Способ бесконтактного измерения поверхности стопы и голени

 

Изобретение позволяет сократить время измерения путем получения с помощью двух телевизионных камер изображения стопы и голени человека освещаемых со всех сторон плоскими лучами, параллельными основанию, и вычисления координат поверхности стопы и голени по телевизионным сигналам полученных изображений. Телевизионные камеры располагаются симметрично относительно средней вертикали стопы и голени, оптические оси телевизионных камер лежат в одной плоскости и направлены под углом α, выбираемым в пределах 90±20° относительно средней вертикали стопы и голени. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

799 А1 (19) (11) ()) 4 А 43 D I /02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( лучей, параллельных основанию 1 и образующих замкнутые световые следы на поверхности стопы 2. Конструкция осветителя позволяет последовательно включать тот или иной плоский луч с номерами от 1 (снизу)до К (сверху).

Осветитель состоит из зеркал 3, sepкального барабана 4, вращаемого с, большой скоростью электроприводом, и источника 5 горизонтальных лучей.

Источник 5 представляет собой линейку полупроводниковых лазеров с оптической системой, которые могут подключаться отдельно и направляют узкие лучи на зеркальный барабан 4, который разворачивает их в плоскость. С внешней и внутренней боковой поверхности стопы 2 симметрично и под углом к основанию I неподвижно установлены две телекамеры 6.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4 26694 2/31 -1 2 (22) 22.06,87 (46) 23.05.89. Бюл. Р 19 (71) Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им. С.M. Кирова (72) А.Г. Комиссаров (53) 685.31 .051 .22(088.8) (56) Пашаев Б. С. Применение метода стереофотограмметрии для получения каркаса горизонтальных сечений стопы. — Изв. выс.уч. завед. — Технология легкой промышленности, 1 978, Ф 5, с. 79-81 . (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ПОВЕРХНОСТИ СТОПЫ И ГОЛЕНИ

Изобретение относится к области

1 измерения размеров и формы стопы и голени человека и может быть использовано для автоматического измерения координат поверхности в системе с

ЭВМ.

Цель изобретения — сокращение времени измерения путем уменьшения времени обработки иэображений.

На фиг. 1 и 2 приведена схема устройства, реализующая способ, в двух проекциях; на фиг. 3 — схема определения координат точки поверхности по ее изображению на матрица фотодетекторов телекамеры в двух проекциях.

Устройство, реализующее способ, включает в себя основание 1, служащее опорной плоскостью для измерения стопы 2, и осветитель, установленный на основании 1 и создающий К плоских (57) Изобретение позволяет сократить! время измерения путем получения с помощью двух телевизионных камер изображения стопы и голени человека, освещаемых со всех сторон плоскими лучами, параллельными основанию, и вычисления координат поверхности стопы и голени по телевизионным сигналам полученных изображений. Телевизионные камеры располагаются симметрично относительно средней вертикали стопы и голени, оптические оси телевизионных камер лежат в одной плоскости и направлены под углом Ы, выбио раемым в пределах 90+20 относительно средней вертикали стопы и голени, 1 З.п. ф лы 3 ил. 1480799

Причем оптические оси их оптических систем 7 образуют угол 2<, вершина которого направлена к основанию 1, ( а биссектрисса 00 перпендикулярна основанию 1 и лежит в плоскости продольного вертикального сечения стопы. Фотоприемником телекамер б служит матрица 8 типа ПЗС с жестким растром. ПЗС-матрицы 8 телекамер 6 соединены с блоком 9 где произ7 водится сканирование кадра и выделение координат п, m положения светового пятна на матрице. (В предлагаемом устройстве ряд световых пятен f5 образует изображение светового следа на поверхности стопы) . Выход блока 3 подключается к 3ВМ 1 О. Схема

11 управления производит переключение световых плоскостей и подключена 2р к ЭВМ 10.

Измерение координат поверхности стопы и голени производят следующим образом.

Стопа устанавливается так, чтобы 25 биссектрисса угла 2 oL проходила посередине стопы, а плоскость угла 2Ы была бы перпендикулярна среднему продольно-вертикальному сечению стопы. Схема 11 управления включает пер-З0 вый плоский луч и подает в 3ВМ сигнал в виде кода номера луча. Блок

9 определяет координаты точек изображения следа луча. ЭВМ 1 О для каждой точки изображения по координатам этой точки на матрице 8 и по высоте луча h определяемой его номером ! а также с учетом постоянных позиций оптических систем 7, рассчитывает пространственные координаты соответ- 40 ствующей точки поверхности стопы.

Координаты ряда точек образуют горизонтальное сечение стопы, отсекаемое данным лучом. Схема 11 управления выключает данный луч и вклю- 45 чает следующий по счету луч и процесс повторяется. Таким образом, перебирают все К лучей и на выходе

ЭВМ получают координаты поверхности горизонтальным сечениям.

Расчет координат точки поверхности производят следующим образом. На фиг. 3 изображена точка С поверхно сти голени 2 и ее изображение на матрице 8 в виде двух проекций с координатами и и m центра матрицы

8 ° Изображение строится с помощью оптической системы 7, оптическая ось которой FFo пересекает ось OZ под углом о (фиг. ) . Точка С принадлежит световой плоскости h, перпендикулярной оси OZ, и имеет известную координату по оси Е. Также известны и, кроме того, неизменны отрезки ЕЕ (обозначим f) FOM (обоз(! начим М), 0 F и угол 9 . Известный ( отрезок 0 h отсекаемый световой плоскостью, обозначим h. Координаты

l точки С вЂ” О Y определятся как

0 Y = 0 F — YF, где

YF угол = t! + b P, где

Определение координаты Y сводится к

I определению tg P ., Måm

OY- =OF — h

1 f

М+m

Для определения угла используют зав ис им ос ть

I1

tg (где Fm — проекция луча Fm на ось

О М. Из треугольника mm М находят

Fm = FM — m М = FM — mM cos eL, где только m переменная величина.

Таким образом, зная величины m n

h, можно найти координаты Х, Y Z для любой точки С. Для компенсации погрешностей установки камер и их оптических систем можно использовать метод таррировки.

При таррировке вместо световых плоскостей h; размещают таррировочную координатную сетку, получают ее изображение на матрицах 8, приводят в соответствие избражения узлов сетки с координатами m n; на матрице.

Полученные результаты (координаты

X;Y; Z;) заносят в (ПЗУ) постоянное

13десь переменна только вЕличина m> а при смене светового сечения и величина h. По величине h определяют координату Х. Х = YF ° tg t,ò.е . отыскание угла дает координату Х, так как величина М 1ч

+ у

YF= h уже и э в ес тна .

М«+m

) 480799 запоминающее устройство, в котором

m ".. ° h; играют раль адреса. ПЗУ при этом используется вместо ЭВМ 1 О.

На опорной плоскости l нанесены оси Х и Y этой системы в виде перекрещивающихся линий. Для обеспечения равных услов ий изме рени я для всех участков стопы желательно середину стопы по длине совмещать с центром О. В предлагаемом устройстве это выполняется для стопь наибольшего размера. пятка совмещается с точкой

tl

О с помощью упора, а расстояние

II

О О равно половине наибольшей длины стопы. Результаты измерения можно представить в системе с центИ ром О путем суммирования значений

/f по координате Х с величиной 0 О. При измерениях стопу ориентируют под нео большим углом (до 20 ) к оси Х к внутренней стороне стопы (пунктир фиг. I) . При этом делается разметка опорной плоскости, а разворот стопы учитывают путем пересчета системы координат на ЭВМ. При необходимости характерные точки линии обмера стопы и их размеры могут быть получены на

ЭВМ из массива данных сплошного измерения поверхности стопы и голени или с помощью интерполяции этих данных.

Способ может быть использован для подготовки данных, а также в качестве измерительного устройства для антропометрии в медицинских целях и обувных ателье и т.д.

Формула изобретения

1 . Способ бесконтактного измерения поверхности стопы и голени человека, заключающийся в освещении измеряемой поверхности со всех сто1О рон, получении изображения стопы и голени с помощью двух съемочных камер, установленных симметрично на расстояниях к продольно-вертикальному сечению стопы и голени, оптические

15 оси камер которых находятся в одной плоскости, причем IIQ полученным изображениям определяют объемную поверхность стопы и голени путем построения горизонтальных сечений сто2р пы и голени, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения, стопу и голень освещают плоскими лучами, параллельными опорной плоскости стопы, при этом

25 оптические оси камер образуют угол, вершина которого направлена в сторону опорной плоскости, а плоскость, в которой они расположены, перпендикулярна продольно †вертикально се3О чению стопы.

2. Способ поп. 1, о тл ич аюшийся тем, что шаг следования плоских лучей по высоте выбирают в зоне стопы в 4-5 раз меньше, чем в зоне голени.

1480799

Составитель В. Топоров

Редактор Л. Зайцева Техред М.Ходанич Корректор И. Горная

Заказ 2602/2

Тираж 413

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101