[发明专利]对足部进行三维测量来选择最适合的足部用品的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过对足部进行三维形状测量来选择最适合的足部用品的系统和方法，尤其涉及一种对足部进行光学三维形状测量来获取足部三维形状信息，并利用该信息从多种预先生产好的，具有不同材质和三维形状的足部用品中挑选出最合适的一款足部用品的系统和方法。

背景技术

人类的足是一个由26块骨头构成的非常复杂的生物力学结构。除了负载人的体重外，足还要适应行走、跑跳、跨越等动作。为了能正常行走，人类的足必须具有如下特点：(1)可以适应地面的高低不平；(2)能够形成一个刚性的杠杆来推动身体前行；(3)能够转化由胯关节产生的转动力；(4)能够减轻和吸收地面对人体产生的冲击力。人类为了保护自己的双足，同时也为了能提高足部的舒适度在数千年前就开始在足部使用各种用品，例如鞋等。

足分为3部分：后部为脚后跟，中部有足弓，前部为脚掌。在足的长度方向(纵向)有两个足弓：内侧足弓和外侧足弓。另外在前脚掌的下方脚的宽度方向上还有一个横足弓。足的形状是由与其对应的骨骼、关节、韧带和肌肉来维持的。人类是唯一有足弓的脊椎动物。足弓的存在使得脚能够有弹性并有向前推进作用，也使得在行走和跑步时效率最高、并能最大限度地节约能量。由于先天原因有些人的足没有正常发育成形，另外随着正常衰老带来的足部肌肉松弛会导致足部变形。例如足弓塌陷或扁平足，足内翻，足外翻等等。足部的这些不正常会导致足底筋膜炎、前足部疼痛、跟骨骨刺、膝盖疼痛、跨关节疼痛、下背部疼痛等一系列病症，也使得足部的承重能力和平衡稳定能力较差，在站立和行走时更容易疲劳和脚部疼痛。为了矫正和预防足部的病变，也为了能更好地支撑足部，确保足部处于最佳形态，提高足部的功能，可以使用一些用于足部的辅助用品，例如特制鞋，足垫和足后跟垫等。

这些足部用品，包括各种鞋类和足垫等多是按有限的规格进行大规模生产而来，其接触足底部分的形状都是预先确定好的不可以选择。另一方面每个人的脚的大小和足底三维形状都是不同的，有时同一个人的左右脚在大小，足弓长度，足弓高低等特性上也还有区别。顾客在购买足部用品时往往要从众多的候选商品中挑选出适合自己的产品。这个挑选和判断的过程有很多猜测的成分。即使有试穿机会，顾客可能还是不能完全确定哪种产品对足部的支撑最合适，因为足底三维形状并不容易简单地来确定和描述。这种不确定性往往会造成顾客购买多双足部用品，从中最终只能挑选出来一双最合适的。

为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一个光学三维形状测量单元，用于测量足部特别是足底的三维形状从而得到足部三维数字模型，并进一步获取足长，足宽，足后跟宽度，足弓高度，足弓长度等尺寸，最终使用测量得到的足部尺寸和顾客的其它信息(如体重和运动类型等等)从预先大规模生产好的各种足部用品中选择出最适合某个特定个人的产品。经过这种方法选择出来的足部用品能保持正确足形，使得身体的重量能更好的由足底的各个部分来承担，最终能让使用者在站立、行走和跑动时足部更舒适，并提高足部的生物力学功能，效率和稳定性。

发明内容

上述目的是通过下列技术方案实现的：

根据本发明提供的一种通过对足部进行三维形状测量来选择最适合的足部用品的系统和方法，其核心是一个能获取足部三维形状数据的光学三维形状测量单元。优选地，所述测量单元包括至少一个光学图案投影器和至少一个图像采集器。光学图案投影器用于把预先确定好的、有规则的单条直线，多条平行线或其他几何图案投射到足表面上。由于足表面是一个三维形状，投射到上面的原来有规则的图案就会出现变化，例如直线变成了斜线、曲线、另外线和线之间的距离也会发生变化等等。这些变化只是由足表面的三维形状特性来决定的，相同的图案投射到不同的三维曲面上而得到的图像是不同的。通过特殊的计算机图像处理技术就能得出代表该曲面三维形状的数字模型。其具体表现可以为已知空间X，Y和Z三坐标数值的三维空间点。这些点的集合，也称做点云数据。测量结果也可能是其他能准确描述三维物体表面形状的数据格式，例如以多边形构成的曲面数据格式等。获得了足部的三维数字模型后通过足部尺寸计算单元作进一步计算就可得到足长，足宽，足后跟宽度，足弓高度，足弓长度等足部尺寸。利用通过测量得到的足部尺寸外加经输入模块得到的使用者体重，生活和运动习惯，需要调整的角度、高度等信息后，最佳足部用品选择模块就能从大量预先生产好的不同材质和三维形状的足部用品中自动挑选出一款最适合的产品。这个挑选过程是由选择模块自动来完成的，但是可以通过试用来最终检验其有效性。

附图说明

图1为足部三维形状测量单元的总体图；