足部作为人体不可或缺的部位,在日常生活中也起着不可替代的作用。人体足部一旦出现任何问题,将会严重影响到正常的生活。随着社会的不断进步,人们也更加注重足部的保护,长期穿着不合适的鞋子不仅会诱发各种足部疾病,还会造成运动损伤,影响人体的健康,所以在人体足部起着保护作用的鞋类成为了人们追求的对象。在人们对鞋类的要求不断提高的同时,如何帮助消费者购买到自己满意且舒适的鞋成为了各个厂商的研究热点。个性化鞋履定制也成为了当今的一大热点,厂商在鞋类定制过程中,足部的各个关键参数则是其制作鞋楦的重要依据,这也在足部形态学中起着重要作用。在上述研究背景下,本文开发了一套基于多个深度相机的足部参数自动提取系统。本文的主要研究内容概括如下:1、基于多个深度相机的足部扫描系统:本文利用4台深度相机搭建一套足部自动扫描系统,有效的解决了 1台深度相机在测量时空间位置不固定和扫描时间过长等问题,本系统在能够快速精确的地完成足部的三维重建的同时保证了重建的精确度以及鲁棒性。2、多个深度相机的快速标定:与单个深度相机扫描系统相比,多个深度相机扫描系统的技术核心是如何将四个深度相机采集的点云数据拼接在一起。本文采用先标定后拼接的方案,首先对系统的四个深度相机依次进行标定,得到各个深度相机之间的相对空间位置关系,然后以一个深度相机为基准,对其余深度相机采集的点云进行旋转平移实现点云的拼接。本方案只需在扫描前对系统进行一次标定即可实现后期的重复扫描,大大节约了操作时间。3、足部模型的三维重构:在完成了前期的点云数据采集与预处理后,开始足部模型的三维重构即点云配置,本文在传统的ICP算法基础上,结合主要成分分析(Principal Component Analysis,PCA),对点云进行稀疏、降维,从而减少ICP算法的运算时间,同时也有效的纠正了传统ICP配准算法中产生的方向偏差,节约了操作时间。4、基于轮廓线的足部参数的自动测量:结合足部生态学与解剖学的研究特点,本文提出了一种更为科学、便捷且更容易理解的足部参数自动测量方案。足部参数的自动提取主要分为三步:第一步:矫正足部模型的位姿,使足部的主轴线与X轴自动对齐。第二步:定位足部特征点,基于足部解剖学的研究确定了构成足部各个部位尺寸的特征点。与手工测量相比,该系统测量的足部参数个数更多、精度更高、速度更快,满足人们对现代运动健康的要求。第三步:根据特征点间的位置关系,计算相应的足部参数。