[发明专利]根据脚型多幅图像定制数字化鞋楦的方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

本发明涉及一种根据脚型多幅图像定制数字化鞋楦的方法，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。本发明所涉及的方法，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。本发明的方法，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。本发明的最大特点在于，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。

发明内容

本发明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。本发明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；