专利名称：足长测量方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种足长自动测量系统及方法。
背景技术：
随着社会对人体生物特征信息采集全面性需求的日益增长，足长测量正在成为一个基本的人体信息测量环节，由于通常的足长测量通常是先将待测脚固定后再人工读取标尺数值，所以测量的效率较低，如果能够实现这一测量过程的自动化将在一定程度上降低检测人员的工作复杂度，故引入便捷的足长自动测量手段是有积极意义的。
因此，确有必要提供一种足长自动测量方法及系统。发明内容
本发明的目的是提出一种适于自动化实现的足长测量方法及足长自动测量系统。
为实现上述目的，本发明提供 的足长测量方法包括
获取足部的图像，所述获取的图像中，包含若干相互平行的刻度线，足部的径向方向与所述刻度线相交；
对所述图像进行边缘增强、二值化处理，并确定感兴趣区域；
在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的两个端点；
根据所述两个端点及所述刻度线，计算出足长值。
可选的，所述足部的径向方向与所述刻度线垂直。
可选的，对所述图像进行边缘增强，包括
对所述图像进行灰度化处理；
对灰度化处理后的图像进行边缘增强处理。
可选的，利用公式Gray (i，j) = O. 299XR(i，j)+0. 587XG(i，j)+0. 114XB(i，j)， 执行所述灰度化处理；其中，Gray(i，j)为点(i，j)的灰度值，R(i，j)为点(i，j)的红色分量值，G(i，j)为点(i，j)的绿色分量值，B(i，j)为点(i，j)的蓝色分量值。
可选的，利用SOBEL法、PREWITT法、ROBERTS法或LOG法，执行所述边缘增强处理。 可选的，利用SOBEL法执行所述边缘增强处理，其中，卷积模板为1ο -Γ20-2 I O -1可选的，利用经验法、最大类间方差法或最大熵法执行所述二值化处理。可选的，确定感兴趣区域，包括对二值化处理后形成的二值图进行水平投影；根据所述水平投影产生的投影图确定感兴趣区域；
其中，利用投影公式JOO = E7(xJ)，进行所述水平投影；其中，J(y)为纵坐标为:时的投影值，I (X，y)为像素点(X，y)的值，[m, η]为投影区间。
可选的，根据所述水平投影产生的投影图确定感兴趣区域，包括
从上往下逐行判断水平投影产生的投影值，若投影值超过第一阈值，将所述投影值对应的位置作为感兴趣区域的上沿；
自所述上沿继续往下逐行判断投影值，若投影值超过第二阈值，将所述投影值对应的位置作为感兴趣区域的下沿。
可选的，所述第一阈值、第二阈值预先根据经验设置。
可选的，所述第一阈值为最大水平投影值的5%至10%，所述第二阈值为最大水平投影值的90%至95%。
可选的，在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的两个端点，包括
找出感兴趣区域的所有左边缘点、右边缘点；
比较所有左边缘点与最左刻度线的距离，将离最左刻度线最近的左边缘点作为足部的左端点；比较所有右边缘点与最右刻度线的距离，将离最右刻度线最近的右边缘点作为足部的右端点。
可选的，在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的两个端点，包括
以图像纵向中轴为基准路径，对感兴趣区域逐行搜索，每移动一次纵坐标，在水平方向分别寻找往左、往右遇到的感兴趣区域边缘点分别作为左边缘点、右边缘点，并记录对应的横坐标xu、Xei,并从外向内寻找刻度外边缘的横坐标χω、Xeo ;
利用公式队=(Xl1-Xlo)/(Xeo-Xlo)计算所有左边缘点与最左刻度线的接近程度，利用公式Nk= (Xeo-Xei)/(Xeo-Xlo)计算所有右边缘点与最右刻度线的接近程度，其中，队为最左刻度线的接近率，这个比率值越小表示对应的点越接近最左刻度线；ΝΚ为最右刻度线的接近率,这个比率值越小表示对应的点越接近最右刻度线；
将最接近最左刻度线的左边缘点作为足部的左端点，将最接近最右刻度线的右边缘点作为足部的右端点。
可选的，获得足部的左、右端点后，利用足长计算公式S = L X [1- (Xil1-Xilo) /(X1R0_X1L0) _ (X2R0_X2RI) / (X2EO_X2Lo)]计算出足长值；
上述公式中，S表示足长值，L表示最左刻度线与最右刻度线的真实距离，Xiu表示足部左端点的横坐标，X1l0表示足部左端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，Xiro表示足部左端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标；x2RI表示足部右端点的横坐标，X2LO表示足部右端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，X2RO 表示足部右端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标。
可选的，获得足部的左、右端点后，另包括
分别以找到的左端点、右端点为中心，向四周各扩展一定尺寸作为局部搜索区域；
对局部搜索区域进行二值化；
以局部搜索区域作为搜索范围，从左端点水平向右逐像素移位，并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的左端点，若变化次数小于2则左端点保持不变；
以局部搜索区域作为搜索范围，从右端点水平向左逐像素移位，并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的右端点，若变化次数小于2则右端点保持不变。
可选的，获得足部的左、右端点后，利用足长计算公式S = L X [1- (Xil1-Xilo) /(X1R0_X1L0) _ (X2R0_X2RI) / (X2EO_X2Lo)]计算出足长值；上述公式中，S表示足长值，L表示最左刻度线与最右刻度线的真实距离，Xiu表示足部左端点的横坐标，X1l0表示足部左端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，Xiro表示足部左端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标；x2RI表示足部右端点的横坐标，X2LO表示足部右端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，X2RO 表示足部右端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标。
本发明还提供一种足长测量系统，包括
供放置足部的测量平台，所述测量平台上设有若干相互平行的刻度线，所述刻度线的颜色与所述测量平台的其它部分不同；
图像获取模块，用于对测量平台拍照或摄像，以获得带有足部的图像；
图像分析模块，用于对所述图像进行边缘增强、二值化处理，确定感兴趣区域，在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的左端点、右端点，而后根据所述两个端点及所述刻度线计算足长值。
可选的，所述刻度线呈黑色，测量平台的其它区域呈白色。
可选的，所述图像获取模块位于测量平台斜上方。
可选的，所述图像分析模块包括边缘增强模块，所述边缘增强模块用于对所述图像进行灰度处理，并对灰度处理后的图像进行边缘增强处理。
可选的，所述图像分析模块包括二值图处理模块，所述二值图处理模块用于利用经验法、最大类间方差法或最大熵法执行所述二值化处理。
可选的，所述图像分析模块包括感兴趣区域确定模块；所述感兴趣区域确定模块， 用于对二值化处理后形成的二值图进行水平投影，并根据所述水平投影产生的投影图确定感兴趣区域。
可选的，所述图像分析模块包括足端点确定模块；所述足端点确定模块，用于
找出感兴趣区域的所有左边缘点、右边缘点；
比较所有左边缘点与最左刻度线的距离，将离最左刻度线最近的左边缘点作为足部的左端点；比较所有右边缘点与最右刻度线的距离，将离最右刻度线最近的右边缘点作为足部的右端点。
可选的，所述图像分析模块包括足端点确定模块；所述足端点确定模块，用于
以图像纵向中轴为基准路径，对感兴趣区域逐行搜索，每移动一次纵坐标，在水平方向分别寻找往左、往右遇到的感兴趣区域边缘点分别作为左边缘点、右边缘点，并记录对应的横坐标xu、Xei,并从外向内寻找刻度外边缘的横坐标χω、Xeo ;
利用公式队=(Xl1-Xlo)/(Xeo-Xlo)计算所有左边缘点与最左刻度线的接近程度，利用公式Nk= (Xeo-Xei)/(Xeo-Xlo)计算所有右边缘点与最右刻度线的接近程度，其中，队为最左刻度线的接近率，这个比率值越小表示对应的点越接近最左刻度线；ΝΚ为最右刻度线的接近率,这个比率值越小表示对应的点越接近最右刻度线；
将最接近最左刻度线的左边缘点作为足部的左端点，将最接近最右刻度线的右边缘点作为足部的右端点。
可选的，所述图像分析模块包括足长计算模块；所述足长计算模块，用于在获得足部的左、右端点后，利用足长计算公式S = LX [1-(Xil1-Xilo)/(Xieo-X1L0)-(X2EO-X2Ri)/ (X2Ro-X2Lo) I计算出足长值；
上述公式中，S表示足长值，L表示最左刻度线与最右刻度线的真实距离，Xiu表示足部左端点的横坐标，X1l0表示足部左端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，Xiro表示足部左端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标；x2RI表示足部右端点的横坐标，X2LO表示足部右端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，X2RO 表示足部右端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标。
可选的，所述图像分析模块包括端点更新模块；所述端点更新模块，用于
分别以找到的左端点、右端点为中心，向四周各扩展一定尺寸作为局部搜索区域；
对局部搜索区域进行二值化；
以局部搜索区域作为搜索范围，从左端点水平向右逐像素移位，并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的左端点，若变化次数小于2则左端点保持不变；
以局部搜索区域作为搜索范围，从右端点水平向左逐像素移位，并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的右端点，若变化次数小于2则右端点保持不变。
可选的，所述图像分析模块包括足长计算模块；所述足长计算模块，用于在获得足部的左、右端点后，利用足长计算公式S = LX [1-(Xil1-Xilo)/(Xieo-X1L0)-(X2Eo-X2Ri)/ (X2Ro-X2Lo) I计算出足长值；
上述公式中，S表示足长值，L表示最左刻度线与最右刻度线的真实距离，Xiu表示足部左端点的横坐标，X1l0表示足部左端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，Xiro表示足部左端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标；x2RI表示足部右端点的横坐标，X2LO表示足部右端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，X2RO 表示足部右端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标。
与现有技术相比，本发明具有以下优点图像分析模块的设置及其对足部图像的机器处理、分析、计算，使得足长测量过程实现自动化，从而减少了人工操作量。
另外，本发明实施例采用侧面倾斜向下拍摄的模式以获取足部图像，供站立的测试平台的表面设置有多条刻度线，其中，平台的表面呈白色，刻度线呈黑色。与足部拍摄模式相比，采用的侧面倾斜向 下拍摄模式可以大大降低测量平台与镜头的设置难度。刻度线的设置，使得图像的缩放比例可通过刻度线的变化反应出来；更简单地，可以根据足部与单位刻度之间的倍数关系，来直接确定足部的尺寸。白色的平台表面呈现黑色的刻度线，可以使所获得的图像中刻度线与足部(特别是足部轮廓)间的被遮挡与遮挡关系凸显出来，方便或简化后续的足部区域判断过程，以及根据刻度线计算足长的过程。
图1是本发明足长测量方法的流程图。
图2是获取的带有足部的图像的一个示意图。
图3是测量平台与拍照设备的结构与位置关系示意图。
图4是利用图3设备摄取的一个图像实物的示意图。
图5是边缘增强处理的流程图。
图6是图4所示的图像经二值化处理后的示意图。
图7是确定感兴趣区域方法的流程图。
图8是图6的简化图，以清楚显示足端点的确定方法。
图9是足长测量系统的模块示意图。
图10是图像分析模块的模块示意图。
图11是另一种足长测量系统的|吴块不意图。
具体实施方式
为获得足部图像，理论上可从三个角度拍摄自头顶正面向下、自足底垂直向上， 及从侧面倾斜向下。自头顶正面向下拍摄得到的图像中，足部的大块区域都会被头部或身躯所遮盖，根据剩余的足部图像往往不足以构建足部轮廓，无法获得足长数据，或者得出的足长数据中经验成分太大而不够准确。
自足底向上拍摄，理论上获得的足部图像无明显的变形。但，摄像头或镜头会被要求放置在供人站立的测量平台内；平台的表面还会被要求采用透明材质，以便足部可被摄像；另外，往往还要考虑光照补偿的问题。即便如此苛刻的设置，由于摄像头或镜头放置空间被限制及其与足部的距离受限的原因，获得的足部图像也不足以保证能计算出准确的足长数据。
自侧面倾斜向下拍摄，摄像头或镜头容易放置，但获得的图像往往有变形。根据变形的图像计算出的足长往往有一定偏差。
在图像处理中，由于图像中足部与其它物体的差异往往不足够大，处理器对图像进行常规的灰度化处理、二值法处理后，往往也不能准确的判断出足部区域，或对足部区域的判断有误，导致最终计算获得的足长值有误。
另外，不管采用何种方式拍摄，因视角变化、深度信息变化等因素，往往会导致图像中的物体相对于实物存在着一定程度的形状畸变，要确定这个畸变比例往往比较麻烦， 通常涉及大量的机器运算。并且，由于焦距、镜头方向的变化，这个比例可能是变化的。这使得这个比例不具有通用性；换言之，每次拍摄可能都需要重新确定这个比例值。
基于上述认识，发明人提出一种足长自动测量平台，其采用侧面倾斜向下拍摄的模式以获取足部图像，供站立的测试平台的表面设置有多条刻度线，其中，平台的表面呈白色，刻度线呈黑色。与足部拍摄模式相比，采用的侧面倾斜向下拍摄模式可以大大降低测量平台与镜头的设置难度。刻度线的设置，使得图像的缩放比例可通过刻度线的变化反应出来；更简单地，可以根据足部与单位刻度之间的倍数关系，来直接确定足部的尺寸。白色的平台表面呈现黑色的刻度线，可以使得获得的图像中刻度线与足部(特别是足部轮廓)间的被遮挡与遮挡关系凸显出来，方便或简化后续的足部区域判断过程，以及根据刻度线计算足长的过程。发明人还提出了一种与上述平台相配套或相适应的测量方法。上述足长测量方法，如图1所示，包括以下步骤
S1:获取足部的图像，所述获取的图像中，包含若干相互平行的刻度线，足部的径向方向与所述刻度线相交；
S2 :对所述图像进行边缘增强、二值化处理，并确定感兴趣区域；
S3 :在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的两个端点；
S4 :根据所述两个端点及所述刻度线计算足长。
在步 骤SI中，为获得足部径向方向与刻度线相交的图片，会要求被测量者站位时，尽量使足部径向与刻度线相交；最好是垂直，后文会详述垂直设置的好处。对图像进行的边缘增强和二值化处理，使得可以快速、准确地找出足部区域(即感兴趣区域)，并进而确定足部在径向方向上的两个端点；随后，根据两个端点在图像中的距离值，以及图像与对应实物之间放大或缩小的比例关系，可以计算得到两端点在实际中的距离，即足长的数值。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式
的限制。
首先，获取带有足部的图像。所获取的图像，如图2所示，包含若干相互平行的刻度线13，足部15的径向方向与所述刻度线13大体垂直。整个图像的背景11呈白色，刻度线13为黑色；图中的刻度线13未延伸到背景11的上部区域，只是为更好地显示两者的不同，在实际中可以根据需要令刻度线延伸布满整个背景。白色的背景与黑色刻度线的差异明显，方便后续分辨出足部区域，进而快速找出足部的端点；而设置的刻度线则可以作为参照，计算出图像相对实物缩小或放大的比例，进而由上面的足长公式计算得实际的足长数值。假如这里获得的图像是模拟图像，为方便后续的处理，要将其转化为数字图像。
在具体实施时，可以利用图3所示的装置，获得前面所述图像；图4为利用图3所示装置获得的一个实际图片的示意图。请结合图3与图4所示，供人的足部站立的测量平台10表面(在摄取的图像中，测试平台的这个表面会成为图像的背景11)整体呈白色，并设有等间隔排布的多条刻度线13，刻度线13为黑色。相邻刻度线13的间距(下称“单位刻度”)可以根据测量精度的需要而设计，在本实施例中，单位刻度为I厘米(cm)。某些刻度线13的旁边标注有刻度数，如图上所示；但这并非必要，在后续的图像处理中，通过滤波处理、连通区处理等操作，这些标注带来的影响可很容易地被消除，从而不会影响到最终的足长计算。说明一点，获得的图像由于拍摄视角的关系，会发生畸变，比如图4中刻度线几乎都已产生不同程度的畸变。
拍照设备或摄像设备，如摄像头19，位于测量平台11的斜上方，其镜头向测量平台的表面倾斜。摄像头19会与电脑或其它图像分析设备相连(可以是有线或无线的方式)， 以便将摄取的图像传送而后进行分析，从而计算出足长。
接着，对获得的图像进行边缘增强处理。如图5所示，对所述图像进行边缘增强处理，包括以下步骤
S211 :对所述图像进行灰度化处理；
S212 :对灰度处理后的图像进行边缘增强处理。
在上述过程中，可以利用公式Gray(i，j) = O. 299XR(i, j)+0. 587XG(i, j)+0. 114XB(i, j)，执行所述灰度处理，以将图像转化灰度图像。式中，Gray(i，j)为任一点(i，j)的灰度值，R(i，j)为点(i，j)的红色分量值，G (i，j)为点(i，j)的绿色分量值，B(i，j)为点(i，j)的蓝色分量值。
可以利用SOBEL法、PREWITT法、ROBERTS法或LOG法，执行所述边缘增强处理。优 O -Γ选地，利用SOBEL法执行所述边缘增强处理，其中，使用的卷积模板为2 O -2。I O -1
而后，对边缘增强后的图像进行二值化处理、降噪处理。在具体实施时，可以利用经验法、最大类间方差法或最大熵法等方法对边缘增强后的图像进行所述二值化处理，以形成二值图像。在本实施例中，采用的是最大类间方差法。为排除干扰，对二值图像中的小面积连通区进行标注、面积统计，然后根据阈值去除小连通区以达到降噪目的。上述阈值可按经验设置，如设成最大连通区面积的5% -15%。
图4所示的图像经上述几步处理后，形成的二值化图像如图6所示。图6中，刻度线13被足部20遮盖的部分呈现黑色，未被遮盖的刻度线13呈白色，其余物体(包括足部) 均呈现黑色。根据白色刻度线13的断裂分布，使得足部20的轮廓清晰地凸显出来。
随后，确定感兴趣区域(S卩，与足端点相关的足部区域)。如图7所示，确定感兴趣区域的方法可以具体包括步骤
步骤S231 :对二值化处理后形成的二值图进行水平投影；
步骤S232 :根据所述水平投影产生的投影图确定感兴趣区域。η
在步骤S231中，利用投影公式JOO = Z7(U)，进行所述水平投影；其中，J(y)为x=m纵坐标为y时的投影值，I(x，y)为像素点(x，y)的值，[m，n]为投影区间。在本实施例中， 可以将图像在竖直方向上的中轴(其大体与刻度线平行)作为坐标系的纵轴(Y轴)，将图像在水平方向上的中轴(其大体与足长的轴向平行)作为坐标轴的横轴(X轴)，如图6所示；而后执行上述投影。当然，选择坐标系的不同，会直接影响到水平投影的结果，但其并不会影响到足部区域(或称感兴趣区域)的确定。
继续参图6所示，由于足部20会遮挡部分呈白色的刻度线13，进而造成足部所在区域的投影值与其它区域产生差别；被足部占据的区域越大，这个差别越明显。以白色的灰度值为例，由于所在的白色刻度线均未被足部遮挡，轴线Y = Ym处的白色值最高，在这里将其作为一个标准值；轴线Y = Yn处有较大区域被足部遮挡，所以轴线Y = Yn对应的白色值就小很多。为便于说明，后面的实施例中选用白色灰度值作为标准确定足部区域，所以后面内容中所称灰度值均指白色灰度值。
在步骤S232中，根据所述水平投影产生的投影图或投影值确定感兴趣区域，具体为自上向下(当然也可以自下而上，并不会影响结果)逐行判断水平投影产生的投影值， 若投影值超过第一阈值，将所述投影值对应的位置作为感兴趣区域的上沿(这里所说上沿指的是上部边界)；自所述上沿继续往下逐行判断投影值，若投影值超过第二阈值，将所述投影值对应的位置作为感兴趣区域的下沿。所述第一阈值、第二阈值预先根据经验设置。 在具体实施时，第一阈值可以是最大水平投影值(即当次足部测量中获得的水平投影最大值)的5%至10%，第二阈值可以是最大水平投影值的90%至95%。
确定出感兴趣区域后，接着需要在二值图的所述感兴趣区域内获取足部在径向方向上的两个端点。可利用下面的原理进行在感兴趣区域内，找出足部的所有边缘点，计算出这些边缘点距离最外刻度线(最左刻度线或最右刻度线)的距离或远离程度并作比较， 将离最右刻度线最近的边缘点作为足部的右端点，将离最左刻度线最近的边缘点作为足部的左端点。
在实施中，可以下列步骤确定足部的两个端点
(I)、以图像纵向中轴(即Y轴)为基准路径，参图8所示，从上到下对感兴趣区域逐行搜索，每移动一次纵坐标，在水平方向分别寻找往左、往右遇到的第一个边缘像素，并记录对应的横坐标xu、xKI，并从外向内寻找刻度外边缘的横坐标χω、χΜ。说明一点，由于图像中的刻度线有变形，其已不再平行于Y轴，所以纵坐标移动后，纵坐标线与最左刻度线、 最右刻度线的交点的纵/横坐标值均可能会发生变化。
(2)、利用公式队=(Xl1-Xlo)/(Xeo-Xlo)比较所有左边缘点与最左刻度线的接近程度，利用公式Nk= (Xeo-Xei)/(Xeo-Xlo)比较所有右边缘点与最右刻度线的接近程度，将最接近最左刻度线的左边缘点作为足部的左端点，将最接近最右刻度线的右边缘点作为足部的右端点。上述公式中，Xu表示与纵轴Y对应的足部左边缘点的横坐标，Xki表示与纵轴Y对应的足部右边缘点的横坐标，Xlo表示最左刻度线与纵轴Y的交点的横坐标，Xeo表示最右刻度线与纵轴Y的交点的横坐标为最左刻度线的接近率，这个比率值越小表示对应的点越接近最左刻度线；ΝΚ为最右刻度线的接近率，这个比率值越小表示对应的点越接近最右刻度线。
为使后面叙述方便，上述步骤中确定的足部左端点，坐标用(Xlu，Yi)表示，足部左端点所在的纵坐标线Y = Y1与最左刻度线的相交点的横坐标记为Χ1ΙΛ，足部左端点所在的纵坐标线Y = Y1与最右刻度线的相交点的横坐标记为Xiro ;上述步骤中确定的足部右端点， 坐标用0^RI，Y2)表示，足部右端点所在的纵坐标线Y = Y2与最左刻度线的相交点的横坐标记为X2L0，足部右端点所在的纵坐标线Y = Y2与最右刻度线的相交点的横坐标记为X·。
获得足部的左右两端点后，利用足长计算公式S = LX [1-(Xil1-Xilo)/ (Xieo-Xilo) ~ (X2EO-X2Ri) / (X2R·o-X2Lo) I即可计算出足长值。上述公式中，L为最左刻度线与最右刻度线的真实距离，其它参数在上面都有定义，这里不予赘述。
发明人在实践中发现，上述方法确定出的两端点有时候会不够准确，导致计算出的足长与实际值有偏差，通常大于实际值。这个误差通常不会超过相邻刻度线的间距(下称I倍刻度间距)，在要求不是特别严格的场所或情况下，完全可以满足需求。为了使测量结果足够精确，发明人进一步提出一种误差纠正方法。大体方法为，在以前述方法获得足部两端点后，进一步在以该两端点为中心的某个局部区域内判断有无坐标点适于替代前述端点；如有更合适端点的话，则以新坐标点替代之前的足部端点，没有的话，则以原端点进行后续的足长值计算。可以按下面步骤实施上述方法
(I)、选取局部搜索区域。具体方法是以找到的端点为中心，向四周各扩展一定尺寸(如I倍刻度间距)作为局部搜索区域。
(2)、对局部搜索区域进行二值化。具体实施时，可以采用经验法、最大类间方差法、最大熵法等方法，优选地，采用最大类间方差法，进行二值化操作。
(3)、搜索并更新足端点，a)对左端点，从局部搜索区域中心水平向右逐像素移位， 并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的左端点；b) 对右端点，从局部搜索区域中心水平向左逐像素移位，并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的右端点。
端点有更新的话，将新的左右端点代入公式S = LX [1-(Xil1-Xilo)/ (X1R0-X1Lo) - (X2EO-X2Rl) / (X2RO-X2LO) I计算足长值；端点没有更新的话，相当于验证之前过程的准确性，将原左右端点代入公式 S = LX [1- (Xil1-Xilo) / (Xieo-Xilo) - (X2E0-X2Ei) / OUU ]计算足长值。
与前述足长自动测量方法相对应，本发明还提供一种足长自动测量系统。所述测量系统100,如图9所示,包括
供放置足部的测量平台3，所述测量平台上设有若干相互平行的刻度线，所述刻度线的颜色与所述测量平台的其它部分不同；
图像获取模块4，用于对测量平台拍照或摄像，以获得带有足部的图像；
图像分析模块5，用于对所述图像进行边缘增强、二值化处理，确定感兴趣区域，在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的左端点、右端点，而后根据所述两个端点及所述刻度线计算足长值。
具体实施时，所述图像分析模块5可以由边缘增强模块51、二值图处理模块52、感兴趣区域确定模块54、足端点确定模块56及足长计算模块58组成，如图10。
其中，边缘增强模块51，用于对所述图像进行灰度化处理，并对灰度化处理后的图像进行边缘增强处理。
在灰度化处理时，边缘增强模块51可以利用公式Gray (i，j) = O. 299XR(i, j)+0.587XG(i，j)+0. 114XB(i，j)，完成所述灰度化处理；其中，Gray(i，j)为点(i，j)的灰度值，R(i，j)为点(i，j)的红色分量值，G(i，j)为点(i，j)的绿色分量值，B(i，j)为点 (i，j)的蓝色分量值。
在边缘增强处理时，边缘增强模块51可以利用SOBEL法、PREffITT法、ROBERTS法 O -Γ或LOG法。优选的，利用SOBEL法执行所述边缘增强处理，其中，卷积模板为2 O -2。
权利要求
1.一种足长测量方法，其特征在于，包括获取足部的图像，所述获取的图像中，包含若干相互平行的刻度线，足部的径向方向与所述刻度线相交；对所述图像进行边缘增强、二值化处理，并确定感兴趣区域；在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的两个端点；根据所述两个端点及所述刻度线，计算出足长值。
2.如权利要求1所述的足长测量方法，其特征在于，所述足部的径向方向与所述刻度线垂直。
3.如权利要求1所述的足长测量方法，其特征在于，对所述图像进行边缘增强，包括 对所述图像进行灰度化处理；对灰度化处理后的图像进行边缘增强处理。
4.如权利要求3所述的足长测量方法，其特征在于，利用公式Gray(i，j)=O.299XR(i，j)+0. 587XG(i，j)+0. 114XB (i，j)，执行所述灰度化处理；其中，Gray (i，j) 为点(i，j)的灰度值，R(i，j)为点(i，j)的红色分量值，G(i，j)为点(i，j)的绿色分量值，B(i，j)为点(i，j)的蓝色分量值。
5.如权利要求3所述的足长测量方法，其特征在于，利用SOBEL法、PREWITT法、 ROBERTS法或LOG法，执行所述边缘增强处理。
6.如权利要求5所述的足长测量方法，其特征在于，利用SOBEL法执行所述边缘增强处理，其中，卷积模板为
7.如权利要求1所述的足长测量方法，其特征在于，利用经验法、最大类间方差法或最大熵法执行所述二值化处理。
8.如权利要求1所述的足长测量方法，其特征在于，确定感兴趣区域，包括对二值化处理后形成的二值图进行水平投影；根据所述水平投影产生的投影图确定感兴趣区域； 其中，利用投影公式
9.如权利要求8所述的足长测量方法，其特征在于，根据所述水平投影产生的投影图确定感兴趣区域，包括从上往下逐行判断水平投影产生的投影值，若投影值超过第一阈值，将所述投影值对应的位置作为感兴趣区域的上沿；自所述上沿继续往下逐行判断投影值，若投影值超过第二阈值，将所述投影值对应的位置作为感兴趣区域的下沿。
10.如权利要求9所述的足长测量方法，其特征在于，所述第一阈值、第二阈值预先根据经验设置。
11.如权利要求9所述的足长测量方法，其特征在于，所述第一阈值为最大水平投影值的5%至10%，所述第二阈值为最大水平投影值的90%至95%。
12.如权利要求1所述的足长测量方法，其特征在于，在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的两个端点，包括找出感兴趣区域的所有左边缘点、右边缘点；比较所有左边缘点与最左刻度线的距离，将离最左刻度线最近的左边缘点作为足部的左端点；比较所有右边缘点与最右刻度线的距离，将离最右刻度线最近的右边缘点作为足部的右端点。
13.如权利要求1所述的足长测量方法，其特征在于，在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的两个端点，包括以图像纵向中轴为基准路径，对感兴趣区域逐行搜索，每移动一次纵坐标，在水平方向分别寻找往左、往右遇到的感兴趣区域边缘点分别作为左边缘点、右边缘点，并记录对应的横坐标Xu、Xei,并从外向内寻找刻度外边缘的横坐标Χω、Xeo ;利用公式队=(Xl1-Xlo)/(Xeo-Xlo)计算所有左边缘点与最左刻度线的接近程度，利用公式Nk = (Xeo-Xei) / (Xeo-Xlo)计算所有右边缘点与最右刻度线的接近程度，其中，Nl为最左刻度线的接近率，这个比率值越小表示对应的点越接近最左刻度线；ΝΚ为最右刻度线的接近率，这个比率值越小表示对应的点越接近最右刻度线；将最接近最左刻度线的左边缘点作为足部的左端点，将最接近最右刻度线的右边缘点作为足部的右端点。
14.如权利要求13所述的足长测量方法，其特征在于，获得足部的左、右端点后，利用足长计算公式 S = LX [1-(X1u-X1io)/ (Xieo_Xilo) _ (X2E0_X2El) / (X2EO_X2Lo)]计算出足长值；上述公式中，S表示足长值，L表示最左刻度线与最右刻度线的真实距离，Xlu表示足部左端点的横坐标，X1l0表示足部左端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标， Xikq表示足部左端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标^!^表示足部右端点的横坐标，X2lo表示足部右端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，X2eo表示足部右端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标。
15.如权利要求13所述的足长测量方法，其特征在于，获得足部的左、右端点后，另包括分别以找到的左端点、右端点为中心，向四周各扩展一定尺寸作为局部搜索区域；对局部搜索区域进行二值化；以局部搜索区域作为搜索范围，从左端点水平向右逐像素移位，并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的左端点，若变化次数小于2则左端点保持不变；以局部搜索区域作为搜索范围，从右端点水平向左逐像素移位，并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的右端点，若变化次数小于2则右端点保持不变。
16.如权利要求15所述的足长测量方法，其特征在于，获得足部的左、右端点后，利用足长计算公式 S = LX [1-(X1u-X1io)/ (Xieo_Xilo) _ (X2E0_X2El) / (X2EO_X2Lo)]计算出足长值；上述公式中，S表示足长值，L表示最左刻度线与最右刻度线的真实距离，Xlu表示足部左端点的横坐标，X1l0表示足部左端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，Xikq表示足部左端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标乂^表示足部右端点的横坐标，X2lo表示足部右端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，X2eo表示足部右端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标。
17.一种足长测量系统，其特征在于，包括供放置足部的测量平台，所述测量平台上设有若干相互平行的刻度线，所述刻度线的颜色与所述测量平台的其它部分不同；图像获取模块，用于对测量平台拍照或摄像，以获得带有足部的图像；图像分析模块，用于对所述图像进行边缘增强、二值化处理，确定感兴趣区域，在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的左端点、右端点，而后根据所述两个端点及所述刻度线计算足长值。
18.如权利要求17所述的足长测量系统，其特征在于，所述刻度线呈黑色，测量平台的其它区域呈白色。
19.如权利要求17所述的足长测量系统，其特征在于，所述图像获取模块位于测量平台斜上方。
20.如权利要求17所述的足长测量系统，其特征在于，所述图像分析模块包括边缘增强模块，所述边缘增强模块用于对所述图像进行灰度处理，并对灰度处理后的图像进行边缘增强处理。
21.如权利要求17所述的足长测量系统，其特征在于，所述图像分析模块包括二值图处理模块，所述二值图处理模块用于利用经验法、最大类间方差法或最大熵法执行所述二值化处理。
22.如权利要求17所述的足长测量系统，其特征在于，所述图像分析模块包括感兴趣区域确定模块；所述感兴趣区域确定模块，用于对二值化处理后形成的二值图进行水平投影，并根据所述水平投影产生的投影图确定感兴趣区域。
23.如权利要求17所述的足长测量系统，其特征在于，所述图像分析模块包括足端点确定模块；所述足端点确定模块，用于找出感兴趣区域的所有左边缘点、右边缘点；比较所有左边缘点与最左刻度线的距离，将离最左刻度线最近的左边缘点作为足部的左端点；比较所有右边缘点与最右刻度线的距离，将离最右刻度线最近的右边缘点作为足部的右端点。
24.如权利要求17所述的足长测量系统，其特征在于，所述图像分析模块包括足端点确定模块；所述足端点确定模块，用于以图像纵向中轴为基准路径，对感兴趣区域逐行搜索，每移动一次纵坐标，在水平方向分别寻找往左、往右遇到的感兴趣区域边缘点分别作为左边缘点、右边缘点，并记录对应的横坐标Xu、Xei,并从外向内寻找刻度外边缘的横坐标Χω、Xeo ;利用公式队=(Xl1-Xlo)/(Xeo-Xlo)计算所有左边缘点与最左刻度线的接近程度，利用公式乂= (Xeo-Xei)/(XE0-XL0)计算所有右边缘点与最右刻度线的接近程度，其中，队为最左刻度线的接近率，这个比率值越小表示对应的点越接近最左刻度线；NK为最右刻度线的接近率，这个比率值越小表示对应的点越接近最右刻度线；将最接近最左刻度线的左边缘点作为足部的左端点，将最接近最右刻度线的右边缘点作为足部的右端点。
25.如权利要求17或24所述的足长测量系统，其特征在于，所述图像分析模块包括足长计算模块；所述足长计算模块，用于在获得足部的左、右端点后，利用足长计算公式S = LX [1- (Xil1-Xilo) / (Xieo-Xilo) - (X2EO-X2Ri) / (X2Ro-X2Lo)]计算出足长值;上述公式中，S表示足长值，L表示最左刻度线与最右刻度线的真实距离，Xiu表示足部左端点的横坐标，X1l0表示足部左端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标， Xikq表示足部左端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标^!^表示足部右端点的横坐标，X2lo表示足部右端点所在的纵坐标线与最 左刻度线的相交点的横坐标，X2eo表示足部右端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标。
26.如权利要求24所述的足长测量系统，其特征在于，所述图像分析模块包括端点更新模块；所述端点更新模块，用于分别以找到的左端点、右端点为中心，向四周各扩展一定尺寸作为局部搜索区域；对局部搜索区域进行二值化；以局部搜索区域作为搜索范围，从左端点水平向右逐像素移位，并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的左端点，若变化次数小于2则左端点保持不变；以局部搜索区域作为搜索范围，从右端点水平向左逐像素移位，并统计像素点在黑白间来回变化次数，若次数变为2则将此时的点更新为新的右端点，若变化次数小于2则右端点保持不变。
27.如权利要求26所述的足长测量系统，其特征在于，所述图像分析模块包括足长计算模块；所述足长计算模块，用于在获得足部的左、右端点后，利用足长计算公式S = LX [1- (Xil1-Xilo) / (Xieo-Xilo) - (X2EO-X2Ri) / (X2Ro-X2Lo)]计算出足长值;上述公式中，S表示足长值，L表示最左刻度线与最右刻度线的真实距离，Xiu表示足部左端点的横坐标，X1l0表示足部左端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标， Xikq表示足部左端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标^!^表示足部右端点的横坐标，X2lo表示足部右端点所在的纵坐标线与最左刻度线的相交点的横坐标，X2eo表示足部右端点所在的纵坐标线与最右刻度线的相交点的横坐标。
全文摘要
本发明提供了一种足长测量方法，包括获取足部的图像，所述获取的图像中，包含若干相互平行的刻度线，足部的径向方向与所述刻度线相交；对所述图像进行边缘增强、二值化处理，并确定感兴趣区域；在所述感兴趣区域内获得足部在径向方向上的两个端点；根据所述两个端点及所述刻度线，计算出足长值。本发明还提供一种足长测量系统。与现有技术相比，本发明图像分析模块的设置及其对足部图像的机器处理、分析、计算，使足长测量过程实现了自动化，从而减少了人工操作量。另外，刻度线的设置，使得图像的缩放比例可通过刻度线的变化反应出来；更简单地，可以根据足部长度与单位刻度之间的倍数关系，来直接确定足长。
文档编号A61B5/107GK102988052SQ20111026802
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者王晓平, 赵文忠, 曾文斌 申请人:上海银晨智能识别科技有限公司