基于多視幾何的三維腳型測量技術與系統(tǒng).pdf

1、腳型三維形狀測量技術是個性化鞋履定制，醫(yī)療診斷，生物力學分析等領域的關鍵技術。本文基于機器視覺技術、數字幾何處理技術，對腳型在靜態(tài)狀態(tài)及行走運動狀態(tài)的三維形狀獲取問題進行了深入研究，并基于研究成果，實現了一套個性化制鞋行業(yè)應用軟件。在全面調研和總結人體腳型非接觸建模與測量技術的基礎上，本文主要開展了如下幾項工作：
　　 1.對處于靜止狀態(tài)下的三維腳型形狀獲取問題進行研究，探索了一種腳型靜態(tài)三維幾何形狀獲取的新方法。該方法對腳型進

2、行主動標記，結合立體視覺技術，根據所拍攝到的腳型圖像對其三維形狀進行恢復。在研究過程中，分別解決了腳型標記問題、標記點提取問題、雙目圖像標記點匹配問題以及三維腳型形狀的重建問題。實驗驗證，該方法所獲取的腳型形狀精度在1mm以內。
　　 2.針對鞋履產品的個性化定制，設計實現了一種三維腳型形狀參數的測量方法。該方法在定位腳型輪廓特征點的基礎上，實現了對腳長、腳寬、跖趾圍長、前跗骨圍長等參數的測量。該方法所測腳型參數的誤差小于1mm

3、。
　　 3.在腳型靜態(tài)形狀獲取技術的基礎上，進一步探索了腳型動態(tài)形狀的獲取方法，提出了一種腳型在行走過程中的三維形狀獲取方法。該方法首先采用靜態(tài)腳型獲取技術根據視頻的第一幀圖像重建腳型的三維參考模型，然后，構建三維模型頂點運動投影的速度矢量場，并據此匹配相鄰幀間的標記點，從而魯棒地跟蹤復雜背景中的三維動態(tài)目標以及相鄰幀間運動幅度較大的動態(tài)目標?；谌S參考模型，利用數字幾何處理方法可靠地在三維空間中估計運動過程中由于遮擋等原因

4、造成的缺失標記點。實驗結果表明，該方法可以精確地、完整地、魯棒地獲取動態(tài)腳型的三維形狀。
　　 4.基于本文的研究成果，實現了一套完整的基于腳型形狀測量的個性化鞋履定制系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現了腳型在靜止及運動狀態(tài)下的三維形狀獲取功能、與制鞋相關的腳型形狀參數測量功能、個性化鞋楦形狀設計功能，并通過建立數據庫來管理客戶信息、訂單信息、操作員信息、腳型信息、鞋楦信息等。
　　 上述工作的主要技術貢獻與創(chuàng)新點為：
　　 1.

5、本文提出了基于立體視覺的腳型靜態(tài)形狀獲取方法，可以瞬間完成對腳型圖像的采集并據此重建腳型，有效解決了生物體測量過程中由于抖動所帶來的測量誤差問題，提高了腳型測量的精度。
　　 2.本文提出了基于三維模型運動向量場的動態(tài)腳型獲取方法，解決了在開放環(huán)境中運動著的腳型在步態(tài)周期中的形狀獲取問題。該方法在跟蹤過程中引入了三維參考模型，使其在跟蹤過程中既保持了測量的精度，又解決了缺失標記點的估計問題，從而保持了跟蹤結果的完整性。另外，運動