人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及人體腳型檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 健壯的腳明顯的特點(diǎn)是腳趾舒展沒(méi)有擠壓、靈活而有力量，腳掌前部肌肉發(fā)達(dá)，足 弓完全形成，有彈性、有力量感。這種腳型抓地力強(qiáng)，平衡穩(wěn)定性很好，不容易摔倒。而現(xiàn)代 許多城市兒童的腳細(xì)長(zhǎng)，腳掌肌肉軟弱無(wú)力，足部?jī)?nèi)旋或外旋嚴(yán)重，導(dǎo)致走路不穩(wěn)，平衡穩(wěn) 定性及抗震能力都很差，很容易跌倒受傷，甚至傷及身體其他部位，所以能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)出 足部?jī)?nèi)外旋，進(jìn)而通過(guò)矯正擁有一雙強(qiáng)健的腳，對(duì)提高孩子的生活素質(zhì)和身體發(fā)育健康非 常有意義。
[0003] 目前，任何檢測(cè)機(jī)構(gòu)都是通過(guò)人工肉眼對(duì)足部進(jìn)行觀察確定腳型，存在誤差大，花 費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，誤診率高的問(wèn)題。
[0004] 因此，人體腳型檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域急需一種通過(guò)三維掃描自動(dòng)判定腳型，效率高，精準(zhǔn) 度高，0誤診率的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，技術(shù)方案如下： 人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，包括如下步驟： 步驟一，利用實(shí)物數(shù)字化裝置獲取待檢測(cè)足部的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)； 步驟二，采用移動(dòng)立方體Marching Cub方法對(duì)獲得的足部離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角化， 生成網(wǎng)格曲面； 步驟三，對(duì)所得網(wǎng)格曲面進(jìn)行孔洞修復(fù)，使通過(guò)三角化生成的網(wǎng)格曲面為一個(gè)封閉曲 面； 步驟四，建立局部坐標(biāo)系，為三維坐標(biāo)系，并使全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系重合； 步驟五，從起始平面到終止平面對(duì)步驟三所得的封閉曲面進(jìn)行截線，并記錄各層截線 中y軸坐標(biāo)最大和最小的截線點(diǎn)； 步驟六，假設(shè)步驟五所得各截線y坐標(biāo)最小點(diǎn)構(gòu)成的點(diǎn)集為PA，各截線y坐標(biāo)最大點(diǎn)構(gòu) 成的點(diǎn)集為PB，則將PA中y坐標(biāo)最小者識(shí)別為外踝點(diǎn)，將PB中y軸最大者識(shí)別為內(nèi)踝點(diǎn)， 進(jìn)而找到足部?jī)?nèi)外腳踝點(diǎn)； 步驟七，以過(guò)內(nèi)外踝點(diǎn)且法向量垂直于z軸的平面為截平面，求截平面與網(wǎng)格曲面的 交線； 步驟八，找到交線中z坐標(biāo)的最大和最小值所在的點(diǎn)A、B，并找到位于z坐標(biāo)最大和最 小值附近y坐標(biāo)最大和最小值的拐點(diǎn)C、D ; 步驟九，記A、B點(diǎn)的中點(diǎn)為M1，內(nèi)外踝點(diǎn)的中點(diǎn)為M2, C、D點(diǎn)的中點(diǎn)為M3，進(jìn)行計(jì)算旋 角，具體公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一，利用實(shí)物數(shù)字化裝置獲取待檢測(cè)足部的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)； 步驟二，采用移動(dòng)立方體Marching Cub方法對(duì)獲得的足部離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角化， 生成網(wǎng)格曲面； 步驟三，對(duì)所得網(wǎng)格曲面進(jìn)行孔洞修復(fù)，使通過(guò)三角化生成的網(wǎng)格曲面為一個(gè)封閉曲 面； 步驟四，建立局部坐標(biāo)系，為三維坐標(biāo)系，并使全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系重合； 步驟五，從起始平面到終止平面對(duì)所述步驟三所得的封閉曲面進(jìn)行截線，并記錄各層 截線中y軸坐標(biāo)最大和最小的截線點(diǎn)； 步驟六，假設(shè)所述步驟五所得各截線y坐標(biāo)最小點(diǎn)構(gòu)成的點(diǎn)集為PA，各截線y坐標(biāo)最大 點(diǎn)構(gòu)成的點(diǎn)集為PB，則將PA中y坐標(biāo)最小者識(shí)別為外踝點(diǎn)，將PB中y軸最大者識(shí)別為內(nèi)踝 點(diǎn)，進(jìn)而找到足部?jī)?nèi)外腳踝點(diǎn)； 步驟七，以過(guò)內(nèi)外踝點(diǎn)且法向量垂直于z軸的平面為截平面，求截平面與網(wǎng)格曲面的 交線； 步驟八，找到交線中z坐標(biāo)的最大和最小值所在的點(diǎn)A、B，并找到位于z坐標(biāo)最大和最 小值附近y坐標(biāo)最大和最小值的拐點(diǎn)C、D ; 步驟九，記A、B點(diǎn)的中點(diǎn)為M1，內(nèi)外踝點(diǎn)的中點(diǎn)為M2, C、D點(diǎn)的中點(diǎn)為M3，進(jìn)行計(jì)算旋 角，具體公式如下：
其中，Ang表示旋角，M3 (y)表示％點(diǎn)的y值，M 2 (y)表示仏點(diǎn)的y值； 步驟十，將所述步驟九求得的旋角值與足部?jī)?nèi)外旋判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，進(jìn)而判定腳跟 內(nèi)外旋類型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟一中 的實(shí)物數(shù)字化裝置為白光掃描儀或激光掃描儀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟一采 用實(shí)物數(shù)字化裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，數(shù)據(jù)采集高度超過(guò)待檢測(cè)人體足部?jī)?nèi)外踝骨中較高者 的 20-100mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟一采 用實(shí)物數(shù)字化裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，數(shù)據(jù)采集高度超過(guò)待檢測(cè)人體足部?jī)?nèi)外踝骨中較高者 的 50mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟四中 局部坐標(biāo)系建立方法的具體步驟為：取足底平面為XOY平面，由足底指向小腿的一側(cè)的XOY 平面法向量為局部坐標(biāo)系z(mì)軸正方向，位于XOY平面內(nèi)并由足底指向腳尖方向的單位向量 為X軸正方向，y軸垂直于X軸，y軸正方向根據(jù)右手坐標(biāo)系規(guī)則確定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟五中 起始平面為z=10-60mm，終止平面為z=80-200mm，并且以0. 5-3mm為間隔高度從起始平面到 終止平面對(duì)所述步驟三所得的封閉曲面進(jìn)行截線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟五中 起始平面為z=50mm，終止平面為z=100mm，并且以Imm為間隔高度從起始平面到終止平面對(duì) 所述步驟三所得的封閉曲面進(jìn)行截線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟五中 對(duì)于封閉曲面進(jìn)行截線操作的具體求解方法為： 首先，將網(wǎng)格曲面中的每一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)帶入截面方程并判定結(jié)果的正負(fù)號(hào)； 進(jìn)一步地，如果三個(gè)頂點(diǎn)同號(hào)，則證明當(dāng)前三角形與平面不相交，退出流程；如果異號(hào)， 則分別計(jì)算三角形三條邊與平面的交點(diǎn)，必有兩個(gè)交點(diǎn)落在三角形上； 進(jìn)一步地，將所得的交點(diǎn)進(jìn)行首位相連，生成封閉曲線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟十中 腳跟的類型分為正常內(nèi)旋，輕度內(nèi)旋，中度內(nèi)旋，嚴(yán)重內(nèi)旋，正常外旋，輕度外旋，中度外旋， 嚴(yán)重外旋八種類型。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，其特征在于，所述 步驟十中腳跟的判定標(biāo)準(zhǔn)為：為正常內(nèi)旋，為輕度內(nèi) 旋，-20° ? Asg ? -16°為中度內(nèi)旋，jfeg ? -20°為嚴(yán)重內(nèi)旋；0° €4? S 9°為正常外旋， 10% 為輕度外旋，16S J?gS20。為中度外旋，如g之20。為嚴(yán)重外旋。
【專利摘要】本發(fā)明涉及人體腳型檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，提供了人體腳型腳跟內(nèi)外旋檢測(cè)方法，包括：利用實(shí)物數(shù)字化裝置獲取待檢測(cè)足部的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)；對(duì)獲得的足部離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角化，生成網(wǎng)格曲面；對(duì)網(wǎng)格曲面進(jìn)行孔洞修復(fù)，生成一個(gè)封閉曲面；建立局部坐標(biāo)系，使全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系重合；對(duì)封閉曲面進(jìn)行截線，并記錄各層截線中y軸坐標(biāo)最大和最小的截線點(diǎn)；找到足部?jī)?nèi)外腳踝點(diǎn)；以過(guò)內(nèi)外踝點(diǎn)且法向量垂直于z軸的平面為截平面，求截平面與網(wǎng)格曲面的交線；計(jì)算旋角；將求得的旋角值與足部?jī)?nèi)外旋判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，進(jìn)而判定腳跟內(nèi)外旋類型。本發(fā)明提高了人體腳型檢測(cè)的可靠性，精確度高，0誤診率，效率高。
【IPC分類】A61B5-107
【公開(kāi)號(hào)】CN104856681
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510174394
【發(fā)明人】張建斌
【申請(qǐng)人】上海斯乃納兒童用品有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日