非接觸式足部參數(shù)測量應(yīng)用研究.pdf

1、結(jié)合光學(xué)測量技術(shù)與計算機視覺理論進(jìn)行逆向工程求解是上世紀(jì)90年代后興起的一向新技術(shù)，隨著應(yīng)用的推廣，該技術(shù)逐漸被應(yīng)用到足部三維外形輪廓的重構(gòu)研究上。然而，隨著足部生物力學(xué)研究的發(fā)展，科學(xué)工作者進(jìn)一步的將各種復(fù)雜的足部生理現(xiàn)象系統(tǒng)化、數(shù)字化，并進(jìn)行客觀的描述和分析，以便在運動與生活中進(jìn)一步探討現(xiàn)代化的多元健康觀。因此，當(dāng)前足部工程應(yīng)用研究的重點不僅限于足部外形輪廓的測量，而是與足部生物力學(xué)研究緊密結(jié)合起來，通過測量足部數(shù)字化后的生理特征參

2、數(shù)，指導(dǎo)更加利于人們運動與健康的鞋子設(shè)計，同時，收集生理特征參數(shù)數(shù)據(jù)樣本，推動足部生理分析的研究。
　　 本文研究了用于生理分析和輔助鞋楦設(shè)計的足部特征參數(shù)的測量問題，并設(shè)計、實現(xiàn)了對足部生理特征參數(shù)自動測量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)從足部生物力學(xué)研究參數(shù)的特征出發(fā)，以光學(xué)測量與計算機視覺理論為基礎(chǔ)，對傳統(tǒng)足部外形參數(shù)、足底壓力區(qū)域以及足面三維輪廓等足部相關(guān)生理參數(shù)進(jìn)行自動測量。利用實際完成硬件系統(tǒng)，對人體足部進(jìn)行自動測量，并將測量結(jié)果與傳

3、統(tǒng)手工測量結(jié)果進(jìn)行對比，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)具有更高的精確度和實用性。論文具體研究工作如下：
　　 1.結(jié)合足部生物力學(xué)研究的特點，提出了一種更加科學(xué)、有效的足部參數(shù)測量系統(tǒng)，并給出了系統(tǒng)空間布局圖。系統(tǒng)將足部測量分成足底掃描與足面輪廓重構(gòu)兩部分，通過對足底掃描圖像處理，自動計算腳長、腳寬等傳統(tǒng)足部特征參數(shù)，并重點計算足底壓力分布區(qū)域；通過足面輪廓重構(gòu)，計算足部圍度特征參數(shù)，輔助鞋楦設(shè)計。與傳統(tǒng)的足部外形三維重構(gòu)相比，系統(tǒng)能夠測量更

4、多足部信息參數(shù)，更加符合人們對現(xiàn)代運動健康的需求。
　　 2.針對足底掃描圖像的處理，本文采用大津閾值法分割出足底輪廓區(qū)域，并將足底輪廓坐標(biāo)映射到世界坐標(biāo)，最后根據(jù)足部參數(shù)測量的定義求解腳長、腳寬等傳統(tǒng)足部特征參數(shù)。在足底壓力區(qū)域分割計算中，將壓力等級分為三級，并使用大津閾值法自動求解相應(yīng)等級的分割閾值，完成足底壓力區(qū)域的分割。實驗結(jié)果表明，該方法能夠快速、有效的計算部分足部特征參數(shù)，并完成足底壓力區(qū)域的分割。
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