人體腳型腳跟內外旋檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及人體腳型檢測技術領域，特別涉及人體腳型腳跟內外旋檢測方法。
【背景技術】
[0002] 健壯的腳明顯的特點是腳趾舒展沒有擠壓、靈活而有力量，腳掌前部肌肉發(fā)達，足 弓完全形成，有彈性、有力量感。這種腳型抓地力強，平衡穩(wěn)定性很好，不容易摔倒。而現(xiàn)代 許多城市兒童的腳細長，腳掌肌肉軟弱無力，足部內旋或外旋嚴重，導致走路不穩(wěn)，平衡穩(wěn) 定性及抗震能力都很差，很容易跌倒受傷，甚至傷及身體其他部位，所以能夠準確的檢測出 足部內外旋，進而通過矯正擁有一雙強健的腳，對提高孩子的生活素質和身體發(fā)育健康非 常有意義。
[0003] 目前，任何檢測機構都是通過人工肉眼對足部進行觀察確定腳型，存在誤差大，花 費時間長，效率低，誤診率高的問題。
[0004] 因此，人體腳型檢測技術領域急需一種通過三維掃描自動判定腳型，效率高，精準 度高，0誤診率的人體腳型腳跟內外旋檢測方法。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明提供了人體腳型腳跟內外旋檢測方法，技術方案如下： 人體腳型腳跟內外旋檢測方法，包括如下步驟： 步驟一，利用實物數字化裝置獲取待檢測足部的離散點云數據； 步驟二，采用移動立方體Marching Cub方法對獲得的足部離散點云數據進行三角化， 生成網格曲面； 步驟三，對所得網格曲面進行孔洞修復，使通過三角化生成的網格曲面為一個封閉曲 面； 步驟四，建立局部坐標系，為三維坐標系，并使全局坐標系與局部坐標系重合； 步驟五，從起始平面到終止平面對步驟三所得的封閉曲面進行截線，并記錄各層截線 中y軸坐標最大和最小的截線點； 步驟六，假設步驟五所得各截線y坐標最小點構成的點集為PA，各截線y坐標最大點構 成的點集為PB，則將PA中y坐標最小者識別為外踝點，將PB中y軸最大者識別為內踝點， 進而找到足部內外腳踝點； 步驟七，以過內外踝點且法向量垂直于z軸的平面為截平面，求截平面與網格曲面的 交線； 步驟八，找到交線中z坐標的最大和最小值所在的點A、B，并找到位于z坐標最大和最 小值附近y坐標最大和最小值的拐點C、D ; 步驟九，記A、B點的中點為M1，內外踝點的中點為M2, C、D點的中點為M3，進行計算旋 角，具體公式如下：
【主權項】
1. 人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一，利用實物數字化裝置獲取待檢測足部的離散點云數據； 步驟二，采用移動立方體Marching Cub方法對獲得的足部離散點云數據進行三角化， 生成網格曲面； 步驟三，對所得網格曲面進行孔洞修復，使通過三角化生成的網格曲面為一個封閉曲 面； 步驟四，建立局部坐標系，為三維坐標系，并使全局坐標系與局部坐標系重合； 步驟五，從起始平面到終止平面對所述步驟三所得的封閉曲面進行截線，并記錄各層 截線中y軸坐標最大和最小的截線點； 步驟六，假設所述步驟五所得各截線y坐標最小點構成的點集為PA，各截線y坐標最大 點構成的點集為PB，則將PA中y坐標最小者識別為外踝點，將PB中y軸最大者識別為內踝 點，進而找到足部內外腳踝點； 步驟七，以過內外踝點且法向量垂直于z軸的平面為截平面，求截平面與網格曲面的 交線； 步驟八，找到交線中z坐標的最大和最小值所在的點A、B，并找到位于z坐標最大和最 小值附近y坐標最大和最小值的拐點C、D ; 步驟九，記A、B點的中點為M1，內外踝點的中點為M2, C、D點的中點為M3，進行計算旋 角，具體公式如下：
其中，Ang表示旋角，M3 (y)表示％點的y值，M 2 (y)表示仏點的y值； 步驟十，將所述步驟九求得的旋角值與足部內外旋判斷標準進行比較，進而判定腳跟 內外旋類型。
2. 根據權利要求1所述的人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，所述步驟一中 的實物數字化裝置為白光掃描儀或激光掃描儀。
3. 根據權利要求1所述的人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，所述步驟一采 用實物數字化裝置進行數據采集時，數據采集高度超過待檢測人體足部內外踝骨中較高者 的 20-100mm。
4. 根據權利要求3所述的人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，所述步驟一采 用實物數字化裝置進行數據采集時，數據采集高度超過待檢測人體足部內外踝骨中較高者 的 50mm。
5. 根據權利要求1所述的人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，所述步驟四中 局部坐標系建立方法的具體步驟為：取足底平面為XOY平面，由足底指向小腿的一側的XOY 平面法向量為局部坐標系z軸正方向，位于XOY平面內并由足底指向腳尖方向的單位向量 為X軸正方向，y軸垂直于X軸，y軸正方向根據右手坐標系規(guī)則確定。
6. 根據權利要求1所述的人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，所述步驟五中 起始平面為z=10-60mm，終止平面為z=80-200mm，并且以0. 5-3mm為間隔高度從起始平面到 終止平面對所述步驟三所得的封閉曲面進行截線。
7. 根據權利要求6所述的人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，所述步驟五中 起始平面為z=50mm，終止平面為z=100mm，并且以Imm為間隔高度從起始平面到終止平面對 所述步驟三所得的封閉曲面進行截線。
8. 根據權利要求1所述的人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，所述步驟五中 對于封閉曲面進行截線操作的具體求解方法為： 首先，將網格曲面中的每一個三角形的三個頂點帶入截面方程并判定結果的正負號； 進一步地，如果三個頂點同號，則證明當前三角形與平面不相交，退出流程；如果異號， 則分別計算三角形三條邊與平面的交點，必有兩個交點落在三角形上； 進一步地，將所得的交點進行首位相連，生成封閉曲線。
9. 根據權利要求1所述的人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，所述步驟十中 腳跟的類型分為正常內旋，輕度內旋，中度內旋，嚴重內旋，正常外旋，輕度外旋，中度外旋， 嚴重外旋八種類型。
10. 根據權利要求9所述的人體腳型腳跟內外旋檢測方法，其特征在于，所述 步驟十中腳跟的判定標準為：為正常內旋，為輕度內 旋，-20° ? Asg ? -16°為中度內旋，jfeg ? -20°為嚴重內旋；0° €4? S 9°為正常外旋， 10% 為輕度外旋，16S J?gS20。為中度外旋，如g之20。為嚴重外旋。
【專利摘要】本發(fā)明涉及人體腳型檢測技術領域，提供了人體腳型腳跟內外旋檢測方法，包括：利用實物數字化裝置獲取待檢測足部的離散點云數據；對獲得的足部離散點云數據進行三角化，生成網格曲面；對網格曲面進行孔洞修復，生成一個封閉曲面；建立局部坐標系，使全局坐標系與局部坐標系重合；對封閉曲面進行截線，并記錄各層截線中y軸坐標最大和最小的截線點；找到足部內外腳踝點；以過內外踝點且法向量垂直于z軸的平面為截平面，求截平面與網格曲面的交線；計算旋角；將求得的旋角值與足部內外旋判斷標準進行比較，進而判定腳跟內外旋類型。本發(fā)明提高了人體腳型檢測的可靠性，精確度高，0誤診率，效率高。
【IPC分類】A61B5-107
【公開號】CN104856681
【申請?zhí)枴緾N201510174394
【發(fā)明人】張建斌
【申請人】上海斯乃納兒童用品有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月14日