JP5756952B2 - 足背高測定法及びその測定法を使用した足型測定器 - Google Patents

Description

本発明は、足型の測定を行う足型測定において、足背部の高さを測定する方法及び足背部の高さを測定できる足型測定器に関する。

靴製造あるいは靴選択を行う場合、靴使用者の足長値、足幅値、足囲値、及び足背値などが必要である。これらの測定を行う場合、従来は、参考文献１、参考文献２，参考文献３，参考文献４に見られるように、カメラまたはスキャナーにより取り込んだ足型画像の輪郭線を印刷し、定規を使い足型測定基準線を引き、それを基準に足長、足幅やその他の値を人手によって測定する方式が採用されていた。

あるいは、文献５に見られるように、足型測定器のコンピュータの画面に表示された足底部輪郭パターンにおいて、コンピュータのマウスやその他のポインタ操作装置を使い、足型測定基準線（踵最後部から第２足指先端部を結ぶ線）を目視で描画し、それを基準に足長及び足幅、その他の値を測定していた。ただし、足背部の高さは測定できるようにはなっていなかった。

文献１−文献３のように、レーザビーム走査により3次元形状を計測するレーザビーム走査式足型計測器があるが、走査終了までに時間を要し、体動の多い子供の計測は困難な場合があり、また、高価であるという問題があった。

特開２００１−２０７ 特開２０００−２９６００５ 特開平１１−１００１６２３ 特開平８−１６６２１９ 特開２００４−２１９４０４ 特願２００７−３３５２４１

かかる不都合を解消して、本発明は、足背高の正確な測定が可能、かつ、短時間に測定でき、また、自動化率を高めて測定者の負担を軽減することができ、さらには、測定装置の構成を単純化し、安価で小型な足型測定装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、足置き透明板上に載置した足を足置き透明板の裏面側から撮像する手段、及び足の側面の像を足置き透明板の反対側にある撮像手段に導く反射鏡を設置することにより、足を裏側と側面から撮影する手段を備え、撮像手段により得られる画像情報から足裏形状及び足背高を測定することを目的とする。

足を足置き透明板上に載置したとき、足裏の一部が足置き透明板に密着する。この密着部分が足裏接地部である。このとき、足置き透明板の外周端面から第1の光を導入することにより、足置き透明板の内部を進行する第１の光が足裏接地面部で屈折進行し、その光が接地部足裏で乱反射し、足置き透明板における足の裏面側からは足裏接地部分の鮮明な画像を得ることが出来る。一方、足の外周側面に第２の光を照射することにより、足置き透明板の裏面側からは鮮明な足裏外周縁部の画像を得ることが出来る。また、足置き透明板上に置いた鏡を通して足の側方画像を得ることができる。そして、第１の光と第２の光は異なる色の光であるので、足裏接地面と足裏外周縁部との境界が明瞭となり、撮像手段によって足裏の形状の明確な画像を得ることができて測定精度を高めることが出来る。また、足の側方画像からは足背部の高さの解析が可能な足の側面の画像を得ることが出来る。

本足型測定器における測定手順を説明する。本発明における足型測定器においては、足画像の取得、及び足長、足幅などの測定は、参考文献５に基づいて行う。足型測定基準線の決定は参考文献６に基づいて行う。本足型測定器は前記の撮像手段の画像情報から足裏形状を演算測定する測定処理手段を備え、該測定処理手段は、前記の画像情報における足裏の第２足指爪先最先端から踵最後端にわたる直線を足型測定基準線として、該基準線の長さから足長を求める。ただし、他の足指の爪先先端からの垂線が踵最後端と第2足指の爪先先端との間に引いた足型計測基準線の延長上に下りる場合は、該垂線と該足型測定基準線の延長線上の交点位置と踵最後端との間の長さを足長とする。足型測定基準線の長さに応じて予め定められた足型測定基準線上の所定位置から該足型測定基準線の一側方に伸ばした垂線が足裏画像の足裏外周縁部の輪郭と交わる第１の交点を検出するとともに、該足型測定基準線の長さに応じて予め定められた該足型測定基準線上の第２の所定位置から該足型測定基準線の他側方に伸ばした垂線が足裏画像の足裏外周縁の輪郭と交わる第２の交点を検出し、第１の交点と第２の交点との間の長さから足幅を求めることができる。

足背部の高さは、足置き透明板上の小型反射鏡と足置き透明板下の反射鏡を通して取得された足の側方画像から測定することができる。足背部の高さは次のような方法で測定する。足置き透明板上において、撮像手段の光学系の光学的中心から種々の距離に既知の高さの物体（以下、既知高物体と記す）を置き撮像し、撮像手段で得られた該既知高物体像について計測した足背高と、撮像手段の光学系の光学的中心と該既知高物体との距離と種々の既知の距離に載置された既知高物体の画像上の高さ情報との関係から実寸法への変換式を事前に解析しておく。なお、画像上での高さは、撮像手段の撮像素子のピクセル数を利用して求めることができる。該変換式を利用し、画像から求めた画像上の高さ情報を補正することにより、足背部の高さを測定する。足背部を含む足の側方画像から求めた足背部の高さを実寸法へ補正する場合、撮像手段と足の距離は、画像上で決定した足の像における踵最後端と第２足指先端とを結ぶ足型測定基準線上の各点と撮像手段光学系の光学的中心との距離から求めることができることを特徴とする。

本発明により、正確な足背高測定機能をもつ足型測定器を提供できる。

本発明の１実施形態の足型測定器の概略構成を示す説明図。 足型測定器本体の縦断面説明図。 足収容部の内部を示す説明的平面図。 要部の拡大説明図。 足の側方の撮像法の説明図。 （ａ)はカバーの構成を示す斜視図、（ｂ）は一方の膜状部材の平面図、（ｃ）は他方の膜状部材の平面図。 本実施形態の足型測定器による測定作業を示すフローチャート。 画素単位での足背部の高さの値を実寸法に補正する方法の説明図。 足背高の解析手順を示すフローチャート。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の足型測定器の概略構成を示す説明図、図２は足型測定器本体の縦断面説明図、図３は足収容部の内部を示す説明的平面図、図４は要部の拡大説明図、図５は足の側方の画像の取得法を示す図、図６はカバーの構成を示す説明図、図７は本実施形態の足型測定器による測定のための処理手順を示すフローチャート、図８は足背高を測定するための処理法の説明図である。

本発明を一実施形態を図を基に説明する。足型撮像手段としては、デジタルカメラによる方式、ラインセンサーによるスキャナー方式等が考案されている。ここでは、デジタルカメラによる実施例を示す。

本実施形態の足型測定器１は、図１に示すように、本体２とパーソナルコンピュータ３によって構成されている。本体２の内部には、図２に示すように、撮像手段４（デジタルカメラ）と反射鏡５、足置き透明板６，足の側方画像撮影用の反射鏡７が設けられ、更に、足置き透明板の周縁に沿って光照射手段８とが設けられている。また、本体2の上部にはカバー９が設けられ、カバーには足の出し入れ口１０が設けられている。

図２に示す前記の足置き透明板６は、高い強度を持つ透明強化ガラスにより、両足が載置可能かつ足の側面像を反射する反射鏡５を載置可能な広さを有する矩形状に形成されており、本体２の周壁内部に設けられた支持部１１により略水平に支持されている。本体２の内部は光が遮断された状態とされており、本体２の内部の足置き透明板６の上方空間は足を収容する足収容室１２とされている。

前記の反射鏡５は、足置き透明板６の下方に所定の角度に傾斜され、足置き透明板６上に載置された足裏を該足置き透明板６の裏面側からの撮像手段４に向かって反射する。足置き透明板６上に載置されている反射鏡７は所定の角度に傾斜され、足置き透明板６上に載置した足の側方を足置き透明板６下の反射鏡５を介して撮像手段４に向かって反射する。

撮像手段４は、図１に示すように、本発明の較正処理手段及び測定処理手段として採用した前記のパーソナルコンピュータ３に接続されている。なお、パーソナルコンピュータ３には足裏の画像や測定結果を印刷するプリンター１３が接続されている。

前記の光照射手段８は、図２及び図３に示すように、足置き透明板６の側縁に設置された白色蛍光灯８と足置き透明板６の側縁に沿った上面に立設された光透過性の赤色プラスティック板１４とによって構成されている。赤色プラスティック板１４は透過光を赤色とするフィルタとして採用するものである。図４に示すように、光源となる白色蛍光管８を点灯させると、足置き透明板６の外周側端面から足置き透明板６の内部に入射された白色蛍光管８の光L１（第１の光）が、足置き透明板６の上下面で反射しつつ進んで行く。そして、足置き透明板６上に載置している足の足裏接地面部では光反射の臨界角が変化し、光L1の一部はガラス板外に出て行き足の接地部分を照射するので、足裏接地面部の照度が高くなり、他との分離が容易となる。一方、赤色プラスティック板１５を透過した光L2（第２の光）は足の側面を照射する。足はもともと血液の色である赤色成分を含んでいるが、足の側面に赤色の光L2を照射することで、足の外周縁部を確実に赤色にできる。このとき、足裏接地面部は光L1（第１の光）が白色であることによって、肌の色の影響を受けて、黄白色（明るい黄緑色）の画像として撮像され、足裏接地面部画像と足の外周縁部画像とを明瞭に分離できる。

前記のカバーは、図６（a）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、互いに重合された一対の膜状部材９a、９bによって構成されている。膜状部材９a、９bは、遮光性、且つ弾性を有する伸縮自在の部材により形成され、下面は青色とされている。

また、図６に示すように、上側の膜状部材９aには、足の前後方向と交差する方向の一対のスリット１０aが形成されている。該第１スリット１０aは足が貫通自在できる長さを有する切り込みとされている。下側の膜状部材９ｂには、図６（ｃ）に示すように、足の前後方向に沿って延びる一対の第２スリット１０ｂが形成されている。該第２スリット１０ｂは、図６（ｃ）に示すように、両膜状部材９a、９ｂが互いに重合したときに第１スリット１０aに交差する位置に設けられており、足が貫通自在となる長さを有する切り込みとされている。即ち、第1スリット１０aと第2スリット１０ｂとによって足の出し入れ口１０が構成されており、足の出し入れ時には第1スリット１０aと第2スリット１０ｂが容易に開口する。

前記の光照射手段の一様態としては、単一の白色光を有し、該光源の光を前記の第１の光（L１）とすると共に、透過光を赤色光とするフィルタを透過させた該光源の光を前記の第2の光（L２）とすることがあり得る。これにより、光源を単一として２色の光を生成することができ、装置の構成を簡単化できる。

また、本発明において、前記の足収容室１２は、前記の足置き透明板６の外側外周に起立する外壁２と、該外壁の上端を覆うカバー９とによって構成され、該カバー９には、足収容室に足を出し入れする開閉自在の出し入れ口１０が設けられている。

このとき、前記のカバーは、互いに重合された一対の伸縮自在の膜状部材で構成され、前記の出し入れ口は、一方の膜状部材に形成された第1スリットと、他方の膜状部材で形成されて前記の第1スリットと交差する方向に延びる第2スリットとを備えることが好ましい。カバーを伸縮自在の膜状部材により形成することにより、出し入れ口から足収容室１２への足の出し入れが容易かつ迅速に行いうる。しかも、カバーを一対の膜状部材により構成し、第1スリットと第2スリットが互いに交差して出し入れ口を形成しているので、足を貫通させたとき第1スリットの両端に生じた隙間が第2スリットの両側の膜状部材により覆われ、且つ、第2スリットの両端の隙間は第1スリットの両側の膜状部材により覆われるので、足収容室への外光の侵入を防止でき、外部の光に影響されることなく明瞭な足画像を得ることができる。

以上の構成による本構成形態の足型測定器の動作を説明する。まず、既知の物体像から撮像手段の光学系の歪みを修正する。その修正方法は、次の通りである。間隔が一定の白点を黒色の板に印刷した較正板を足置き透明板上に置き、その画像を撮像手段４で撮像し、パーソナルコンピュータ3に取り込む。パーソナルコンピュータ3に取り込んだ較正板画像の各白色点間の距離が一定となるように、画像信号における白点信号間の距離を補正する。補正を行ったこのときの補正数値は、足型測定のための足画像の光学歪みを補正するために使用される。また、較正板画像の光学歪みを補正した画像における白点間の距離を画素を単位として求める。この白点間の画素単位距離と較正板画像の白点間の距離の実寸法との関係に基づき、足長や足幅など足の大きさを測定する。

次に、足の各部のサイズの測定法について説明する。図２に示すように、足置き透明板６に足Fを載せ、撮像手段４を作動させて、反射鏡５を介して足裏部からの足、及び、反射鏡５と反射鏡７を介して足の側面を撮像する。撮像が完了すれば、被測定者は足を足収容室から出してよい。撮像手段４によって撮像された画像はパーソナルコンピュータ３によって取り込まれ、パーソナルコンピュータ3によって、計測処理が行われる。撮像手段４によって撮像された画像はパーソナルコンピュータ３に取り込まれ、パーソナルコンピュータ３によって測定処理を行う。撮像された画像には背景が青色とされ、光照射手段８によって照明された足裏と足の側面が写り込んでいる。

ここで、足部の長さ（以下、足長と記す）や足の幅（足幅）など測定に関わるパーソナルコンピュータ３による処理を説明する。図７に示すように、まず、撮像手段４からの画像を取り込み（STEP1-1）、取り込んだ画像について、較正板に基づいて決定した値により、画像の画像歪みの補正を行う（STEP1-2）、次に、足裏画像を抽出し（STEP1-3）、さらに、足型測定基準線を決定する（STEP1-4）。足型測定基準線に基づき、足長寸法（STEP1-5）と足幅寸法を決定（STEP1-6）、また、足側方画像を抽出（STEP1-7）、足背部高寸法を決定し（STEP1-8）、測定結果を出力する（STEP1-9）。

足背高の測定は次のように行う。図８において、１５は足裏画像の輪郭線、１６は足型測定基準線、１７は足の側方画像の輪郭線、１８は足裏画像における第２足指先端と足の側方画像における第２足指先端とを結び延長した線、１９は足裏画像における踵最後部と足の側方画像における踵最後部を結び延長した線を示す。これら、２つの延長線の交点を撮像手段の光学装置の光学的中心２０とする。足背部の高さは次のような方法で測定する。足置き透明板上にお いて、撮像手段の光学系の光学的中心から種々の距離に既知の高さの物体（以下、既知高物体と記す）を置き撮像し、撮像手段で得られた該既知高物体像について計測した足背高と、撮像手段の光学系の光学的中心と該既知高物体との距離と種々の既知の距離に載置された既知高物体の画像上の高さ情報との関係から実寸法への変換式を事前に解析しておく。なお、画像上での高さは、撮像手段の撮像素子のピクセル数（画素）を利用して求めることができる。該変換式を利用し、画像から求めた画像上の高さ情報を補正することにより、足背部の高さを測定する。足背部を含む足の側方画像から求めた足背部の高さを実寸法へ補正する場合、撮像手段４と足Ｆの距離は、画像上で決定した足の像における足裏画像における踵最後後端と第２指先端とを結ぶ足型測定基準線１６上の各点と撮像手段光学系の光学中心２０との間の距離の位置から求めることができる。足背高の解析手順は図９のフローチャートに示すように実行される。

足の側方画像から足背部の高さを画素を単位として計測する。一方、本足型測定装置において、撮像手段４の光学装置の光学的中心２０から種々の距離の足置き透明板上に既知の高さの物体を置き、その高さに関し、撮像手段の画素を単位として高さを求めておく。このときの撮像手段の光学装置の光学的中心２０から既知物体までの距離と既知物体の高さの実寸法と画像における画素数を単位として、画素数単位の足背部高を実寸法の足背部高に変換する変換式を求めておく。この変換式に基づき、実寸法での足背部高を求める。前述の足背高に関する測定値は、足長、足幅などと共に靴作りに利用される。足背部を含む足の側方画像から求めた足背部の高さを実寸法へ補正する場合、撮像手段と足の距離は、画像上で決定した足の像における踵最後端と第２足指先端とを結ぶ足型測定基準線上の各点と撮像手段光学系の光学的中心との距離から求めることができる。

本実施形態では、両足計測方式を示したが、片足のみの計測装置とすることもできる。また、足の側方画像の取得は、足置き透明板の下方に設置した撮像手段からも行いうるが、足置き透明板上に設置して、足裏撮像手段以外の撮像手段により取得した画像によっても行いうる。また、足の側方画像撮影用の反射鏡７を足置き透明版上の両足の間に設置することもできる。

本発明は、靴産業界が望んでいるものであり、デジタルカメラ撮像手段による足型計測において、足長、足幅の測定に加え、足背部の高さも測定可能とするものである。本発明は、デジタルカメラ方式であるので、瞬時に測定用の画像を取得でき、体動の多い幼児や児童、高齢者などの足型も測定できる。足型計測基準線は自動的に決定されるので、使用が簡単であり、訓練なしに使用できるので、多くの店頭に設置され、多人数の測定データを得ることができる。店頭に設置することにより、多人数の測定結果を短時間に多く得ることができ、本データベースを基にして、多くの人に履きやすい靴を開発できるものと考えられる。

１：足型測定器の構成、２：足型測定器本体、３：パーソナルコンピュータ、４：撮像手段、５：足裏反射鏡、６：足置き透明板、７：足の側方反射鏡、８：光照射手段、９：足収容室カバー、９a、９ｂ：膜状部材、１０：足出し入れ口、１０ａ：第1スリット、１０ｂ：第２スリット、１２：足収容室、１３：プリンター、１４：赤色プラスティック板、１５：足裏周縁輪郭線、１６：足型測定基準線、１７：足側方画像の輪郭線、１８：足裏周縁輪郭線での第2足指先端と足側方画像の輪郭線における第２足指先端とを結ぶ線の延長線、１９：足裏周縁輪郭線での踵最後端と足側方画像の輪郭線における踵最後端とを結ぶ線の延長線、２０：画像取得手段の光学系の光学的中心。

Claims (2)

1. 足置き透明板上に載置された足の裏側と足の側方を撮像する撮像手段を備え、撮像手段により得られる足裏画像から足の大きさ及び足の側方画像から足背高を測定する足型測定器において、撮像手段で撮影された足の側方画像における画素を単位として計測された足背高を、足裏画像における踵最後端と第２足指先端とを結ぶ足型計測基準線上の各点と撮像手段の光学系の光学的中心との間の距離と、既知の高さの物体を用いて求める変換式によって補正することにより足背高の実寸法を解析することを特徴とする足型測定器。
2. 足置き透明板上に載置された足の裏側と足の側方を該足置き透明板の裏面側から１台の撮像手段で撮像した足裏画像と足の側方画像において、事前に求めておいた既知の高さの物体の画素値と、光学的中心と既知高物体との距離の関係から得た変換式により、足裏画像における踵最後端と第２足指先端とを結ぶ足型計測基準線上の各点と撮像手段光学系の光学的中心との間の距離で、足の側方画像における画素を単位とする足背高を補正することで足背高の実寸法を解析する方法。

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