基于立体视觉的鞋楦数字化研究

针对鞋楦图像在三维重建中的匹配问题,提出一种改进的鞋楦数字化方法。对鞋楦表面做纹理网格化处理,利用Harris与Laplace算子相结合的方法提取特征点,采用改进的去除误匹配方法进行精匹配,通过双目视觉三角测量法求出匹配点的三维坐标。使用迭代近邻点算法实现不同方向点集的坐标融合和三维拼接,对全部三维点云数据进行三角网格化和曲面拟合,完成鞋楦三维重建。实验结果表明,该方法能便捷、高效地实现鞋楦数字化重建,可满足个性化制鞋需求。     

基于点的鞋楦CAD/CAM技术

提出了实用的基于点的鞋楦CAD／CAM技术,给出了基于点的鞋楦几何模型定义,由经过规则化处理的鞋楦表面数据点集表示鞋楦模型;在此基础上研究了鞋楦CAD方法,通过对点集的操作完成鞋楦设计;实现了鞋楦数控编程,建立刀具模型并给出刀位点计算的详细过程．该技术已经成功地用于鞋楦CAD／CAM系统的开发,并用于实际生产,完成鞋楦的高效设计与制造。     

基于被动立体视觉的脚型建模与比对方法

为了解决个性化鞋楦开发中三维脚型获取与检索困难的问题,提出一种三维脚型精确建模与比对方法.运用已标定的双目照相机拍摄立体图像对,进行足部整体视差估计;在对立体图像对进行自动预处理后,采用非接触式的信息采集技术,运用基于复小波的相位相关技术对足部表面进行亚像素级小区域频域匹配,考虑顺序匹配约束、连续性约束和相关性约束条件,重建足部密集三维点云信息,并自动拼接不同角度点云生成相应的足部三维模型;对其归一化后,提取其高阶矩向量进行比对,为后续的三维鞋楦设计提供必要信息.实验结果表明,该方法使足部信息采集过程快捷可靠,重建过程不需要人工干预.     

基于计算机辅助设计的文物数字化方法研究

文化遗产的数字化为文化遗产的保护、传承和发展提供了新的思路,利用计算机辅助设计和数字化方法将文化遗产进行数字化转换,基于三维扫描仪获取文物点云数据,建立了文物点云数据精简模型,研究了文物三维模型重建方法,构建了文物三维模型的纹理映射机制,给出基于Web技术的文物虚拟展示方案,构建了文物数字化技术路线,最后结合青铜牛尊案例对所研究的关键技术进行说明。     

基于点云截面线的楦面重构

针对鞋楦数控加工和编制CAD/CAM软件的需要,给出了一种简便易行的鞋楦重构算法。该算法首先通过给定距离阈值对点云数据进行精简,滤除大量冗余信息,然后对截面线进行最小二乘拟合后均匀取点绘制模型,比以往蒙面法计算量少因此速度快。结果表明,该算法实用有效。     

类螺旋特征测点数据的闭曲面建模方法研究

复杂曲面及海量点云测量数据的曲面建模已成为通用CAD/CAM软件的重要功能;然而,对于复杂的闭曲面建模方法,仍然存在许多技术上的难题,至今尚未能很好的解决,比如,基于海量的测量数据,如何进行闭曲面特征点识别,如何进行区域分割与处理,这一切都使得闭曲面建模过程中很难采用已经成熟的自由曲面建模技术和方法.通过研究异步仿形测量原理以及测量数据类型,针对鞋楦测量形成的空间螺旋线数据特征,提出一种闭曲面建模方法.该方法包括如下步骤:首先对测量点数据处理;并以特征螺旋线数据为基础对曲面进行三角分割;最后,以三角Bezier曲面为基础进行曲面构造,并将各曲面进行拼接、裁剪,形成完整的曲面.采用该方法对鞋楦测量数据的建模实例说明,能够有效地对具有空间螺旋线数据特征的闭曲面进行数据处理、曲面重构,提高了产品建模效率.     

基于光切法的全三维量脚制鞋系统的设计和实现

介绍了基于光切法的全三维量脚制鞋系统。利用基于光切法的三维形貌扫描仪对足型进行测量,得到精度为±0.4mm的足型数据。根据足部关键参数,选择标准鞋楦。将脚型划分为多个特征段,足型数据和标准鞋楦的规则化点云拟合为NURBS曲线,各段内根据脚型的特点对标准鞋楦进行整体缩放以局部修改,利用能量优化原则同时修改控制点和权因子,对标准鞋楦进行修改,使其符合脚型的整体三维特点。定制鞋楦建模后,利用等距面法得到鞋楦的刀具加工轨迹并转化为通用格式的NC代码送入数据刻楦机进行加工,定制的鞋楦用于生产适合脚型的鞋子。该系统打破了根据有限的足部参数来选鞋的传统,真正实现了基于全三维足型数据的量脚制鞋。     

面向对象的城市建筑物点云数据加载和组织

采用面向对象程序设计方法对三维点云数据进行分析,研究以Visual C++6.0为开发平台利用图像法对激光扫描获取的城市建筑物点云数据进行组织的计算机实现方法。通过扫描关系确定点云数据中有效目标点的全局唯一索引值,将点云数据看作一幅深度图像,确定全局索引值对应的图像行列值,再利用该行列值计算每个点对应的法向量,分类和组织点云数据。实验结果表明,利用面向对象的图像处理技术可以方便、快捷地实现三维点云数据的加载和组织。     

基于参数化逆向建模的踝足矫形器设计

为了实现踝足矫形器(AFO)快速精准建模,提高矫形器个体化定制效率与患者佩 戴舒适性,提出了一种基于参数化逆向建模的AFO 设计方法。该方法采用3D 扫描技术获取足 部与小腿原始点云数据,通过点云数据处理与优化得到基础数字化模型。利用Grasshopper 插 件提取踝足个性化形状特征型值点,用于重建踝足数字化模型。创建了包括6 阶段的AFO 参数 化逆向建模程序,通过改变参数即可实现AFO 的定制设计。最终,通过脑卒中患者定制设计 AFO 实例验证了所提方法的可行性。     

点云数据下的矿山巷道三维建模

基于三维激光扫描技术获取数据点云,对煤矿巷道进行精细三维建模。研究了狭长型海量巷道点云数据精细建模问题,使用Delaunay生长算法引入边、角等约束条件,设置不同三角网边长阈值对点云数据分析处理,在保证模型细节前提下选取合适的边长阈值完成巷道整体构网,实现了巷道实体对象的全景建模并对模型精度进行了分析。借助某煤矿点云数据验证了三维激光技术在巷道建模的可行性,为数字化矿山建设提供准确精细的数字化模型。     

三维鞋样交互设计方法研究

提出了一种在三角网格鞋楦模型上生成三维帮样曲线的离散表示及其交互编辑修改方法。基于改进的能量模型对鞋楦曲面的选择区域进行展平,利用展平过程建立的三维帮面与展平后二维帮面间的拓扑对应关系,实现鞋样曲线在三维空间与二维展平空间的实时关联;所生成的二维帮样曲线以3次非均匀B-spline表示,并以DXF格式输出,便于其他程序调用。算例结果显示,本文方法具有交互性好、实时直观的优点,能够满足基于楦型的帮样交互设计要求。     

An analysis and evaluation of fitness for shoe lasts and human feet

The main purpose of this research is to develop a process for identifying the most suitable shoe last for human feet. A fitness function was defined to determine the most suitable shoe last among several alternatives. Based on reverse engineering (RE) technology, this research included scanning the surface of human feet and shoe lasts in STL (Stereo Lithography) format. An STL slicing algorithm constructed the three most important measurements for human feet and shoe last, i.e., ball girth, waist girth, and instep girth. Fuzzy theory was used to analyze and build the membership functions of these three girths between the shoe last and human feet. The analytical hierarchy process (AHP) was applied to decide the weighting functions for each girth to determine the fitness function in all shoe last databases for the feet. Three case studies were implemented to find the ranking of 10 shoe lasts in the database. This research, which defined as the relationships between shoe last and human feet, can be used as a good reference for design in the shoe-making process.     

鞋楦CAD中的鞋楦建模与局部修改技术

讨论了CAD中的鞋楦建模方法，针对鞋楦曲面的不规则性，提出一种离散造型方法并给出一种计算鞋楦围度的逼近算法，同时，提出一个斜率定义，进而给出一个比较实用的基于斜率变化的自适应楦面局部修改算法（简称SAD算法），最后给出一个实例。     

基于轴变形的脚楦匹配方法*

提出并实现了通过脚楦匹配方法来仿真人脚穿上鞋子的状态,能够直观、便利地检查和分析鞋类产品的舒适度。该方法包括三个步骤：首先,保持鞋楦的位置不动,调整脚型的位置,使其与鞋楦严格对齐;其次,基于轴线变形算法,对脚型进行略微变形,使其与鞋楦姿势匹配;最后,根据匹配结果生成脚楦多个截面的分析图,指导对鞋楦舒适度的分析和楦体修改。实验结果表明,该方法能够有效地检查鞋楦的舒适度,可应用到个性化定制业务。     

基于CAD模型的鞋底喷胶轨迹生成方法

针对数字化制鞋生产的需要,提出一种自动生成鞋底喷胶轨迹的方法．该方法首先从三维鞋楦CAD模型中提取鞋底轮廓线,计算其在鞋底曲面的偏置曲线作为轨迹曲线,采用等参数方法对轨迹曲线进行采样得到机器人喷胶轨迹上的目标点并计算出其方向．最后通过机器人喷胶试验验证了该方法的可行性和有效性．     

基于Rhino3D平台的鞋楦二、三维互转换的设计与实现

本文介绍了一种基于Rhino3D开发平台的鞋楦二、三维之间相互转换的设计，该设计使得鞋楦二维到三维和三维到二维的转换得到统一实现。并且满足转换前后，二维鞋样和三维鞋样的面积近似相等，边界线相互对应且长度保持相等，鞋样上网格点的位置相互对应。该设计利用VC 语言编程在Rhino3D操作平台上实现并给出了转换的直观效果，验证了该设计的可实施性。     

利用adams仿真分析五自由度机械手

串联机械手的运动动力问题分析是一个研究重点,也始终是一个难点。相关的研究人员一直都在寻找一种简便的方法来分析此类问题。该文首先计算机械手各杆件的质量、重心坐标和惯性矩,然后在adams中建立机械手的最简模型。按照计算修改相关变量,对各关节定义自变量,进行相关的编程,形成可用对话框控制的仿真模型。再利用ADAMS／PostProcessor,可得到机械手上任一点的速度、加速度和受力等方面的分析曲线。最后,利用推导的此机械手的终端的X方向位移x表达式,验证所得曲线正确与否。     

基于跖跗围参数的鞋楦曲面重构

针对面向合脚性、舒适性的鞋楦个性化设计中的曲面重构问题,提出并实 现了一种基于鞋楦跖跗围截面变换技术的鞋楦曲面参数化重构方法。通过对鞋楦跖跗截面围 长和高度的控制,将跖、跗围的截面曲线变换到个性化设计所需求效果;基于三次样条插值 函数构造局部、整体两类扩散函数,实现两种将两围截面变换效果扩散到整个鞋楦曲面的方 式。此算法不仅可以准确地满足鞋楦围长约束要求,且保持了曲面光顺性。所提出的重构过 程在Matlab 平台上可以实现可视化交互设计,界面具有操作简单方便的特点。     

基于稳定特征的鞋印图像识别方法研究

针对鞋印图像自身特点,提出一种鞋印图像的倾斜校正算法;在此基础上提出用距离直方图、角度直方图与傅立叶描述子来共同表示动力作用留下的形状特征。根据提取的鞋印图像的特征可以进一步挖掘出人的某些特征,如脚的大小、走路姿势等。最后给出了一个实验系统,结果表明基于稳定特征的鞋印图像识别方法具有快速、准确、科学、实用等优点。