基于多視幾何的三維腳型測量技術(shù)與系統(tǒng).pdf

1、腳型三維形狀測量技術(shù)是個(gè)性化鞋履定制，醫(yī)療診斷，生物力學(xué)分析等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。本文基于機(jī)器視覺技術(shù)、數(shù)字幾何處理技術(shù)，對(duì)腳型在靜態(tài)狀態(tài)及行走運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的三維形狀獲取問題進(jìn)行了深入研究，并基于研究成果，實(shí)現(xiàn)了一套個(gè)性化制鞋行業(yè)應(yīng)用軟件。在全面調(diào)研和總結(jié)人體腳型非接觸建模與測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文主要開展了如下幾項(xiàng)工作：
　　 1.對(duì)處于靜止?fàn)顟B(tài)下的三維腳型形狀獲取問題進(jìn)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(duì)腳型進(jìn)

2、行主動(dòng)標(biāo)記，結(jié)合立體視覺技術(shù)，根據(jù)所拍攝到的腳型圖像對(duì)其三維形狀進(jìn)行恢復(fù)。在研究過程中，分別解決了腳型標(biāo)記問題、標(biāo)記點(diǎn)提取問題、雙目圖像標(biāo)記點(diǎn)匹配問題以及三維腳型形狀的重建問題。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法所獲取的腳型形狀精度在1mm以內(nèi)。
　　 2.針對(duì)鞋履產(chǎn)品的個(gè)性化定制，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種三維腳型形狀參數(shù)的測量方法。該方法在定位腳型輪廓特征點(diǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腳長、腳寬、跖趾圍長、前跗骨圍長等參數(shù)的測量。該方法所測腳型參數(shù)的誤差小于1mm

3、。
　　 3.在腳型靜態(tài)形狀獲取技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索了腳型動(dòng)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(shù)根據(jù)視頻的第一幀圖像重建腳型的三維參考模型，然后，構(gòu)建三維模型頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)投影的速度矢量場，并據(jù)此匹配相鄰幀間的標(biāo)記點(diǎn)，從而魯棒地跟蹤復(fù)雜背景中的三維動(dòng)態(tài)目標(biāo)以及相鄰幀間運(yùn)動(dòng)幅度較大的動(dòng)態(tài)目標(biāo)?；谌S參考模型，利用數(shù)字幾何處理方法可靠地在三維空間中估計(jì)運(yùn)動(dòng)過程中由于遮擋等原因

4、造成的缺失標(biāo)記點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可以精確地、完整地、魯棒地獲取動(dòng)態(tài)腳型的三維形狀。
　　 4.基于本文的研究成果，實(shí)現(xiàn)了一套完整的基于腳型形狀測量的個(gè)性化鞋履定制系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了腳型在靜止及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的三維形狀獲取功能、與制鞋相關(guān)的腳型形狀參數(shù)測量功能、個(gè)性化鞋楦形狀設(shè)計(jì)功能，并通過建立數(shù)據(jù)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(shù)貢獻(xiàn)與創(chuàng)新點(diǎn)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(duì)腳型圖像的采集并據(jù)此重建腳型，有效解決了生物體測量過程中由于抖動(dòng)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(yùn)動(dòng)向量場的動(dòng)態(tài)腳型獲取方法，解決了在開放環(huán)境中運(yùn)動(dòng)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(biāo)記點(diǎn)的估計(jì)問題，從而保持了跟蹤結(jié)果的完整性。另外，運(yùn)動(dòng)