人體腳型足弓檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人體腳型檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及人體腳型足弓檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]健壯的腳明顯的特點(diǎn)是腳趾舒展沒(méi)有擠壓、靈活而有力量，腳掌前部肌肉發(fā)達(dá)，足弓完全形成，有彈性、有力量感。這種腳型抓地力強(qiáng)，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(xì)長(zhǎng)，腳掌肌肉軟弱無(wú)力，足底扁平，抓地?zé)o力，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(zhǔn)確的檢測(cè)出足弓類型，進(jìn)而通過(guò)矯正擁有一雙強(qiáng)健的腳，對(duì)提高孩子的生活素質(zhì)和身體發(fā)育健康非常有意義。
[0003]目前，任何檢測(cè)機(jī)構(gòu)都是通過(guò)人工肉眼對(duì)足底進(jìn)行觀察確定足弓腳型，存在誤差大，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，誤診率高的問(wèn)題。
[0004]因此，人體腳型檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域急需一種通過(guò)三維掃描自動(dòng)判定足弓類型，效率高，精準(zhǔn)度高，O誤診率的人體腳型足弓檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了人體腳型足弓檢測(cè)方法，技術(shù)方案如下:
人體腳型足弓檢測(cè)方法，包括如下步驟:
步驟一，利用實(shí)物數(shù)字化裝置獲取待檢測(cè)足部的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
步驟二，采用移動(dòng)立方體Marching Cub方法對(duì)獲得的足部離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角化，生成網(wǎng)格曲面；
步驟三，對(duì)所得網(wǎng)格曲面進(jìn)行孔洞修復(fù)，使通過(guò)三角化生成的網(wǎng)格曲面為一個(gè)封閉曲面；
步驟四，建立局部坐標(biāo)系，為三維坐標(biāo)系，并使全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系重合；
步驟五，求取步驟三所得的封閉曲面與方程z-5=0的平面交點(diǎn)，將所得的交點(diǎn)進(jìn)行首位相連，生成封閉曲線；
步驟六，以x=a為分割面，a表示實(shí)數(shù)，將步驟五所得交點(diǎn)分割為2個(gè)點(diǎn)集合；
步驟七，分別在2個(gè)點(diǎn)集中找到y(tǒng)坐標(biāo)的最大交點(diǎn)，分別記為點(diǎn)A和點(diǎn)B ;
步驟八，記A、B點(diǎn)連線的中點(diǎn)為E，作垂直于直線AB的直線，并計(jì)算該垂直直線與步驟五所得封閉曲線的2個(gè)交點(diǎn)F和G ;
步驟九，計(jì)算線段EF和FG的長(zhǎng)度比值r，即r = EF/FG ；
步驟十，將步驟九求得的長(zhǎng)度比值r與足弓判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，進(jìn)而判定足弓類型。
[0006]優(yōu)選的，在上述人體腳型足弓檢測(cè)方法中，步驟一中的實(shí)物數(shù)字化裝置為白光掃描儀或激光掃描儀。
[0007]優(yōu)選的，在上述人體腳型足弓檢測(cè)方法中，步驟四中局部坐標(biāo)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(cè)的XOY平面法向量為局部坐標(biāo)系Z軸正方向，位于XOY平面內(nèi)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(jù)右手坐標(biāo)系規(guī)則確定。
[0008]優(yōu)選的，在上述人體腳型足弓檢測(cè)方法中，步驟五中求取步驟三所得的封閉曲面與方程z-5=0的平面交點(diǎn)的具體步驟為:
首先，將網(wǎng)格曲面中的每一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)帶入方程z-5并判定結(jié)果的正負(fù)號(hào)；進(jìn)一步地，如果三個(gè)頂點(diǎn)同號(hào)，則證明當(dāng)前三角形與平面不相交，退出流程；如果異號(hào)，則分別計(jì)算三角形三條邊與平面的交點(diǎn)，必有兩個(gè)交點(diǎn)落在三角形上。
[0009]優(yōu)選的，在上述人體腳型足弓檢測(cè)方法中，步驟十中足弓的判定標(biāo)準(zhǔn)為:FG=O為拱形足，r> 1.5為常態(tài)足，l<r < 1.5為中間型，2/3 <r< I為輕度扁平足，0.5 <r< 2/3為中度扁平足，1/3 < r彡0.5與EF=O都為重度扁平足。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過(guò)實(shí)物數(shù)字化裝置對(duì)足底進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再采用移動(dòng)立方體Marching Cub方法對(duì)足弓進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷足弓類型的目的，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)肉眼判斷足弓而言，克服了肉眼診斷的操作復(fù)雜、步驟繁瑣的缺點(diǎn)。本發(fā)明屬于工業(yè)級(jí)精度，坐標(biāo)數(shù)據(jù)更加稠密準(zhǔn)確，提高了人體足弓檢測(cè)的可靠性，精確度高，O誤診率，效率高，廣泛用于校正鞋量腳定制，足弓檢測(cè)，科研單位研宄等方面，具有廣泛的適用性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明:
圖1是本發(fā)明封閉曲面與方程Z_5=0的平面交點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明的核心為提供一種人體腳型足弓檢測(cè)方法，解決了肉眼診斷的操作復(fù)雜、步驟繁瑣、誤差率大，誤診率高、效率低的問(wèn)題。
[0013]為了使本發(fā)明技術(shù)實(shí)現(xiàn)的措施、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0014]圖1是本發(fā)明封閉曲面與方程z_5=0的平面交點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，人體腳型足弓檢測(cè)方法，包括如下步驟:
步驟一，利用實(shí)物數(shù)字化裝置獲取待檢測(cè)足部的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
步驟二，采用移動(dòng)立方體Marching Cub方法對(duì)獲得的足部離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角化，生成網(wǎng)格曲面；
步驟三，對(duì)所得網(wǎng)格曲面進(jìn)行孔洞修復(fù)，使通過(guò)三角化生成的網(wǎng)格曲面為一個(gè)封閉曲面；
步驟四，建立局部坐標(biāo)系，為三維坐標(biāo)系，并使全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系重合；
步驟五，求取步驟三所得的封閉曲面與方程z-5=0的平面交點(diǎn)，將所得的交點(diǎn)進(jìn)行首位相連，生成封閉曲線；
步驟六，以x=a為分割面，a表示實(shí)數(shù)，將步驟五所得交點(diǎn)分割為2個(gè)點(diǎn)集合；
步驟七，分別在2個(gè)點(diǎn)集中找到y(tǒng)坐標(biāo)的最大交點(diǎn)，分別記為點(diǎn)A和點(diǎn)B ;
步驟八，記A、B點(diǎn)連線的中點(diǎn)為E，作垂直于直線AB的直線，并計(jì)算該垂直直線與步驟五所得封閉曲線的2個(gè)交點(diǎn)F和G ; 步驟九，計(jì)算線段EF和FG的長(zhǎng)度比值r，即r = EF/FG ；
步驟十，將步驟九求得的長(zhǎng)度比值r與足弓判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，進(jìn)而判定足弓類型。
[0015]優(yōu)選的，本實(shí)施例步驟一中的實(shí)物數(shù)字化裝置為白光掃描儀或激光掃描儀。
[0016]優(yōu)選的，本實(shí)施例步驟四中局部坐標(biāo)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(cè)的XOY平面法向量為局部坐標(biāo)系Z軸正方向，位于XOY平面內(nèi)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(jù)右手坐標(biāo)系規(guī)則確定。
[0017]優(yōu)選的，本實(shí)施例步驟五中求取步驟三所得的封閉曲面與方程z-5=0的平面交點(diǎn)的具體步驟為:
首先，將網(wǎng)格曲面中的每一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)帶入方程z-5并判定結(jié)果的正負(fù)號(hào)；進(jìn)一步地，如果三個(gè)頂點(diǎn)同號(hào)，則證明當(dāng)前三角形與平面不相交，退出流程；如果異號(hào)，則分別計(jì)算三角形三條邊與平面的交點(diǎn)，必有兩個(gè)交點(diǎn)落在三角形上。
[0018]優(yōu)選的，本實(shí)施例步驟十中足弓的判定標(biāo)準(zhǔn)為:FG=0為拱形足，r > 1.5為常態(tài)足，I < r < 1.5為中間型，2/3 <r < I為輕度扁平足，0.5 < r < 2/3為中度扁平足，1/3< r彡0.5與EF=O都為重度扁平足。
[0019]本發(fā)明通過(guò)實(shí)物數(shù)字化裝置對(duì)足底進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再采用移動(dòng)立方體MarchingCub方法對(duì)足弓進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷足弓類型的目的，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)肉眼判斷足弓而言，克服了肉眼診斷的操作復(fù)雜、步驟繁瑣的缺點(diǎn)。本發(fā)明屬于工業(yè)級(jí)精度，坐標(biāo)數(shù)據(jù)更加稠密準(zhǔn)確，提高了人體足弓檢測(cè)的可靠性，精確度高，O誤診率，效率高，廣泛用于校正鞋量腳定制，足弓檢測(cè)，科研單位研宄等方面，具有廣泛的適用性。
[0020]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.人體腳型足弓檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一，利用實(shí)物數(shù)字化裝置獲取待檢測(cè)足部的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)； 步驟二，采用移動(dòng)立方體Marching Cub方法對(duì)獲得的足部離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角化，生成網(wǎng)格曲面； 步驟三，對(duì)所得網(wǎng)格曲面進(jìn)行孔洞修復(fù)，使通過(guò)三角化生成的網(wǎng)格曲面為一個(gè)封閉曲面； 步驟四，建立局部坐標(biāo)系，為三維坐標(biāo)系，并使全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系重合； 步驟五，求取所述步驟三所得的封閉曲面與方程z-5=0的平面交點(diǎn)，將所得的交點(diǎn)進(jìn)行首位相連，生成封閉曲線； 步驟六，以x=a為分割面，a表示實(shí)數(shù)，將所述步驟五所得交點(diǎn)分割為2個(gè)點(diǎn)集合； 步驟七，分別在2個(gè)點(diǎn)集中找到y(tǒng)坐標(biāo)的最大交點(diǎn)，分別記為點(diǎn)A和點(diǎn)B ; 步驟八，記A、B點(diǎn)連線的中點(diǎn)為E，作垂直于直線AB的直線，并計(jì)算該垂直直線與步驟五所得封閉曲線的2個(gè)交點(diǎn)F和G ; 步驟九，計(jì)算線段EF和FG的長(zhǎng)度比值r，即r = EF/FG ； 步驟十，將所述步驟九求得的長(zhǎng)度比值r與足弓判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，進(jìn)而判定足弓類型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型足弓檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟一中的實(shí)物數(shù)字化裝置為白光掃描儀或激光掃描儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型足弓檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟四中局部坐標(biāo)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(cè)的XOY平面法向量為局部坐標(biāo)系Z軸正方向，位于XOY平面內(nèi)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(jù)右手坐標(biāo)系規(guī)則確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型足弓檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟五中求取所述步驟三所得的封閉曲面與方程z-5=0的平面交點(diǎn)的具體步驟為: 首先，將網(wǎng)格曲面中的每一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)帶入方程z-5并判定結(jié)果的正負(fù)號(hào)；進(jìn)一步地，如果三個(gè)頂點(diǎn)同號(hào)，則證明當(dāng)前三角形與平面不相交，退出流程；如果異號(hào)，則分別計(jì)算三角形三條邊與平面的交點(diǎn)，必有兩個(gè)交點(diǎn)落在三角形上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型足弓檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟十中足弓的判定標(biāo)準(zhǔn)為:FG=0為拱形足，r > 1.5為常態(tài)足，I < r彡1.5為中間型，2/3 < r彡I為輕度扁平足，0.5 < r彡2/3為中度扁平足，1/3 < r彡0.5與EF=O都為重度扁平足。
【專利摘要】本發(fā)明涉及人體腳型檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，提供了人體腳型足弓檢測(cè)方法，包括：利用實(shí)物數(shù)字化裝置獲取待檢測(cè)足部的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)；生成網(wǎng)格曲面；使網(wǎng)格曲面生成為一個(gè)封閉曲面；建立局部坐標(biāo)系；求取封閉曲面與方程z-5=0的平面交點(diǎn)，將所得的交點(diǎn)進(jìn)行首位相連，生成封閉曲線；以x=a為分割面，a表示實(shí)數(shù)，分割為2個(gè)點(diǎn)集合；找到y(tǒng)坐標(biāo)的最大交點(diǎn)A和B；記A、B點(diǎn)連線的中點(diǎn)為E，作垂直于直線AB的直線，并計(jì)算該垂直直線與封閉曲線的2個(gè)交點(diǎn)F和G；計(jì)算線段EF和FG的長(zhǎng)度比值r；將長(zhǎng)度比值r與足弓判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判定足弓類型。本發(fā)明提高了人體腳型足弓檢測(cè)的可靠性，精確度高，0誤診率，效率高。
【IPC分類】G06T17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104778751
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510174455
【發(fā)明人】張建斌
【申請(qǐng)人】上海斯乃納兒童用品有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日