CN107373892B - 一种三维脚型扫描仪的准确站位自动监测提示***、方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三维脚型扫描仪的准确站位自动监测提示***、方法，***包括：一承重单元，一视频采集单元，一人机交互单元，用以输出对齐后的脚底轮廓，并将所述脚底轮廓作为标准位置轮廓，若实时脚底轮廓与所述标准位置轮廓不重合，则提示使用者移动双脚/单脚，并且根据脚底轮廓与所述标准位置轮廓的位置差，计算并提示使用者移动双脚/单脚的方向，并且根据脚底轮廓与所述标准位置轮廓的位置差，计算并提示使用者移动双脚/单脚的方向。本发明通过提取脚底轮廓的图像和计算正确站姿的位置，并通过交互提示样本将脚移动到正确的位置再开始扫描的。与现有技术相比，提高了测量的自动化程度以及后续测量数据的可用性。
Description
技术领域
本发明涉及三维脚型扫描领域、计算机处理领域，特别涉及一种三维脚型扫描仪的准确站位自动监测、提示***、方法。
背景技术
如今中国的互联网线上消费行业在迅猛的发展。而通过三维脚型扫描作为在线购鞋和/或量脚定制环节的关键而不可或缺的技术也得到了长足改善，并不断地在提高精度和降低成本。
在实际测量过程中，获取人体数据过程当中有其特殊性和复杂性。要想让获取的人体数据未来得到很好的应用(保证数据的连续性)，一方面，要保证单个样本数据的准确性；另一方面，也要保证群体数据的一致性，即数据集中的样本数据是在样本的相同环境相同状态下取得的。这样的数据集才有可能经过整理和分析后，得到一定的规律和数学模型。
目前通过技术的提高和仪器的精密只能够保证尽可能真实地还原放入设备中的物体的三维形状，即保证单个样本数据的准确性。然而，人的身体是由骨骼、肌肉等组织组成的复杂的柔性体。其某一时刻在现实空间中的形状，与其受到的外部或体重的压力、肌肉的收缩程度以及所处的温度和湿度等环境因素有很大的关系。这些影响因素使得身体形状在一定范围内发生复杂而不可准确预测的形变。
所以，如果不能很好地控制扫描时人体的姿势和被扫描器官的受力和施力状态的一致性，也就是身体发生的形变不一致，即使设备能够精准地获取物体的三维形状，但是整个样本集数据的内在规律和价值就要大打折扣。
具体对于人体脚型而言，其形状受到扫描时，身体的姿势、负重、脚中轴线方向等因素的影响较大。一般地，对于用户而言，要求身体采取站立姿势，双脚与两肩同宽，双脚以中轴线平行，抬头挺胸，双手自然下垂，目视前方身体尽量保持放松。在这样的身体姿态下，人的体重可以均匀的加载于左右脚，且均匀地通过脚掌传导到承重平面，所以脚部的变形也是均匀的。而且，在三维脚型扫描仪的实际应用中，相对于其它姿势，用户可以很容易地调整身体到上述姿态，较少地存在理解上的误差，从而保证不同样本的脚部的受力和施力的一致性。
现有的三维脚型扫描仪，如激光、白光等原理的，在使用过程中设备本身对扫描时人体采取的姿态没有做任何的约束要求，这就需要操作人员进行口头说明和提醒，从而增加操作的复杂程度、降低装置的自动化测量程度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种通过摄像头自动采集样本站立位置的脚底视频，然后通过实时视频处理，提取脚底轮廓的图像和计算正确站姿的位置，并通过交互提示样本将脚移动到正确的位置再开始扫描的三维脚型扫描仪的准确站位自动监测提示***。
解决上述技术问题，本发明提供了一种三维脚型扫描仪的准确站位自动监测提示***，包括：
一承重单元，用以提供双脚站立的承重平台，
一视频采集单元，用以采集左右脚底的图像数据，
一视频处理单元，用以对所述视频采集单元的每一帧进行检测，根据检测得到完整的脚底轮廓，得到脚中轴线和脚跟端点的位置关系，
一人机交互单元，用以输出对齐后的脚底轮廓，并将所述脚底轮廓作为标准位置轮廓，若实时脚底轮廓与所述标准位置轮廓不重合，则提示使用者移动双脚/单脚。
更进一步，所述人机交互单元还用以，
将检测到的脚底轮廓旋转，使得其中所述脚中轴线和所述脚跟端点与脚后跟对齐线和脚中轴线对齐线对齐和/或重合。
更进一步，所述脚后跟对齐线为一虚拟线或者实体线，用以后续检测到实时脚底轮廓后在所述人机交互单元进行对齐。本申请中的脚后跟对齐线和脚中轴线对齐线为图像中的虚拟线，目的是引导脚在承重平台上的位置符合对站立者的站立姿势的要求，以及脚在承重平台的位置要求；其在图像中的位置是基于摄像头***以及承重平台的相对位置关系通过一定的方法标定获得的；用来指导轮廓的标准位置，可以理解一旦标准轮廓的位置确定了，则通过人机交互界面只需要显示标准轮廓，与是否需要显示这两条线并无关，也并不作对本申请保护范围的限制。
需要说明的还有，标准位置轮廓的大小等于或略大于当前使用者的脚的轮廓，位置则参考与脚后跟对齐线和脚中轴线对齐线对齐。
更进一步，所述脚中轴线对齐线为一虚拟线或者实体线，用以后续检测到实时脚底轮廓后在所述人机交互单元进行对齐，所述脚中轴线对齐线包括左右两条，所述左右两条脚中轴线对齐线相互平行且距离与待测人体两肩宽度相等。脚后跟对齐线和脚中轴线对齐线本身只是为虚拟的参考线并不作为限制本申请的保护范围，可以理解无论是在图像中，还是在实际的承重平台都不需要显示出来。实际使用中用户只要通过交互界面中的已经摆放好位置的轮廓去调整脚的物理位置即可。
更进一步，所述视频处理单元还用以，检测当前拍摄的实时视屏流中的脚底轮廓，并作为实时脚底轮廓。
更进一步，所述承重单元，为一钢化玻璃平面，在进行扫描时提供待测者的左右脚站立承重平台。
更进一步，视频采集单元，为至少2个摄像头，用以实时获取待测者左右脚底的视频。
基于上述，本发明还提供了了一种三维脚型扫描仪的准确站位自动监测提示方法，包括如下步骤：
设置用以提供双脚站立的承重平台，同时配置可用以采集左右脚底的图像数据的摄像头，
当扫描启动后，对摄像头采集到的每一帧进行检测，根据检测得到完整的脚底轮廓，得到脚中轴线和脚跟端点的位置关系，
输出对齐后的脚底轮廓，并将所述脚底轮廓作为标准位置轮廓，若实时脚底轮廓与所述标准位置轮廓不重合，则提示使用者移动双脚/单脚。
更进一步，方法还包括：将检测到的脚底轮廓旋转，使得其中所述脚中轴线和所述脚跟端点与脚后跟对齐线和脚中轴线对齐线对齐和/或重合。
更进一步，方法还包括：将检测当前拍摄的实时视屏流中的脚底轮廓，并作为实时脚底轮廓，
若实时轮廓与标准位置轮廓重合，则开始进行正式的扫描本发明的有益效果：
本发明的有益效果：
采用本发明中的***，通过摄像头自动采集样本站立位置的脚底视频，然后通过实时视频处理，提取脚底轮廓的图像和计算正确站姿的位置，并通过交互提示样本将脚移动到正确的位置再开始扫描的。与现有技术相比，提高了测量的自动化程度以及后续测量数据的可用性。进一步地通过摄像头拍摄脚底，并且通过脚底轮廓来确认在三维脚型扫描时的站立位置，通过人机交互界面实时监测脚底轮廓，并实时标定正确站立位置，以及通过人机交互界面实时监测脚底轮廓，并实时提醒用户正确的站立位置；能够基于三维脚型扫描仪实现准确站位自动监测以及提示，同时保证测量数据的准确性和有效性。
附图说明
图1是本发明一实施例中的***结构示意图；
图2是承重单元以及视频采集单元的结构示意图；
图3是本发明一实施例中的方法流程示意图；
图4是中轴线和脚跟端点的结构示意图；
图5(a)-图5(b)是人机交互单元的一显示效果示意图；
图6(a)-图6(b)是人机交互单元的另一显示效果示意图。
图7是发明一优选实施例中的方法流程示意图。
具体实施方式
现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。可以理解，这些实施例仅出于说明并且帮助本领域的技术人员理解和实施例本公开的目的而描述，而非建议对本公开的范围的任何限制。在此描述的本公开的内容可以以下文描述的方式之外的各种方式实施。
如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。
请参考图1是本发明一实施例中的***结构示意图，本实施例中的一种三维脚型扫描仪的准确站位自动监测提示***，包括：一承重单元1，用以提供双脚站立的承重平台，一视频采集单元2，用以采集左右脚底的图像数据，一视频处理单元3，用以对所述视频采集单元的每一帧进行检测，根据检测得到完整的脚底轮廓，得到脚中轴线和脚跟端点的位置关系，一人机交互单元4，用以输出对齐后的脚底轮廓，并将所述脚底轮廓作为标准位置轮廓，若实时脚底轮廓与所述标准位置轮廓不重合，则提示使用者移动双脚/单脚。作为本实施例中的优选，所述人机交互单元4还用以，将检测到的脚底轮廓旋转，使得其中所述脚中轴线和所述脚跟端点与脚后跟对齐线和脚中轴线对齐线对齐和/或重合。将检测到的脚底轮廓旋转，使得其中轴线和脚跟端点与脚后跟对齐线104和脚中轴线对齐线105对齐和重合，如图2所示是承重单元以及视频采集单元的结构示意图。
作为本实施例中的优选，所述脚后跟对齐线104为一虚拟线或者实体线，用以后续检测到实时脚底轮廓后在所述人机交互单元进行对齐。脚后跟对齐线104通过摄像头拍摄承重平台的有效视角范围确定。可以是虚拟的，用于后续检测到脚底轮廓后在人机交互单元进行对齐。
作为本实施例中的优选，所述脚中轴线对齐线105为一虚拟线或者实体线，用以后续检测到实时脚底轮廓后在所述人机交互单元进行对齐，所述脚中轴线对齐线包括左右两条，所述左右两条脚中轴线对齐线相互平行且距离与待测人体两肩宽度相等。脚中轴线对齐线105通过摄像头拍摄承重平台的有效视角范围确定。可以是虚拟的，用于后续检测到脚底轮廓后在人机交互单元进行对齐。左右两条对齐线相互平行且距离与人体两肩宽度相等。
在一些实施例中，所述视频处理单元3还用以，检测当前拍摄的实时视屏流中的脚底轮廓，并作为实时脚底轮廓。
在一些实施例中，所述承重单元1，为一钢化玻璃平面，在进行扫描时提供待测者的左右脚站立承重平台101。
在一些实施例中，视频采集单元，为至少2个摄像头103，用以实时获取待测者左右脚底的视频，可以拍摄左右两脚的脚底视频。通过视频采集单元2的承载平台102，安装有分别获取左右脚底视频的摄像头。
在本实施例中，通过视频采集单元2中的摄像头自动采集样本站立位置的脚底视频，然后通过所述视频处理单元3进行实时视频处理，提取脚底轮廓的图像和计算正确站姿的位置，并通过人机交互单元4交互提示样本将脚移动到正确的位置再开始扫描的。与现有技术相比，本实施例中的***提高了测量的自动化程度以及后续测量数据的可用性。进一步地通过摄像头拍摄脚底，并且通过脚底轮廓来确认在三维脚型扫描时的站立位置，通过人机交互界面实时监测脚底轮廓，并实时标定正确站立位置，以及通过人机交互界面实时监测脚底轮廓，并实时提醒用户正确的站立位置；能够基于三维脚型扫描仪实现准确站位自动监测以及提示，同时保证测量数据的准确性和有效性。
请参考图3是本发明一实施例中的方法流程示意图，本实施例中的一种三维脚型扫描仪的准确站位自动监测提示方法，包括如下步骤：
S1设置用以提供双脚站立的承重平台，同时配置可用以采集左右脚底的图像数据的摄像头，
S2当扫描启动后，对摄像头采集到的每一帧进行检测，根据检测得到完整的脚底轮廓，得到脚中轴线和脚跟端点的位置关系，
S3输出对齐后的脚底轮廓，并将所述脚底轮廓作为标准位置轮廓，若实时脚底轮廓与所述标准位置轮廓不重合，则提示使用者移动双脚/单脚。
优选地，上述的方法中还包括：将检测到的脚底轮廓旋转，使得其中所述脚中轴线和所述脚跟端点与脚后跟对齐线和脚中轴线对齐线对齐和/或重合。
优选地，上述的方法中还包括：将检测当前拍摄的实时视屏流中的脚底轮廓，并作为实时脚底轮廓，若实时轮廓与标准位置轮廓重合，则开始进行正式的扫描。
请参考图4是中轴线和脚跟端点的结构示意图；图5(a)-图5(b)是人机交互单元的一显示效果示意图；图6(a)-图6(b)是人机交互单元的另一显示效果示意图。图7是发明一优选实施例中的方法流程示意图。其中200表示人机交互界面。
作为本实施例中的优选，具体可包括如下的步骤：
步骤S101当扫描启动后，摄像头开始拍摄视频并传输到人机交互界面200。
步骤S102视频处理单元3通过对视频的每一帧进行检测，当检测到完整的脚底轮廓，则说明有人站在承重平台。
步骤S103视频处理单元3检测脚底轮廓的中轴线和脚跟端点(具体如图4所示)。
步骤S104将检测到的脚底轮廓旋转，使得其中轴线和脚跟端点与A04和A05对齐和重合(具体如图5(a)所示)。
步骤S105将对齐后的脚底轮廓显示至交互界面。对齐后的轮廓为标准位置轮廓。
步骤S106与此同时，检测当前拍摄的实时视屏流中的脚底轮廓，称为实时轮廓。并且计算实时轮廓和标准位置轮廓的相对位置。当实时轮廓不与标准位置轮廓重合，则于人机交互界面200提示使用者将脚移动至标准位置轮廓内(具体如图6(a)所示)。步骤S107当实时轮廓不与标准位置轮廓重合，则开始进行正式的扫描(具体如图6(b)所示)。
对于待测量用户而言，要求身体采取站立姿势，双脚与两肩同宽，双脚以中轴线平行，抬头挺胸，双手自然下垂，目视前方身体尽量保持放松。在这样的身体姿态下，人的体重可以均匀的加载于左右脚，且均匀地通过脚掌传导到承重平面，所以脚部的变形也是均匀的。而且，在三维脚型扫描仪的实际应用中，相对于其它姿势，用户可以很容易地调整身体到上述姿态，较少地存在理解上的误差，从而保证不同样本的脚部的受力和施力的一致性。采用本发明中的方法，能够通过人机交互的方式，自动进行监测和校正，保证了采集样本数据的准确性和群体数据的一致性。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
总体而言，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合实施。一些方面可以以硬件实施，而其它一些方面可以以固件或软件实施，该固件或软件可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行。虽然本公开的各种方面被示出和描述为框图、流程图或使用其它一些绘图表示，但是可以理解本文描述的框、设备、***、技术或方法可以以非限制性的方式以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其一些组合实施。
此外，虽然操作以特定顺序描述，但是这不应被理解为要求这类操作以所示的顺序执行或是以顺序序列执行，或是要求所有所示的操作被执行以实现期望结果。在一些情形下，多任务或并行处理可以是有利的。类似地，虽然若干具体实现方式的细节在上面的讨论中被包含，但是这些不应被解释为对本公开的范围的任何限制，而是特征的描述仅是针对具体实施例。在分离的一些实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地执行。相反对，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地实施或是以任何合适的子组合的方式实施。
Claims (8)
1.一种三维脚型扫描仪的准确站位自动监测提示***，其特征在于，包括：
一承重单元，用以提供双脚站立的承重平台，
一视频采集单元，用以采集左右脚底的图像数据，
一视频处理单元，用以对所述视频采集单元的每一帧进行检测，根据检测得到完整的脚底轮廓，得到脚中轴线和脚跟端点的位置关系，其中，所述视频处理单元还用以，检测当前拍摄的实时视频流中的脚底轮廓，并作为实时脚底轮廓；
一人机交互单元，用以输出对齐后的脚底轮廓，并将所述脚底轮廓作为标准位置轮廓，若实时脚底轮廓与所述标准位置轮廓不重合，则提示使用者移动双脚/单脚，并且根据脚底轮廓与所述标准位置轮廓的位置差，计算并提示使用者移动双脚/单脚的方向。
2.根据权利要求1所述的准确站位自动监测提示***，其特征在于，所述人机交互单元还用以，
将检测到的脚底轮廓旋转，使得其中所述脚中轴线和脚中轴线对齐线对齐，所述脚跟端点与脚后跟对齐线对齐。
3.根据权利要求2所述的准确站位自动监测提示***，其特征在于，所述脚后跟对齐线，用以后续检测到实时脚底轮廓后在所述人机交互单元进行对齐。
4.根据权利要求2所述的准确站位自动监测提示***，其特征在于，所述脚中轴线对齐线为，用以后续检测到实时脚底轮廓后在所述人机交互单元进行对齐。
5.根据权利要求1所述的准确站位自动监测提示***，其特征在于，所述承重单元，为一钢化玻璃平面，在进行扫描时提供待测者的左右脚站立承重平台。
6.根据权利要求1所述的准确站位自动监测提示***，其特征在于，视频采集单元，为至少2个摄像头，用以实时获取待测者左右脚底的视频。
7.一种三维脚型扫描仪的准确站位自动监测提示方法，其特征在于，包括如下步骤：
设置用以提供双脚站立的承重平台，同时配置可用以采集左右脚底的图像数据的摄像头，并且标定脚后跟对齐线和脚中轴线对齐线在图像中的位置，
当扫描启动后，对摄像头采集到的每一帧进行检测，根据检测得到完整的脚底轮廓，得到脚中轴线和脚跟端点的位置关系，
输出对齐后的脚底轮廓，并将所述脚底轮廓作为标准位置轮廓，若实时脚底轮廓与所述标准位置轮廓不重合，则提示使用者移动双脚/单脚；
将检测当前拍摄的实时视屏流中的脚底轮廓，并作为实时脚底轮廓，若实时轮廓与标准位置轮廓重合，则开始进行正式的扫描。
8.根据权利要求7所述的准确站位自动监测提示方法，其特征在于，还包括：将检测到的脚底轮廓旋转，使得其中所述脚中轴线和脚中轴线对齐线对齐，所述脚跟端点与脚后跟对齐线对齐。
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