KR101441615B1 - 발 형상 및 아치 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발 형상 및 아치 측정장치에 관한것으로, 사용자의 발의 형상을 스캔하는 스캐너(110);와, 상기 스캐너(110)로부터 스캔된 사용자의 발 형상 영상 데이터(D)를 처리하는 영상 처리부(120);와, 상기 영상 처리부(120)에서 전달된 사용자의 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서, 내측 측면의 최 외각의 경측 중족점에 위치하는 제1 기준점(1), 외측 측면의 최 외각의 비측 중족점에 위치하는 제 2 기준점(2), 발 뒤꿈치의 최후방에 위치하는 제 3 기준점(3), 2번째 발가락의 뿌리와 3번째 발가락의 뿌리 사이에 위치하는 제 4 기준점(4)의 위치를 결정하는 기준점 설정 단계(S1);와, 상기 제1 기준점(1)과 상기 제 2 기준점(2)을 연결하는 직선을 수평 기준선(h)으로, 상기 제3 기준점(3)과 상기 제 4 기준점(4)을 연결하는 직선을 수직 기준선(v)으로 설정하는 기준 선 설정 단계(S2);와, 발 바닥의 아치(a)의 위치를 상기 수평 기준선과 상기 수직 기준선에 대하여 측정하는 아치 측정단계(S3); 를 수행하는 주 제어 장치(130);와, 상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 상기 발 형상 영상 데이터(D) 등을 포함하는 영상을 표시하는 디스플레이(140);와, 상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 사용자의 조작 입력을 입력받는 조작 입력 수단(150); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발 형상 및 아치 측정장치(100)에 관한 것이다.
본 발명에 의하는 경우, 사용자의 발의 형상을 측정하기 위하여 스캐너를 사용하여, 공간을 거의 차지하지 않고 사용하기 편리한 간단하고도 효율적인 구성으로, 언제나 정확한 발의 형상과 크기 및 족압 분포상태를 측정할 수 있는 것은 물론, 아치(arch)의 형상 및 위치까지도 함께 측정하여, 더욱 효율적인 측정이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 측정 데이터를 체계적으로 저장하여, 측정자의 교정 이력에 따른 발 및 아치의 형상 변화를 용이하게 추적하고 파악하는 것이 가능하다는 장점이 있다.

Description

발 형상 및 아치 측정 장치{Foot Arch Scanner}

본 발명은 발 형상 및 아치 측정장치에 관한것으로, 사용자의 발의 형상을 스캔하는 스캐너(110);와, 상기 스캐너(110)로부터 스캔된 사용자의 발 형상 영상 데이터(D)를 처리하는 영상 처리부(120);와, 상기 영상 처리부(120)에서 전달된 사용자의 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서, 내측 측면의 최 외각의 경측 중족점에 위치하는 제1 기준점(1), 외측 측면의 최 외각의 비측 중족점에 위치하는 제 2 기준점(2), 발 뒤꿈치의 최후방에 위치하는 제 3 기준점(3), 2번째 발가락의 뿌리와 3번째 발가락의 뿌리 사이에 위치하는 제 4 기준점(4)의 위치를 결정하는 기준점 설정 단계(S1);와, 상기 제1 기준점(1)과 상기 제 2 기준점(2)을 연결하는 직선을 수평 기준선(h)으로, 상기 제3 기준점(3)과 상기 제 4 기준점(4)을 연결하는 직선을 수직 기준선(v)으로 설정하는 기준 선 설정 단계(S2);와, 발 바닥의 아치(a)의 위치를 상기 수평 기준선과 상기 수직 기준선에 대하여 측정하는 아치 측정단계(S3); 를 수행하는 주 제어 장치(130);와, 상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 상기 발 형상 영상 데이터(D) 등을 포함하는 영상을 표시하는 디스플레이(140);와, 상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 사용자의 조작 입력을 입력받는 조작 입력 수단(150); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발 형상 및 아치 측정장치(100)에 관한 것이다.

인체에 있어서 발은, 인체를 지지하는 것은 물론, 보행 등 인체의 움직임에 있어서 대단히 중요한 역할을 가진다. 이러한 발은 아래와 같은 구성을 가진다.

1. 뼈

한쪽 발은 26개의 뼈로 구성되어 있으며, 이들은 세 부분, 곧 뒤발(후족부), 중간발(중족부), 앞발(전족부)로 정렬되어 있다. 2개의 덩어리 뼈로 구성된 뒤발, 5개의 덩어리뼈로 구성된 중간발 그리고 5개의 길고 가는 발허리뼈와 14개의 매우 작은 발가락뼈들로 구성된 앞발로 정렬되어 있다.

- 뒤발(hindfoot) : 목말뼈(거골, talus), 발꿈치뼈(종골, calcaneus)

발꿈치뼈는 발을 구성하는 뼈 중 가장 크다. 보행시 체중의 최초 충격을 지탱할 수 있게 하는 가장 큰 덩어리 뼈이며, 서 있을 때는 체중을 지탱하여 균형을 이루게 한다. 발꿈치뼈 위에는 목말뼈가 있는데, 발의 뼈를 하지의 뼈들과 연결하여 발목을 형성하고 있다. 중간발(midfoot) : 발배뼈(주상골, navicular), 입방뼈(cuboid), 쐐기뼈(설상골, cuneiform) 중간발을 구성하는 각각의 뼈는 뒤발의 발꿈치뼈와 목말뼈 및 앞발의 발허리뼈와 관절을 이룬다.

- 앞발(forefoot) : 발허리뼈(중족골, metatarsal), 발가락뼈(족지골, phalanx)

앞발 부위는 5개의 발허리뼈와 14개의 발가락뼈로 구성되어 있는데, 발허리뼈는 전방의 머리, 가운데 부분의 몸통(골간), 후방의 바닥(기저부)으로 구성되어 있다. 발가락뼈는 엄지발가락만 2개의 발가락뼈가 있고 나머지 4개의 발가락에는 각각 3개씩의 발가락뼈들이 들어 있다. 엄지발가락 만이 제일 큰 이유는 발가락 중에서 이동 또는 서 있을 때 가장 많은 힘을 받기 때문이다. 첫 번째와 다섯 번째 발허리뼈의 머리 부분은 손가락으로 만질 수 있는데, 이 뼈들은 각각 몸의 내측, 외측의 체중을 지탱하는 역할을 한다.

발에는 26개의 뼈 이외에 2개의 종자뼈(sesamoid)가 제1 발허리뼈 머리 부분의 바로 밑에 있고, 이 뼈에 힘줄(건, tedon)이 통과하여 엄지발가락 뼈와 연결되어 있다. 이 종자뼈가 골절되거나 제 위치에서 이탈되면 심한 통증이 생기고, 엄지발가락 합병증으로 발전할 수 있다.

2. 근육과 힘줄

발에는 19개의 근육과 힘줄(건)이 있는데 그 중 18개는 발의 바닥에 있다. 또 13개의 하지의 힘줄들이 연장되어 발의 각각의 부분과 붙어 있어 모두 32개의 근육과 힘줄이 발에 연결되어 있다. 특히 발꿈치 아래에 있는 아킬레스힘줄(발꿈치 힘줄)은 우리 몸 안에서 가장 크고 가장 힘이 센 힘줄이다. 다리의 큰 장딴지 근육의 끝이 가늘어져 아킬레스힘줄이 되어 발 뒤꿈치의 뒤 부분에 부착된다. 이 힘줄은 인간의 이동에 가장 중요한 부분이다.

3. 인대

발에는 발이 받는 긴장과 비틀림을 견디게 해주는 107개의 인대가 있다. 이러한 인대들은 발의 관절을 결합시키는 강력한 띠 모양이며, 외부의 충격으로부터 발이 모양과 기능을 유지시킨다. 주된 기능은 관절이 움직일 때 관절들이 지나치게 늘어나지 않는 정도에서 충분히 움직일 수 있도록 관절을 결합시키는 것이다. 인대는 발의 모든 조직 및 아치를 포함한 부분들에 대해 대단히 중요한 역할을 한다. 특히 족저근막은 강력한 반신축성 조직으로 발뒤꿈치에서 넓게 퍼져서 중족골 머릿부분들에 부착되어 발바닥을 덮고 있는데, 발바닥 전체의 형태를 유지하고 발의 상부 구조의 기초가 되며, 충격을 흡수하는 기능을 한다.

4. 혈관

발의 혈관은 발의 체온, 피부와 발톱을 정상적으로 유지하고, 발의 각 조직들에 영양분을 공급한다. 발에서 맥박을 느낄 수 있는 부분은 두 군데이다. 하나는 발등 위의 정중앙인 발등동맥(족배동맥, dorsal pedis artery), 다른 하나는 발목의 안쪽 아킬레스힘줄 앞쪽인 뒤정강동맥(후경골동맥, posterior tibial artery)이다.

상기한 구성을 지니는 인간의 발은, 그 기능적/구조적 중요성으로 인하여 발에 변형이 생기는 경우 다리, 골반 및 허리 등에 변형이 발생하는 등 체형 전체에 직접적인 영향을 가져오는 것은 물론, 여러 종류의 탈구 또는 염증 등의 질환이 발생하게 되는 원인이 되기도 한다.

이러한 발의 변형을 교정하기 위해서는 무었보다도 정확한 발의 크기, 형상 및 아치(arch)의 형상과 위치를 측정하는 것이 중요하다.

상기한 바와 같이 발의 크기 및 형상을 측정하기 위한 종래 기술의 일예로서, 3차원 측정장치 또는 족압분석장치가 각각 제안된 바 있다.

(1) 3차원 측정장치(3D Scanner)

3차원 형상을 측정하는 장치로서, 이러한 3차원 형상 데이터는 (x,y,z)의 좌표값들로 이루어진다. 3차원 측정장치를 이용해 발바닥을 촬영하면 발바닥의 3차원 형상에 대한 좌표값들이 나오는바, 이를 3D 소프트웨어에서 편집하여 3차원의 맞춤 신발창 데이터를 만들어낼 수 있다.

(2) 족압분석장치(족저경;Podoscope)

도 1에 도시한 바와 같이 발바닥 압력분포를 알아볼 수 있는 장치로서, 조명(11)이 일측면에 부착된 투명 유리 위에 발을 올려놓으면 바닥에 부착된 거울(12)을 통해 발의 무게중심과 압력을 볼 수 있도록 되어 있다. 발바닥에서 밝게 보이는 부분은 압력이 높은 경우이다. 바닥의 거울에 비친 발바닥 압력으로부터 정상인의 발, 요족, 평발, 선상족, 첨족, 외반모지발 등 발의 상태를 판단할 수 있다.

이러한 종래 기술은 맞춤 신발창을 제작하려는 고객의 발 검사에 상당한 기여를 해왔으나, 각각 따로따로 이용되고 있어 고객이 여러 장비에서 따로 검사를 해야하는 불편함이 있었다. 예컨대, 3차원 측정 장치만을 사용할 경우 3차원 측정시 최적의 거리 설정이 필요한데 매촬영시마다 거리조절을 해야하는 번거로움이 있었으며, 발바닥의 형상을 정확하게 측정하는 것은 가능하지만, 실제로 측정 대상자가 서 있는 경우, 발바닥의 압력분포를 측정하는 것은 불가능 하다는 문제점이 있었다.

한편, 발바닥의 압력분포를 분석하는 족압분석장치는 발바닥의 압력 분포에 따른 명암이나 색상의 분포를 육안으로만 판독하여 측정하게 되므로, 정확한 정량적 측정 및 측정 기록의 보존이 쉽지 않다는 문제점이 있었다.

이러한 기존 발명의 문제점을 해결하기 위하여, 하기 특허 문헌인 "발의 3차원 검사장치 및 검사방법" (대한민국 공개특허 제10-2010-0122419호)와 같은 기술이 제안되었다. 상기 기존 발명은 발바닥의 표면형상을 3차원으로 측정하는 3차원 측정장치와, 발바닥의 압력분포형태를 촬영하는 족압분석장치와, 상기 3차원 측정장치를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 발바닥의 압력분포형태를 촬영하는 수단으로 상기 3차원 측정장치에 포함된 카메라를 이용하는 것을 특징으로 하고 있다.

그러나, 이러한 기존 발명은 발의 형상을 측정하기 위하여 사용되는 차원 측정장치의 구성이 복잡하고 그 제작에 비용이 많이 든다는 문제점이 있었다.

또한, 카메라나 촬영 수단은 측정하고자 하는 발에 대해 일정 간격 이상 떨어진 위치에 설치될 수밖에 없기에, 설치 위치에 따라 획득되는 영상이 달라지므로 획득된 영상 데이터를 통하여 정확한 발의 각 부분의 크기를 측정하는 것이 곤란하며, 정확한 측정을 위해서 상기 카메라나 촬영 수단의 설치 위치를 정확히 조절하여 설정하는 데 많은 어려움이 있어 사용이 불편하다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 카메라나 촬영 수단의 설치 위치를 고정하기 위하여 하우징을 사용하고 있으나, 상기 하우징은 그 크기와 부피가 커질 수밖에 없으므로 많은 공간이 필요하게 되는 것은 물론, 측정 대상자가 측정을 위하여 상기 하우징에 올라가야 하는 특성상 그 사용이 대단히 불편하고 불안정하다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0122419호

본 발명은 상기한 기존 발명의 문제점을 해결하여, 사용자의 발의 형상을 측정하기 위하여 스캐너를 사용하여, 공간을 거의 차지하지 않고 사용하기 편리한 간단하고도 효율적인 구성으로, 언제나 정확한 발의 형상과 크기 및 족압 분포상태를 측정할 수 있도록 하는 것을 그 과제로 한다.

또한, 아치(arch)의 형상 및 위치까지도 함께 측정하여, 더욱 효율적인 측정이 가능하도록 하는 것을 그 과제로 한다.

또한, 측정 데이터를 체계적으로 저장하여, 측정자의 교정 이력에 따른 발 및 아치의 형상 변화를 용이하게 추적하고 파악하는 것이 가능하도록 하는 것을 그 과제로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

사용자의 발의 형상을 스캔하는 스캐너(110);와,

상기 스캐너(110)로부터 스캔된 사용자의 발 형상 영상 데이터(D)를 처리하는 영상 처리부(120);와,

상기 영상 처리부(120)에서 전달된 사용자의 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서,

내측 측면의 최 외각의 경측 중족점에 위치하는 제1 기준점(1), 외측 측면의 최 외각의 비측 중족점에 위치하는 제 2 기준점(2), 발 뒤꿈치의 최후방에 위치하는 제 3 기준점(3), 2번째 발가락의 뿌리와 3번째 발가락의 뿌리 사이에 위치하는 제 4 기준점(4)의 위치를 결정하는 기준점 설정 단계(S1);

상기 제1 기준점(1)과 상기 제 2 기준점(2)을 연결하는 직선을 수평 기준선(h)으로, 상기 제3 기준점(3)과 상기 제 4 기준점(4)을 연결하는 직선을 수직 기준선(v)으로 설정하는 기준 선 설정 단계(S2);

발 바닥의 아치(a)의 위치를 상기 수평 기준선과 상기 수직 기준선에 대하여 측정하는 아치 측정단계(S3); 를 수행하는 주 제어 장치(130);와,

상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 상기 발 형상 영상 데이터(D) 및 상기 제1 기준점(1), 상기 제 2 기준점(2), 상기 제 3 기준점(1), 상기 제 4 기준점(4), 상기 아치(a)의 위치, 상기 수평 기준선(h) 및 상기 수직 기준선(v)을 포함하는 영상을 표시하는 디스플레이(140);와,

상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 사용자의 조작 입력을 입력받는 조작 입력 수단(150); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주 제어 장치(130)와 연결되어, 상기 주 제어 장치(130)의 제어에 따라 각 측정 대상자별 발 형상 영상 데이터(D) 및 상기 제1 기준점(1), 상기 제 2 기준점(2), 상기 제 3 기준점(1), 상기 제 4 기준점(4), 상기 아치(a)의 위치, 상기 수평 기준선(h) 및 상기 수직 기준선(v)을 포함하는 측정 데이터를 저장하여 관리하는 데이터베이스(160); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주 제어 장치(130)는,

기준점 설정 단계(S1)를 수행함에 있어서, 상기 영상 처리부(120)에서 전달된 사용자의 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서 발 최전방에 위치하는 제 5 기준점(5)의 위치를 결정하는 단계;

상기 제 1 기준점(1) 및 상기 제 2 기준점(2) 사이의 거리를 측정하는 발 폭(w) 측정 단계;

상기 제 3 기준점(3) 및 상기 제 5 기준점(5) 사이의 거리를 측정하는 발 길이(l) 측정 단계; 를 더 수행하는 것을 특징으로 하고,

상기 데이터베이스(160)는,

각 측정 대상자별로 상기 발 폭(w) 및 상기 발 길이(l)를 더 저장하여 관리하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스캐너(110)의 상면에 더 설치되며, 측정 대상자의 발이 삽입되는 위치를 유도하는 발 측정공(112)이 하나 또는 한 쌍이 형성되어 있는 측정 유도판(111); 을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스캐너(110)의 상면과 상기 측정 유도판(111)의 하면 사이에 두께를 달리하여 교환 가능하도록 더 설치되며, 탄성을 가지는 재질로 제조되는 탄성 투명판(115); 을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하는 경우, 사용자의 발의 형상을 측정하기 위하여 스캐너를 사용하여, 공간을 거의 차지하지 않고 사용하기 편리한 간단하고도 효율적인 구성으로, 언제나 정확한 발의 형상과 크기 및 족압 분포상태를 측정할 수 있는 것은 물론, 아치(arch)의 형상 및 위치까지도 함께 측정하여, 더욱 효율적인 측정이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 측정 데이터를 체계적으로 저장하여, 측정자의 교정 이력에 따른 발 및 아치의 형상 변화를 용이하게 추적하고 파악하는 것이 가능하다는 장점이 있다.

도 1: 기존 발명의 일 실시예에 의한 족저경을 나타내는 도면
도 2: 본 발명의 일 실시예에 의한 발 형상 및 아치 측정 장치의 전체 외관 사시도.
도 3: 본 발명의 일 실시예에 의한 발 형상 및 아치 측정 장치의 구성 블록다이어그램
도 4: 본 발명의 일 실시예에 의한 발 형상 및 아치 측정 장치의 작동 과정을 나타내는 흐름도.
도 5: 본 발명의 일 실시예에 의한 발 형상 및 아치 측정 장치의 작동 화면의 일례를 나타내는 도면.
도 6: 본 발명의 일 실시예에 의한 발 형상 및 아치 측정 장치의 스캐너의 구성을 나타내는 분해 사시도.
도 7: 본 발명의 일 실시예에 의한 발 형상 및 아치 측정 장치의 탄성 투명판을 사용하는 경우의 특징을 보여주는 모식도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발 형상 및 아치 측정 장치를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 발명의 발 형상 및 아치 측정 장치는 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이 크게, 스캐너(110), 영상 처리부(120), 주 제어 장치(130), 디스플레이(140) 및 조작 입력 수단(150)을 포함하여 구성된다.

먼저, 스캐너(110)에 관하여 설명한다. 상기 스캐너(110)는 측정 대상자의 발의 형상을 스캔하여, 도 5에 도시한 것과 같은 발 형상 영상 데이터(D)를 얻는 기능을 가진다. 이 경우, 상기 발 형상 영상 데이터(D)는 도 5에 나타난 것으로부터 알 수 있는 것과 같이, 상기 스캐너(110) 상에 접촉된 부분과 접촉되지 않은 부분, 접촉된 부분에서는 그 각각의 부위에서의 족저압에 따라 그 색상이나 명암을 달리하는 특성을 가지게 된다.

상기 스캐너(110)는 일반적인 족저경이나 발 형상 촬영 카메라와 달리 그 두께가 비교적 얇기에 측정 대상자가 편안하고 안정적으로 올라가 측정하는 것이 가능하다는 튿징이 있다. 또한, 측정 대상자가 체중을 실어 올라가게 되는 구조상의 특성에 따른 구조적 강도를 확보하기가 비교적 용이하게 된다. 또한, 상기 스캐너(110)에서 스캔하는 경우의 해상도(예를 들어 300dpi 또는 600dpi)정보가 있는 경우, 스캔된 상기 발 형상 영상 데이터(D)와 상기 해상도 정보만을 이용하여, 비교적 정확하게 상기 발 형상 영상 데이터(D) 상의 각 부분간의 거리나 위치 등을 측정할 수 있다.

한편, 상기 스캐너(110)의 상면에는, 도 6에 나타낸 것과 같이 측정 대상자의 발이 삽입되는 위치를 유도하는 발 측정공(112)이 하나 또는 한 쌍이 형성되어 있는 측정 유도판(111)이 더 설치되도록 하여, 상기 발 형상 영상 데이터(D)가 가능한 한 일정한 방향을 가지도록 하여 영상 처리단계가 더욱 효율적으로 수행되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 스캐너(110) 상에 측정 대상자가 임의의 방향을 향하여 올라가 선 후 스캔을 하여 상기 발 형상 영상 데이터(D)를 얻는 것도 물론 가능하기는 하나, 이러한 경우에는 자동으로 상기 발 형상 영상 데이터(D) 상의 각 기준점을 효율적으로 설정하기 위하여 상기 발 형상 영상 데이터(D)를 일정한 방향으로 정렬하여 처리하는 단계가 더 필요하게 될 수 있다. 따라서, 측정 유도판(111)을 더 설치하는 경우에는 상기 발 형상 영상 데이터(D)가 일정한 방향으로 정렬되어 얻어지게 되므로 더욱 효율적인 작동이 가능하게 된다.

한편, 발바닥이 바닥 등과 접하는 부위, 면적 및 족저압 등은 발바닥이 접하는 바닥면의 탄성에 따라서도 달라지게 된다. 즉 도 7에서 (a)에 도시한 것과 같이 단단한 표면에 발바닥이 접하는 경우에는 비교적 발바닥의 변형이 많이 발생하면서 비교적 좁은 면적이 단단한 표면에 접촉하게 되고, 발바닥의 변형이 집중되는 뒷꿈치와 중족골 부분의 족저압이 높게 측정된다.

이에 비하여, 실제로 교정용 깔창이나 일반 깔창과 같은 탄성이 있는 표면에서는 도 7에서 (b)에 도시한 것과 같이 비교적 발바닥의 변형이 적게 발생하면서 비교적 넓은 면적이 탄성있는 표면에 접촉하게 되고, 발바닥 전체에 걸쳐서 비교적 균일한 족저압이 측정된다. 따라서, 이와 같이 교정용 깔창 등에 사용될 재료의 탄성이나 두께에 따른 족저압 분포의 효과 역시 측정하는 것이 가능하도록, 상기 스캐너(110)의 상면과 상기 측정 유도판(111)의 하면 사이에는 도 6에 도시한 것과 같이, 두께를 달리하여 교환 가능하도록 더 설치되며, 탄성을 가지는 재질로 제조되는 탄성 투명판(115)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 탄성 투명판(115)에는, 실제로 다양한 교정용 깔창 중 어느 것을 사용하는 경우 족저압 분포 및 아치 지지 등의 교정 효과가 이상적인지를 미리 측정하여 볼 수 있도록, 도 6에 도시한 것과 같이 다양한 규격과 형상을 가지는 교정용 깔창에 대응하는 형상을 각각 가지는 교정 형상 돌출부(116)가 더 형성되어 있도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 영상 처리부(120)에 관하여 설명한다. 상기 영상 처리부(120)는 도 3에 도시한 것과 같이 상기 스캐너(110)와 연결되어 상기 스캐너(110)로부터 스캔된 사용자의 발 형상 영상 데이터(D)를 처리하는 기능을 가진다. 상기 영상 처리부(120)가 상기 발 형상 영상 데이터(D)를 처리하는 방법으로는, 윤곽선의 형상을 명확하게 구별되도록 하는 명암조정, 콘트라스트 조절, 색상 조절 또는 색상 변경 등 다양한 영상처리 방법이 사용될 수 있다. 는 상기 영상 처리부(120)를 구성하는 기술은,본 발명이 속하는 분야에서는 널리 알려져 실시되는 기술 수준에 해당하는 기술이므로, 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 주 제어 장치(130)에 관하여 설명한다. 상기 주 제어 장치(130)는 도 3에 나타낸 것과 같이 상기 영상 처리부(120)와 연결되어, 상기 영상 처리부(120)에서 전달된 사용자의 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서, 발 바닥의 아치(a)의 위치를 측정하는 기능을 수행한다.

상기 주 제어 장치(130)가 상기 아치(a)의 위치를 측정하는 단계를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 영상 처리부(120)에서 전달된 사용자의 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서, 도 5에 나타낸 것과 같이 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서 내측 측면의 최 외각의 경측 중족점에 위치하는 제1 기준점(1), 외측 측면의 최 외각의 비측 중족점에 위치하는 제 2 기준점(2), 발 뒤꿈치의 최후방에 위치하는 제 3 기준점(3), 2번째 발가락의 뿌리와 3번째 발가락의 뿌리 사이에 위치하는 제 4 기준점(4)의 위치를 결정하는 기준점 설정 단계(S1)를 수행한다.

이 경우, 상기 제1 기준점(1), 제 2 기준점(2), 제 3 기준점(3) 및 제 4 기준점(4)의 위치를 결정하는 기준점 설정 단계(S1)는, 간단하게는 사용자가 상기 조작 입력 수단(150)을 이용하여 수동으로 설정하는 것이 가능하다. 즉, 상기 디스플레이(140)에 표시된 상기 발 형상 영상 데이터(D)를 보면서, 마우스(152) 등의 상기 조작 입력 수단(150)을 이용하여 상기 제1 기준점(1), 제 2 기준점(2), 제 3 기준점(3) 및 제 4 기준점(4)의 위치를 결정하는 것이 가능하다.

한편, 상기 제1 기준점(1), 제 2 기준점(2), 제 3 기준점(3) 및 제 4 기준점(4)의 위치를 결정하는 기준점 설정 단계(S1)는, 상기 주 제어 장치(130)에서 영상 처리를 통하여 자동적으로 설정되도록 수행하는 것도 가능하다. 즉, 상기 영상 처리부(120)를 통하여 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서 발이 스캐너에 접촉하고 있는 부분의 형상의 경계의 윤곽선 형상을 명확하게 구별되도록 하는 명암조정, 콘트라스트 조절, 색상 조절 또는 색상 변경 등 다양한 영상처리 방법을 통하여 처리된 상기 발 형상 영상 데이터(D)에 대하여, 윤곽선의 경계를 추출한 후 윤곽선의 경계 면에서 상기 제1 기준점(1), 제 2 기준점(2), 제 3 기준점(3) 및 제 4 기준점(4)의 위치를 결정하는 것도 가능하다.

이 경우, 상기 제1 기준점(1), 제 2 기준점(2), 제 3 기준점(3)은 상기 발 형상 영상 데이터(D)로부터 발이 스캐너에 접촉하고 있는 부분의 형상의 경계 윤곽선을 구성하는 각각의 점들의 좌표의 최대값/최소값을 이용하거나, 발이 스캐너에 접촉하고 있는 부분의 형상의 경계 윤곽선에 대한 접선들을 구하여 비교적 쉽게 자동적으로 구하여 질 수 있다.

한편, 2번째 발가락의 뿌리와 3번째 발가락의 뿌리 사이에 위치하는 상기 제 4 기준점(4)의 위치를 자동으로 결정하는 과정은, 발이 스캐너에 접촉하고 있는 부분의 형상의 경계 윤곽선에 대한 접선의 기울기를 구한 후 변곡점을 이루는 점의 위치와 순서를 통하여 구하는 것이 가능하다.

즉, 어느 일 측면에서 첫번째로 위치하게 되는 발가락의 끝부분에서 첫번째 변곡점이 존재하며, 두번째 변곡점은 상기 첫번째 발가락과 두번째 발가락 사이의 발가락 뿌리 부분에 존재하게 된다. 한편, 세번째 변곡점은 상기 두번째 발가락의 끝부분에 존재하며, 네번째 변곡점은 상기 두번째 발가락과 세번째 발가락 사이의 발가락 뿌리 부분에 존재하게 된다. 그 이후의 변곡점들도 순차적으로 그 이후 발가락들의 끝부분과 뿌리 부분에서 차례대로 나타내게 된다. 이 경우, 순차적으로 나타나는 각각의 변곡점들은 비교적 가까운 거리(예를 들어 발가락의 길이와 비슷한 정도의 거리)에 존재하게 된다.

한편, 상기 발 형상 영상 데이터(D)의 다른부분(예를 들어 상기 제1 기준점(1), 제 2 기준점(2), 제 3 기준점(3)) 역시 변곡점으로 나타나게 되나, 이 경우 각각의 상기 제1 기준점(1), 제 2 기준점(2), 제 3 기준점(3)은 그 좌표가 서로 비교적 멀리 떨어진 값(예를 들어, 발길이의 절반과 비슷한 거리)으로 나타나게 된다.

따라서, 순차적으로 상기 발 형상 영상 데이터(D)의 경계 윤곽선에서 나타나는 각각의 변곡점의 위치와 순서 및 바로 앞/뒤의 변곡점과의 거리 등을 이용하면, 상기 제 4 기준점(4)의 위치를 자동으로 결정할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 주 제어장치(130)는 도 5에 나타낸 것과 같이 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서 상기 제1 기준점(1)과 상기 제 2 기준점(2)을 연결하는 직선을 수평 기준선(h)으로, 상기 제3 기준점(3)과 상기 제 4 기준점(4)을 연결하는 직선을 수직 기준선(v)으로 설정하는 기준 선 설정 단계(S2)를 수행한다.

그 후, 상기 주 제어장치(130)는 도 5에 나타낸 것과 같이 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서 발 바닥의 아치(a)의 위치를 상기 수평 기준선과 상기 수직 기준선에 대하여 측정하는 아치 측정단계(S3)를 수행한다.

이 경우 역시, 상기 아치(a)의 위치는 상기 제1 기준점(1) 또는 상기 제 2 기준점(2) 중 어느 하나와 상기 제3 기준점(3)의 사이에서 상기 제1 기준점(1) 또는 상기 제 2 기준점(2)과 상기 제3 기준점(3)에서의 곡률과 반대의 부호를 가지는 비교적 큰 곡률이 나타나는 점의 위치를 이용하여 결정되는 것이 가능하다.

한편, 상기 주 제어 장치(130)는, 기준점 설정 단계(S1)를 수행함에 있어서, 상기 영상 처리부(120)에서 전달된 사용자의 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서 발 최전방에 위치하는 제 5 기준점(5)의 위치를 결정하는 단계와, 상기 제 5 기준점(5)의 위치를 이용하여 상기 제 3 기준점(3) 및 상기 제 5 기준점(5) 사이의 거리를 측정하는 발 길이(l) 측정 단계를 더 수행하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주 제어 장치(130)는, 상기 제 1 기준점(1) 및 상기 제 2 기준점(2) 사이의 거리를 측정하는 발 폭(w) 측정 단계를 더 수행하도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 디스플레이(140)에 관하여 설명한다. 상기 디스플레이(140)는 도 3에 도시한 것과 같이, 상기 주 제어 장치(130)와 연결되어 상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 상기 발 형상 영상 데이터(D) 및 상기 제1 기준점(1), 상기 제 2 기준점(2), 상기 제 3 기준점(1), 상기 제 4 기준점(4), 상기 아치(a)의 위치, 상기 수평 기준선(h) 및 상기 수직 기준선(v)을 포함하는 영상을 표시하는 기능을 가진다. 이 경우, 상기 디스플레이(140)를 통하여 표시되는 영상에는 도 5에 나타낸 것과 같이 상기 발 길이(l) 측정 단계 또는 상기 발 폭(w) 측정 단계를 통하여 측정된 발길이 또는/및 발 폭을 포함하는 측정값과, 측정자의 성명이나 측정 일시 등의 자료를 더 포함하는 것이 바람직하다.

다음으로, 조작 입력 수단(150)에 관하여 설명한다. 상기 조작 입력 수단(150)은 도 3에 도시한 것과 같이 상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 사용자의 조작 입력을 입력받는 기능을 가진다. 상기 조작 입력 수단(150)은 일반적으로 키보드(151) 또는 마우스(152) 중 하나 이상을 포함하여 구성되는 것이 가능하며, 태블릿 등 다양한 입력 수단을 포함하여 구성하는 것이 가능하다.

다음으로, 데이터베이스(160)에 관하여 설명한다. 상기 데이터베이스(160)는 도 3에 도시한 것과 같이, 상기 주 제어 장치(130)와 연결되어 상기 주 제어 장치(130)의 제어에 따라 각 측정 대상자별 발 형상 영상 데이터(D) 및 상기 제1 기준점(1), 상기 제 2 기준점(2), 상기 제 3 기준점(1), 상기 제 4 기준점(4), 상기 아치(a)의 위치, 상기 수평 기준선(h) 및 상기 수직 기준선(v)을 포함하는 측정 데이터를 저장하여 관리하는 기능을 가진다.

한편, 상기 데이터베이스(160)는 각 측정 대상자별로 상기 발 폭(w) 및 상기 발 길이(l)를 더 저장하여 관리하는 것이 바람직하다.

도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 발 형상 및 아치 측정장치
110: 스캐너 111: 측정 유도판
112: 발 측정공 115: 탄성 투명판
116: 교정 형상 돌출부
120: 영상 처리부
130: 주 제어 장치
140: 디스플레이
150: 조작 입력수단
151: 키보드 152: 마우스
160: 데이터 베이스

Claims (5)

1. 사용자의 발의 형상을 스캔하는 스캐너(110);
   상기 스캐너(110)로부터 스캔된 사용자의 발 형상 영상 데이터(D)를 처리하는 영상 처리부(120);
   상기 영상 처리부(120)에서 전달된 사용자의 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서,
   내측 측면의 최 외각의 경측 중족점에 위치하는 제1 기준점(1), 외측 측면의 최 외각의 비측 중족점에 위치하는 제 2 기준점(2), 발 뒤꿈치의 최후방에 위치하는 제 3 기준점(3), 2번째 발가락의 뿌리와 3번째 발가락의 뿌리 사이에 위치하는 제 4 기준점(4)의 위치를 결정하는 기준점 설정 단계(S1);
   상기 제1 기준점(1)과 상기 제 2 기준점(2)을 연결하는 직선을 수평 기준선(h)으로, 상기 제3 기준점(3)과 상기 제 4 기준점(4)을 연결하는 직선을 수직 기준선(v)으로 설정하는 기준 선 설정 단계(S2);
   발 바닥의 아치(a)의 위치를 상기 수평 기준선과 상기 수직 기준선에 대하여 측정하는 아치 측정단계(S3); 를 수행하는 주 제어 장치(130);
   상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 상기 발 형상 영상 데이터(D) 및 상기 제1 기준점(1), 상기 제 2 기준점(2), 상기 제 3 기준점(1), 상기 제 4 기준점(4), 상기 아치(a)의 위치, 상기 수평 기준선(h) 및 상기 수직 기준선(v)을 포함하는 영상을 표시하는 디스플레이(140);
   상기 주 제어 장치(130)와 연결되며, 사용자의 조작 입력을 입력받는 조작 입력 수단(150); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발 형상 및 아치 측정장치(100).
   
2. 청구항 제 1항에 있어서,
   상기 주 제어 장치(130)와 연결되어, 상기 주 제어 장치(130)의 제어에 따라 각 측정 대상자별 발 형상 영상 데이터(D) 및 상기 제1 기준점(1), 상기 제 2 기준점(2), 상기 제 3 기준점(1), 상기 제 4 기준점(4), 상기 아치(a)의 위치, 상기 수평 기준선(h) 및 상기 수직 기준선(v)을 포함하는 측정 데이터를 저장하여 관리하는 데이터베이스(160); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발 형상 및 아치 측정장치(100).
   
3. 청구항 제 2항에 있어서,
   상기 주 제어 장치(130)는,
   기준점 설정 단계(S1)를 수행함에 있어서, 상기 영상 처리부(120)에서 전달된 사용자의 상기 발 형상 영상 데이터(D)에서 발 최전방에 위치하는 제 5 기준점(5)의 위치를 결정하는 단계;
   상기 제 1 기준점(1) 및 상기 제 2 기준점(2) 사이의 거리를 측정하는 발 폭(w) 측정 단계;
   상기 제 3 기준점(3) 및 상기 제 5 기준점(5) 사이의 거리를 측정하는 발 길이(l) 측정 단계; 를 더 수행하는 것을 특징으로 하고,
   상기 데이터베이스(160)는,
   각 측정 대상자별로 상기 발 폭(w) 및 상기 발 길이(l)를 더 저장하여 관리하는 것을 특징으로 하는 발 형상 및 아치 측정장치(100).
   
4. 청구항 제 3항에 있어서,
   상기 스캐너(110)의 상면에 더 설치되며, 측정 대상자의 발이 삽입되는 위치를 유도하는 발 측정공(112)이 하나 또는 한 쌍이 형성되어 있는 측정 유도판(111); 을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발 형상 및 아치 측정장치(100).
   
5. 청구항 제 4항에 있어서,
   상기 스캐너(110)의 상면과 상기 측정 유도판(111)의 하면 사이에 두께를 달리하여 교환 가능하도록 더 설치되며, 탄성을 가지는 재질로 제조되는 탄성 투명판(115); 을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발 형상 및 아치 측정장치(100).
   

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