專利名稱：一種人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種服裝測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
[0002]醫(yī)用循序減壓襪借助緩壓原理，通過(guò)收縮腿部肌肉對(duì)血管腔加壓，促進(jìn)靜脈血液 回流心臟，減少下肢靜脈淤血，確保下肢靜脈良好循環(huán)。該襪子不僅能輔助治療下肢靜脈 曲張，還能有效預(yù)防下肢靜脈曲張，具有重要的應(yīng)用價(jià)值及廣闊的市場(chǎng)前景。醫(yī)用壓力襪 要想取得好的療效，必須根據(jù)病人的腿部尺寸如高度、大腿圍度、小腿圍度來(lái)定制相應(yīng)的襪 子，才能在使用過(guò)程中提供合適的壓力，滿足緩壓治療的效果。若襪子過(guò)于寬松，產(chǎn)生的壓 力過(guò)小，不能有效施加壓力；相反襪子若偏小，過(guò)于緊縮，就會(huì)產(chǎn)生較大的壓力，讓病人感覺(jué) 難受、不舒服，而不愿意使用。因此測(cè)量病人腿部尺寸的顯得尤為重要。傳統(tǒng)測(cè)量人體的方 法為手工測(cè)量方法，以軟尺、人體測(cè)高儀、角度計(jì)、可變式人體截面測(cè)量?jī)x等為主要工具，可 以直接測(cè)量出人體各部位尺寸，使用工具簡(jiǎn)單。但不同測(cè)量者的經(jīng)驗(yàn)不同或測(cè)量手法規(guī)范 程度不同，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果大不相同，存在較大誤差，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力；與被測(cè)者的接觸，有時(shí)還會(huì) 讓被測(cè)者感到窘迫或疲勞。人們尋找新的測(cè)量方法來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工測(cè)量法。自動(dòng)人體測(cè)量 以現(xiàn)代光學(xué)為基礎(chǔ)，融光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像學(xué)、信息處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等技術(shù)為一體，將被 測(cè)對(duì)象的圖像信息當(dāng)作檢測(cè)和傳遞的載體加以利用，從圖像中提取有用的信息，進(jìn)行加工 處理，生成所需要的尺寸。自動(dòng)人體測(cè)量技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)手工測(cè)量的不足，能方便、快速、準(zhǔn) 確獲得人體數(shù)據(jù)。近年來(lái)，自動(dòng)人體測(cè)量有了許多成果。美國(guó)Cyberware公司的WBX、WB4 等掃描系統(tǒng)、法國(guó)Lactra公司的Vitus Smart 3D激光掃描設(shè)備,它們的本質(zhì)是三角測(cè)量 法，運(yùn)用相似三角形原理，用多個(gè)激光測(cè)距儀對(duì)站立在測(cè)量箱內(nèi)的被測(cè)者從多個(gè)方位進(jìn)行 測(cè)量，計(jì)算人體表面各點(diǎn)的三維坐標(biāo)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理，形成人體三維模型，然后對(duì)模型進(jìn) 行三維尺寸測(cè)量，得到非常精確的人體尺寸。該方法測(cè)量精度高，但設(shè)備復(fù)雜昂貴，占地面 積大，不利于推廣使用。Meados等人于1970年提出莫爾輪廓法，是應(yīng)用光柵的陰影(投影) 和光柵形成的莫爾條紋來(lái)捕捉人體。在此基礎(chǔ)上提出了影像莫爾法、投影莫爾法、掃描莫爾 法及其改進(jìn)方法?；驹硎菍⒐庠凑丈涞街糜诒粶y(cè)物體上的主光柵，通過(guò)記錄光柵在物 體上的變形了的光柵像，獲得物體表面各點(diǎn)的深度信息，從而獲得物體表面信息。莫爾法原 理簡(jiǎn)單，精度較高，但數(shù)據(jù)獲取速度慢，穩(wěn)定性差，對(duì)噪聲比較敏感。美國(guó)紡織服裝技術(shù)公司 TC2選用白光分層輪廓測(cè)量法獲取人體三維數(shù)據(jù)信息，用六部攝影機(jī)檢測(cè)產(chǎn)生的圖樣輪廓， 然后合成為一完整模型?；诩t處線傳感技術(shù)的測(cè)量方法可以避免被測(cè)者脫換衣服，且獲 得人體凈尺寸；如日本的Hamamatsu公司的Body Line掃描系統(tǒng)采用紅處線發(fā)射二極管得 到掃描數(shù)據(jù)，基本不需要標(biāo)記便可抽取三維數(shù)據(jù)，且錯(cuò)漏數(shù)據(jù)較少。[0003]這些非接觸人體測(cè)量設(shè)備一般存在以下問(wèn)題(1)誤差較大。因?yàn)樯鲜鲈O(shè)備基本 是國(guó)外的，其模型都是建立在他們自己國(guó)家人群數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的，在我國(guó)使用時(shí)，誤差一般 較高。據(jù)有些文章報(bào)道，TC2測(cè)量的胸圍、腰圍都有4-5cm誤差；加拿大的B0SS-21的誤差 也有5cm左右。(2)這些設(shè)備大多數(shù)是使用三維人體掃描技術(shù)采集原始數(shù)據(jù)與圖像，將所獲取的信息綜合處理得到人體各部位的三維尺寸，進(jìn)行人體重建，一般研制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體 積龐大、成本高、價(jià)格昂貴，一套設(shè)備至少在50萬(wàn)以上。(3)這些設(shè)備不是針對(duì)人體下肢測(cè) 量研制的，每次測(cè)量都會(huì)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)，界面數(shù)據(jù)也繁雜，需要人們手工去找到自己所需 的相關(guān)數(shù)據(jù)，使用很不方便。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種成本低、能方便快捷準(zhǔn)確進(jìn)行 人體下肢測(cè)量的裝置。[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案這種人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置，包括 圖像采集裝置和圖像處理器，圖像采集裝置包括專用測(cè)量褲和測(cè)量工作臺(tái)，測(cè)量工作臺(tái)的 正面和左側(cè)各設(shè)有一個(gè)攝像頭機(jī)盒，攝像頭機(jī)盒通過(guò)金屬桿與測(cè)量工作臺(tái)連接，攝像頭機(jī) 盒上設(shè)有攝像頭和閃光燈，圖像處理器由計(jì)算機(jī)主機(jī)和顯示器組成，其中圖像采集裝置和 圖像處理器通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接。[0006]作為優(yōu)選，所述測(cè)量工作臺(tái)由背面、右側(cè)面和地面三塊平板組成，各面平板上均設(shè) 有標(biāo)記線，地面平板上設(shè)有腳印位置。[0007]作為優(yōu)選，所述腳印位置其腳印內(nèi)側(cè)間距離為20cm，右腳腳印距右側(cè)面平板的距 離為40cm，攝像頭離地面的距離為50cm。[0008]作為優(yōu)選，所述專用測(cè)量褲右腿褲腿覆蓋至腳踝，左腿褲腿裸露至大腿根部。[0009]這種人體下肢自動(dòng)測(cè)量方法，包括以下步驟[0010]I)被測(cè)者身著測(cè)量專用褲，站立在測(cè)量工作臺(tái)的指定位置上，利用圖像采集裝置， 采集被測(cè)者正面、側(cè)面兩張圖像；[0011]2)利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，對(duì)正面、側(cè)面兩幅圖像進(jìn)行處理，提取出腿部輪廓；[0012]3)指定測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)，利用圖像成像原理，可以獲得所需位置的高、寬、厚，通過(guò)曲 線擬合，獲得該位置的圍度。[0013]作為優(yōu)選，所述步驟2)具體地為，通過(guò)檢測(cè)標(biāo)記線的位置，確定人腿大致區(qū)域，并 對(duì)該區(qū)域圖片做處理，包括強(qiáng)化皮膚特征，灰度化轉(zhuǎn)換成灰度圖像，二值化為黑白照片，中 值濾波去掉噪聲點(diǎn)，領(lǐng)域連通法得到腿部輪廓圖。[0014]作為優(yōu)選，所述步驟3)中圍度曲線擬合模型是由手工測(cè)量得到的各個(gè)相應(yīng)部位的 寬度和厚度值通過(guò)Matlab軟件做二元線性回歸分析得到，擬合過(guò)程中以各部位寬度和厚 度為自變量，圍度為應(yīng)變量采用regress函數(shù)進(jìn)行回歸分析，并根據(jù)殘差大小剔除異常數(shù) 據(jù)，再進(jìn)行回歸分析。[0015]實(shí)用新型有益的效果是本實(shí)用新型通過(guò)攝像頭采集正面、側(cè)面兩張圖像實(shí)現(xiàn)了 對(duì)人體下肢尺寸的自動(dòng)測(cè)量，能簡(jiǎn)單方便快速準(zhǔn)確獲取醫(yī)用壓力襪所需的各個(gè)尺寸，避免 了以前靠人工手工測(cè)量時(shí)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力等弊端，也可用于其他需要腿部尺寸的應(yīng)用，成本低， 操作簡(jiǎn)單、方便。


[0016]圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]附圖標(biāo)記說(shuō)明測(cè)量工作臺(tái)1，白色標(biāo)記線2、3、4、5，腳印位置6，攝像頭機(jī)盒7，閃光燈8，攝像頭9，金屬桿10。
具體實(shí)施方式
[0018]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例[0019]如圖1，這種人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置，包括圖像采集裝置和圖像處理器，圖像采集 裝置包括專用測(cè)量褲和測(cè)量工作臺(tái)1，測(cè)量工作臺(tái)I的正面和左側(cè)各設(shè)有一個(gè)攝像頭機(jī)盒 7，攝像頭機(jī)盒7通過(guò)金屬桿10與測(cè)量工作臺(tái)I連接，攝像頭機(jī)盒7上設(shè)有攝像頭9和閃光 燈8，圖像處理器由計(jì)算機(jī)主機(jī)和顯示器組成，其中圖像采集裝置和圖像處理器通過(guò)USB數(shù) 據(jù)線連接。專用測(cè)量褲右腿褲腿覆蓋至腳踝，左腿褲腿裸露至大腿根部。[0020]其測(cè)量方法包括以下步驟[0021]I)利用圖像采集裝置，采集被測(cè)者正面、側(cè)面兩張圖像。被測(cè)者必須換上測(cè)量專用 褲，褲邊短的為左腿，脫掉襪子，衣服扎進(jìn)褲子，按正確的姿勢(shì)站立在測(cè)量平臺(tái)上，兩腳放在 測(cè)量平臺(tái)的腳印位置6上，直立，抬頭挺胸，目視前方，雙手抱胸，通過(guò)攝像頭9采集被測(cè)者 正面、側(cè)面兩張圖像，傳入計(jì)算機(jī)。其中測(cè)量專用褲的顏色為深藍(lán)色，左褲腿下邊緣由褲襠 位置向下5公分，為了穿著舒服，褲邊設(shè)有可自動(dòng)調(diào)節(jié)松緊抽拉式帶子。測(cè)量平臺(tái)由背面、 右側(cè)面和地面三塊鋪有深藍(lán)色布的平板構(gòu)成，相互螺釘連接，可拆卸，在三塊板上都設(shè)有白 色的標(biāo)記線2、3、4、5，地面平板上標(biāo)有腳印位置6即兩個(gè)黑色腳印輪廓線，腳印內(nèi)側(cè)間距離 為20cm，右腳腳印距右側(cè)面平板的距離為40cm。攝像頭9固定在攝像頭機(jī)盒7里，攝像頭 9離地面的距離為50cm，腳印位置6距離正前方攝像頭180cm，距離側(cè)面攝像頭178cm，閃光 燈保證光線充足一致，無(wú)論白天夜晚都可測(cè)量，其充電為自制的USB充電電路板，不需要電 池，攝像頭、閃光燈都通過(guò)USB線與電腦相連接，整個(gè)裝置都是可拆卸，方便安裝。[0022]2)利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，對(duì)正面、側(cè)面兩幅圖像進(jìn)行處理，提取出腿部輪廓。 具體地說(shuō)，對(duì)先進(jìn)行圖像是否規(guī)范的判斷，如雙手放到褲邊以下(也就是腿部位置)、衣服沒(méi) 有扎進(jìn)褲子里(也就是上衣?lián)踝×怂{(lán)色褲子一部分)、閃光燈沒(méi)開(kāi)以致圖片過(guò)暗或沒(méi)有人 站在測(cè)量區(qū)域，若不合規(guī)范，就提醒存在的問(wèn)題，進(jìn)行調(diào)整衣服和站姿后重新進(jìn)行圖像采 集。若圖像正常就檢測(cè)標(biāo)測(cè)量平臺(tái)上白色標(biāo)記線的坐標(biāo)位置并記錄下來(lái)，確定人腿大致區(qū) 域，對(duì)該腿部區(qū)域做圖像處理，具體為先對(duì)彩色圖像強(qiáng)化皮膚特征，即符合該特征的加強(qiáng)其 RGB值，再通灰度化轉(zhuǎn)換成灰度圖像，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取合適閾值進(jìn)行二值化，得到腿部區(qū)域 和許多的噪聲點(diǎn)，選用3x3的9點(diǎn)中值濾波去掉噪聲點(diǎn)，利用8鄰域連通法得到腿部區(qū)域 的邊界點(diǎn)并進(jìn)行平滑處理，最后只保留這些邊緣點(diǎn)，即為連續(xù)的腿部輪廓圖，圖像分辨率為 2048x1536。[0023]3)指定測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)，利用圖像成像原理，可以獲得所需位置的高、寬、厚，通過(guò)曲 線擬合，獲得該位置的圍度。通過(guò)圖像處理后的圖片，可以直接得到腿部某點(diǎn)以像素為單位 的高度、寬度和厚度。高度為該點(diǎn)的Y方向坐標(biāo)減去地面標(biāo)記線的Y方向坐標(biāo)，寬度為正面 圖像中該點(diǎn)的所在行的右邊邊緣點(diǎn)X方向坐標(biāo)減去左邊邊緣點(diǎn)的X方向坐標(biāo)。醫(yī)用襪所需 要的尺寸是實(shí)際以厘米為單位的值，不是圖像中以像素為單位的值，要通過(guò)圖像成像原理 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。設(shè)圖像后面背板的比例尺為scale，scale值為標(biāo)記線的實(shí)際高度除以成像高度，即每行像素的實(shí)際高度，若腿部某點(diǎn)A的像素高度為Hl，A點(diǎn)到鏡頭的距離為L(zhǎng)I，到測(cè)被測(cè)者后面背板距離為L(zhǎng)2,則A點(diǎn)實(shí)際高度為H2,其計(jì)算方法為公式H2 = Hl * scale * L1/(L1+L2)。依此類推，可以計(jì)算腿部每個(gè)點(diǎn)的高度、寬度和厚度。通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊選擇醫(yī)用壓力襪所需的大腿根5公分、小腿最粗、踝骨點(diǎn)幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。[0024]當(dāng)編輯者用鼠標(biāo)在圖片中指定某一點(diǎn)時(shí)，就可以獲得該點(diǎn)的高度和圍度，但是其圍度的值不能直接從圖片計(jì)算中得到，但可以通過(guò)曲線擬合計(jì)算獲得。圍度擬合模型是由手工測(cè)量得到的各個(gè)相應(yīng)部位的寬度和厚度值通過(guò)Matlab軟件做二元線性回歸分析得。 首先，通過(guò)馬丁測(cè)量?jī)x測(cè)定個(gè)測(cè)量者腿部各部位的圍度、寬度和厚度，其中腳踝(取腳底向上12cm處)和大腿根下5cm位置先通過(guò)高度測(cè)量確定位置后測(cè)量圍度、寬度和厚度，小腿肚位置由側(cè)面觀察小腿肚外凸最大處定標(biāo)后測(cè)量圍度、寬度和厚度。擬合過(guò)程中以各部位寬度和厚度為自變量，圍度為應(yīng)變量采用regress函數(shù)進(jìn)行回歸分析，并根據(jù)殘差大小剔除異常數(shù)據(jù)，再進(jìn)行回歸分析。最后，根據(jù)點(diǎn)的不同，擬合曲線的參數(shù)也不同，設(shè)各部位對(duì)應(yīng)的寬度為xl，厚度為x2，醫(yī)用壓力襪所需的大腿根下5cm處圍度為yl、小腿肚圍度為y2、踝骨圍度為y3，則各處對(duì)應(yīng)的擬合模型分別為設(shè)寬度為xl，厚度為x2，醫(yī)用壓力襪所需的大腿根5公分處圍度為yl、小腿最粗處圍度為y2、踝骨點(diǎn)的圍度為y3，則各處對(duì)應(yīng)的擬合模型分別為[0025]yl =:-4.3579 + 6.7802 * xl -2. 7964*x2_0. 19003*xl*xl+0. 011771*xl*x2+0.14488*x2*x2[0026]y2 ==0.29241+2. 3081*χ1+0· 88223^x2+0. 49322*xl*xl_l. 0457*xl*x2+0. 54313* x2*x2[0027]y3 ==-8. 7694+ 4. 4468*xl+2. 1867*x2+0. 32521*xl*xl_0. 88549*xl*x2+0. 27621*x2*x2[0028]本實(shí)用新型只對(duì)醫(yī)用壓力襪所需的大腿根5公分、小腿最粗、踝骨點(diǎn)三處進(jìn)行了擬合曲線的實(shí)驗(yàn)，這些參數(shù)只合適于這些部位，若換成其他部位則需要重新計(jì)算參數(shù)。[0029]4)尺寸顯示、查詢、保存、導(dǎo)出裝置。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，顯示出推薦壓力襪子的型號(hào)，也可以對(duì)上面面所測(cè)尺寸進(jìn)行保存，根據(jù)需要進(jìn)行各種條件的查詢，最后可以導(dǎo)出所測(cè)量的數(shù)據(jù)。如按時(shí)間日期查詢，可以查看今天的測(cè)量數(shù)據(jù)、本周的測(cè)量數(shù)據(jù)、本月的測(cè)量數(shù)據(jù)， 對(duì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出設(shè)置密碼，只有知道密碼的人才有權(quán)限能，密碼可以重新設(shè)置。[0030]測(cè)量結(jié)果分析其測(cè)量結(jié)果與手工測(cè)量比較如下表所示(B表示腳踝C表小腿最粗D表腓骨G大腿根下5公分處，高度為鼠標(biāo)點(diǎn)擊，不做比較)[0031]
權(quán)利要求1.一種人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置，包括圖像采集裝置和圖像處理器，其特征是圖像采集裝置包括專用測(cè)量褲和測(cè)量工作臺(tái)(1)，測(cè)量工作臺(tái)(I)的正面和左側(cè)各設(shè)有一個(gè)攝像頭機(jī)盒(7),攝像頭機(jī)盒(7)通過(guò)金屬桿(10)與測(cè)量工作臺(tái)(I)連接，攝像頭機(jī)盒(7)上設(shè)有攝像頭(9)和閃光燈(8)，圖像處理器由計(jì)算機(jī)主機(jī)和顯示器組成，其中圖像采集裝置和圖像處理器通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是所述測(cè)量工作臺(tái)(I)由背面、右側(cè)面和地面三塊平板組成，各面平板上均設(shè)有標(biāo)記線(2、3、4、5)，地面平板上設(shè)有腳印位置(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是所述腳印位置(6)其腳印內(nèi)側(cè)間距離為20cm，右腳腳印距右側(cè)面平板的距離為40cm，攝像頭(9)離地面的距離為50cmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是所述專用測(cè)量褲右腿褲腿覆蓋至腳踝，左腿褲腿裸露至大腿根部。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種人體下肢自動(dòng)測(cè)量裝置，包括圖像采集裝置和圖像處理器，圖像采集裝置包括專用測(cè)量褲和測(cè)量工作臺(tái)，測(cè)量工作臺(tái)的正面和左側(cè)各設(shè)有一個(gè)攝像頭機(jī)盒，攝像頭機(jī)盒通過(guò)金屬桿與測(cè)量工作臺(tái)連接，攝像頭機(jī)盒上設(shè)有攝像頭和閃光燈，圖像處理器由計(jì)算機(jī)主機(jī)和顯示器組成，其中圖像采集裝置和圖像處理器通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接。實(shí)用新型有益的效果是本實(shí)用新型通過(guò)攝像頭采集正面、側(cè)面兩張圖像實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體下肢尺寸的自動(dòng)測(cè)量，能簡(jiǎn)單方便快速準(zhǔn)確獲取醫(yī)用壓力襪所需的各個(gè)尺寸，避免了以前靠人工手工測(cè)量時(shí)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力等弊端，也可用于其他需要腿部尺寸的應(yīng)用，成本低，操作簡(jiǎn)單、方便。
文檔編號(hào)A41H1/06GK202819751SQ20122033485
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者鄒奉元, 王兆青, 楊允出, 丁笑君, 魯建國(guó) 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué), 紹興好士德醫(yī)用品有限公司