[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

本發明公開了一種基于腳部三維模型的定制鞋墊模型生成方法，屬于三維圖形分析處理領域。本發明首先對被測腳部使用三維建模方法獲取腳部網格模型，再使腳部網格模型與模板腳模型進行初始對準，之后利用剛體配準算法與模板腳模型進行精確配準得到腳部網格模型準確法向，由準確法向和腳部網格模型中三維點的位置關系信息得到腳底曲面網格，腳底曲面網格在乘以真實腳長和腳部網格模型腳長的比例關系得到真實腳底曲面網格，將其沿腳部網格模型準確法向拉伸得到定制鞋墊模型，本發明還提供了實現上述方法的系統。本發明從腳部網格模型到生成定制鞋墊模型完全由算法實現，操作簡單方便，極大的降低研制定制鞋墊的成本。

技術領域

本發明屬于三維圖形分析處理領域，更具體地，涉及一種基于腳部三維模型的定制鞋墊模型生成方法。

背景技術

近年來，隨著生活水平的提高，運動健身已經成為人們的共識，定制化的運動用品也越來越受到人們的青睞。在鞋類用品領域，定制鞋墊以其獨特的功能受到越來越多的人的喜愛。定制鞋墊能有效幫助足底分壓、保護足弓，對跑步運動項目的成績也有一定的提高作用，更能輔助治療足弓塌陷等足部疾病。定制鞋墊在歐美發達國家使用較為流行，但國內定制鞋墊的研究較晚，現有的鞋墊定制方法自動化程度不高，在一定程度上限制了定制鞋墊的普及，而另一方面，市場對定制鞋墊供不應求，急需提高定制鞋墊的產量來滿足市場的需求。

傳統的定制鞋墊主要是通過石膏繃帶、泡沫塊、石蠟等取得腳部模型，稱為腳部石膏陽模，然后利用熱塑性材料加熱后套在腳部石膏陽模上，進行鞋墊的修整定型。這種定制方法過程繁雜，不夠精確，且耗費人力物力，并且整個制作過程耗時較長，只能為極少數人使用。

不同于傳統的定制鞋墊方法，近年來，使用三維掃描設備對腳部進行掃描實時重建腳部模型，并使用計算機輔助設計與計算機輔助制造技術對腳部模型進行分析設計，通過將腳部模型數據導入到專業的三維設計軟件中，根據不同的特點，進行個性化的定制加工，完成定制鞋墊的制作。數字化的技術能夠實時重建腳部模型，鞋墊定制速度快，精度高，可結合3D打印技術快速定制，但是對操作人員要求較高，需要熟練的掌握復雜的三維設計軟件建模技術。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于腳部三維模型的定制鞋墊模型生成方法，其目的在于，由腳部網格模型獲取腳部網格模型腳底面，將腳部網格模型腳底面乘以比例因子得到真實腳底面模型，再由真實腳底面沿法向拉伸一定厚度得到定制鞋墊，由此解決現有鞋墊定制方法自動化程度不高，技術復雜的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于腳部三維模型的定制鞋墊模型生成方法，該方法包括以下步驟：

(1)獲取腳部網格模型步驟；對被測腳使用三維建模方法得到腳部網格模型；

(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；

(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。

進一步地，所述步驟(2)包括以下子步驟：

(21)輸入腳部網絡模型，使用改進隨機抽樣一致性(RANSAC)算法或三維霍夫變換估算出腳部網格模型腳底面，優選改進隨機抽樣一致性(RANSAC)算法；