TWI590169B - 足形掃描系統 - Google Patents

Description

足形掃描系統

本發明是有關於一種量測系統，且特別是有關於一種足形掃描系統。

一般而言，大多數人是依據過去穿過的鞋號來選購新鞋。然而，鞋號僅反應出腳長，同號的多種鞋子可能具有不同的寬度以及圍度。因此，僅依據鞋號購得的鞋子，不合腳的比例相當高。為了降低買賣雙方的退貨損失，通常需要適當的量腳裝置，以協助取得使用者的足部參數，從而增加購鞋便利性。

傳統的量腳裝置通常是一種機械式量腳裝置，其可用以取得足部的長度與寬度。然而，此等機械式量腳裝置通常需要由店員操作或判讀，以使得人力成本較高。因此，近年來逐漸發展出可商用性的自動化取像裝置，透過取得腳底影像，並藉以自動計算出足形的長與寬等兩項參數。然而，足部的長寬並不能反應出腳的厚度。這些傳統的取像裝置主要是透過移動式掃描、光學投影或需穿戴特定配件（例如，特殊材質的襪子）來偵測足部形狀，造成使用這些設備不甚便利。

本發明提供一種足形掃描系統，其可以透過分析深度攝影機對足部物件所擷取的影像，以取得此足部物件的足形參數。

本發明提供一種足形掃描系統，此足形掃描系統包括參考裝置、深度攝影機以及處理裝置。參考裝置設置於量測區域旁。深度攝影機用以對量測區域進行擷取，以取得影像。處理裝置耦接深度攝影機。處理裝置將影像中的參考裝置作為依據，以決定影像中的足部物件，並分析足部物件以計算足部物件的足形參數。

在本發明的一實施例中，上述的處理裝置基於深度攝影機的設置位置將基於影像所取得的足部曲面資訊轉換至一參考座標系統，藉以形成足部物件的立體形樣。處理裝置依據立體形樣計算足形參數。

在本發明的一實施例中，上述的參考裝置具有U形部件，且U形部件用以固定足部物件。

在本發明的一實施例中，上述的足形掃描系統，更包括足底量測裝置，其耦接處理裝置。足底量測裝置設置在量測區域，且反應於足部物件而產生型態變化。處理裝置分析影像中的型態變化，以計算足部物件的足形參數。

在本發明的一實施例中，上述的足底量測裝置包括熱致型（Thermotropic）液晶，且型態變化為液晶變化，而反應於足部物件。熱致型液晶依據液晶變化產生熱影像圖（Thermal Image）。

在本發明的一實施例中，上述的足底量測裝置包括可塑性材料，且型態變化為凹陷變形。

在本發明的一實施例中，上述的足底量測裝置包括具有多個探針的探針陣列，且型態變化為所述探針產生位移。

在本發明的一實施例中，上述的至少一個深度攝影機包括第一深度攝影機以及第二深度攝影機。第一深度攝影機設置於量測區域的前上方。而第二深度攝影機設置於量測區域的後下方。

在本發明的一實施例中，上述的深度攝影機包括M台深度攝影機，M為大於二的正整數。所述M台深度攝影機環繞設置於量測區域的上方。

在本發明的一實施例中，上述的足形掃描系統更包括顯示裝置。顯示裝置耦接處理裝置，且處理裝置透過此顯示裝置顯示足形參數及操作指示。

基於上述，本發明實施例所提出的足形掃描系統，其藉由深度攝影機擷取具有足部物件的影像，並且搭配參考裝置或是足底量測裝置以計算足部物件的足形參數。據此，本發明的足形掃描系統可以達到自動化並且準確的足形量測功效。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在本發明的足形掃描系統中，主要是藉由深度攝影機對足部物件所擷取之影像進行分析，從而計算足部物件的足形參數。而為了提升計算足形參數的精確性以及達成自動化足形量測的功能，本發明實施例更提出藉由參考裝置及/或足底量測裝置，或是藉由多台深度攝影機的不同位置配置來提供多組視角的影像。因此，便能增加計算足形參數的參考依據。另外，本發明的足形掃描系統更可結合支撐結構以及顯示裝置，以增加本發明足形掃描系統在使用上的便利性等。以下提出符合本發明之精神的多個實施例，應用本實施例者可依其需求而對這些實施例進行適度調整，而不僅限於下述描述中的內容。

圖1是依據本發明一實施例說明一種足形掃描系統的元件方塊圖。請參照圖1，足形掃描系統100包括深度攝影機110、處理裝置120以及參考裝置130。

深度攝影機110可以是具有電荷耦合元件（Charge coupled device；CCD）、互補式金氧半電晶體（Complementary metal oxide semiconductor transistors；CMOS）等類型感光元件的深度攝影機或立體攝影機，其可對拍攝物進行影像擷取，以取得具有深度資訊或三維相關資訊的影像資料。在本實施例中，深度攝影機110用以對足形掃描系統100中的量測區域進行拍攝。此量測區域可以是量測物件（例如，腳等部位）的擺放區域，且依據不同設計需求，量測區域的位置、形狀及大小等可能不同。足形掃描系統100亦可能具有一台或多台深度攝影機110。

處理裝置120可以至少包括處理器（例如，中央處理器（Central Processing Unit；CPU）、微處理器（Microprocessor）、數位信號處理器（DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit；ASIC）、系統單晶片（System on chip；SoC）或其他類似元件或上述元件的組合）及儲存單元（例如，任何型態的固定或可移動隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、唯讀記憶體（Read-Only Memory，ROM）、快閃記憶體（Flash memory）或類似元件或上述元件的組合）。處理裝置120耦接深度攝影機110。在本實施例中，處理裝置120用以分析處理深度攝影機110所擷取的影像，從而取得足部物件的相關足型參數。足形參數可以是足部的長度、寬度、足掌圍（Ball Girth）、足腰圍（Waist Girth）、足背圍（Instep Girth）等足部尺寸的相關資訊，本發明不加以限制。

參考裝置130設置於量測區域旁，其用以固定足部物件的腳跟位置，並作為處理裝置120進行影像分析的參考依據。例如，處理裝置120可基於影像判斷深度攝影機110及參考裝置130的相對位置，且確認足部物件的特定部位（例如，腳跟、腳掌等）之確實位置。而在本實施例中，為了方便固定腳跟，參考裝置130可具有U型部件。需說明的是，依據不同設計需求，參考裝置130可能具有不同形狀或大小的部件，亦可能用於固定足部物件的其他部位（例如，腳趾、腳掌等）。

圖2是依據本發明一實施例說明一種足形掃描系統的示意圖。請參照圖2，足形掃描系統200包括深度攝影機210、處理裝置220以及參考裝置230。在本實施例中，參考裝置230具有U型部件，且設置於基板240上的量測區域S旁，並用以提供固定足部物件F的足跟位置。深度攝影機210用以對量測區域S進行擷取，以取得具有足部物件F的影像。基板240可以是一種安全玻璃、壓克力或是諸如此類透明或非透明的可負重材料，其可承受使用者將足部物件F放置於量測區域S當中。此外，在本實施例中，足部物件F是指待量測的人體足部。

在一量測情境中，使用者可將欲量測足形參數的足部物件F放置在基板240的量測區域S上，並將足部物件F抵靠參考裝置230的U型部件。此U型部件可作為量測足形物件F的參考點或基準點，以提供足形物件F之腳跟的確實位置。深度攝影機210可針對量測區域S進行影像擷取，以取得具有足部物件F以及參考裝置230的一張或多張影像。接著，深度攝影機210將取得的影像傳輸至處理裝置220。處理裝置220將基於深度攝影機210以及與參考裝置230的相對的設置位置，將基於影像所取得的足部曲面資訊轉換至一參考座標系統，並藉以形成足部物件F的立體形樣。

圖3A是依據圖2實施例的足形掃描系統的側面部份示意圖。請參照圖3A，由於足部物件F抵靠著參考裝置230，因此處理裝置220可以依據深度攝影機210所擷取具有參考裝置230以足部物件F的影像。而圖3B是依據圖2實施例的足形掃描系統的下視部份示意圖。足部物件F抵靠著參考裝置230。處理裝置220可進一步藉由深度攝影機210所取得的深度影像，取得參考裝置230相對於深度攝影機210的相對位置。接著，處理裝置220可基於深度攝影機210與參考裝置230的相對位置，來模擬足部物件F的立體形樣，以計算足部物件F的足形參數。例如，處理裝置220可基於影像中的深度資訊而產生三維影像（即，影像中具有足部物件F的立體形樣），並依據三維影像來估測足型物件F之長、寬以及足掌圍、足腰圍、足背圍等足型參數。

在前述圖2及圖3的實施例中，一台深度攝影機210設置於量測區域S的上前方（例如，足部物件F的腳尖前上方）以擷取足部物件F的前腳掌影像，從而估算寬度、足掌圍、足腰圍及足背圍等足部參數。然而，深度攝影機210的設置位置及數量可以依據不同設計需求而調整，並藉以擷取量測區域的不同視角影像，從而提昇估測足形參數之精確度。

舉例而言，圖4是依據本發明另一實施例說明一種足形掃描系統的示意圖。請參照圖4，足形掃描系統400可以包括深度攝影機411、深度攝影機412、透明基板440以及處理裝置420。足形掃描系統400與圖2及圖3中足形掃描系統200的差別在於，足形掃描系統400是分別利用是深度攝影機411以及深度攝影機412來對量測區域S進行影像擷取。深度攝影機411以及深度攝影機412分別耦接處理裝置420。深度攝影機411設置在透明基板440的量測區域S（或是足部物件F的腳尖）的前上方，以及深度攝影機412設置在透明基板440的量測區域S（或是足部物件F的腳跟）的後下方。

深度攝影機411以及深度攝影機412分別用於擷取足部物件F的前腳掌影像以及後腳跟影像。接著，處理裝置420將基於深度攝影機411以及深度攝影機412所設置的相對位置，將深度攝影機411以及深度攝影機412所擷取的不同視角的足部曲面資訊轉換至一參考座標系統，並藉以模擬足部的立體形樣。每一台深度攝影機（例如，深度攝影機411或深度攝影機412）所取得的影像可以單獨使用或合併使用。例如，處理裝置420可利用邊緣辨識及深度辨識等影像處理演算法，來將深度攝影機411或深度攝影機412取得的足部影像結合為至少一張三維影像。

需說明的是，本實施例將深度攝影機411設置於量測區域S的上前方以擷取足部物件F的前腳掌影像，是便於估算關於足部物件F的足掌圍、足腰圍、足背圍等前腳掌的相關足型參數。而深度攝影機412設置於量測區域S的下後方以擷取足部物件F的後腳跟影像，是便於提供後腳跟部位的相關足型參數。在其他實施例中，深度攝影機411以及深度攝影機412可以依據使用者不同的足形參數量測需求，而配置於不同位置上以不同視角對足部物件F的進行影像擷取。此外，透明基板440的透明特性是用於方便量測，但本發明實施例不加以限制基板440的使用材質。

在一實施例中，圖1的足形掃描系統100可以包括M台深度攝影機110，其環繞設置在量測區域（例如，圖2的量測區域S）的上方，且M為大於二的正整數（例如，3、4、5台深度攝影機110等）。此環繞設置例如是將各M台深度攝影機設置於與量測區域相距第一特定距離（例如，10、15、20公分等）或任意距離，各M台深度攝影機間彼此間隔第二特定距離（例如，8、10、12公分等）或任意距離，且所有M台深度攝影機朝向量測區域進行拍攝。

舉例而言，圖5是依據本發明另一實施例說明一種足形掃描系統的示意圖。請參照圖5，足形掃描系統500與圖4足形掃描系統400的差別在於，足形掃描系統500包括深度攝影機513、深度攝影機514以及深度攝影機515。深度攝影機513、深度攝影機514以及深度攝影機515分別耦接處理裝置520，並環繞設置在量測區域S上方。深度攝影機513、深度攝影機514以及深度攝影機515分別從不同視角的位置拍攝足部物件F，以擷取具有足部物件F的多張影像，並將這些影像傳輸至處理裝置520。處理裝置520將整合來自不同視角的足部曲面資訊，並使用事先校正的各深度攝影機間的相對關係，轉換至一參考座標系統，從而建立足部物件F的立體形樣。每一台深度攝影機（例如，深度攝影機513、深度攝影機514或深度攝影機515）所取得的影像可以單獨使用或合併使用。

需說明的是，圖5中深度攝影機513、深度攝影機514及深度攝影機515的設置位置或拍攝角度可以依據設計需求而變動，亦可以設置為可移動式或是固定式的。此外，圖4中足形掃描系統400及圖5中足形掃描系統500亦可設置圖2及圖3中參考裝置230，從而提昇足形參數估測之精確度並可減少深度攝影機的數量。以參考裝置230作為足部物件F的參考依據之相關敘述請見圖2及圖3的說明，於此不再贅述。此外，圖2、圖4及圖5中的處理裝置220、420及520的形狀、外觀及擺設位置僅是為了方便範例說明，本發明實施例不以此為限。

此外，為了達到更精確的足型參數量側，圖1中足型掃描系統100更包括足底量測裝置（未繪示）。足底量測裝置耦接處理裝置120。足底量測裝置上設置量測區域（例如，圖2的量測區域S，並與基板240結合），且用以放置足部物件（例如，圖2的足部物件F）。足底量測裝置可反應於足部物件而產生型態變化。處理裝置120分析深度攝影機110所擷取影像中足底量測裝置上的型態變化，以計算足部物件的足形參數。若搭配足底測量裝置，除了可更精確計算足掌圍的數值，更可依據使用者足弓形態或足弓高度分辨使用者是否為高足弓、正足弓或扁平足等足形類型。這些資訊亦可用於推薦或量身訂作適合的鞋子。此外，依據選用不同的足底量測裝置，可以測量大拇趾與小拇趾之趾骨與跖骨關節位置或是足弓形態以及足弓高度等參數。

在本實施例中，足底量測裝置可以包括熱致型液晶、可塑性材料或是具有多根探針的探針陣列。以下將以三個實施例分別說明不同類型足底量測裝置的量測情境。

圖6是依據本發明一實施例說明一種熱致型液晶的形態變化之影像示意圖。請同時參照圖2及圖6，假設足底量測裝置包括熱致型液晶，且足底量測裝置的可掃描區域為量測區域S。當使用者將足部放置在基板240的量測區域S上時，足底量測裝置反應於足部物件F的溫度（例如，體溫）而產生液晶變化（即，型態變化），且依據液晶變化而產生熱影像圖P1。而在足部物件F移開量測區域S之後，藉由深度攝影機210擷取此熱影像圖P1。處理裝置220對熱影像圖P1進行分析，從而分割出足部物件F的腳印區域，並藉以計算足底部位的相關參數。

圖7是依據本發明一實施例說明一種可塑性材料的形態變化之影像示意圖。請同時參照圖2及圖7，假設足底量測裝置包括可塑性材料（例如，記憶性泡棉等物質構成），且足底量測裝置的可掃描區域為量測區域S。當使用者將足部放置在基板240的量測區域S上時，足底量測裝置可以反應於足部物件F而產生凹陷變形（即，型態變化）。而在足部物件F移開量測區域S之後，藉由深度攝影機210擷取此凹陷變形的影像P2。處理裝置220對影像P2進行分析，從而分割出足部物件F的凹陷腳印，並藉以計算足部物件F的足底部位的相關參數。

圖8是依據本發明一實施例說明一種探針位移的形態變化之影像示意圖。請同時參照圖2及圖8，假設足底量測裝置（例如，結合於圖2的基板240當中）包括具有多根探針的探針陣列，且這些探針密集排列且均勻設置於量測區域S。每一個探針裝在具有適度摩擦力的孔中，没有外力作用不會自行移動。探針陣列下方設置有藉由螺線管（Solenoid）驅動的平板（未繪示）。當螺線管通電時，平板會將所有探針推到定位。而當使用者將足部放置在基板240的量測區域S上時，探針將被下推（即，探針產生位移）而反應出足部物件F的足底形狀。在足部物件F移開量測區域S之後，藉由深度攝影機210擷取這些探針位移所產生的凹陷足印HF，處理裝置220對影像中的凹陷足印HF進行分析，從而分割出凹陷腳印HF，並藉以計算出出大拇趾與小拇趾之趾骨與跖骨關節位置、足弓形態及/或足弓高度等參數。

圖9是依據本發明一實施例說明一種足形掃描系統的示意圖。請參照圖9，足形掃描系統900包括深度攝影機910、處理裝置920、參考裝置930、基板940、顯示裝置960及支撐機構970。足底量測裝置（未繪示）的量測區域為基板940的量測區域S。深度攝影機910、處理裝置920、參考裝置930、基板940的功能及操作請參照圖2～8的相關說明。足形掃描系統900與圖2及圖3中足形掃描系統200的差別在於，足形掃描系統900更包括顯示裝置960，且足形掃描系統900設置在支撐機構970上。顯示裝置960用以顯示足形參數及操作指示。例如，在足形掃描系統900啟動之後，操作指示可引導使用者將足部放置在對應於深度攝影機910之鏡頭的預設位置，並引導使用者完成足形掃描。而若足形掃描系統900更包括音訊輸出裝置（例如，喇叭），則操作指示亦可透過音訊（例如，語音）輸出。支撐機構970用以組合各部位（例如，深度攝影機910、處理裝置920、參考裝置930、基板940等），並提供扶手功能，從而協助使用者平衡身體。

需說明的是，足形掃描系統900中各部件的形狀、大小及外觀可依據設計需求而變更，且本發明實施例不以此為限。此外，在其他實施例中，顯示裝置960以及處理裝置920也可以利用一個或多個具有顯示功能以及運算功能的電子裝置來實現，例如桌上型電腦、個人電腦、基板電腦、精簡型電腦（thin client）、個人電腦基板、智慧型手機及個人數位助理（PDA）等。

為了幫助本領域具通常知識者可悉知足形掃描系統的操作流程，以下將接續說明。圖10是依據本發明一實施例說明一種足形量測方法的流程圖。請同時參照圖2及圖11，本實施例之足形量測方法例如至少可適用於圖2的足形掃描系統200（亦適用於圖1、圖4、圖5的足形掃描系統100、400、500）。在步驟S1010中，足形掃描系統200利用深度攝影機210對量測區域S進行擷取，以取得影像。在步驟S1020中，足形掃描系統200利用處理裝置220將影像中的參考裝置230作為依據，以決定影像中的足部物件F，並分析足部物件F以計算足部物件的足形參數。

此外，關於本實施例之足形掃描系統的各種變化與應用可以由上述各實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，本發明實施例提供一種足形掃描系統，其具有深度攝影機以及參考裝置，以透過深度攝影機拍攝足部物件及參考裝置，從而推算出足部物件的足型參數。此外，足形掃描系統更可搭配足底量測裝置，以提升計算足形參數的準確性。另一方面，透過不同數量及擺設位置的深度攝影機的設置，可據以得到足部物件的特定部位的足型參數，從而提昇估測之精確度。另外，本發明實施例更可將足形掃描系統設置在支撐機構上以協助使用者平衡，且藉由顯示裝置顯示操作指示以及足形參數，從而增進使用的便利性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、400、500、900‧‧‧足形掃描系統

110、210、411、412、513、514、515、910‧‧‧深度攝影機

120、220、420、520、920‧‧‧處理裝置

230、930‧‧‧參考裝置

240、440、540、940‧‧‧基板

S1010、S1020‧‧‧步驟

F‧‧‧足形物件

HF‧‧‧凹陷足印

P1‧‧‧熱影像圖

P2‧‧‧影像

S‧‧‧量測區域

圖1是依據本發明一實施例說明一種足形掃描系統的元件方塊圖。 圖2是依據本發明一實施例說明一種足形掃描系統的示意圖。 圖3A是依據圖2實施例的足形掃描系統的側面部份示意圖。 圖3B是依據圖2實施例的足形掃描系統的下視部份示意圖。 圖4是依據本發明另一實施例說明一種足形掃描系統的示意圖。 圖5是依據本發明另一實施例說明一種足形掃描系統的示意圖。 圖6是依據本發明一實施例說明一種熱致型液晶的形態變化之影像示意圖。 圖7是依據本發明一實施例說明一種可塑性材料的形態變化之影像示意圖。 圖8是依據本發明一實施例說明一種探針位移的形態變化之影像示意圖。 圖9是依據本發明另一實施例說明一種足形掃描系統的示意圖。 圖10是依據本發明一實施例說明一種足形量測方法的流程圖。

200：足形掃描系統 210：深度攝影機 220：處理裝置 230：參考裝置 240：基板 F：足部物件 S：量測區域

Claims (10)

1. 一種足形掃描系統，包括：一非平面參考裝置，設置於一量測區域旁，用以固定一足部物件；至少一深度攝影機，用以對該量測區域進行擷取，以取得至少一影像；以及一處理裝置，耦接該至少一深度攝影機，將該至少一影像中的該非平面參考裝置作為依據，以決定該至少一影像中的該足部物件，並分析該足部物件以計算該足部物件的至少一足形參數。
2. 如申請專利範圍第1項所述的足形掃描系統，其中該處理裝置基於該至少一深度攝影機的設置位置，將基於該至少一影像所取得的至少一足部曲面資訊轉換至一參考座標系統，藉以形成該足部物件的一立體形樣，且該處理裝置依據該立體形樣計算該至少一足形參數。
3. 如申請專利範圍第1項所述的足形掃描系統，其中該非平面參考裝置具有一U形部件。
4. 如申請專利範圍第1項所述的足形掃描系統，更包括：一足底量測裝置，耦接該處理裝置，設置在該量測區域，且反應於該足部物件而產生一型態變化，而該處理裝置分析該至少一影像中的該型態變化，以計算該足部物件的該至少一足形參數。
5. 如申請專利範圍第4項所述的足形掃描系統，其中該足底量測裝置包括一熱致型液晶，且該型態變化為一液晶變化，而 反應於該足部物件，該熱致型液晶依據該液晶變化產生一熱影像圖。
6. 如申請專利範圍第4項所述的足形掃描系統，其中該足底量測裝置包括一可塑性材料，且該型態變化為一凹陷變形。
7. 如申請專利範圍第4項所述的足形掃描系統，其中該足底量測裝置包括具有多個探針的一探針陣列，且該型態變化為該些探針產生位移。
8. 如申請專利範圍第1項所述的足形掃描系統，其中該至少一深度攝影機包括一第一深度攝影機以及一第二深度攝影機，而該第一深度攝影機設置於該量測區域的前上方，且該第二深度攝影機設置於該量測區域的後下方。
9. 如申請專利範圍第1項所述的足形掃描系統，其中該至少一深度攝影機包括至少M台深度攝影機，且M為大於二的正整數，而該些M台深度攝影機環繞設置於該量測區域的上方。
10. 如申請專利範圍第1項所述的足形掃描系統，更包括：一顯示裝置，耦接該處理裝置，其中該處理裝置透過該顯示裝置顯示該至少一足形參數及一操作指示。