CN105105416B - 一种脚形数据采集器及脚部形状测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脚形数据采集器及脚部形状测量方法，能够提高脚部轮廓形状信息的可靠性。所述脚形数据采集器包括：脚踏位、所述脚踏位下设有的密布微小通光孔隙的遮光板及位于所述遮光板下方的底部摄像头；所述底部摄像头，用于当用户的脚踏于所述脚踏位上时，采集遮光板的图像信息，并根据所述遮光板上孔隙的明暗分布，得到用户的脚底轮廓形状信息；所述脚形数据采集器还包括：遮光板下斜置的反射镜及位于脚踏位侧方的至少一个侧面摄像头，所述侧面摄像头，用于采集用户的脚侧图像信息，并根据所述脚侧图像信息提取用户的脚侧轮廓形状信息。本发明适用于人体信息采集技术领域。

Description

一种脚形数据采集器及脚部形状测量方法

技术领域

本发明涉及人体信息采集技术领域，采用机器视觉技术测量人体脚部形状，特别是指一种脚形数据采集器及脚部形状测量方法。

背景技术

人体信息采集是一个新兴的技术领域，其中，人体外形尺寸信息广泛应用于服装鞋帽、医疗、体育、家居等领域，根据个人身体尺寸定制的产品，可以大大提高产品的适用性、舒适性，给用户带来更好的使用体验。其中，鞋子是否合脚对腿部关节健康极为重要。目前制鞋产业采用批量生产标准尺码的方式，为市场提供不同尺寸的鞋子，而标准尺码存在如下问题：

1)个体差异：标准尺码只有脚长一个参数指标，但相同脚长下，脚宽存在着一定差异，另外足底外沿、脚趾排列、足背轮廓曲线的个人差异大，对舒适度影响很大，造成鞋子不适脚。特别是脚趾前沿个人差异最大，不合适的鞋型会造成脚趾外翻等严重后果。

2)左右差异：人体左右脚之间存在轻微差异，个别人差异比较大，统一尺码的鞋子左右脚不能兼顾。

3)人群差异：不同尺码鞋子生产量需要一个合理的比例，以适应不同脚码人群的购买需求。如果生产比例不合适，会造成断码现象，占用库存。

现有的国内外脚形数据测量，多使用标尺卡等机械方式如公开号为201541846U和203040899U的实用新型专利，其机械测量方法精度低，测量的数据少，只能测量脚长，前脚掌宽两个参数，使用不便。公开号为102188075A的发明专利利用扫描仪原理，将测量过程改进为自动测量。但扫描器件成本高，只能扫描脚底图像，应用受到限制。公开号为102525034A的发明专利，使用传统机器视觉测量方法，利用多摄像头采集脚部图像，需要良好的照明条件，且因袜子颜色干扰，***稳定性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种脚形数据采集器及脚部形状测量方法，以解决现有技术所存在的机械测量方法精度低，传统的机器视觉测量易受外部条件干扰、稳定性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种脚形数据采集器，包括：脚踏位、所述脚踏位下设有的密布微小通光孔隙的遮光板及位于所述遮光板下方的底部摄像头；

所述底部摄像头，用于当用户的脚踏于所述脚踏位上时，采集遮光板的图像信息，并根据所述遮光板上孔隙的明暗分布，得到用户的脚底轮廓形状信息。

可选地，所述脚形数据采集器还包括：遮光板下斜置的反射镜；

所述反射镜置于遮光板与底部摄像头之间的光路中，所述底部摄像头由遮光板的下方移动到遮光板的侧面；

所述底部摄像头，用于拍摄反射镜中的遮光板的图像信息，并根据所述遮光板上孔隙的明暗分布，得到用户的脚底轮廓形状信息。

可选地，所述脚形数据采集器还包括：脚踏位的侧方至少一个侧面摄像头；

所述侧面摄像头，用于采集用户的脚侧图像信息，并根据所述脚侧图像信息提取用户的脚侧轮廓形状信息，所述脚侧轮廓形状信息包括：足背轮廓曲线。

可选地，所述遮光板的通光孔隙包括：通孔或狭缝。

可选地，所述脚底轮廓形状信息包括：足底外沿曲线；

所述脚底轮廓形状信息还包括：用户的脚长、前脚宽、后脚宽、脚窝比、脚趾排列分布和足底受力点分布信息。

本发明实施例还提供一种脚部形状测量方法，包括：

当用户的脚踏于脚踏位上时，通过底部摄像头采集遮光板的图像信息，得到遮光板上孔隙的明暗分布；

根据遮光板上孔隙的明暗分布，提取用户的脚底轮廓形状信息；

根据所述用户的脚底轮廓形状信息，确定用户的脚部尺寸参数信息。

可选地，所述通过底部摄像头采集遮光板的图像信息，得到遮光板上孔隙的明暗分布包括：

通过位于遮光板下方的底部摄像头采集遮光板的原始图像信息，对所述原始图像进行二值化处理，得到遮光板上孔隙的明暗分布图像；或

通过移动到遮光板侧面的底部摄像头拍摄反射镜中遮光板的原始图像信息，并对所述原始图像进行二值化处理，得到遮光板上孔隙的明暗分布图像，其中，所述反射镜置于遮光板与移动到遮光板侧面的底部摄像头之间的光路中。

可选地，所述根据遮光板上孔隙的明暗分布，提取用户的脚底轮廓形状信息包括：

对所述遮光板上孔隙的明暗分布图像进行图像缩放、轮廓提取、平滑，得到用户的脚底轮廓线信息，所述脚底轮廓线包括：足底外沿曲线。

可选地，所述方法还包括：

通过侧面摄像头采集用户的脚侧图像信息；

根据采集到的所述脚侧图像信息提取用户的脚侧轮廓形状信息，所述脚侧轮廓形状信息包括：足背轮廓曲线。

可选地，所述根据所述用户的脚底轮廓形状信息，确定用户的脚部尺寸参数信息包括：

根据所述足底外沿曲线的几何尺寸，测量用户的脚长、脚前宽、后脚宽、脚窝比信息；

根据所述足底外沿曲线识别用户的脚趾排列分布，并确定足底受力点分布信息。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过在脚踏位下设一密布微小通光孔隙的遮光板，当用户的脚踏于脚踏位上时，通过位于遮光板下方的底部摄像头采集遮光板的图像信息，并根据遮光板上孔隙的明暗分布，提取用户的脚底轮廓形状信息。这样，与机械测量方法相比，本发明实施例利用机器视觉测量方法测量用户的脚底轮廓形状信息，测量结果精度高，测量误差小于毫米；与传统机器视觉测量方法相比，本发明实施例利用具有微小通光孔隙的遮光板改善了成像质量，能够避免袜子颜色等外界干扰信息对测量结果的干扰，从而提高了脚底轮廓形状信息采集的稳定性和可靠性，并为用户进行选鞋、定制鞋型或病理诊断提供参考信息。

附图说明

图1为本发明实施例提供的脚形数据采集器的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的脚形数据采集器的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的脚部形状测量方法的方法流程图。

[主要元件符号说明]

1.脚踏位；

2.遮光板；

3.底部摄像头；

4.侧面摄像头；

5.反射镜。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的机械测量方法精度低，传统的机器视觉测量易受外部条件干扰、稳定性差的问题，提供一种脚形数据采集器及脚部形状测量方法。

实施例一

参看图1所示，本发明实施例提供的一种脚形数据采集器，包括：脚踏位1、所述脚踏位1下设有的密布微小通光孔隙的遮光板2及位于所述遮光板2下方的底部摄像头3；

所述底部摄像头3，用于当用户的脚踏于所述脚踏位1上时，采集遮光板2的图像信息，并根据所述遮光板2图像上孔隙的明暗分布，得到用户的脚底轮廓形状信息。

本发明实施例所述的脚形数据采集器，通过在脚踏位1下设一密布微小通光孔隙的遮光板2，当用户的脚踏于脚踏位1上时，通过位于遮光板2下方的底部摄像头3采集遮光板2的图像信息，并根据遮光板2图像上孔隙的明暗分布，得到用户的脚底轮廓形状信息。这样，与机械测量方法相比，本发明实施例利用机器视觉测量方法测量用户的脚底轮廓形状信息，测量结果精度高，测量误差小于毫米；与传统机器视觉测量方法相比，本发明实施例利用具有微小通光孔隙的遮光板2改善了成像质量，能够避免袜子颜色等外界干扰信息对测量结果的干扰，从而提高了脚底轮廓形状信息采集的稳定性和可靠性，并为用户进行选鞋、定制鞋型或病理诊断提供参考信息。

本发明实施例提供的脚形数据采集器能够在外界环境光下工作，不需要专门的照明光源，使用环境更加广泛，且摄像头等设备器件成本低，易于推广。

本发明实施例中，通过光学成像的方法测量人体脚形，测量人体脚形的设备为脚形数据采集器，所述脚形数据采集器包括：脚踏位1、所述脚踏位1下设有的密布微小通光孔隙的遮光板2及位于所述遮光板2下方的底部摄像头3，所述底部摄像头3用于采集遮光板2的图像信息，具体地，当用户的脚踏于所述脚踏位1上时，采集遮光板2的图像信息，并根据所述遮光板2图像上孔隙的明暗分布，得到用户的脚底轮廓形状信息。

本发明实施例提供的脚形数据采集器的采集原理如下，当用户的脚踏于脚踏位1上，遮光板2上脚底处的微小通光孔隙被用户的脚遮挡，外界环境光不能透过被遮挡的孔隙照射到底部摄像头3中，所呈的图像为暗色；遮光板2上未被脚底遮挡的孔隙，由于外界环境光能够透过并照射到底部摄像头3中，所呈的图像为亮色。因此底部摄像头3所拍摄的遮光板2的图像呈现的明暗分布于脚底形状相同，从而勾勒出清晰的脚底轮廓形状信息。也就是说，根据微小通光孔隙是否被用户的脚底遮盖，孔隙能够呈现不漏光、漏光或半漏光的状态，底部摄像头3拍摄遮光板2的图像，并根据遮光板2上孔隙处漏光光斑的分布，勾勒出清晰的脚底轮廓形状信息。

在前述脚形数据采集器的具体实施方式中，可选地，所述脚形数据采集器还包括：遮光板2下斜置的反射镜5；

所述反射镜5置于遮光板2与底部摄像头3之间的光路中，所述底部摄像头3由遮光板2的下方移动到遮光板2的侧面；

所述底部摄像头3，用于拍摄反射镜5中的遮光板2的图像信息，并根据所述遮光板2图像上孔隙的明暗分布，得到用户的脚底轮廓形状信息。

本发明实施例中，参看图2所示，为了减小所述脚形数据采集器的设备体积，在遮光板2下增设一斜置的反射镜5，并将原位于遮光板2下方的底部摄像头3移动到遮光板2的侧面，所述反射镜5置于遮光板2与移动后的底部摄像头3之间的光路中，此时，所述底部摄像头3通过反射镜5拍摄遮光板2的图像信息，也可以说，所述底部摄像头3拍摄反射镜5中的遮光板2的图像信息。

在前述脚形数据采集器的具体实施方式中，可选地，所述脚形数据采集器还包括：脚踏位1的侧方至少一个侧面摄像头4；

所述侧面摄像头4，用于采集用户的脚侧图像信息，并根据所述脚侧图像信息提取用户的脚侧轮廓形状信息，所述脚侧轮廓形状信息包括：足背轮廓曲线。

本发明实施例中，参看图2所示，为了采集用户的脚侧轮廓形状信息，在脚踏位1的侧方至少设有一个侧面摄像头4，所述侧面摄像头4，用于拍摄用户的脚侧图像信息，并根据拍摄到的用户的脚侧图像信息，提取足背轮廓曲线。这样，本发明实施例中，不仅采集用户的脚底轮廓形状信息，还采集用户的脚侧轮廓形状信息，并对采集到的脚底轮廓形状信息和脚侧轮廓形状信息进行处理，从而自动测量人体脚部轮廓形状信息，与自动扫描测量方法相比，本发明实施例采集到的用户脚部轮廓形状信息更为全面、具体，且本发明实施例提供的脚形数据采集器的设备成本低，便于大规模应用。

本发明实施例中，所述遮光板2的通光孔隙包括：通孔或狭缝。

在前述脚形数据采集器的具体实施方式中，可选地，所述脚底轮廓形状信息包括：足底外沿曲线；

所述脚底轮廓形状信息还包括：用户的脚长、前脚宽、后脚宽、脚窝比、脚趾排列分布和足底受力点分布信息。

本发明实施例中，利用机器视觉技术，根据遮光板2图像上孔隙的明暗分布，对底部摄像头3采集到的遮光板2的图像信息进行处理，得到用户的脚底轮廓形状信息，所述脚底轮廓形状信息包括：足底外沿曲线；并根据所述足底外沿曲线的几何尺寸，测量用户的脚长、脚前宽、后脚宽、脚窝比信息；同时，还能根据所述足底外沿曲线识别用户的脚趾排列分布，并确定足底受力点分布信息。

本发明实施例中，上述确定的用户的脚长、前脚宽、后脚宽、脚窝比、脚趾排列分布、足底受力点分布信息及足背轮廓曲线等信息能够为用户选鞋、定制鞋型，病理诊断等个人需要提供参考信息，用途广泛。

实施例二

本发明还提供一种脚部形状测量方法的具体实施方式，由于本发明提供的脚部形状测量方法与前述脚形数据采集器的具体实施方式相对应，该脚部形状测量方法可以通过执行上述方法具体实施方式中的流程步骤来实现本发明的目的，因此上述脚形数据采集器具体实施方式中的解释说明，也适用于本发明提供的脚部形状测量方法的具体实施方式，在本发明以下的具体实施方式中将不再赘述。

参看图3所示，本发明实施例还提供一种脚部形状测量方法，包括：

S101：当用户的脚踏于脚踏位1上时，通过底部摄像头3采集遮光板2的图像信息，得到遮光板2上孔隙的明暗分布；

S102：根据遮光板2上孔隙的明暗分布，提取用户的脚底轮廓形状信息；

S103：根据所述用户的脚底轮廓形状信息，确定用户的脚部尺寸参数信息。

本发明实施例所述的脚部形状测量方法，通过在脚踏位1下设一密布微小通光孔隙的遮光板2，当用户的脚踏于脚踏位1上时，通过位于遮光板2下方的底部摄像头3采集遮光板2的图像信息，并根据遮光板2图像上孔隙的明暗分布，得到用户的脚底轮廓形状信息，并根据所述用户的脚底轮廓形状信息，进一步确定用户的脚部尺寸参数信息。这样，与机械测量方法相比，本发明实施例利用机器视觉测量方法测量用户的脚底轮廓形状信息、脚部详细参数信息，测量结果精度高，测量误差小于毫米；与传统机器视觉测量方法相比，本发明实施例利用具有微小通光孔隙的遮光板2改善了成像质量，能够避免袜子颜色等外界干扰信息对测量结果的干扰，从而提高了脚底轮廓形状信息、尺寸信息采集的稳定性和可靠性，并为用户进行选鞋、定制鞋型或病理诊断提供参考信息。

在前述脚部形状测量方法的具体实施方式中，可选地，所述通过底部摄像头3采集遮光板2的图像信息，得到遮光板2上孔隙的明暗分布包括：

通过位于遮光板2下方的底部摄像头3采集遮光板2的原始图像信息，对所述原始图像进行二值化处理，得到遮光板2上孔隙的明暗分布图像；或

通过移动到遮光板2侧面的底部摄像头3拍摄反射镜5中遮光板2的原始图像信息，对所述原始图像进行二值化处理，得到遮光板2上孔隙的明暗分布图像，其中，所述反射镜5置于遮光板2与移动到遮光板2侧面的底部摄像头3之间的光路中。

在前述脚部形状测量方法的具体实施方式中，可选地，所述根据遮光板2上孔隙的明暗分布，提取用户的脚底轮廓形状信息包括：

对所述遮光板2上孔隙的明暗分布图像进行图像缩放、轮廓提取、平滑，得到用户的脚底轮廓线信息，所述脚底轮廓线包括：足底外沿曲线。

在前述脚部形状测量方法的具体实施方式中，可选地，所述方法还包括：

通过侧面摄像头4采集用户的脚侧图像信息；

根据采集到的所述脚侧图像信息提取用户的脚侧轮廓形状信息，所述脚侧轮廓形状信息包括：足背轮廓曲线。

在前述脚部形状测量方法的具体实施方式中，可选地，所述根据所述用户的脚底轮廓形状信息，确定用户的脚部尺寸参数信息包括：

根据所述足底外沿曲线的几何尺寸，测量用户的脚长、脚前宽、后脚宽、脚窝比信息；

根据所述足底外沿曲线识别用户的脚趾排列分布，并确定足底受力点分布信息。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种脚部形状测量方法，其特征在于，包括：

当用户的脚踏于脚踏位上时，通过底部摄像头采集遮光板的图像信息，得到遮光板上孔隙的明暗分布；

根据遮光板上孔隙的明暗分布，提取用户的脚底轮廓形状信息；

根据所述用户的脚底轮廓形状信息，确定用户的脚部尺寸参数信息。

2.根据权利要求1所述的脚部形状测量方法，其特征在于，所述通过底部摄像头采集遮光板的图像信息，得到遮光板上孔隙的明暗分布包括：

通过位于遮光板下方的底部摄像头采集遮光板的原始图像信息，对所述原始图像进行二值化处理，得到遮光板上孔隙的明暗分布图像；或

通过移动到遮光板侧面的底部摄像头拍摄反射镜中遮光板的原始图像信息，并对所述原始图像进行二值化处理，得到遮光板上孔隙的明暗分布图像，其中，所述反射镜置于遮光板与移动到遮光板侧面的底部摄像头之间的光路中。

3.根据权利要求1所述的脚部形状测量方法，其特征在于，所述根据遮光板上孔隙的明暗分布，提取用户的脚底轮廓形状信息包括：

对所述遮光板上孔隙的明暗分布图像进行图像缩放、轮廓提取、平滑，得到用户的脚底轮廓线信息，所述脚底轮廓线包括：足底外沿曲线。

4.根据权利要求3所述的脚部形状测量方法，其特征在于，还包括：

通过侧面摄像头采集用户的脚侧图像信息；

根据采集到的所述脚侧图像信息提取用户的脚侧轮廓形状信息，所述脚侧轮廓形状信息包括：足背轮廓曲线。

5.根据权利要求3所述的脚部形状测量方法，其特征在于，所述根据所述用户的脚底轮廓形状信息，确定用户的脚部尺寸参数信息包括：

根据所述足底外沿曲线的几何尺寸，测量用户的脚长、脚前宽、后脚宽、脚窝比信息；

根据所述足底外沿曲线识别用户的脚趾排列分布，并确定足底受力点分布信息。