senza misurare fisicamente il modello di scarpe che desidera acquistare, il livello di vestibilit? delle scarpe sui suoi piedi e scegliere la taglia corretta della scarpa, che corrisponde a quella che presenta il corretto grado di interferenza tra modello del piede e modello della forma di scarpa.

Inoltre, l?app A attraverso l?interfaccia grafica ? visualizzata sullo schermo 23 del dispositivo utente 20 ? ? configurata per permettere ad un utente di visualizzare in tempo reale una versione virtuale delle scarpe calzate sul piede P. In particolare, l?app A, una volta determinato il corretto numero di scarpa, ? configurata per sovrapporre modello tridimensionale della scarpa al piede P dimensionato in base al modello PM del piede P scalato e allineato ai key point individuati. In altre parole, l?app A visualizza sullo schermo 23 del dispositivo utente 20 un?immagine di realt? aumentata che raffigura una scarpa del modello selezionato come appare calzata dal piede P.

? tuttavia chiaro che gli esempi sopra riportati non devono essere interpretati in senso limitativo e l?invenzione cos? concepita ? suscettibile di numerose modifiche e varianti.

Per esempio, in una forma di realizzazione alternativa di cui la Figura 6 ? un diagramma di flusso, l?intero metodo ? eseguito completamente dal dispositivo utente 20. In altre parole, l?app A ? configurata per eseguire una procedura 300 che implementa le operazioni e gli algoritmi di intelligenza artificiale sopra descritti, necessari a misurare il piede P e generarne un modello tridimensionale.

In particolare, la procedura 300 comprende i passi descritti in relazione ai blocchi 101 ? 127 della procedura 100 e i passi descritti in relazione ai blocchi 205, 209-213 della procedura 200, la cui descrizione non ? qui ripetuta per brevit?.

Preferibilmente, sebbene non limitativamente, la procedura 300 prevede di utilizzare le medesime immagini I1 e I2 sia per la misura del piede P sia per la generazione del modello del piede P. Di conseguenza, la procedura 300 non comprende i passi descritti in relazione ai blocchi 201-203 della procedura 200.

Grazie all?esecuzione della procedura 300 sul dispositivo utente 20 ? possibile eliminare i tempi necessari alla generazione e trasmissione dei pacchetti dati scambiati tra il dispositivo utente 20 e il server 10 sopra descritti. In altre parole, i passi descritti in relazione ai 131, 207 e 215 delle procedure 100 e 200 non sono replicati nella procedura 300.

Riducendo il numero di immagini acquisite e i tempi di latenza tra l?avvio della procedura 300 e l?ottenimento di un modello tridimensionale del piede, l?esperienza utente risulta migliorata al costo di una maggiore capacit? computazionale a bordo del dispositivo utente 20.

Al contrario, in una differente forma di realizzazione alternativa (non illustrata), il dispositivo utente trasmette al server le immagini acquisite, le informazioni di spostamento e i parametri intrinseci della fotocamera, e il server esegue sostanzialmente le procedure 100 e 200 trasmettendo al dispositivo utente il modello tridimensionale del piede, una volta determinato.

Come sar? evidente alla persona esperta, uno o pi? passi della medesima procedura o di differenti procedure possono essere eseguiti in parallelo tra loro o con un ordine differente da quello sopra presentato.

In particolare, le procedure 100 e 200 possono essere eseguite sostanzialmente in parallelo, utilizzando entrambe le medesime immagini. In altre parole, le immagini del piede acquisite dalla fotocamera sono utilizzate sia per determinare la dimensione del piede sia per determinare il modello di piede. Come sar? evidente anche parte dei passi compresi nella procedura 300 possono essere eseguiti in parallelo.

In una forma di realizzazione (non illustrata), i parametri intriseci della fotocamera sono acquisiti solo una volta, vantaggiosamente durante la prima esecuzione dell?app sul dispositivo utente.

In una forma di realizzazione alternativa (non illustrata), l?acquisizione delle immagini ? automatizzata. Per esempio, attraverso l?interfaccia utente del dispositivo utente ? richiesto all?utente di inquadrare il piede da misurare e sono acquisite immagini con una cadenza predeterminata e/o quando ? rilevato uno spostamento del dispositivo utente per mezzo delle informazioni fornite dal gruppo sensori del dispositivo utente.

In una forma di realizzazione semplificata (non illustrata), quando sono acquisite tre o pi? immagini ciascuna immagine oltre la seconda ? confrontata solo con la prima immagine acquisita o, alternativamente, con l?immagine acquisita nell?iterazione precedente dei passi relativi ai blocchi 113-127 sopra descritti.

Analogamente, uno o pi? passi opzionali possono essere aggiunti o rimossi da uno o pi? delle procedure sopra descritte. Per esempio, nulla vieta di fornire all?utente istruzioni e/o informazioni di tipo acustico e/o tattile in aggiunta o in alternative a istruzioni grafiche.

Sebbene il metodo sopra descritto preveda l?acquisizione minima di due immagini del piede da misurare, test svolti dalla Richiedente hanno permesso di determinare che ? possibile ottenere una precisione ottimale nella misura del piede acquisendo un numero di immagini compreso tra tre e cinque. Per esempio, in generale l?acquisizione di tre immagini del piede da misurare permette di stimare le dimensioni con un errore uguale o minore a 3 millimetri.

Naturalmente, tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In particolare, sebbene nella descrizione delle procedure 100 e 200 si sia fatto riferimento a una pluralit? di algoritmi di intelligenza artificiale, nulla vieta di addestrare un medesimo algoritmo per completare il compito assegnato a due o pi? algoritmi si intelligenza artificiale sopra descritti. Per esempio, un singolo algoritmo di intelligenza artificiale pu? essere configurato per determinare i key point del piede da misurare, eseguirne la triangolazione nello spazio tridimensionale e calcolare le distanze tra key point desiderate.

In conclusione, i materiali impiegati, nonch? le forme e le dimensioni contingenti dei dispositivi, apparati e terminali sopra menzionati potranno essere qualsiasi secondo le specifiche esigenze implementative senza per questo uscire dall?ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Metodo (100; 200; 300) per misurare un piede per mezzo di un dispositivo utente (20) comprendente una fotocamera (23), un gruppo sensori (25) e un?interfaccia utente (24), il metodo comprendendo i passi di:

acquisire (103) parametri intrinseci della fotocamera del dispositivo utente; acquisire (105-107, 113-115) almeno due immagini del piede da differenti punti di vista;

identificare (117) un insieme di punti salienti del piede in ciascuna delle almeno due immagini del piede;

determinare (121) uno spostamento del dispositivo utente tra l?acquisizione di dette almeno due immagini sulla base di informazioni fornite dal gruppo sensori (25);

determinare (123) coppie di un medesimo punto saliente del piede nelle almeno due immagini del piede;

per ciascuna coppia del medesimo punto saliente del piede, determinare (125) una corrispondente coordinata in uno spazio tridimensionale applicando un?operazione di triangolazione, laddove ciascuna coordinata ? calcolata sulla base di una posizione di detto medesimo punto saliente del piede in ciascuna di dette almeno due immagini acquisite e detto spostamento del dispositivo utente tra l?acquisizione di dette almeno due immagini e un piano di origine di detto spazio tridimensionale corrisponde a una superficie di appoggio su cui poggia il piede identificata nelle almeno due immagini, e

misurare (129) almeno una distanza tra le coordinate di due punti salienti del piede compresi in detto insieme di punti salienti.

2. Metodo (100; 200; 300) secondo la rivendicazione 1, in cui il passo di identificare (117) un insieme di punti salienti del piede in ciascuna delle almeno due immagini del piede comprende identificare:

un primo punto saliente corrisponde all?estremit? (libera) del primo dito del piede,

un secondo punto saliente corrisponde all?estremit? del tallone del piede, un terzo punto saliente corrispondente all?estremit? interna del piede, e un quarto punto saliente corrispondente all?estremit? esterna del piede.

3. Metodo (100; 200; 300) secondo la rivendicazione 2, in cui il passo di misurare (129) almeno una distanza tra le coordinate di due punti salienti del piede compresi in detto insieme di punti salienti comprende misurare la distanza tra le coordinate del primo punto saliente e del secondo punto saliente, e la distanza tra il terzo punto saliente e il quarto punto saliente.

4. Metodo (100; 200; 300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, il gruppo sensori (25) ? configurato per fornire almeno un?indicazione di velocit? o accelerazione lineare del dispositivo utente (20), e in cui il passo di determinare (121) uno spostamento del dispositivo utente (20) tra l?acquisizione di dette almeno due immagini sulla base di informazioni fornite dal gruppo sensori (25) comprende determinare detto spostamento del dispositivo utente (20) nello spazio tridimensionale sulla base di detta almeno un?indicazione di velocit? o accelerazione lineare fornita dal gruppo sensori (25) tra l?acquisizione di immagini consecutive di dette almeno due immagini del piede.

5. Metodo (100; 200; 300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?interfaccia utente ? dotata di uno schermo (24), ulteriormente comprendente i passi di:

riprodurre in tempo reale l?immagine del piede inquadrato dalla fotocamera, e sovrapporre (111, 119) a un?immagine del piede riprodotta sullo schermo ciascun punto saliente identificato.

6. Metodo (100; 200; 300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il passo di determinare (125) una corrispondente coordinata in uno spazio tridimensionale applicando un?operazione di triangolazione per ciascuna coppia del medesimo punto saliente del piede comprende identificare (125_1) il piano di origine di detto spazio tridimensionale:

- identificando almeno tre punti salienti della superficie di appoggio del piede in dette almeno due immagini,

- identificando coppie di punti salienti corrispondenti in dette almeno due immagini,

- per ciascuno di detti almeno tre punti salienti della superficie di appoggio del piede, determinando una corrispondente coordinata nello spazio tridimensionale applicando un?operazione di triangolazione, e

- definendo il piano di origine di detto spazio tridimensionale come il piano su cui giacciono le coordinate di detti almeno tre punti salienti della superficie di appoggio del piede.

7. Metodo (100; 200; 300) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, ulteriormente comprendente il passo di generare un modello tridimensionale del piede sulla base di detta almeno una distanza calcolata.

8. Metodo (100; 200; 300) secondo la rivendicazione 7, in cui il passo di generare un modello tridimensionale del piede sulla base di detta almeno una distanza calcolata comprende, attraverso un algoritmo di intelligenza artificiale: identificare (205) una sagoma del piede raffigurato in ciascuna immagine; determinare (209) un insieme di caratteristiche del piede sulla base di ciascuna sagoma identificata;

generare (211) un modello tridimensionale del piede sulla base di detto insieme di caratteristiche del piede, e

scalare (213) detto modello tridimensionale del piede sulla base di detta almeno una distanza calcolata tra due punti salienti.

9. Metodo (100; 200; 300) secondo la rivendicazione 8, in cui il passo di identificare (205) una sagoma del piede raffigurato in ciascuna immagine comprende eseguire una segmentazione di ciascuna di dette almeno due immagini.

10. Metodo (100; 200; 300) secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui il passo di generare (211) un modello tridimensionale del piede sulla base di detto insieme di caratteristiche del piede comprende eseguire una tecnica di neural rendering.