[发明专利]一种足部数据采集装置的采集方法

权利要求书

1.一种足部数据采集装置的采集方法，其特征在于，所述足部数据采集装置包括足部站台(1)、摄像机(2)、迷你主机(3)、计算机(4)和摄像机支撑架(5)；足部站台(1)为箱体结构，作为足部测量的基台，足部站台(1)中设有迷你主机(3)、摄像机支撑架(5)和摄像机(2)，摄像机(2)以双目摄像头的形式布置于摄像机支撑架(5)的各个方向上，确保对足部进行多角度拍摄；摄像机(2)与迷你主机(3)相连，迷你主机(3)与足部站台(1)外部的计算机(4)相连，摄像机(2)采集的足部图片通过迷你主机(3)将足部图片传输至计算机(4)中，计算机(4)用于控制摄像机(2)采集足部图片并对足部图片进行处理得到足部数据；所述足部站台(1)的上盖板为玻璃面板；

所述足部数据采集装置的采集方法，步骤如下：

第一步：摄像机的标定

S1将两个摄像机并排放在一起，拍摄黑白定标板，通过matlab工具箱获取两个摄像机坐标系与世界坐标的之间的转换关系，并获得基本参数；

所述的基本参数包括：两个摄像机的内参数矩阵、畸变矩阵，两个摄像机之间的旋转矩阵、平移矩阵；

S2将获得的两个摄像机的基本参数配置到python程序中，对双目摄像机进行标定，并利用stereoRectify函数对标定过的摄像机进行校正；其中，stereoRectify函数输入参数是步骤S1的基本参数；stereoRectify函数输出参数是：两个摄像机校正后的旋转矩阵、校正后的坐标系统投影矩阵、深度视差映射矩阵；

第二步：双目获得深度图并获得足部轮廓

S3驱动两个摄像机获取某一角度的足部图片，利用initUndistortRectifyMap函数校正摄像机的映射；initUndistortRectifyMap函数的输入参数是步骤S1中得到的两个摄像机的内参数矩阵、畸变矩阵，步骤S2得到的两个摄像机校正后的旋转矩阵，校正后的坐标系统投影矩阵，以及图像尺寸、图像数据类型；initUndistortRectifyMap函数的输出参数是两个摄像机横纵坐标重映射参数；

S4利用remap函数对步骤S3得到的两个摄像机横纵坐标重映射参数进行几何变换，完成对两个摄像机的矫正，并将矫正过后的图像进行灰度化；

S5将步骤S4灰度化后的图像利用BlockMaching方法生成差异图；

S6利用reprojectImageTo3D将差异图扩展至3D空间；

S7利用SURF算法对生成的3D空间差异图提取出足部轮廓；

SURF算法具体步骤为：

(1)首先对3D空间差异图进行高斯滤波，然后对图像中的每个点构造Hessian矩阵，得到一张Hessian行列式图；

(2)将经过Hessian矩阵处理过的每个像素点与其三维领域的26个点进行大小比较，当该像素点是这26个点中最大者或最小者，则保留该像素，作为初步的特征点，并构成特征点矩阵；

(3)利用三维线性插值法对步骤(2)得到的特征点矩阵进行处理，得到亚像素级的特征点，同时筛选掉小于阈值的特征点，保留大于阈值的特征点；

(4)对于保留下来的特征点，在其半径为6s的圆形特征点领域内，统计60度扇形内所有点的水平haar小波特征和垂直haar小波特征总和，该扇形的主方向即为小波特征总和所代表的向量方向，比较圆形特征点领域内6个扇形所代表的向量的模长，模长最大的向量方向即为该特征点的主方向；

(5)对于保留下来的每一个特征点选取一个正方形框，方向为步骤(4)得出的特征点的主方向，将正方形框分为16个子区域，统计每个子区域25个像素的小波数据，并将整个正方形框中包含的小波数据组成每个特征点的描述算子矩阵；所述的小波数据包括水平方向haar小波特征、垂直方向haar小波特征、水平方向haar小波绝对值和垂直方向haar小波绝对值；

(6)利用步骤(5)得到描述算子矩阵并通过边缘检测算法得到足部轮廓；第三步：从足部轮廓中提取出待测顶点并获取足部距离

S8利用图像处理方法从提取的足部轮廓中确定待测截面上的尺寸点；

(1)对提取出足部轮廓的3D空间差异图进行平滑预处理，消除图像噪声信息，防止后续的边缘检测连同噪声一起加强；

(2)对进行平滑预处理后的图像进行分割，得到分割好的轮廓图像后对轮廓图像进行二值化处理；

(3)将二值化的轮廓图像与现有的人体轮廓各部位数据库进行搜索比对，确定足部轮廓边缘点；

S9利用世界坐标获得所需测量的足部距离，根据S8确定的足部轮廓边缘点的三维坐标，计算出对应的足部数据。