[发明专利]一种利用深度相机重建三维脚模型及参数测量方法

权利要求书

1.一种利用深度相机重建三维脚模型及参数测量方法，其特征在于包括如下过程：

S1、搭建脚部三维图像采集装置，脚部三维图像采集装置包括不同采集方向的深度相机，然后采用标定块对深度相机进行标定同步到同一坐标系；

S2、通过深度相机采集不同方向上的脚部点云并发送至上位机分别进行点云预处理，获得同一个坐标系上的预处理后的点云；

S3、将所述预处理后的点云按采集来源两两组合为一组，输入PREDATOR网络进行粗匹配，获得粗匹配后的变换矩阵，并使用粗匹配后的变换矩阵与所述预处理后的点云变换获得同一坐标系上的粗匹配后的点云；

S4、将所述粗匹配后的点云按采集来源两两组合，采用基于法向量和曲率的NICP算法对两两组合的每组粗匹配后的点云进行精准匹配，获得精准匹配的变换矩阵，并使用精准匹配的变换矩阵对粗匹配后的点云变换获得位于同一坐标系上的精准匹配的点云；然后将精准匹配的点云进行融合成一个点云；

S5、对融合后的点云的表面点云进行光滑处理，然后使用alpha-shape表面重建算法获得三维脚模型；

S6、对融合后的点云进行数据测量获得足部的长度、宽度、高度以及围长。

2.根据权利要求1所述的一种利用深度相机重建三维脚模型及参数测量方法，其特征在于：

步骤S1中所述脚部三维图像采集装置包括方形平台，在方形平台上前后各设有二个深度相机，从方形平台的左上角开始，按顺时针方向依次为前一号相机、前二号相机、后一号相机和后二号相机，前一号相机和前二号相机分别设于方形平台的左上角和右上角，后一号相机和后二号相机位于方形平台上的底边且与方形平台中轴线的夹角为15°，夹角的顶点为方形平台的中心；深度相机的镜头均指向平台中心，镜头高度30cm；

被采集者的双脚分别踩于方形平台的中间位置，分列于中轴线的两侧，脚尖朝向前面的二个深度相机，脚跟朝向后面的二个深度相机，每个深度相机采集的脚部点云均包括左脚点云和右脚点云。

3.根据权利要求2所述的一种利用深度相机重建三维脚模型及参数测量方法，其特征在于：

所述采用标定块对深度相机进行标定同步到同一坐标系的具体方法为：

S1.1、所述方形平台上放置至少三块标定块，标定块的高度均低于深度相机的镜头；通过前一号相机、前二号相机、后一号相机、后二号相机分别获取每个标定块的三维点云；

S1.2、对每个标定块的三维点云同时进行Harris3D角点检测，获得三维点云中标定块的的端点；

S1.3、通过标定块的的端点对四个深度相机进两两标定：

前二号相机到前一号相机的的坐标变换为：

C₁＝R₁C₂+T₁ (6)

后一号相机到前二号相机的坐标变换为：

C₂＝R₂C₃+T₂ (7)

后二号相机到后一号相机的坐标变换为：

C₃＝R₃C₄+T₃ (8)

后一号相机到前一号相机的坐标变换为：

C₁＝R₁(R₂C₃+T₂)+T₁ (9)

后二号相机到前一号相机的坐标变换为：

C₁＝R₁(R₂(R₃C₄+T₃)+T₂)+T₁ (10)

其中，C₁、C₂、C₃和C₄分别为前一号相机、前二号相机、后一号相机和后二号相机获取的点云所在坐标，前二号相机到前一号相机的变换矩阵为R₁,T₁,后一号相机到前二号相机的变换矩阵为R₂,T₂,后二号相机到后一号相机的变换矩阵为R₃,T₃。