本实用新型涉及智能设备技术领域，具体涉及一种光学测脚装置。

背景技术：

每个人的脚都有各自的特点，甚至同一个人的两只脚都不是完全一样的，而市面上的鞋子都是按照标准鞋楦生产的，所以顾客很难买到真正适合自己脚型的鞋子。尤其是在进行网上购物的时候，由于顾客不能亲身试鞋，就更容易产生这样的问题。

传统的接触式量脚定制都是由经验丰富的鞋匠通过简单的工具(如皮尺，量脚器)进行现场测量，但是这样的方法存在诸多弊端，测量数据不准确，效率低，不适合广泛推广，所以其逐渐被市场淘汰。近年来，为了满足市场的需求，出现了如红外脚型扫描仪、激光脚型扫描仪等新的量脚设备。这些设备可以对客户的脚进行快速扫描，从而获取脚型的三维数据，厂家再以脚型数据为基础定制鞋楦，由此做出符合用户脚型特点的鞋子。

但是红外脚型扫描仪和激光脚型扫描仪造价昂贵，且使用流程比较麻烦，不适用于大众用户。红外脚型扫描仪和激光脚型扫描仪中用到了多个激光器、多个镜头、多种传感器，有的甚至还需要外接计算机来获取与处理数据，这就造成了仪器的造价高昂，同时也提高了维护成本。对于大众用户来说，只需要知道鞋码就能够选择到合适的鞋了，而鞋码只与脚长脚宽有关，而脚型的三维参数更适用于特殊定制化服务，但这种服务在大多数情况下是用不到的。这两种扫描仪都是扫描脚型，将脚型进行三维建模存储在计算机里，由用户将脚型发送到鞋厂，鞋厂再定制鞋楦来生产鞋，因此这样的鞋都很昂贵。

传统的接触式量脚方案：由经验丰富的鞋匠通过简单的工具(如皮尺，量脚器)进行现场测量。

3d脚型测量仪：使用搭配有多个激光器、多个镜头、多种传感器的测量设备，通过红外扫描或激光扫描的方式，扫描用户脚型数据，发送到厂家以定制专用鞋楦，厂家根据鞋楦制作鞋并交付。

传统的接触式测量方案存在测量数据不准确，效率低，需要专业人员进行现场测量等问题，不适合广泛推广。

3d脚型测量仪测量数据多，能更直观的反应脚的特点，但是其仪器的造价高昂，维护成本高，使用流程复杂且耗时长，更适用于针对特殊人群的定制化服务，不适合普通人群使用。

技术实现要素：

针对上述背景技术中存在的问题，本实用新型提出了一种结构设计简单、合理，成本低，支持双脚同时测量且过程简单、高效，测量值(脚长和脚宽)精度高，能有效解决传统接触式测脚技术效率低，误差大，测量成本高，以及三维扫描方式的使用过程复杂，数据处理效率低，硬件成本高等问题，极大地降低了脚型测量成本同时保证了测脚效率的光学测脚装置。

本实用新型的技术方案如下：

上述的光学测脚装置，包括底座、标定板、工控板、摄像头和偏光镜；所述底座的顶面前部为站脚区域，顶面后部匹配设有立板；且所述底座在位于所述站脚区域与所述立板之间的顶面上还设有所述标定板；所述底座的顶面在位于所述站脚区域的中间匹配设有t型挡板组件；所述立板面向所述t型挡板组件的一侧面匹配安装有平行机器视觉光源和所述摄像头；所述摄像头采用单个彩色摄像头且前部还匹配设置有偏光镜；所述平行机器视觉光源匹配设置于所述摄像头的镜头上方且与所述摄像头的镜头倾角保持一致；所述工控板匹配设置于所述立板背向所述t型挡板组件的一侧面。

所述光学测脚装置，其中：所述摄像头的分辨率为1920*1080，水平拍摄角度为90°，倾斜角度为15-20°。

所述光学测脚装置，其中：所述摄像头的镜头中心与所述立板的距离应保持在35-45mm之间。

所述光学测脚装置，其中：所述立板面向所述站脚区域的一侧面在高度为350mm-450mm位置设置所述摄像头和机器视觉光源。

所述光学测脚装置，其中：所述摄像头的镜头朝向所述站脚区域方向倾斜且与所述站脚区域之间水平距离为180-200mm。

所述光学测脚装置，其中：所述t型挡板组件包括限位支板、挡块和挡板外壳；所述限位支板匹配固定安装在所述站脚区域的中间；所述挡块匹配安装于所述限位支板上；所述挡板外壳匹配罩设在所述限位支板和挡块外部。

所述光学测脚装置，其中：所述底座的顶面在位于所述标定板和t型挡板组件以外的区域还匹配铺设有脚垫。

所述光学测脚装置，其中：所述标定板匹配设置在位于所述站脚区域的所述脚垫上；所述标定板的尺寸为326mm*311mm。

所述光学测脚装置，其中：所述底座的底部四角对称安装有支座，后部匹配设置有滚轮；

所述光学测脚装置，其中：所述工控板采用型号为aio-3288c的四核主板。

有益效果：

本实用新型光学测脚装置结构设计简单、合理，成本低，使用方便，测量精度高，能有效解决传统接触式测脚技术效率低，误差大，测量成本高，以及三维扫描方式的使用过程复杂，数据处理效率低，硬件成本高等问题，极大地降低了脚型测量成本且提高了测量效率。

本实用新型光学测脚装置通过机器视觉代替人类视觉来降低测量误差，提高测量效率，通过更少的硬件能更高效地实现对脚长、脚宽值的测量，以减低设备造价和维护成本，增强了装置的广泛适用性。

本实用新型能有效解决传统接触式手工测量方案中测量数据不准确，人工测量效率低，以及三维脚型测量仪方案中仪器的造价高，维护成本高，使用流程耗时长等问题，不仅提高了测量效率、测量精确度，也极大降低了装置的造价及维护成本，具有更广泛的适用性，仅测量脚长、脚宽数据以获取脚的尺码，抛弃了一些不必要的用于定制化服务的三维测量数据。

附图说明

图1为本实用新型光学测脚装置的左轴侧图；

图2为本实用新型光学测脚装置的右轴侧图；

图3为本实用新型光学测脚装置的分解示意图；

图4为本实用新型光学测脚装置的左视分解示意图；

图5为本实用新型光学测脚装置的测量流程图；

图6为本实用新型光学测脚装置的测量时序图；

图7为本实用新型光学测脚装置中所使用到的摄像头规格参数图；

图8为本实用新型光学测脚装置在测量前的视觉测量初始化标定图；

图9为本实用新型光学测脚装置在测量过程中脚的站位图。

图10为本实用新型光学测脚装置中工控板对脚型处理后得到的最大外接矩形图。

具体实施方式

如图1至4所示，本实用新型光学测脚装置，包括底座1、标定板2、工控板3、摄像头4和偏光镜5。

该底座1采用钢铁底座，其包括边框11、底板12、站脚底座13、t型挡板组件14、脚垫15和立板16。

该边框11为矩形边框结构，其底部四角对称安装有支座111，后部匹配设置有滚轮112。

该底板12水平匹配固定安装于该边框11的框底内部，其顶面前部为站脚区域且在站脚区域设有通孔121和固定座122；该固定座122上匹配开设有固定孔。

该站脚底座13匹配安装于该底板12的顶面站脚区域，其前部沿竖直方向开设有固定座限位孔，位于固定座限位孔一侧匹配设有t型挡板安装孔；该站脚底座13置于该底板12的顶面站脚区域后，该底板12的固定座122穿过固定座限位孔向站脚底座13上方伸出。

该t型挡板组件14匹配安装于该站脚底座13的中部，且该站脚底座13的顶面位于t型挡板组件14以外的区域匹配铺设有红色的脚垫15(选取红色是为了突出感兴趣区域，便于脚型提取)。

该t型挡板组件14的作用是分隔开双脚，同时可以引导双脚站直，使被测者在站脚时轻贴t型挡板组件14两侧即可避免人脚出现站歪(如八字脚)而导致的测量误差；该t型挡板组件14包括限位支板141、挡块142和挡板外壳143。其中，该限位支板141具有一对且彼此平行固定在站脚底座13的顶面，该站脚底座13的固定座限位孔和t型挡板安装孔分别位于一对限位支板141的前后两端之间，且该一对限位支板141的前后两端沿水平方向均开设有支板安装孔。该挡块142匹配安装于该一对限位支板141之间，其一端通过紧固件匹配固定在该底板12的固定座122上，另一端通过紧固件与该站脚底座13的t型挡板安装孔配合连接。该挡板外壳143匹配罩设在限位支板141和挡块142外部，其两端匹配开设有与支板安装孔相匹配的外壳连接孔；该挡板外壳143通过外壳连接孔和支板安装孔配以定位销钉固定安装于限位支板141的外部。

该立板16竖直安装于该底板12的顶面后端，该立板16的顶端水平安装有遮挡板161；该立板16在高度为350mm-450mm且面向t型挡板组件14的一侧面为摄像头和光源安装区域；该立板16在摄像头安装区域呈倾斜匹配安装有摄像头4，该摄像头4的镜头朝底板12顶面的站脚区域倾斜；该摄像头4外部罩设有摄像头安装壳41，该摄像头安装壳41通过紧固件固定安装在该立板16的摄像头安装区域；该摄像头4的镜头前部安装有偏光镜5，以解决逆向太阳光强光拍摄问题；该立板16在光源安装区域匹配安装有白色的平行机器视觉光源，以解决光源不足或有其他光源影响的条件下成像效果差的问题；且该平行机器视觉光源匹配设置在摄像头4的镜头上方且与摄像头4的镜头倾角保持一致。同时，立板16上部还配有液晶屏幕，可以伸手操作和查看输出测量值。

该标定板2匹配设置于t型挡板组件14后侧的该底座1的底板12顶面的脚垫15上；其中，该标定板2的大小为326mm*311mm，颜色为绿色；由于摄像头4是倾斜安装，同时拍摄范围也超过实际的测量区域，标定板2用于确定图像的变换参数(如透射变换和尺度)和测量区域；通过工控板3进行摄像头4标定工作，提取出标定板2绿色区域的特征点进行保存，使用标定板2的目的是找出标定板2所在的绝对位置以及脚所在的相对位置，将标定板2在图片中所占的像素点与脚在图片中所占的像素点进行对比计算，以获取到脚所占区域的长宽，也就是脚长和脚宽的数据。

该工控板3采用单工控板且匹配设置于该底座1的立板16背向t型挡板组件14的一侧面；其中，该工控板3采用的是aio-3288c四核高性能主板。

该摄像头4采用单个彩色摄像头，其分辨率为1920*1080，水平拍摄角度为90°，倾斜角度为15-20°；该摄像头4的镜头中心与该底座1的立板16的距离应保持在35-45mm之间，40mm最佳。该摄像头4与该底座1的底板12顶面的站脚区域之间水平距离为180-200mm，一是为了保证站脚区域在摄像头4有效拍摄区域内，二是不会使人因距离立板16过近而产生不适感。

该偏光镜5的设置是为了过滤掉强光，避免强光照干扰摄像头4成像，使本实用新型光学测脚装置适用于强光环境。

本实用新型的测量流程为：

由工控板3提取标定板2的特征点进行保存(工控板3的初始化标定过程在测脚前只需进行一次，除非摄像头4出现偏移或站脚区域变动，否则无需再次进行标定)；工控板3初始化完成后，移除标定板2，待测量脚长脚宽的人可以站上站脚区域(可穿除红色外的其他颜色的纯色袜子，也可不穿袜子)，脚后跟轻贴t型挡板组件14，双脚内侧轻贴t型挡板组件14(如图8所示)。此时向工控板3发出测脚指令，等待3-5秒即可得到脚长脚宽数据；此过程中，穿除红色外的其他颜色的纯色袜子是为了突出脚面颜色与脚垫15颜色的差异，能更好地提取脚型，使测量数据更精确；t型挡板组件14区域的颜色不影响测量，已在工控板3中通过区域填充排除了其对测量过程造成的影响。

以下为本实用新型光学测脚装置的测脚实例：

实例一：待测量人站上双脚(如图8)，得到的脚型框图为图9，测量结果为左脚长228mm，左脚宽91mm，右脚长231mm，右脚宽94mm。

本实用新型光学测脚装置结构设计简单、合理，成本低，使用方便，测量精度高，能有效解决传统接触式测脚技术效率低、误差大、测量成本高，以及三维扫描方式的使用过程复杂、数据处理效率低、硬件成本高等问题，极大地降低了脚型测量成本且提高了测量效率。

本实用新型相比传统接触式测脚技术方案来说，提高了测脚精确度，大大缩短了测脚所需时间，增加了其广泛适用性；相比现有的红外测量技术和激光测量技术来说，极大降低了测量设备的造价、维护成本和使用难度，且提高了测脚的效率。