一种基于多台RGB-D摄像机下的足部表面三维信息获取方法

摘要

本发明涉及一种基于多台RGB-D摄像机下的足部表面三维信息获取方法，该方法将多台RGB-D摄像机所搭建的全方位测量系统应用到足部表面三维信息的快速获取与足部表面模型的快速重建中，可在不借助任何标记点的情况下，一次性采集完整的足部曲面三维坐标。利用多RGB-D摄像机全方位测量系统快速获得各个视角下脚型曲面的深度信息，并转换为三维点云，通过对不同RGB-D摄像机获得的局部足部曲面三维点云进行配准，重建出脚型曲面的全局模型，并可根据实际需要，提取测量脚型特征参数。该方法不仅重建速度快，测量效率高，而且易于实现，测量成本低，使用效果好。

主权项

一种基于多台RGB‑D摄像机下的足部表面三维信息获取方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）RGB‑D摄像机标定：根据用户需要，选取至少3台数量的RGB‑D摄像机，进行空间排布，分别标定多台RGB‑D摄像机获得内部参数，并以其中一台RGB‑D摄像机为基准，采用两两标定的方法进行标定，获得它们之间的位置关系；（2）重建三维模型：利用RGB‑D摄像机获取深度图像，并根据内部校准矩阵，将深度图像变换为三维顶点，得到三维模型，将三维模型进行分割、去噪处理，获得局部足部曲面三维模型，根据RGB‑D摄像机之间的相对位置，进行配准，获得完整的足部曲面三维模型；（3）脚型参数测量：将完整的足部曲面三维模型导入到三维模型处理软件中，获取足部曲面三维信息，提取特征并测量出相应的脚型参数；所述步骤（1）包括以下步骤：（1.1）选取不同个数的RGB‑D摄像机可获得不同的细节信息，用户可根据需要，选取至少3台数量的RGB‑D摄像机，根据RGB‑D的视场角进行空间排布，使所有视点下获取的信息的组合能够完整表达整个足部表面信息；（1.2）分别标定多台RGB‑D摄像机的深度摄像机和彩色摄像机，获取它们的内部参数：焦距、主点坐标、畸变参数；（1.3）选定其中一个RGB‑D摄像机作为基准摄像机，其他RGB‑D摄像机分别与基准摄像机进行外部参数的标定，获得其它RGB‑D摄像机与基准摄像机之间的旋转矩阵R和平移矩阵T，从而得到RGB‑D摄像机之间的空间位置关系，将多台RGB‑D摄像机的坐标系统一到基准摄像机的坐标系下；所述步骤（2）包括以下步骤：（2.1）获取深度数据：在不粘贴任何标记点的情况下，直接利用RGB‑D摄像机散斑测距原理快速获取脚型三维曲面的深度信息，并将深度信息保存为深度图像；（2.2）重建三维模型：根据内部校准矩阵将图像坐标系下的深度图像变换为摄相机坐标系下的三维顶点，根据顶点坐标表示出法线贴图，并根据刚体变换矩阵将三维顶点和法线贴图转换为全局坐标，获取足部表面的三维点云数据；（2.3）点云分割、去噪：将不同RGB‑D摄像机获得的三维模型通过分割处理获得局部足部曲面三维模型，通过平滑算法进行去噪处理，将不包含足部信息的点去除，从而获得更优的局部足部曲面三维模型；（2.4）点云配准：根据RGB‑D摄像机之间的相对位置变换矩阵，将处理后的局部足部曲面三维模型进行配准，从而获得完整的足部曲面三维模型；所述步骤（3）包括以下步骤：（3.1）提取脚型特征：将完整的足部曲面三维数据导入到三维模型处理软件中，重建出足部的完整三维模型，根据实际测量需要，提取出相应特征点、线、局部自由曲面在三维模型中的位置；（3.2）测量脚型参数：根据提取的脚型特征，利用三维模型处理软件中的测量工具，对足长、足宽、足趾高、足弓围、内踝高、外踝高信息进行测量分析，获取相应的脚型特征参数，对局部自由曲面进行拟合，获取局部曲面模型。