人体脚型脚跟内外旋检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及人体脚型检测技术领域，特别涉及人体脚型脚跟内外旋检测方法。
【背景技术】
[0002] 健壮的脚明显的特点是脚趾舒展没有挤压、灵活而有力量，脚掌前部肌肉发达，足 弓完全形成，有弹性、有力量感。这种脚型抓地力强，平衡稳定性很好，不容易摔倒。而现代 许多城市儿童的脚细长，脚掌肌肉软弱无力，足部内旋或外旋严重，导致走路不稳，平衡稳 定性及抗震能力都很差，很容易跌倒受伤，甚至伤及身体其他部位，所以能够准确的检测出 足部内外旋，进而通过矫正拥有一双强健的脚，对提高孩子的生活素质和身体发育健康非 常有意义。
[0003] 目前，任何检测机构都是通过人工肉眼对足部进行观察确定脚型，存在误差大，花 费时间长，效率低，误诊率高的问题。
[0004] 因此，人体脚型检测技术领域急需一种通过三维扫描自动判定脚型，效率高，精准 度高，0误诊率的人体脚型脚跟内外旋检测方法。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了人体脚型脚跟内外旋检测方法，技术方案如下： 人体脚型脚跟内外旋检测方法，包括如下步骤： 步骤一，利用实物数字化装置获取待检测足部的离散点云数据； 步骤二，采用移动立方体Marching Cub方法对获得的足部离散点云数据进行三角化， 生成网格曲面； 步骤三，对所得网格曲面进行孔洞修复，使通过三角化生成的网格曲面为一个封闭曲 面； 步骤四，建立局部坐标系，为三维坐标系，并使全局坐标系与局部坐标系重合； 步骤五，从起始平面到终止平面对步骤三所得的封闭曲面进行截线，并记录各层截线 中y轴坐标最大和最小的截线点； 步骤六，假设步骤五所得各截线y坐标最小点构成的点集为PA，各截线y坐标最大点构 成的点集为PB，则将PA中y坐标最小者识别为外踝点，将PB中y轴最大者识别为内踝点， 进而找到足部内外脚踝点； 步骤七，以过内外踝点且法向量垂直于z轴的平面为截平面，求截平面与网格曲面的 交线； 步骤八，找到交线中z坐标的最大和最小值所在的点A、B，并找到位于z坐标最大和最 小值附近y坐标最大和最小值的拐点C、D ; 步骤九，记A、B点的中点为M1，内外踝点的中点为M2, C、D点的中点为M3，进行计算旋 角，具体公式如下：
【主权项】
1. 人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一，利用实物数字化装置获取待检测足部的离散点云数据； 步骤二，采用移动立方体Marching Cub方法对获得的足部离散点云数据进行三角化， 生成网格曲面； 步骤三，对所得网格曲面进行孔洞修复，使通过三角化生成的网格曲面为一个封闭曲 面； 步骤四，建立局部坐标系，为三维坐标系，并使全局坐标系与局部坐标系重合； 步骤五，从起始平面到终止平面对所述步骤三所得的封闭曲面进行截线，并记录各层 截线中y轴坐标最大和最小的截线点； 步骤六，假设所述步骤五所得各截线y坐标最小点构成的点集为PA，各截线y坐标最大 点构成的点集为PB，则将PA中y坐标最小者识别为外踝点，将PB中y轴最大者识别为内踝 点，进而找到足部内外脚踝点； 步骤七，以过内外踝点且法向量垂直于z轴的平面为截平面，求截平面与网格曲面的 交线； 步骤八，找到交线中z坐标的最大和最小值所在的点A、B，并找到位于z坐标最大和最 小值附近y坐标最大和最小值的拐点C、D ; 步骤九，记A、B点的中点为M1，内外踝点的中点为M2, C、D点的中点为M3，进行计算旋 角，具体公式如下：
其中，Ang表示旋角，M3 (y)表示％点的y值，M 2 (y)表示仏点的y值； 步骤十，将所述步骤九求得的旋角值与足部内外旋判断标准进行比较，进而判定脚跟 内外旋类型。
2. 根据权利要求1所述的人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，所述步骤一中 的实物数字化装置为白光扫描仪或激光扫描仪。
3. 根据权利要求1所述的人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，所述步骤一采 用实物数字化装置进行数据采集时，数据采集高度超过待检测人体足部内外踝骨中较高者 的 20-100mm。
4. 根据权利要求3所述的人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，所述步骤一采 用实物数字化装置进行数据采集时，数据采集高度超过待检测人体足部内外踝骨中较高者 的 50mm。
5. 根据权利要求1所述的人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，所述步骤四中 局部坐标系建立方法的具体步骤为：取足底平面为XOY平面，由足底指向小腿的一侧的XOY 平面法向量为局部坐标系z轴正方向，位于XOY平面内并由足底指向脚尖方向的单位向量 为X轴正方向，y轴垂直于X轴，y轴正方向根据右手坐标系规则确定。
6. 根据权利要求1所述的人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，所述步骤五中 起始平面为z=10-60mm，终止平面为z=80-200mm，并且以0. 5-3mm为间隔高度从起始平面到 终止平面对所述步骤三所得的封闭曲面进行截线。
7. 根据权利要求6所述的人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，所述步骤五中 起始平面为z=50mm，终止平面为z=100mm，并且以Imm为间隔高度从起始平面到终止平面对 所述步骤三所得的封闭曲面进行截线。
8. 根据权利要求1所述的人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，所述步骤五中 对于封闭曲面进行截线操作的具体求解方法为： 首先，将网格曲面中的每一个三角形的三个顶点带入截面方程并判定结果的正负号； 进一步地，如果三个顶点同号，则证明当前三角形与平面不相交，退出流程；如果异号， 则分别计算三角形三条边与平面的交点，必有两个交点落在三角形上； 进一步地，将所得的交点进行首位相连，生成封闭曲线。
9. 根据权利要求1所述的人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，所述步骤十中 脚跟的类型分为正常内旋，轻度内旋，中度内旋，严重内旋，正常外旋，轻度外旋，中度外旋， 严重外旋八种类型。
10. 根据权利要求9所述的人体脚型脚跟内外旋检测方法，其特征在于，所述 步骤十中脚跟的判定标准为：为正常内旋，为轻度内 旋，-20° ? Asg ? -16°为中度内旋，jfeg ? -20°为严重内旋；0° €4? S 9°为正常外旋， 10% 为轻度外旋，16S J?gS20。为中度外旋，如g之20。为严重外旋。
【专利摘要】本发明涉及人体脚型检测技术领域，提供了人体脚型脚跟内外旋检测方法，包括：利用实物数字化装置获取待检测足部的离散点云数据；对获得的足部离散点云数据进行三角化，生成网格曲面；对网格曲面进行孔洞修复，生成一个封闭曲面；建立局部坐标系，使全局坐标系与局部坐标系重合；对封闭曲面进行截线，并记录各层截线中y轴坐标最大和最小的截线点；找到足部内外脚踝点；以过内外踝点且法向量垂直于z轴的平面为截平面，求截平面与网格曲面的交线；计算旋角；将求得的旋角值与足部内外旋判断标准进行比较，进而判定脚跟内外旋类型。本发明提高了人体脚型检测的可靠性，精确度高，0误诊率，效率高。
【IPC分类】A61B5-107
【公开号】CN104856681
【申请号】CN201510174394
【发明人】张建斌
【申请人】上海斯乃纳儿童用品有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月14日