[發明專利]一種基于腳部三維模型的定制鞋墊模型生成方法和系統

有效

• 申請號: 201610675754.6
• 申請日: 2016-08-16
• 公開（公告）號: CN106327570B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 陶文兵;陶曉斌;孫琨
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種基于腳部三維模型的定制鞋墊模型生成方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)獲取腳部網格模型步驟；對被測腳部進行三維建模得到腳部網格模型；

(2)獲取腳部網格模型腳底面法向步驟；先估算出腳底面，再找到腳底面腳尖近似朝向和腳底面近似法向與模板腳模型腳尖朝向和腳底面法向的進行初始對準，再用配準算法使腳部網格模型與模板腳模型進行精確配準，得到腳部網格模型腳底面準確法向；所述模板腳模型是已進行了人工標定腳底面法向以及腳尖朝向的三維腳部網格模型；

所述步驟(2)包括以下子步驟：

(21)輸入腳部網絡模型，估算出腳部網格模型腳底面；

(22)腳部網格模型沿腳底面的近似法向進行投影，得到二維平面投影，二維平面投影的最小外接矩形的長邊方向即腳部方向；找出最小外接矩形長邊兩個端點鄰域內的腳部網格模型三維點，計算其沿腳底面近似法向的高度值，其中高度值大的端點為腳后跟所在端，高度值小的端點為腳尖所在端，由腳尖和腳部方向得到腳尖近似朝向；

(23)腳部網格模型利用腳底面近似法向和腳尖近似朝向進行旋轉平移變換，使腳底面近似法向和腳尖近似朝向分別與模板腳模型的腳底面法向和腳尖朝向一致；

(24)采用一致性點漂移(CPD)剛體配準算法，使腳部網格模型朝模板腳模型配準，配準后模板腳模型的腳底面法向即為腳部網格模型腳底面準確法向；

(3)獲取比例因子步驟；腳部網格模型沿腳底面準確法向進行投影，得到腳部網格模型的二維平面投影，根據二維平面投影的長度和真實腳長比例得到比例因子；

(4)獲取定制鞋墊步驟；先去除腳部網格模型側面三維點，之后對剩下的網格模型進行聚類，得到腳底曲面，對腳底曲面邊緣進行平滑操作，在按比例因子縮放得到真實腳底曲面，沿腳底面準確法向方向并拉伸得到定制鞋墊模型。

2.根據權利要求1所述的一種基于腳部三維模型的定制鞋墊模型生成方法，其特征在于，所述步驟(3)中比例因子

b＝L/l，

其中L為真實腳長，l為二維平面投影外接最小矩形長邊長度。

3.根據權利要求2所述的一種基于腳部三維模型的定制鞋墊模型生成方法，其特征在于，所述步驟(4)包括以下子步驟：

(41)計算腳部網格模型中所有三維點局部鄰域內各點沿腳底面準確法向高度值，得出最大高度差，剔除掉最大高度差大于極差閾值的三維點，得到去除了腳部側面的腳部網格模型，所述極差閾值為C＝jl/500，

其中，1＜j＜5.5；

(42)對去除腳部側面的腳部網格模型進行聚類，則腳底曲面的網格被聚為一類，剔除歸為其他類和噪聲點的網格；

(43)對腳底曲面網格進行平滑處理，使腳底曲面邊緣部分更加光滑；

(44)腳底曲面網格按比例因子縮放得到真實腳底曲面網格；

(45)對腳底曲面網格沿腳底面準確法向進行拉伸得到定制鞋墊。

4.根據權利要求1所述的一種基于腳部三維模型的定制鞋墊模型生成方法，其特征在于，所述步驟(21)中估算出腳部網格模型腳底面采用改進改進隨機抽樣一致性(RANSAC)算法，該算法找出在腳部網格模型中包含三維點數量最多的平面，并且該平面兩側三維點的數量的差值必須大于差值閾值，所述差值閾值為DT＝kN,

其中N為當前腳部網格模型的三維點數，5％＜k＜30％；這樣的平面即為腳部網格模型腳底面。