TWI764393B - 壓力織物的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種壓力織物的製造方法，其包含：掃描步驟及製造步驟。掃描步驟是利用處理裝置先控制多台深度相機拍攝使用者以產生多個第一模型檔，接著，控制多台深度相機與使用者站立的承載裝置彼此相對旋轉預定角度後再次拍攝，以產生多個第二模型檔，而後，處理裝置使各第一模型檔及各第二模型檔通過兩次座標轉換，以轉換至同一個世界座標後，再將該些模型檔融合為三維立體模型檔。製造步驟是利用三維立體模型檔及使用者需求資訊的患部資料計算出患部尺寸，再依據患部尺寸及使用者需求資訊的施加壓力資料，控制生產設備製作出壓力織物。

Description

壓力織物的製造方法

本發明涉及一種壓力織物的製造方法，特別是不用人工量測使用者的患部位置來製造壓力織物的一種壓力織物的製造方法。

由於壓力衣是以在人體表面造成一負壓形成緊縮效果，如果要讓此壓力在人體表面分佈達到預期的醫療效果，壓力衣必須針對個別使用者的身型進行一定程度的客製化設計。為此，壓力衣製作人員必須對患者的患部進行多次量測，且患者必須進行多次的試穿，在此過程中，對傷患在生理或心理都會造成不小的壓力，且相關製作人員在量測傷患的患部的尺寸時，必須觸碰傷患的患部，如此，可能會造成傷患的不適。

本發明公開一種壓力織物的製造方法，主要用以改善傳統壓力的製造方式，必須利用人工的方式，接觸傷患的患部，以對該患部進行量測，如此，將導致傷患不適的問題。

本發明的其中一實施例公開一種壓力織物的製造方法，其包含以下步驟：利用一掃描系統執行一掃描步驟，以對一使用者進行三維立體掃描作業；掃描系統包含一處理裝置、一承載裝置、多個支撐結構、多台深度相機(Depth Camera)及一旋轉機構，處理裝置電性連接旋轉機構，處理裝置能控制旋轉機構，而使多個支撐結構與承載裝置彼此相對旋轉，承載裝置具有一承載面，承載面用以提供使用者站立，多個支撐結構環繞承載裝置設置，各個支撐結構設置有一台深度相機，每一台深度相機與承載裝置的水平距離皆相同；掃描系統能於使用者站立於承載面時，執行掃描步驟，掃描步驟包含：一第一模型檔產生步驟：控制每一台深度相機拍攝站立於承載面的使用者，以使每一台深度相機產生一第一模型檔；執行一第二模型檔產生步驟M次，M為大於或等於1的正整數，第二模型檔產生步驟包含：先控制旋轉機構以使每一台深度相機及承載裝置彼此相對旋轉一預定角度，再控制每一台深度相機拍攝使用者，而使每一台深度相機產生一第二模型檔；一相機及承載裝置座標轉換步驟：利用處理裝置將每一台深度相機的第一模型檔，進行每一台深度相機各自對應的一相機及承載裝置座標轉換程序，以將各台深度相機所產生的第一模型檔及第二模型檔分別轉換為一第一轉換模型檔及一第二轉換模型檔；一世界座標轉換步驟：利用處理裝置對每一台深度相機的第一轉換模型檔及第二轉換模型檔，進行一相機及相機座標轉換程序，以將每一台深度相機的第一轉換模型檔及第二轉換模型檔分別轉換為一第一世界座標模型檔及一第二世界座標模型檔；一融合步驟：將所有的第一世界座標模型檔及所有的第二世界座標模型檔，融合(fusion)成一三維立體模型檔；一製造步驟：依據三維立體模型檔及一使用者需求資訊的一患部資料計算出一患部尺寸，再依據患部尺寸及使用者需求資訊的一施加壓力資料，控制一生產設備製作出一壓力織物。

綜上所述，本發明的壓力織物的製造方法，通過深度相機以非接觸的方式，建立出使用者的三維立體模型檔，而後以該三維立體模型檔進行壓力衣的製造，如此，在製造壓力衣的過程中，相關人員基本上不用接觸到傷患的患部，從而可以避免患者的患部被觸碰，而發生不適的問題。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

於以下說明中，如有指出請參閱特定圖式或是如特定圖式所示，其僅是用以強調於後續說明中，所述及的相關內容大部份出現於該特定圖式中，但不限制該後續說明中僅可參考所述特定圖式。

請一併參閱圖1及圖2，本發明的壓力織物的製造方法是先利用一掃描系統A執行一掃描步驟S1，以對一使用者進行三維立體掃描作業，以取得一三維立體模型檔A11，再依據所述三維立體模型檔A11及一使用者需求資訊，控制一生產設備(圖未示，例如各式紡織設備)製造出一壓力織物。

如圖2所示，掃描系統A可以包含一處理裝置A1、一承載裝置A2、一旋轉機構(圖未示)、4個支撐結構A3及4台深度相機A4(Depth Camera)。處理裝置A1電性連接旋轉機構，處理裝置A1能控制旋轉機構，而使4個支撐結構A3與承載裝置A2彼此相對旋轉。處理裝置A1例如可以是包含各式微處理器，在不同的實施例中，所述處理裝置A1也可以是各式電腦、伺服器等。

承載裝置A2具有一承載面A21，承載面A21用以提供使用者站立。4個支撐結構A3環繞承載裝置A2設置。關於承載裝置A2的外型不以圖中所示為限。旋轉機構例如可以是包含一轉盤(圖未示)及一馬達(圖未示)，轉盤與承載裝置A2相連接，且轉盤與馬達相連接，處理裝置A1能控制馬達作動，以使轉盤旋轉一預定角度。關於旋轉機構具體所包含的構件不以上述為限，任何可以使承載裝置A2及多個支撐結構A3彼此相對旋轉的構件，都屬於旋轉機構實際可應用的範圍。於本實施例中，是以承載裝置A2能受旋轉機構帶動，而相對於4個支撐結構A3旋轉為例，但不以此為限。在不同的實施例中，也可以是承載裝置A2為固定不動的構件，而4個支撐結構A3能被旋轉機構帶動相對於承載裝置A2旋轉。

如圖1及圖3所示，圖3顯示為掃描系統A的俯視圖。每一個支撐結構A3設置有1台深度相機A4，且4台深度相機A4是大致位於同一平面，具體來說，4台深度相機A4的光軸都是位於同一平面。在實際應用中，4個支撐結構A3可以是一同連接至一固定結構A5，且於掃描系統A的俯視圖中，4台深度相機A4可以是大致位於承載裝置A2的12點鐘、3點鐘、6點鐘及9點鐘的位置，亦即，彼此相鄰的兩台深度相機A4的光軸OA彼此間的夾角P1是90度。

在掃描系統A具有3個支撐結構A3，且每一個支撐結構A3設置有1台深度相機A4的實施例中，彼此相鄰的兩台深度相機A4的光軸彼此間的夾角則可以是120度。也就是說，在每一個支撐結構A3僅設置1台深度相機A4的實施例中，兩台深度相機A4的光軸彼此間的夾角P1，與掃描系統A所包含的支撐結構A3的數量Q的關係可以是：360/Q＝P1。

如圖1及圖3所示，當處理裝置A1控制旋轉機構作動時，承載裝置A2將以一中心軸線C為中心相對於4個支撐結構A3旋轉，且每一台深度相機A4與中心軸線C的水平距離L皆相同，具體來說，4台深度相機A4可以是相同的深度相機，且每一台深度相機A4的感光元件與中心軸線C的水平距離彼此相同。

於本實施例的圖式中，是以單一個支撐結構A3設置有單一個深度相機A4，但單一個支撐結構A3所設置的深度相機A4的數量，不以此為限。在不同的實施例中，單一個支撐結構A3可以是設置有兩台以上的深度相機A4。在單一個支撐結構A3設置有兩台深度相機A4的實施例中，兩台深度相機A4可以是上下排列地設置於支撐結構A3，而兩台深度相機A4可以是分別用來掃描使用者的上半身及下半身；相對地，在單一個支撐結構A3設置有3台深度相機A4的實施例中，3台深度相機A4可以是分別針對人體的不同的部位進行掃描。

如圖1及圖2，掃描系統A能於使用者站立於承載面A21時，執行掃描步驟S1。在實際應用中，承載裝置A2例如可以是設置有一偵測器，偵測器用以偵測承載面A21上是否承載有使用者，處理裝置A1則能依據偵測器的偵測結果，依序執行所述掃描步驟S1及一製造步驟S2。所述掃描步驟S1包含：

一第一模型檔產生步驟S11：控制每一台深度相機A4拍攝站立於承載面A21的使用者，以使各台深度相機A4對應產生一第一模型檔A41；

執行M次一第二模型檔產生步驟S12，M為大於或等於1的正整數，所述第二模型產生步驟S12：先控制旋轉機構以使每一台深度相機A4及承載裝置A2彼此相對旋轉一預定角度，再控制每一台深度相機A4拍攝使用者，以使各台深度相機A4對應產生一第二模型檔A42；

一相機及承載裝置座標轉換步驟S13：利用處理裝置A1對每一台深度相機A4的第一模型檔A41，進行每一台深度相機A4各自對應的一相機及承載裝置座標轉換程序，以將各台深度相機A4的第一模型檔A41及第二模型檔A42分別轉換為一第一轉換模型檔A12及一第二轉換模型檔A13；

一世界座標轉換步驟S14：利用處理裝置A12對每一台深度相機A4的第一轉換模型檔A12及第二轉換模型檔A13，進行一相機及相機座標轉換程序，以將各台深度相機A4的第一轉換模型檔A12及第二轉換模型檔A13分別轉換為一第一世界座標模型檔A14及一第二世界座標模型檔A15；

一融合步驟S15：將所有的第一世界座標模型檔A14及所有的第二世界座標模型檔A15，融合(fusion)成一三維立體模型檔A11；

一製造步驟S2：依據三維立體模型檔A11及一使用者需求資訊的一患部資料計算出一患部尺寸，再依據患部尺寸及使用者需求資訊的一施加壓力資料，控制生產設備製作出壓力織物。

在實際應用中，處理裝置A1控制每一台深度相機A4產生第一模型檔A41後，處理裝置A1可以是接著對第一模型檔所包含的點雲(point cloud)進行一噪點(noise)去除作業及一離群點(outlier)去除作業；相同地，處理裝置A1控制每一台深度相機A4產生第二模型檔A42後，處理裝置A1可以是接著對第二模型檔所包含的點雲(point cloud)進行噪點(noise)去除作業及離群點(outlier)去除作業；如此，將有助於在融合步驟S15中，融合出更好的三維立體模型檔。另外，於融合步驟S15後還可以包含一表面重構步驟：對三維立體模型進行一表面重構(3D Surface Reconstruction)程序，如此，將可以使三維立體模型檔的成果更好。

第二模型檔產生步驟S12被執行的次數，可以是依據支撐結構A3、深度相機A4、預定角度及深度相機A4的視場角(Field of View, FOV)進行設計，假設每一個支撐結構A3僅設置單一台深度相機A4，則支撐結構A3的數量越多，預定角度可以是越小，相對地，支撐結構A3的數量越少，預定角度則是越大；假設每一個支撐結構A3僅設置單一台深度相機A4，則支撐結構A3的數量越多，則可以是選用視場角相對較小的深度相機A4，反之，則需要選用視場角相對較大的深度相機A4。

為利於融合步驟S14中可以融合出更精確的三維立體模型檔A11，在較佳的實施例中，每一台深度相機A4產生的第一模型檔A41所包含的點雲(point cloud)及第二模型檔A42所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率大於60%。在第二模型檔產生步驟被執行2次以上的實施例中，先後產生的兩個第二模型檔A42的所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率大於60%。相同地，若彼此相鄰的兩台深度相機A4，分別定義為一第一深度相機及一第二深度相機，則第一深度相機所產生的第一模型檔所包含的點雲(point cloud)，與第二深度相機所產生的第一模型檔A41所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率大於60%；第一深度相機所產生的第二模型檔所包含的點雲(point cloud)，與第二深度相機所產生的第一模型檔所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率大於60%，將有助於於融合步驟S14中可以融合出更精確的三維立體模型檔A11。

上述第一模型檔A41及第二模型檔A42分別為深度相機A4直接輸出的資料集，第一模型檔A41及第二模型檔A42可以是包含有深度相機A4所拍攝的影像的各個像素的X座標、Y座標、Z座標、深度值等。於所述製造步驟S2中，可以是控制處理裝置A1或生產設備，依據三維立體模型檔A11及患部資料計算出患部尺寸，於此不加以限制。所述深度相機A4例如可以是以結構光技術(structural light)或攝影量測法(photogrammetry)方式進行影像擷取。

在掃描系統A具有4台深度相機A4的實施例中，處理裝置A1將會儲存有4個相機及承載裝置剛性轉換矩陣(camera-carrying device rigid transformation matrix)及4個相機及4個相機及相機剛性轉換矩陣(camera- camera rigid transformation matrix)。於所述相機及承載裝置座標轉換步驟S13中，處理裝置A1對各台深度相機A4進行相機及承載裝置座標轉換程序時，處理裝置A1是利用各自深度相機A4所對應的相機及承載裝置剛性轉換矩陣，將深度相機A4的第一模型檔A41及第二模型檔A42分別轉換為第一轉換模型檔A12及第二轉換模型檔A13。於所述世界座標轉換步驟S14中，處理裝置A1對各台深度相機A4進行相機及相機座標轉換程序時，處理裝置A1是利用各自深度相機A4所對應的相機及相機剛性轉換矩陣，將深度相機A4的第一轉換模型檔A12及第二轉換模型檔A13分別轉換為第一世界座標模型檔A14及第二世界座標模型檔A15。

值得一提的是，所述患部資料是用來描述人體的患部的位置、範圍等，而處理裝置A1可以通過患部資料瞭解壓力織物需要包覆的患部的位置、範圍等。施加壓力資料是用來描述壓力織物包覆於患部時，壓力織物施予患部的壓力值等，而處理裝置A1可以通過施加壓力資料瞭解壓力織物包覆於患部時，壓力織物需要提供多少壓力至人體的表面。

依上所述，本發明的壓力織物的製造方法，通過掃描步驟S1及製造步驟S2等設計，可以快速且精確地製造出符合使用者需求的壓力織物。現有傳統的壓力織物的製作方式，是以人工的方式量測使用者欲穿戴壓力織物的部位的相關尺寸，如此，不但費時且費工，且不同人量測的結果可能因為各種因素而不同；反觀，本發明的壓力織物的製造方法，通過多台深度相機利用掃描的方式，將可避免發生上述人工量測所帶來的各種問題，且本發明的壓力織物的製造方法中的掃描步驟S1，可以在1分鐘之內完成，而傳統利用人工量測的方式，則至少需要花費15～30分鐘以上。

請一併參閱圖4及圖5，圖4顯示為本發明的壓力織物的製造方法的其中一實施例的流程示意圖，圖5顯示為顯示裝置顯示對應於三維立體模型檔的三維立體影像的示意圖。本實施例與前述實施例最大不同之處在於：於融合步驟S15後，還包含：一特徵標定步驟S16、一顯示步驟S17及一判斷步驟S18。

所述特徵標定步驟S16為：將三維立體模型檔與一資料庫中所儲存的至少一筆標準三維立體模型檔進行比對，以將三維立體模型檔所包含的點雲(point cloud)的至少一部分區分為多個預定部分，並將各個預定部分所包含的多個點座標中的一部分標定為一部位特徵點(feature point)。

在實際應用中，資料庫中例如可以是儲存有對應於亞洲人、美洲人、歐洲人等各式不同地區的人種所分別對應的標準三維立體模型檔，而於所述特徵標定步驟S16中，處理裝置例如可以是由使用者需求資訊所包含的人種資料等，判斷需於資料庫中提取哪一個標準三維立體模型檔進行比對。當然，資料庫中所儲存的標準三維立體模型檔，除了是以不同地區的人種進行區分外，還可以進一步利用地區、身高、體重、體脂、性別等進行區分。舉例來說，資料庫中的某一筆標準三維立體模型檔的標註例如可以是亞洲男性、體重介於70～75kg、體脂介於20～25%且身高介於175～180cm，而當處理裝置依據使用者需求資訊，判斷該使用者為亞洲男性，且體重、體脂及身高皆落在該標準三維立體模型檔的標註範圍內時，處理裝置則會於資料庫中提取出該筆標準三維立體模型檔進行比對。在不同的實施例中，於所述特徵標定步驟S15中，處理裝置也可以是利用已經通過訓練的機器學習(machine learning)模型，來判斷當前的三維立體模型檔，是要與哪一個標準三維立體模型檔進行比對。

如圖5所示，所述顯示步驟S17為：將三維立體模型檔輸入一顯示裝置A6，以於顯示裝置A6的一顯示畫面A61中顯示出一三維立體影像A62，三維立體影像A62包含多個預定區域，多個預定區域對應於三維立體模型檔的多個預定部分，各個預定區域中包含多個影像點(圖5中位於輪廓線A623內的黑點)，各個預定區域中的多個影像點對應於三維立體模型的其中一個預定部分所包含的多個點座標。具體來說，各個預定區域即對應為人體的各個部位，例如頭部、胸部、腰部、臀部、左大腿、右大腿、左小腿、右小腿、左上手臂、左前手臂、右上手臂、右前手臂、左手掌、右手掌、左腳掌、右腳掌等。

各個預定區域中的一部分的影像點是以一第一樣式呈現，其餘的影像點則是以一第二樣式呈現；其中，以第二樣式呈現的各個影像點定義為一特徵影像點，各個特徵影像點對應於三維立體模型檔中的其中一個部位特徵點。具體來說，使用者可以通過以第一樣式呈現的多個影像點，來觀看三維立體影像的外貌，而該些特徵影像點則是作為後續量測尺寸時的參考座標點。

所述顯示裝置A6電性連接一輸入裝置(圖未示)，輸入裝置能依據使用者的操作，將至少一個以第一樣式呈現的影像點修改為以第二樣式呈現，或者，將至少一個以第二樣式呈現的影像點修改為以第一樣式呈現。當使用者通過輸入裝置修改任一個所述影像點的樣式時，輸入裝置將產生相對應的一修改檔，且輸入裝置將傳遞該修改檔至處理裝置，而處理裝置則能依據該修改檔對應修改三維立體模型檔中的點座標、部位特徵點。所述輸入裝置例如是鍵盤、滑鼠、觸控螢幕、手寫板等，於此不加以限制。其中，關於第一樣式及第二樣式的具體的呈現方式，只要可以讓相關人員於顯示畫面A61中，能夠清楚地分出兩者的差異，於此不加以限制。

在實際應用中，於顯示步驟S17中，相關人員將可以於顯示裝置A6的一顯示畫面A61中觀看到三維立體影像A62，該三維立體影像A62除了包含多個影像點外，還可以是包含有至少一條輪廓線A623及多個區域輪廓線A624，輪廓線A623主要是呈現三維立體影像A62的外觀，每一個區域輪廓線A624所圍繞的區域即對應於前述三維立體模型檔的其中一個預定部分，如此，相關人員即可由顯示畫面A61中，通過觀看三維立體影像A62的該些區域輪廓線A624，來判斷處理裝置於三維立體影像模型中所標定的該些預定部位，是否正確地對應於人體的各個部位(例如肩、胸、腰、臀、大腿、小腿、手臂、手肘等部位)。

所述判斷步驟S18為：判斷所述三維立體影像所包含的任一個所述影像點是否被修改；若沒有任何所述影像點的樣式被修改，則執行前述製造步驟S2；若任一個所述影像點的樣式被修改，則執行製造步驟S2A：先使處理裝置依據輸入裝置產生的修改檔，使所述三維立體模型檔中的至少一個所述點座標不再被標示為部位特徵點，並將其中一的所述點座標標示為所述部位特徵點；再使處理裝置依據患部資料查找三維立體模型檔中相對應的多個部位特徵點，並利用查找出的多個部位特徵點計算出三維立體模型檔對應於患部資料的位置的患部尺寸。

具體來說，修改檔中將記錄被修改樣式的影像點的相關資料(例如座標、原樣式等)，而處理裝置則能依據該修改檔，於三維立體模型檔中查找到相對應的點座標，並將其標示為部位特徵點，或者，處理裝置能依據該修改檔，於三維立體模型檔中查找到相對應的部位特徵點，並使該部位特徵點不再被標示為部位特徵點。

如圖5及圖6所示，圖6顯示為三維立體影像A62於腰部的局部剖面立體示意圖。舉例來說，假設相關人員欲製作給使用者穿戴於腰部的壓力衣，則於所述特徵標定步驟S16中，處理裝置將會利用比對的方式，判斷三維立體模型檔中哪一部分是對應於人體的腰部，並標記該部分所對應的部分點座標為部位特徵點。而後，當相關人員點選三維立體影像的腰部時，顯示裝置A6的顯示畫面A61例如可以是由圖5轉換為圖6，而相關人員將可以於顯示畫面A61中，看到三維立體影像A62中，對應於人體的腰部的位置被區域輪廓線A624框起，且於該區域輪廓線A624的周圍包含有多個實心圓點(第一樣式)的影像點A621及多個空心圓點(第二樣式)的特徵影像點A622。其中，每一個實心圓點及每一個空間圓點是分別對應於三維立體模型檔中的其中一個點座標，而所述區域輪廓線A624則可以是處理裝置模擬出的腰部輪廓線，而該區域輪廓線A624可以是僅用來讓使用者更清楚地看出腰部的輪廓。

在製造步驟S2中，處理裝置在計算使用者的腰圍時，處理裝置將會使位於三維立體影像中的腰部位置的多個特徵影像點A622(即三維立體模型檔中對應為腰部的預定部位的多個部位特徵點)連接成一線段，再計算該線段的長度，據以計算出使用者的腰圍。需說明的是，處理裝置可以是利用三維立體模型檔及該些部位特徵點，以各式數學方式計算出該部位的尺寸，於此不加以限制。

承上述例子，在所述顯示步驟S16中，相關人員即可以於顯示畫面A61中，看到被處理裝置標示為部位特徵點而以第二樣式呈現的影像點A622，此時，相關人員即可通過輸入裝置選擇性地修改至少一個影像點A622，以改變處理裝置後續計算患部的尺寸時的基準，如此，將可以使處理裝置更精確地計算出腰圍。

在不同的實施例中，於所述特徵標定步驟S16中，處理裝置也可以是將三維立體模型檔A11載入一機器學習模型中，以利用機器學習模型，將三維立體模型檔所包含的點雲(point cloud)的至少一部分區分為多個預定部分，並將各個預定部分所包含的多個點座標中的一部分標定為一部位特徵點。在實際應用中，為利使機器學習模型更準確地標定出三維立體模型檔A11中對應於人體的各個部位，處理裝置可以是儲存有多個機器學習模型，而處理裝置可以是依據使用者需求資訊中的人種、身高、體重、性別、體脂等，選擇相對應的機器學習模型來標定當前的三維立體模型檔。也就是說，處理裝置中儲存的多個機器學習模型，是分別利用不相同的訓練檔進行訓練，舉例來說，其中一個機器學習模型可以是利用亞洲男性的三維立體模型檔進行訓練，其中一個機器學習模型可以是利用美洲女性的三維立體模型檔進行訓練，以此類推，如此，將可以使機器學習模型更準確地標定出當前的三維立體模型檔對應於人體各部位。

依上所述，通過所述特徵標定步驟S16及所述顯示步驟S17的設計，可以使生產設備更精確地製作出符合使用者欲穿戴壓力織物的部位的尺寸的壓力織物。

請參閱圖7，其顯示為本發明的壓力織物的製造方法的其中一實施例的流程示意圖。本實施例與前述實施例最大不同之處在於：於融合步驟S15及製造步驟S2之間，處理裝置還將三維立體模型檔所包含的點雲(point cloud)的至少一部分區分為多個預定部分，且處理裝置還執行以下步驟：

一顯示步驟S16X：將三維立體模型檔輸入一顯示裝置，以於顯示裝置中顯示出相對應的一三維立體影像，三維立體影像包含多個預定區域，多個預定區域對應於三維立體模型檔的多個預定部分，各個預定區域包含多個影像點，各個預定區域中的多個影像點對應於三維立體模型的其中一個預定部分所包含的多個點座標；各個影像點是以一第一樣式呈現；其中，顯示裝置電性連接一輸入裝置；

一標定步驟S17X：利用輸入裝置依據使用者的操作，將至少一個以第一樣式呈現的影像點修改為以第二樣式呈現，並利用輸入裝置產生相對應的一修改檔；

一修改步驟S18X：使處理裝置依據修改檔，將三維立體模型檔中所對應的各個點座標標定為一部位特徵點；

本實施例與前述實施例的另一不同之處在於：在修改步驟S18X後，所執行的製造步驟S2B與前述製造步驟S2不完全相同，所述製造步驟S2B是先依據患部資料，查找出三維立體模型檔中相對應的其中一個預定部分，再利用預定部分所包含的部位特徵點計算出患部尺寸。

於前述實施例中，處理裝置是通過比對資料庫中的標準三維立體模型或是利用機器學習模型，來自動地標定三維立體模型中的部位特徵點，但於本實施例中，處理裝置是不會自動地標定三維立體模型中的部位特徵點，而相關人員於顯示畫面中，將僅會觀看到以第一樣式呈現的多個影像點，相關人員必須利用輸入裝置，自行選擇多個影像點，以使該些影像點以第二樣式呈現，而作為所述部位特徵點。

依上所述，通過所述標定步驟S16及修改步驟S17的設計，相關人員可以製造出更符合使用者需求的壓力織物，亦即，本實施例所指標定步驟S16及修改步驟S17，可以讓相關人員依據使用者實際患部的位置，製造客製化的壓力織物。舉例來說，患者欲穿戴壓力織物的部位可能非一般常見的部位，此時，相關人員即可通過本實施例所舉的所述標定步驟S16及修改步驟S17，依據患者所需的部位進行部位特徵點的選定，據以製造出完全符合患者需求的壓力織物。

請一併參閱圖9至圖11，圖9顯示為本發明的壓力織物的製造方法的其中一實施例的流程示意圖，圖10顯示為對深度相機執行相機及承載裝置校正步驟的示意圖，圖11顯示為設置有參考體的承載裝置的俯視圖。本實施例與前述實施例最大不同之處在於：在利用掃描系統執行掃描步驟S1前，還包含對每一台深度相機執行一相機及承載裝置校正步驟，其包含：

一參考體置放步驟S011：將一參考體D設置於承載面A21，並使參考體的一參考面D1垂直於承載面A21，且使參考面平行於通過承載面A21的一中心軸線C；其中，處理裝置控制旋轉機構時，多台深度相機及承載裝置是以中心軸線C為中心彼此相對旋轉，中心軸線C與承載面A21的交點定義為一世界座標原點OP([O _X,O _y,O _z] ^T)；

一第一校正平面方程式計算步驟S012：控制深度相機A4拍攝參考面D1，以使深度相機A4產生一第一校正雲點資訊，並利用第一校正雲點資訊計算出一第一校正平面方程式(A _iX+B _iY+C _iZ＝0)及一第一平面法向量([A _i,B _i,C _i] ^T)；於此步驟中參考面定義為一第一參考面，第一校正平面方程式是用來描述於空間中的第一參考面，第一平面法向量為空間中的第一參考面的法向量

；

執行n次一第二校正平面方程式計算步驟S013，n為大於或等於3的正整數，且n大於M，所述第二校正平面方程式計算步驟S03包含：先控制旋轉機構以使深度相機A4與承載裝置A2彼此相對旋轉一校正角度；再控制深度相機A4拍攝參考體D的參考面D1，以產生一第二校正雲點資訊，接著利用第二校正雲點資訊計算出一第二校正平面方程式(A _jX+B _jY+C _jZ＝0)及一第二平面法向量([A _j,B _j,C _j] ^T)；於此步驟中參考面定義為一第二參考面，第二校正平面方程式是用來描述空間中的所述第二參考面，第二平面法向量為空間中的所述第二參考面的法向量

；

一平均法向量計算步驟S014：利用第一平面法向量及n個第二平面法向量，算出承載面A21的一平均法向量([n _X,n _y,n _z] ^T)；所述平均法向量即為中心軸線C的方向向量

；

一承載面平面方程式計算步驟S015：將世界座標原點([O _X,O _y,O _z] ^T)定義為世界座標系的原點，並利用平均法向量定義出一承載面平面方程式(n _xX+n _yY+n _zZ＝0)；

一第一相交線方程式計算步驟S016：利用第一校正平面方程式(A _iX+B _iY+C _iZ＝0)及承載面平面方程式(n _xX+n _yY+n _zZ＝0)，計算一第一相交線方程式；第一相交線方程式用以描述第一參考面與承載面相交的一第一相交線CL1；

一第二相交線方程式計算步驟S017：利用第二平面方程式(A _jX+B _jY+C _jZ＝0)及承載面平面方程式(n _xX+n _yY+n _zZ＝0)，計算一第二相交線方程式，第二相交線方程式用以描述第二參考面與承載面相交的一第二相交線CL2；

一剛性轉換矩陣計算步驟S018：利用第一相交線CL1與世界座標原點([O _X,O _y,O _z] ^T)的垂直距離d _i，與第二相交線CL2與世界座標原點([O _X,O _y,O _z] ^T)的垂直距離d _j相同的關係，計算得出包含預定角度θ的一座標轉換關係式；其中，於相機及承載裝置座標轉換程序中，處理裝置是利用座標轉換關係式，將第一模型檔轉換為第一轉換模型檔，且處理裝置是利用座標轉換關係式，將第二模型檔轉換為第二轉換模型檔；座標轉換關係式為：

+

]；

P _rot為第一轉換模型檔或第二轉換模型檔所包含的點座標矩陣；θ為所述預定角度；

為

，

是第一模型檔或第二模型檔所包含的點座標矩陣；

是世界座標原點。

於所述平均法向量計算步驟S014中，可以是利用以下公式計算出平均法向量([n _X,n _y,n _z] ^T)：

上述公式中n表示為所述第二校正平面方程式計算步驟S013被執行的次數。在較佳的實施例中，n可以是5次以上，當然，n的次數及校正角度的選擇，是必須讓深度相機每一次都可以拍攝到參考體D的同一個參考面D1。

於所述剛性轉換矩陣計算步驟S018中，第一相交線CL1與世界座標原點([O _X,O _y,O _z] ^T)的垂直距離d _i，與第二相交線CL2與世界座標原點([O _X,O _y,O _z] ^T)的垂直距離d _j相同的關係，可以以數學式表示為：

上述數學式可用以下矩陣形式表示：

上述數學式中的

是與A _i、A _j、B _i、B _j、C _i、C _j有關，

則是與D _i、D _j有關，且上述數學式可以利用電腦相關應用程式(例如Matlab ^R)，以奇異值分解(singular value decomposition, SVD)方法解出世界座標原點[O _X,O _y,O _z]。

需特別強調的是，本發明的壓力織物的製造方法，是利用上述方式，進行深度相機及承載裝置兩者之間的座標配准(registration)，而非採用常見的最近點演算法(iterative closest points, ICP)進行座標配准，而本發明的壓力織物的製造方法中的每一台深度相機產生的第一模型檔所包含的點雲(point cloud)及第二模型檔所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率只要大於60%即可達到良好的融合效果。反觀，若是利用傳統近點演算法(ICP)進行座標配准，則每一台深度相機產生的第一模型檔所包含的點雲(point cloud)及第二模型檔所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率必須大於80%，才可以達到良好的融合效果。另外，若是利用傳統的近點演算法(ICP)進行座標配准，由於其對點雲的重疊率的要求很高，因此，深度相機及承載裝置每一次僅能旋轉小角度，為此，需要相對較長的掃描師間。

在較佳的實施例中，每一次執行第二模型檔產生步驟S12的過程中，在使每一台深度相機及承載裝置彼此相對旋轉預定角度時，還同時控制一角度偵測器，以偵測承載裝置相對於多個深度相機旋轉的一真實旋轉角度；若真實旋轉角度與預定角度的差值大於一預定範圍時，處理裝置是將真實旋轉角度帶入上述座標轉換關係式，以將第一模型檔及第二模型檔分別轉換為第一轉換模型檔及第二模型轉換檔。

承上，具體來說，假設處理裝置控制旋轉機構旋轉45度(即所述預定角度)，但角度偵測器實際偵測到的真實旋轉角度是35度，此時，若是處理裝置以θ=45∘帶入前述座標轉換關係式，而將第一模型檔及第二模型檔分別轉換為第一轉換模型檔及第二模型轉換檔，如此，最終可能無法融合出正確的三維立體模型檔，是以，為了避免發生此種狀況，處理裝置可以是以θ=35∘帶入前述座標轉換關係式中，藉此，應可避免最終無法融合出正確的三維立體模型檔的問題。

本實施例與前述實施例的另一不同之處在於：本實施例與前述實施例最大不同之處在於：在利用掃描系統執行掃描步驟S1前，還包含對所有深度相機執行一相機及相機校正步驟S02，其包含：利用張友正標定法對彼此相鄰的兩台深度相機進行座標配准，據以取得相機及相機座標轉換程序中所需的剛性轉換矩陣(rigid transformation matrix)。

依上所述，通過相機及承載裝置校正步驟S01及相機及相機校正步驟S02，來對多台深度相機及承載裝置進行座標配准，相較於傳統的近點演算法(ICP)的座標配准方法，具有掃描速度快、配准速度相對較快等優點。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

A:掃描系統 A1:處理裝置 A11:三維立體模型檔 A12:第一轉換模型檔 A13:第二轉換模型檔 A14:第一世界座標模型檔 A15:第二世界座標模型檔 A2:承載裝置 A21:承載面 A3:支撐結構 A4:深度相機 A41:第一模型檔 A42:第二模型檔 A5:固定結構 A6:顯示裝置 A61:顯示畫面 A62:三維立體影像 A621:影像點 A622:影像點 A623:輪廓線 A624:區域輪廓線 C:中心軸線 CL1:第一相交線 CL2:第二相交線 D:參考體 D1:參考面 d _i:垂直距離 d _j:垂直距離 OA:光軸 OP:世界座標原點 P1:夾角 L:水平距離

圖1為適合應用本發明的壓力織物的製造方法的掃描系統的示意圖。

圖2為本發明的壓力織物的製造方法的其中一實施例的流程示意圖。

圖3為適合應用本發明的壓力織物的製造方法的掃描系統的俯視示意圖。

圖4為本發明的壓力織物的製造方法的其中一實施例的流程示意圖。

圖5顯示為顯示裝置顯示對應於三維立體模型檔的三維立體影像的示意圖。

圖6顯示為三維立體影像於腰部的局部剖面立體示意圖。

圖7顯示為本發明的壓力織物的製造方法的其中一實施例的流程示意圖。

圖8顯示為本發明的壓力織物的製造方法的其中一實施例的流程示意圖。

圖9顯示為對深度相機執行相機及承載裝置校正步驟的示意圖。

圖10顯示為設置有參考體的承載裝置的俯視圖。

S1、S11~S15、S2:流程步驟

Claims (9)

1. 一種壓力織物的製造方法，其包含以下步驟：利用一掃描系統執行一掃描步驟，以對一使用者進行三維立體掃描作業；所述掃描系統包含一處理裝置、一承載裝置、多個支撐結構、多台深度相機(Depth Camera)及一旋轉機構，所述處理裝置電性連接所述旋轉機構，所述處理裝置能控制所述旋轉機構，而使多個所述支撐結構與所述承載裝置彼此相對旋轉，所述承載裝置具有一承載面，所述承載面用以提供所述使用者站立，多個所述支撐結構環繞所述承載裝置設置，各個所述支撐結構設置有一台所述深度相機，每一台所述深度相機與所述承載裝置的水平距離皆相同；所述掃描系統能於所述使用者站立於所述承載面時，執行所述掃描步驟，所述掃描步驟包含：一第一模型檔產生步驟：控制每一台所述深度相機拍攝站立於所述承載面的所述使用者，以使每一台所述深度相機產生一第一模型檔；執行一第二模型檔產生步驟M次，M為大於或等於1的正整數，所述第二模型檔產生步驟包含：先控制所述旋轉機構以使每一台所述深度相機及所述承載裝置彼此相對旋轉一預定角度，再控制每一台所述深度相機拍攝所述使用者，而使每一台所述深度相機產生一第二模型檔；一相機及承載裝置座標轉換步驟：利用所述處理裝置將每一台所述深度相機的所述第一模型檔，進行每一台所述深度相機各自對應的一相機及承載裝置座標轉換程序，以將各台所述深度相機所產生的所述第一模型 檔及所述第二模型檔分別轉換為一第一轉換模型檔及一第二轉換模型檔；一世界座標轉換步驟：利用所述處理裝置對每一台所述深度相機的所述第一轉換模型檔及所述第二轉換模型檔，進行一相機及相機座標轉換程序，以將每一台所述深度相機的所述第一轉換模型檔及所述第二轉換模型檔分別轉換為一第一世界座標模型檔及一第二世界座標模型檔；一融合步驟：將所有的所述第一世界座標模型檔及所有的所述第二世界座標模型檔，融合(fusion)成一三維立體模型檔；一製造步驟：依據所述三維立體模型檔及一使用者需求資訊的一患部資料計算出一患部尺寸，再依據所述患部尺寸及所述使用者需求資訊的一施加壓力資料，控制一生產設備製作出一壓力織物；其中，所述處理裝置控制所述旋轉機構時，所述承載裝置將被所述旋轉機構帶動，而相對於多台所述深度相機旋轉；在利用所述掃描系統執行所述掃描步驟前，還包含對每一台所述深度相機執行一相機及承載裝置校正步驟，其包含：一參考體置放步驟：將一參考體設置於所述承載面，並使所述參考體的一參考面垂直於所述承載面，且使所述參考面平行於通過所述承載面的一中心軸線；其中，所述處理裝置控制所述旋轉機構時，多台所述相機及所述承載裝置是以所述中心軸線為中心彼此相對旋轉，所述中心軸線與所述承載面的交點定義為一世界座標原點；一第一校正平面方程式計算步驟：控制所述相機拍攝所 述參考面，以使所述相機產生一第一校正雲點資訊，並利用所述第一校正雲點資訊計算出一第一校正平面方程式及一第一平面法向量；於此步驟中所述參考面定義為一第一參考面，所述第一校正平面方程式是用來描述空間中的所述第一參考面，所述第一平面法向量為空間中的所述第一參考面的法向量；執行一第二校正平面方程式計算步驟n次，n為大於或等於3的正整數，且n大於M；控制所述旋轉機構，以使所述深度相機與所述承載裝置彼此相對旋轉一校正角度；控制所述深度相機拍攝所述參考體的所述參考面，以產生一第二校正雲點資訊，並利用所述第二校正雲點資訊計算出一第二校正平面方程式及一第二平面法向量；於此步驟中所述參考面定義為一第二參考面，所述第二校正平面方程式是用來描述空間中的所述第二參考面，所述第二平面法向量為空間中的所述第二參考面的法向量；一平均法向量計算步驟：利用所述第一平面法向量及P個所述第二平面法向量，算出所述承載面的一平均法向量；所述平均法向量即為所述中心軸線的方向向量；一承載面平面方程式計算步驟：將所述世界座標原點定義為世界座標系的原點，並利用所述平均法向量定義出一承載面平面方程式；一第一相交線方程式計算步驟：利用所述第一平面方程式及所述承載面平面方程式，計算一第一相交線方程式；所述第一相交線方程式用以描述所述第一參考面與所述承載面相交的一第一相交線； 一第二相交線方程式計算步驟：利用所述第二平面方程式及所述承載面平面方程式，計算一第二相交線方程式，所述第二相交線方程式用以描述所述第二參考面與所述承載面相交的一第二相交線；一剛性轉換矩陣計算步驟：利用所述第一相交線與所述世界座標原點的垂直距離，與所述第二相交線與所述世界座標原點的垂直距離相同的關係，計算得出包含所述預定角度的一座標轉換關係式；其中，於所述相機及承載裝置座標轉換程序中，所述處理裝置是利用所述座標轉換關係式，將所述第一模型檔轉換為所述第一轉換模型檔，且所述處理裝置是利用所述座標轉換關係式，將所述第二模型檔轉換為所述第二轉換模型檔；所述座標轉換關係式為：

   

   (1-cos θ)+[O _x ,O _y ,O _z ]；所述預定角度為θ，

   

   為

   

   -

   

   ，

   

   是所述第一模型檔或所述第二模型檔所包含的點座標矩陣，P_rot為所述第一轉換模型檔或所述第二轉換模型檔所包含的點座標矩陣；其中，在利用所述掃描系統執行所述掃描步驟前，還包含對所有所述深度相機執行一相機及相機校正步驟，其包含：利用張友正標定法對彼此相鄰的兩台深度相機進行座標配准，以取得每一台所述深度相機於所述相機及相機座標轉換程序中所需的剛性轉換矩陣。
2. 如請求項1所述的壓力織物的製造方法，其中，每一台所 述深度相機所產生的所述第一模型檔所包含的點雲(point cloud)及所述第二模型檔所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率大於60%。
3. 如請求項1所述的壓力織物的製造方法，其中，彼此相鄰的兩台所述深度相機，分別定義為一第一深度相機及一第二深度相機；所述第一深度相機所產生的所述第一模型檔所包含的點雲(point cloud)，與所述第二深度相機所產生的所述第一模型檔所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率大於60%；所述第一深度相機所產生的所述第二模型檔所包含的點雲(point cloud)，與所述第二深度相機所產生的所述第一模型檔所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率大於60%；每一台所述深度相機產生的所述第一模型檔所包含的點雲(point cloud)及所述第二模型檔所包含的點雲(point cloud)兩者的重疊率大於60%；所述第二模型檔產生步驟被執行2次以上，且先後產生的兩個所述第二模型檔的所分別包含的點雲(point cloud)，其兩者的重疊率大於60%。
4. 如請求項1所述的壓力織物的製造方法，其中，於所述融合步驟後，還包含一特徵標定步驟：將所述三維立體模型檔與一資料庫中所儲存的至少一筆標準三維立體模型檔進行比對，以將所述三維立體模型檔所包含的點雲(point cloud)的至少一部分區分為多個預定部分，並將各個所述預定部分所包含的多個點座標中的一部分標定為一部位特徵點，所述製造步驟則包含：依據所述患部資料，查找所述三維立體模型檔中相對應的多個所述部位特徵點；利用查找出的多個所述部位特徵點計算出所述三維立體模型檔對應於所述患部資料的位置的所述患部尺寸。
5. 如請求項4所述的壓力織物的製造方法，其中，於所述特徵標定步驟後及計算出所述患部尺寸之前，還包含一顯示步驟，其包含：將所述三維立體模型檔輸入一顯示裝置，以於所述顯示裝置中顯示出相對應的一三維立體影像，所述三維立體影像包含多個預定區域，多個所述預定區域對應於所述三維立體模型檔的多個所述預定部分，各個所述預定區域中包含多個影像點，各個所述預定區域中的多個所述影像點對應於所述三維立體模型的其中一個所述預定部分所包含的多個所述點座標；各個所述預定區域中的一部分的所述影像點是以一第一樣式呈現，其餘的所述影像點則是以一第二樣式呈現；以所述第二樣式呈現的各個所述影像點定義為一特徵影像點，各個所述特徵影像點對應於所述三維立體模型檔中的其中一個所述部位特徵點；其中，所述顯示裝置電性連接一輸入裝置，所述輸入裝置能依據使用者的操作，將至少一個以所述第一樣式呈現的所述影像點修改為以所述第二樣式呈現，或者，將至少一個以所述第二樣式呈現的所述影像點修改為以所述第一樣式呈現；若任一個所述影像點的樣式被修改，則所述輸入裝置將對應產生一修改檔，而所述處理裝置將依據所述修改檔，修改所述三維立體模型檔中的至少一個所述部位特徵點。
6. 如請求項1所述的壓力織物的製造方法，其中，於所述融合步驟後，還包含一特徵標定步驟：將所述三維立體模型檔載入一機器學習模型中，以利用所述機器學習模型，將所述三維立體模型檔所包含的點雲(point cloud)的至少一部分區分為多個預定部分，並將各個所述預定部分所包含的多個點座標中的一部分標定為一部位特徵點，所述製造步 驟則包含：依據所述患部資料，查找所述三維立體模型檔中相對應的多個所述部位特徵點；利用查找出的多個所述部位特徵點計算出所述三維立體模型檔對應於所述患部資料的位置的所述患部尺寸。
7. 如請求項6所述的壓力織物的製造方法，其中，於所述特徵標定步驟後及計算出所述患部尺寸之前，還包含一顯示步驟，其包含：將所述三維立體模型檔輸入一顯示裝置，以於所述顯示裝置中顯示出相對應的一三維立體影像，所述三維立體影像包含多個預定區域，多個所述預定區域對應於所述三維立體模型檔的多個所述預定部分，各個所述預定區域中包含多個影像點；各個所述預定區域中的一部分的所述影像點是以一第一樣式呈現，其餘的所述影像點則是以一第二樣式呈現；以所述第二樣式呈現的各個所述影像點定義為一特徵影像點，各個所述特徵影像點對應於所述三維立體模型檔中的其中一個所述部位特徵點；其中，所述顯示裝置電性連接一輸入裝置，所述輸入裝置能依據使用者的操作，將至少一個以所述第一樣式呈現的所述影像點修改為以所述第二樣式呈現，或者，將至少一個以所述第二樣式呈現的所述影像點修改為以所述第一樣式呈現；若任一個所述影像點的樣式被修改，則所述輸入裝置將對應產生一修改檔，而所述處理裝置將依據所述修改檔，修改所述三維立體模型檔中的至少一個所述部位特徵點。
8. 如請求項1所述的壓力織物的製造方法，其中，所述三維立體模型檔所包含的點雲(point cloud)的至少一部分區分為多個預定部分，於所述融合步驟及所述製造步驟之間還包 含：一顯示步驟：將所述三維立體模型檔輸入一顯示裝置，以於所述顯示裝置中顯示出相對應的一三維立體影像，所述三維立體影像包含多個預定區域，多個所述預定區域對應於所述三維立體模型檔的多個所述預定部分，各個所述預定區域包含多個影像點，各個所述預定區域中的多個所述影像點對應於所述三維立體模型的其中一個所述預定部分所包含的多個點座標；各個所述影像點是以一第一樣式呈現；其中，所述顯示裝置電性連接一輸入裝置；一標定步驟：利用所述輸入裝置依據使用者的操作，將至少一個以所述第一樣式呈現的所述影像點修改為以所述第二樣式呈現，並利用所述輸入裝置產生相對應的一修改檔；一修改步驟：使所述處理裝置依據所述修改檔，將所述三維立體模型檔中所對應的各個所述點座標標定為一部位特徵點；其中，於所述製造步驟中，是先依據所述患部資料，查找出所述三維立體模型檔中相對應的其中一個所述預定部分，再利用所述預定部分所包含的所述部位特徵點，計算出所述患部尺寸。
9. 如請求項8所述的壓力織物的製造方法，其中，每一次執行所述第二模型檔產生步驟的過程中，在使每一台所述深度相機及所述承載裝置彼此相對旋轉所述預定角度時，還同時控制一角度偵測器，以偵測所述承載裝置相對於多個所述深度相機旋轉的一真實旋轉角度；若所述真實旋轉角度與所述預定角度的差值大於一預定範圍時，所述處理裝 置是將所述真實旋轉角度帶入所述座標轉換關係式，以將所述第一模型檔及所述第二模型檔分別轉換為所述第一轉換模型檔及所述第二模型轉換檔。

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