[發(fā)明專利]一種利用RGB-D攝像機測量足部三維腳型信息及三維重建模型的方法

有效

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• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103971409B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何炳蔚;雷阿唐;沈恒華;趙強
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

1.一種利用RGB-D攝像機測量足部三維腳型信息及三維重建模型的方法，其特征在于：

（1）利用RGB-D攝像機散斑測距原理對腳型三維曲面進行測量：RGB-D攝像機紅外發(fā)射器發(fā)射出雷射光，通過紅外發(fā)射器鏡頭前的光柵，均勻地投射到足部表面，足部表面的粗糙物體反射，形成隨機的散斑，再通過紅外攝影機記錄空間的每個散斑，通過計算便得到足部深度圖像的信息；

（2）不借助任何標(biāo)記點，手持RGB-D攝像機自由掃描腳型曲面，實時獲取深度數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合X、Y坐標(biāo)信息，重建出腳型曲面的全局三維模型；同時利用圖像超分辨率技術(shù)對深度圖進行了細(xì)節(jié)優(yōu)化，提高模型的重建細(xì)節(jié)；

（3）將三維模型導(dǎo)入到三維模型處理軟件中，獲取足部曲面三維信息并得到腳型特征參數(shù)，如足長、足寬、足趾高、足弓寬、足弓圍、內(nèi)踝高、外踝高、足跟寬、足后跟高等腳型參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用RGB-D攝像機快速獲取足部三維腳型信息及三維重建模型的測量方法，所述步驟（2）其特征在于：

（2.1）在不粘貼任何標(biāo)記點的情況下，根據(jù)內(nèi)部校準(zhǔn)矩陣將圖像坐標(biāo)系下的深度圖像變換為攝相機坐標(biāo)系下的三維頂點，根據(jù)頂點坐標(biāo)表示出法線貼圖，并根據(jù)剛體變換矩陣將三維頂點和法線貼圖轉(zhuǎn)換為全局坐標(biāo)，獲取足部表面的三維點云數(shù)據(jù)；

（2.2）使用迭代最近點算法匹配不同視角下的三維點云，逐幀計算不同朝向的點集的相關(guān)度，獲得RGB-D攝像機的六自由度姿態(tài)（上下、左右、前后和俯仰、搖動、滾動），采用體集成方法將已配準(zhǔn)的點云數(shù)據(jù)進行處理，在全局坐標(biāo)系中生成一個三維體素網(wǎng)格，并不斷更新攝像機當(dāng)前姿態(tài)，通過ICP（Iterative Closest Point,迭代最近點）算法實時融合新采集的三維點云數(shù)據(jù)，形成重建立方體模型；

（2.3）通過平滑算法進行了去噪，優(yōu)化測量的三維數(shù)據(jù)，提高三維數(shù)據(jù)的精度，并利用圖像超分辨率技術(shù)對深度圖進行了細(xì)節(jié)優(yōu)化，隨著攝像機更接近腳面，通過使用新的更高精度的數(shù)據(jù)，腳型三維曲面會被持續(xù)優(yōu)化，從而提高三維曲面的精度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用RGB-D攝像機快速獲取足部三維腳型信息及三維重建模型的測量方法，所述步驟（3）其特征在于：

（3.1）將權(quán)利要求書1中的步驟（2）獲得的三維模型轉(zhuǎn)換為STL點云格式；

（3.2）將STL格式的點云導(dǎo)入到三維模型處理軟件中進行處理，將無用點剔除，保存整個足部的不規(guī)則曲面三維信息；

（3.3）將處理后的足部曲面三維信息導(dǎo)入到三維模型處理軟件中，根據(jù)實際測量需要，提取出相應(yīng)特征點、線、局部曲面在三維模型中的位置；

（3.4）根據(jù)提取的特征測量對象，利用軟件的測量工具，對其進行長度、高度、寬度等參數(shù)的測量，獲取相應(yīng)的腳型特征參數(shù)。