一种使用手机拍照扫描生成脚部模型及数据的方法与流程

本发明涉及脚型数据采集领域，同时涉及鞋及鞋垫类产品的定制领域以及足部护理领域，具体涉及一种用手机拍照或手机扫描的方式实现脚型数据的精准采集以及生成3d脚部模型的技术方法。

背景技术：

足部作为中外医学所认可的“人体第二心脏”，可见其重要性，人类足部的生理构造虽然大同小异，但每个人的脚型特点及尺寸确实都千差万别。当前，人们对足部护理及个人健康数据的意识已经逐渐加强，足部护理产品、个性化鞋类、鞋垫类产品，以及个人健康数据穿戴的需求也在持续增长。

一些较传统制鞋业为生产制造出符合用户脚型的鞋类及鞋垫产品，已开始采用一些传统的进行脚型的测量及脚型数据采集。但由于传统测量方式由于设备笨重、成本高(在人民币10万左右/台)、需要专业人力的配置、测量的空间及网络环境的限制等等局限性，并未得到很好的实施。

绝大部分人都缺乏自己对足部的认知，而不同的脚型在日常生活中对鞋、鞋垫的购买、甚至足部保养及护理的方式都是截然不同的。因此，怎样使人们能够既简便、快捷，又准确得到自己的脚部数据，这对于人体足部穿戴与护理，以及传统鞋类研发产业升级都十分重要，但此前一直都没有得到很好的解决。

传统的足部数据采集方式大致分为3大类：

1.人工测量：使用工具繁复(布带尺、钢卷尺、划笔、量高仪等)，在测量时如非专业人士可能会因测量位置的误差导致测量结果的偏差，自行测量实施可能性较小，且工作效率低、劳动强度大、操作难度大、重复再现率低、测量者之间的误差大；

2.量脚尺：相对人工测量而言，可实现自行测量，操作更简便，但测量工具的便携性稍差，且只能测量足部长度，无法得出足部宽度及足弓高度数据；

3.足部扫描仪：基于激光扫描，按一定频率从一个或多个激光源发射激光线，使用多个摄像机分别从不同角度拍摄采集多帧图像后得出足部数据，但设备昂贵(十万左右/台)、笨重(机器重量约40kg，需要占地1.5平方米左右，而且需要配置独立显示屏结合机器操作)、只能在固定地方使用(需要wifi连接才能操作，因为设备笨重不易挪动，也不利于收放)，同时，设备后续维护费用高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种通过使用手机对脚部拍摄两张照片生成脚部模型及脚部尺寸数据，每个人都可以轻松操作，只要一部手机即可一个人独立完成，无需巨额的设备投入的脚部数据模型的生成方法。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种使用手机拍照扫描生成脚部模型及数据的方法，包括以下步骤：

步骤一：将脚放在标准a4纸张上进行拍照，保证脚与a4纸在手机屏幕的中央；

步骤二：截取所拍摄照片的中间部分并进行灰度处理；

步骤三：找出a4纸的3个角，自动生成坐标矩阵并计算出整张图片上每个像素点与现实长度的对比关系；

步骤四：在a4纸内找出脚部轮廓y轴向的最宽，x轴向最高的点，得到其像素点数量，通过每个像素点对比现实中的长度的值，计算出脚的长与宽；

步骤五：将手机横向垂直靠于垂直放置，对空置背景进行拍照采集，并读取空置背景中每个像素坐标点的色块值，然后存入变量作为参考值；

步骤六：将脚侧面放入拍照区域内进行拍照采集，并读取此次采集图像中每个像素坐标点的色块值；

步骤七：提取空置背景图像中所有像素坐标点色块值与脚部侧面图像中的像素坐标点色块值进行对比，剔除相同坐标点中相同色块值，若相同像素坐标点中的色块值不同则保留坐标至新定义变量中，最后由保留坐标值勾勒出脚部侧面坐标轮廓；

步骤八：提取横向坐标轴中同一纵向坐标值中保留坐标值的最大值lmax，将平面轮廓中得出的脚部长度值提取并定义为fl，定义现每个坐标点长度为ltrue，则ltrue＝fl/lmax*1mm；

步骤九：通过每个像素坐标点长度ltrue及脚部侧面轮廓坐标值得出脚部侧面整体尺寸(包括足弓高度、足背高度等参数)；

步骤十：由以上步骤构建足部顶视及内侧视平面二维图及各数据，再构建足部三维图。

进一步的，手机拍照使用专用的app进行拍照。

本发明的有益效果：本发明在解决传统测量方法数据不够精确的同时，解决了当前已有的足部扫描仪的空间及设备使用局限。从测量方式看，用户只需使用手机中带有本技术的app，并按照简单的说明对足部拍摄2张照片，即可得出足部的长度、宽度、足弓高度、足背高度等准确数据，操作简便、快捷，并能自行测量，使用工具简单、便携性强(手机、a4纸)，完全避免测量者之间的误差，实施方案可重复再现，易于推广，解决了传统测量方式的局限性，对商业领域的应用和个人对个体数据的掌握，以及传统制鞋类产业的升级，都具有非常重要的意义。

附图说明

图1是本发明手机拍照演示图；

图2是本发明步骤三中生成的坐标矩阵示意图；

图3是本发明步骤四中计算脚部长与宽示意图；

图4是本发明步骤五中空置背景采集示意图；

图5是本发明步骤六中脚部图像采集示意图；

图6是本发明步骤七中脚部轮廓生成示意图；

图7是本发明步骤九中脚部整体尺寸生成示意图；

图8是本发明步骤十中生成脚部三维图的流程图第一部分；

图9是本发明步骤十中生成脚部三维图的流程图第二部分。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明：

一种使用手机拍照扫描生成脚部模型及数据的方法，包括以下步骤：

步骤一：将脚放在标准a4纸张上进行拍照，保证脚与a4纸在手机屏幕的中央，如图1；

步骤二：截取所拍摄照片的中间部分并进行灰度处理；处理过后的图片为黑白图片，a4纸与脚的轮廓为连续的白色；

步骤三：找出a4纸的3个角，自动生成坐标矩阵并计算出整张图片上每个像素点与现实长度的对比关系，如图2；

步骤四：在a4纸内找出脚部轮廓y轴向的最宽，x轴向最高的点，得到其像素点数量，通过每个像素点对比现实中的长度的值，计算出脚的长与宽，如图3；

步骤五：将手机横向垂直靠于垂直放置，对空置背景进行拍照采集，并读取空置背景中每个像素坐标点的色块值，然后存入变量作为参考值，如图4；

步骤六：将脚侧面放入拍照区域内进行拍照采集，并读取此次采集图像中每个像素坐标点的色块值，如图5；

步骤七：提取空置背景图像中所有像素坐标点色块值与脚部侧面图像中的像素坐标点色块值进行对比，剔除相同坐标点中相同色块值，若相同像素坐标点中的色块值不同则保留坐标至新定义变量中，最后由保留坐标值勾勒出脚部侧面坐标轮廓，如图6；

步骤八：提取横向坐标轴中同一纵向坐标值中保留坐标值的最大值lmax，将平面轮廓中得出的脚部长度值提取并定义为fl，定义现每个坐标点长度为ltrue，则ltrue＝fl/lmax*1mm；

步骤九：通过每个像素坐标点长度ltrue及脚部侧面轮廓坐标值得出脚部侧面整体尺寸(包括足弓高度、足背高度等参数)，如图7；

步骤十：由以上步骤构建足部顶视及内侧视平面二维图及各数据，再构建足部三维图，生成流程如图8；

进一步的，手机拍照使用专用的app进行拍照。

本发明的有益效果：本发明在解决传统测量方法数据不够精确的同时，解决了当前已有的足部扫描仪的空间及设备使用局限。从测量方式看，用户只需使用手机中带有本技术的app，并按照简单的说明对足部拍摄2张照片，即可得出足部的长度、宽度、足弓高度、足背高度等准确数据，操作简便、快捷，并能自行测量，使用工具简单、便携性强(手机、a4纸)，完全避免测量者之间的误差，实施方案可重复再现，易于推广，解决了传统测量方式的局限性，对商业领域的应用和个人对个体数据的掌握，以及传统制鞋类产业的升级，都具有非常重要的意义。