[发明专利]用于脚部形状生成的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从照片或数字图像中获取和生成三维(3D) 形状的方法和系统。本发明将特别用于制造定制的鞋，对于制造定制 的鞋来说需要人类脚部形状的3D信息。本发明还涉及在这种方法中使 用的数据库和用于模拟鞋子内侧脚部形状的装置。

背景技术

对于鞋来说重要的是合脚，因为存在很多因为不合脚的鞋所引起 的伤害和问题，比如起疱、擦伤、囊炎、脚部疲惫和脚痛。合脚的有 效方法是根据每个特定的穿戴者来定制鞋的尺寸。尽管大规模定制的 技术对于鞋类制造商来说是可用的，但是获得精确脚部尺寸的成本仍 然非常高，限制了定制鞋的可用性。因此，非常期望有提供脚部的全 面3D信息的低成本和实用方法。

鞋类定制不能在没有脚部尺寸的情况下进行。将鞋与脚部匹配的 最简单的方法通常已知为尺寸系统(sizing system)。在鞋尺寸系 统下，鞋是基于若干预定义尺寸来制作的。已经使用数字(例如UK 8^1/2， US 9，FR 42^2/3和JP 270是相同的尺寸)或符号(AAAA，AAA，AA，A， B，C，D，E，EE，EEE，EEEE等)来编码每个标准的尺寸。尽管鞋尺 寸系统简单，但是它们不保证鞋合脚，因为标准尺寸只基于平均脚部 长度和宽度的两个脚部尺寸，并且有时只基于脚部长度。实际上普遍 的是，人们尤其是那些脚部宽的人们发现对于他们所要求的长度来说 鞋太窄了，反之亦然。结果，鞋类购买者必须因为缺少合脚的鞋子而 对所需要的适合妥协。

在尺寸系统中考虑更多的脚部尺寸将改善该情况。因此，更好的 方法是使用无限量的脚部尺寸来生成相同形状的鞋。已经为脚部形状 获取开发了各种类型的系统。许多这些系统使用移动激光束来扫描脚 部并且输出脚部表面点的坐标。来自发射体的激光束在从脚部表面反 射之后由接收机捕获。那么可以根据时间间隔来计算该表面和发射体 之间的距离。其它系统使用激光束来加亮脚部表面的横截面并接着捕 获每个横截面的图像来构建脚部形状。尽管这些系统提供了精确的形 状信息，但是高的设置成本限制了它们在零售商店中的应用。另一个 缺点在于，移动激光束的速度不能处于无限的速度，因此在被获取形 状的对象上的任何运动有时必须静止。扫描的时间越长，人和脚部将 越可能移动。这导致了不可控制的误差。

一些系统不使用高成本的激光束。代替地，它们利用称为“立体 声距离成像(stereo range images)”的方法，该方法考虑来自不 同视点的一系列图像，并接着利用三角测量技术来计算形状信息。一 般地，“立体声距离成像”要求大的在已知位置处的照相机的阵列或 者拍摄大量图像(范围从27到高达670)的可移动照相机。这两个方 法都占据了用于照相机阵列的非常大的空间或者具有长的处理时间 而导致对象移动误差。

U.S Pat.No.3,404,468描述了周围长度调整的鞋是由弹性可伸 展的元件制成并且固定在上部的边缘之间。这使得鞋的上部由穿戴者 的脚部伸展，使得可适应变化的宽度。

U.S Pat.No.5,596,770描述了一种用于合脚的具有可调整尺寸 的双层充气式短袜。充气式脚趾罩和脚后跟套环位于内层和外层之间 以便适应穿戴者的脚趾区域和脚后跟区域。穿戴者被允许通过操纵手 指泵和气体释放机构来控制脚趾罩和脚后跟套环的充气以改变短袜 的尺寸和合适度。

U.S Pat.No.6,684,411描述了一种类短袜的医疗设备，具有脚 后跟和脚趾套，其允许液体药水或药物施加到用户的脚部。这允许药 物保持在短袜内并在一个时间段上缓慢地释放药物。

U.S Pat.No.3,872,515描述了外科手套是用非常薄的不引起过 敏的材料比如硅橡胶制成的。这种手套提供紧的适合度，在穿戴者的 手部上形成皮肤一样的护套。

U.S Pat.No.2,841,971描述了一种编织可伸展和可收缩的袜 子。其缝合环是多个单丝合成捻回弹力纱的编织，以在腿上形成具有 足够压缩力或结合力的袜子，对穿戴者有治疗价值。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于根据脚部轮廓来生成3D脚部 形状的系统和方法。本发明的另一个目的是提供一种用于测量脚部尺 寸的方法和系统。

本发明的第一方面提供了一种用于生成3D脚部形状的方法，包括 步骤：

拍摄脚部的一个或多个照片；