根据脚型多幅图像定制数字化鞋楦的方法技术

本发明专利技术涉及一种从脚型直接生成数字化鞋楦的方法，解决了量脚定楦的难题。方法的步骤如下：１）选择鞋楦样本，构成鞋楦样本集；２）设计标记点，在每只鞋楦样本上确定标记点，然后用扫描仪获取标记点的位置，得到样本的点分布模型；３）对齐各样本的点分布模型；４）生成鞋楦的统计变形模型；５）先标定各相机的参数，再获取目标脚型的多幅图像；６）计算脚型的重心；７）估计脚型的大小；８）估计脚型的方位；９）根据脚型的多幅图像，改变鞋楦的统计变形模型中的个性向量，直到模型在各图像中的投影和脚型的真实图像最吻合；１０）输出数字化的三维鞋楦模型。本发明专利技术具有全自动进行、快速高效、使用简单、成本低廉等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从脚型多幅图像定制数字化鞋楦的方法，具有全自动进行、快速 高效、使用简单、成本低廉等特点，可以量脚定楦，也可以用于脚型测量、脚型重建、鞋楦设 计、鞋及楦定制等领域。
技术介绍
本专利技术涉及一种，可以生成与脚型形状 相吻合的三维数字化鞋楦，可以量脚定楦，也可以用于脚型测量、脚型重建、鞋楦设计、鞋及 楦定制等领域。鞋楦是根据大量脚型统计结果制作的标准化制鞋工具，是根据脚型和制鞋要求加 工而成的制鞋模具，其实就是标准化的脚型。这种标准化的鞋楦，抹去了脚型中的个性因 素，强调脚型中的共性形状，有利于大批量的生产，但对有个性特点的脚型不利，会强迫客 户适应与自己脚型并不一致的鞋腔。并且，过去的鞋楦并不是根据脚型分布规律设计的，而 是由有经验的制楦师傅手工制作母楦，再在仿形机床上加工出来的。由于母楦是手工制作， 偏重于经验，缺乏统计规律的支持，与脚型不吻合不足为奇。提高鞋的舒适度，保证鞋靴合 脚的关键技术，是量脚定楦。这对从事特定职业的人员，尤其是运动员、舞蹈演员、军人等， 对量脚定楦的需求更加迫切。但是在人足到鞋楦的环节上，一直缺乏有效的技术手段。传统的手工测量方法，使 用布基鞋用带尺、游标卡尺、踩印盒、卷尺等工具进行测量脚型的关键部位，然后人工记录， 速度较慢、精度低，而且不能直接得到三维模型。比较现代的方法，如接触式三坐标测量的 威力手设备，或者使用激光逐点测距生成三维点云的三坐标测量仪，或者采用三角测量原 理投影激光束逐切面扫描生成三维点云的激光测量，都得到由大量的点云表示的脚型。由 于点的数量太多，仅可以测量脚型的关键参数，如果要定制鞋楦还需要大量的手工处理，无 法直接从脚型得到鞋楦。潘云鹤院士改进了这种方法(鞋楦造型个性化设计方法，申请号 01130405. 7)，先利用三维扫描仪获取人脚的三维数据并建模，然后将其与标准鞋楦模型进 行比较，并对标准鞋楦进行调整，以生成符合特定顾客脚型的特定鞋楦模型。但是这种方 法所用的标准鞋楦，是按要求选择、与目标脚型形状近似的鞋楦，在调整过程中需要手工调 节，没有充分利用鞋楦数据库的统计属性。而且，无论是接触式扫描，还是激光扫描，由于采 用了扫描的方式，因此速度慢，并且无法扫描到脚型的首尾，在脚型的首尾部分精度很低。 而且激光方式易受物件表面光学性质和环境光、杂射光影响。采用对脚型成像，从多幅图像计算数字化鞋楦的方法，相比以前的方法，具有速度 快、成本低、灵活简便等特点。本专利技术所涉及的方法，不同于专利CN200510061271.9(面向稀 疏网格的基于曲面细分的三维脚型数据测量方法)，也不同于专利CN200710068032. 5 (综 合三维脚型全局参数和局部横截面调整的个性化鞋楦模型生成方法)。这两个专利中的初 始模型都来自于与目标脚型近似的一个模型，然后对初始模型进行变形。本专利技术的方法，类 似于用仅有少量点撑起的弹性袜子套到目标脚型上。如果袜子与目标对象不一致，有些点3在脚型表面以外，而有些点在脚型表面以内，那么把在外面的点向里面移动，而里面的点向 外面移动。同时，由于袜子的支撑点是鞋楦的统计模型，受到鞋楦统计参数的约束，必须仍 然保持鞋楦的形状，因此每次这些移动不能只移动在外面的点或者在里面的点，而必须全 部点一起移动。这些点相互牵制，不能一次移动就与目标对象一致，但是每次移动后，无论 是外面还是里面的点，都更接近于目标对象。经过多次这样的移动，袜子必然与脚型一致， 两者在各视的投影一致，此时得到与脚型一致的袜子。本专利技术的最大特点在于，充分利用了 鞋楦的统计属性。这种用统计变形模型拟合目标脚型的方法，去除了脚型的细节特征的影响，只考 虑主要形状特征，充分利用了鞋楦是标准化的脚型的特点，用鞋楦的统计属性捕捉脚型间 的大致外形轮廓，简单实用。用这种方法进行脚型测量、量脚定楦，无疑成为客户小批量定 制生产的技术关键，将提高鞋靴的设计水平，把人足、楦、鞋的设计和生产各个环节贯通，保 证数字化的数据畅通无碍，对提升整个制鞋产业质量无疑有重要意义。
技术实现思路
本专利技术可以从脚型直接生成数字化鞋楦，解决了量脚定楦的难题，也同时解决传 统鞋楦设计修改困难、变动范围受限制及设计效率低等的问题，可以用于脚型测量、鞋及楦 定制、鞋楦设计等领域。本专利技术首先通过鞋楦样本计算鞋楦的统计变形模型，然后由多视 图像驱动统计变形模型变形来拟合脚型图像，最后得到鞋楦模型，具体包括有以下10个步 骤1、选择鞋楦样本，构成鞋楦样本集；2、设计标记点，在每只鞋楦样本上确定标记点的位置，然后用三坐标扫描仪把标 记点的位置扫描到计算机，作为样本的点分布模型；3、把鞋楦样本集中各样本的点分布模型对齐，保证整个样本集上各样本间的距离 最小化；4、生成鞋楦的统计变形模型，将鞋楦的形状分解成共性和个性两部分，而个性是 个性因子与个性向量的乘积；5、获取目标脚型的多幅图像，同时标定各相机的参数；6、把脚型的多幅图像分割为二值图像，即把脚型和背景分割开来，脚型为黑色，背 景为白色，然后求取脚型在各图像平面中的重心，并由此计算脚型在空间中的重心；7、根据脚型的图像估计脚型的大小；8、根据脚型的图像估计脚型的方位；9、根据脚型的多幅图像，改变鞋楦的统计变形模型中的个性向量，直到模型在各 图像中的投影和脚型的真实图像最相吻合，得到与脚型一致的数字化鞋楦模型；10、输出根据脚型图像定制的数字化鞋楦模型。本专利技术具有以下优点1、从图像定制鞋楦，只需要相机及计算机等硬件，成本低廉；2、量脚定楦的整个过程自动完成，减轻了鞋楦设计的难度；3、在量脚定楦时，只需要对脚型从多个角度同时成像，然后用软件把统计变形模 型拟合到脚型图像，脚型成像的速度快，避免了扫描方式中由于时间长脚型会发生抖动位移变形等无法解决的困难；4、选取的鞋楦标记点数量很少，处理起来速度快。在过去鞋楦设计中，通常修改从 扫描方式得到的大量点云。因为扫描得到的点数量太多，局部信息太过丰富，需要先由点生 成面，并且在局部会有起伏，因此由扫描的大量点云生成光滑表面十分困难，使得鞋楦设计 时修改困难、变动范围受限制、设计效率低；5、用统计变形模型拟合图像，使得最终的模型即与目标脚型一致，又保持鞋楦的 形状，使得本方法简单直接；6、在改变统计变形模型中的个性向量时，将模型点分为内点、外点，由内外点驱动 所有模型点移动，并且保证所有点的移动受鞋楦的统计规律约束，整个方法十分简洁直观。本专利技术增加了鞋楦设计的灵活性，将成为鞋袜定制服务的关键技术。附图说明图1为本专利技术计算流程；图2是鞋楦设计的两个关键视图，底样图和侧立面图3为鞋楦的标记点、经线、纬线在右侧面上位置示意图4为鞋楦的标记点、经线、纬线在底面上位置示意图5为鞋楦的标记点、经线、纬线在左侧面上位置示意图6为鞋楦的58个标记点空间位置示意图7是在鞋楦上用白色细胶带粘贴经线、纬线的示意图8是鞋楦样本集的点分布模型对齐算法流程；图9为成像环境；图10为起相机标定、搁置脚型、同时方便测量脚型大小方位等作用的玻璃模板；图11为相机1所成视图像；图12为相机2所成视图像；图13为相机3所成视图像；图14为相机4所成视图像；图15为相机5所成视图像；图16为相机6所成视图像；图17为相机7所成视图像；图18为相机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据脚型多幅图像定制数字化鞋楦的方法，其特征在于，方法的步骤如下：１）选择鞋楦样本，构成鞋楦样本集；２）设计标记点，在每只鞋楦样本上确定标记点的位置，然后用三坐标扫描仪把标记点的位置扫描到计算机，作为样本的点分布模型；３）把鞋楦样本集中各样本的点分布模型对齐，保证整个样本集上各样本间的距离最小化；４）生成鞋楦的统计变形模型，将鞋楦的形状分解成共性和个性两部分，而个性是个性因子与个性向量的乘积；５）获取目标脚型的多幅图像，同时标定各相机的参数；６）把脚型的多幅图像分割为二值图像，即把脚型和背景分割开来，脚型为黑色，背景为白色，然后求取脚型在各图像平面中的重心，并由此计算脚型在空间中的重心；７）根据脚型的图像估计脚型的大小；８）根据脚型的图像估计脚型的方位；９）根据脚型的多幅图像，改变鞋楦的统计变形模型中的个性向量，直到模型在各图像中的投影和脚型的真实图像最相吻合，得到与脚型一致的数字化鞋楦模型；１０）输出根据脚型图像定制的数字化鞋楦模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗胜，
申请(专利权)人：温州大学，罗胜，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]