[go: up one dir, main page]

CN108007352B - 基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置 - Google Patents

基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108007352B
CN108007352B CN201810011782.7A CN201810011782A CN108007352B CN 108007352 B CN108007352 B CN 108007352B CN 201810011782 A CN201810011782 A CN 201810011782A CN 108007352 B CN108007352 B CN 108007352B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image sensor
speckle
measuring device
sole
insole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810011782.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108007352A (zh
Inventor
季晔
张旦闻
余炳辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoyang Institute of Science and Technology
Original Assignee
Luoyang Institute of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luoyang Institute of Science and Technology filed Critical Luoyang Institute of Science and Technology
Priority to CN201810011782.7A priority Critical patent/CN108007352B/zh
Publication of CN108007352A publication Critical patent/CN108007352A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108007352B publication Critical patent/CN108007352B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43D—MACHINES, TOOLS, EQUIPMENT OR METHODS FOR MANUFACTURING OR REPAIRING FOOTWEAR
    • A43D1/00—Foot or last measuring devices; Measuring devices for shoe parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)

Abstract

基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置，包括检测鞋，检测鞋的鞋垫(1)底面制作散斑；检测鞋的硬质鞋底(2)具有良好的透光性，其顶面布设多个采集点(3)，其内部安设有多个图像传感器，每个图像传感器配设有一个LED灯；每个采集点(3)正下方具有一图像传感器，每个图像传感器通过有线或无线方式与外部摄像机(4)连接；外部摄像机(4)与具备图像处理功能的计算机(5)相连。所述足部受力测量装置在鞋垫底面制作散斑、在鞋底内部布设CCD图像传感器，二者不直接接触，符合患者日常走路时鞋垫与鞋底的接触状态。并且通过图像传感器采集散斑的初始图像及日常走路时的动态变化图，比对衡量，直观清晰，为保护鞋的设计提供准确的数据。

Description

基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置
技术领域
本发明属于保护鞋技术领域，具体涉及一种为保护鞋设计提供依据的基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置。
背景技术
保护鞋是针对足部畸形以及需要在医疗中或康复中改善足部受力的患者专门定做的，如糖尿病患者。糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病，其极易引发一系列足部问题，医学上称为糖尿病足，因而糖尿病患者需要专门的保护鞋。近几年来关于糖尿病患者足部保护鞋的研究方法和设计手段也越来越丰富，通常采用的设计手段是在鞋垫和鞋底之间布设应变片，患者在行走时鞋垫受力下压应变片，依靠应变片的变形所引起的电信号变化检测接触应力，为保护鞋的设计提供依据。这种检测方式的弊端在于应变片需要与鞋垫直接接触，这会改变日常走路状态下的接触条件，因为日常走路时鞋垫和鞋底之间是不存在应变片的，因而贴应变片的检测方式获取的数据不准确，基于该种方式设计的保护鞋往往达不到预期的效果。
数字散斑相关技术(digital speckle correlation method，简称DSCM)是起源于20世纪80年代的一种非接触的光测力学新方法，其基本原理是利用摄像系统记录物体在初始时刻的图像和当前时刻的图像，进行比对，衡量初始时刻图像与当前时刻图像的匹配程度，确定物体在这两个时刻对应的几何点，即可以得到当前时刻的全场位移。基于此，发明人提出了一种基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置，为保护鞋的设计提供准确的数据。
发明内容
针对现有应变片检测方式存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置，使其能够得到患者行走时足部的受力图，为保护鞋设计提供准确的数据。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置，包括检测鞋，该检测鞋的鞋垫1底面制作散斑；该检测鞋的硬质鞋底2具有良好的透光性，其顶面布设多个采集点3，其内部安设有多个图像传感器，每个图像传感器配设有一个LED灯；每个采集点3正下方具有一图像传感器，每个图像传感器通过有线或无线方式与外部摄像机4连接；外部摄像机4与具备图像处理功能的计算机5相连。
本发明的目的还采用以下技术措施来进一步实现。
进一步的，所述硬质鞋底2的顶面通过若干条竖线、横线划分为多个区域，每条横线、竖线的交点构成一个采集点3。
进一步的，每个所述图像传感器为为CCD图像传感器或CMOS图像传感器。
进一步的，所述CCD图像传感器或CMOS图像传感器的物理分辨率≥720p。
本发明的足部受力测量装置在鞋垫底面制作散斑、在鞋底内部布设CCD或CMOS图像传感器，二者不直接接触，符合患者日常走路时鞋垫与鞋底的接触状态。并且通过图像传感器采集散斑的初始图像及日常走路时的动态变化图，比对衡量，直观清晰，为保护鞋的设计提供准确的数据。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置的示意图。
图2是本发明中硬质鞋底顶面的采集点示意图。
【主要元件符号说明】
1：鞋垫
2：硬质鞋底
3：采集点
4：外部摄像机
5：计算机
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1、图2，基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置，包括测试用鞋垫1、硬质鞋底2，硬质鞋底2要求防滑同时具有良好的透光性，鞋垫1的形状根据患者的足部确定。硬质鞋底2顶面通过纵向的若干条竖线、横向的若干条横线划分为多个方格区域，每个横线、竖线的交点处正下方具有一个高分辨率(物理分辨率大于等于720p)的CCD或CMOS图像传感器。多个CCD或CMOS图像传感器同高度地安设于硬质鞋底2内部，每个CCD或CMOS图像传感器配设有一个足够强度的LED灯作为光源。鞋垫1底面(即与硬质鞋底2接触的面)制作散斑，在LED灯的照射下CCD或CMOS图像传感器可以清楚地感应到患者行走时散斑的变化，并将相应的光学影像转换为电信号发出。
每个CCD或CMOS图像传感器均通过有线或无线方式与外部摄像机通讯，外部摄像机用于采集所有CCD或CMOS图像传感器感应的动态散斑变化图，并将其上传至具备图像处理功能的计算机，经计算机处理后得到患者行走时区域受力图。
作为本发明的进一步改善，为保证图片质量CCD或CMOS图像传感器的放置应垂直于鞋垫1与硬质鞋底2的接触面。
作为本发明的进一步改善，采集点3除了可通过横竖直线相交布设，也可通过其他方式布设。
依据本发明提出的足部受力测量装置制作保护鞋的流程如下：
(1)准备过程。根据患者的足部制作测试用检测鞋，检测线的鞋垫底面制作散斑图片，进行区域划分后将CCD图像传感器、LED灯安置于检测鞋的硬质鞋底内，然后将底面具有散斑图片的鞋垫安放在携带CCD图像传感器、LED灯的硬质鞋底上；
(2)采集过程。患者穿上含步骤(1)制作的鞋垫和硬质鞋底的检测鞋，按正常步态行走，外部摄像机采集CCD图像传感器感应到的动态散斑变化图，并将其上传至计算机，经计算机处理后得到患者行走时的区域受力图；
(3)制作过程。制作保护鞋的专业人员根据步骤(2)所得的区域受力图制作鞋垫和鞋底，获得保护鞋的初始模型；
(4)修正过程。患者穿上初始模型的保护鞋，按正常步态行走，重复步骤(2)。专业人员根据再次得到的区域受力图对保护鞋的初始模型进行修正，经过多次修正后确定保护鞋的最终模型。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置，包括检测鞋，其特征在于该检测鞋的鞋垫(1)底面制作散斑；该检测鞋的硬质鞋底(2)要求防滑同时具有良好的透光性，其顶面布设多个采集点(3)，其内部安设有多个图像传感器，每个图像传感器配设有一个LED灯；每个采集点(3)正下方具有一图像传感器，每个图像传感器通过有线或无线方式与外部摄像机(4)连接；外部摄像机(4)与具备图像处理功能的计算机(5)相连；所述硬质鞋底(2)的顶面通过若干条竖线、横线划分为多个区域，每条横线、竖线的交点构成一个采集点(3)。
2.根据权利要求1所述的足部受力测量装置，其特征在于每个所述图像传感器为为CCD图像传感器或CMOS图像传感器。
3.根据权利要求2所述的足部受力测量装置，其特征在于所述CCD图像传感器或CMOS图像传感器的物理分辨率≥720p。
CN201810011782.7A 2018-01-05 2018-01-05 基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置 Active CN108007352B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810011782.7A CN108007352B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810011782.7A CN108007352B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108007352A CN108007352A (zh) 2018-05-08
CN108007352B true CN108007352B (zh) 2024-03-15

Family

ID=62049889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810011782.7A Active CN108007352B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108007352B (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0450703A (ja) * 1990-06-18 1992-02-19 Keyence Corp スペックル測長計のモニタ装置
EP0768511A1 (en) * 1995-10-16 1997-04-16 European Community Optical three-dimensional profilometry method based on processing speckle images in partially coherent light, and interferometer implementing such a method
US6256016B1 (en) * 1997-06-05 2001-07-03 Logitech, Inc. Optical detection system, device, and method utilizing optical matching
EP1121567A1 (en) * 1999-08-06 2001-08-08 University Of Florida Luminescent brittle coating in strain analysis
DE10360322A1 (de) * 2003-12-09 2005-07-21 Kay Eidner Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung anonymer Daten von Personen
CN101158679A (zh) * 2007-11-23 2008-04-09 清华大学 骨小梁的提取与力学性能测量方法及其测量装置
CN101655352A (zh) * 2009-09-15 2010-02-24 西安交通大学 一种三维散斑应变测量装置及其测量方法
CN102090753A (zh) * 2009-12-14 2011-06-15 牟宏伟 室内专用防水拖鞋
CN103971409A (zh) * 2014-05-22 2014-08-06 福州大学 一种利用rgb-d摄像机测量足部三维脚型信息及三维重建模型的方法
EP2775268A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-10 Univerzita Palackeho A method of a non-contact detection of a moving object absolute position by making use of speckle effect and device for implementation of this method
CN104236457A (zh) * 2014-09-09 2014-12-24 中国电子科技集团公司第三十八研究所 以红外光源作为散斑靶标的数字散斑测量装置及测量方法
CN105451640A (zh) * 2013-06-03 2016-03-30 南洋理工大学 用于足部血管再生评估的系统和方法
WO2017086719A1 (ko) * 2015-11-17 2017-05-26 한국과학기술원 혼돈파 센서를 이용한 시료 특성 탐지 장치
CN107238534A (zh) * 2017-05-24 2017-10-10 天津职业技术师范大学 基于图像计算在线监测板材拉伸性能的方法及装置
CN107255455A (zh) * 2017-08-01 2017-10-17 洛阳理工学院 一种滚动轴承接触应变或应力动态测量装置
CN207703159U (zh) * 2018-01-05 2018-08-07 洛阳理工学院 基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7737959B2 (en) * 2005-09-08 2010-06-15 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Position detection system using laser speckle

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0450703A (ja) * 1990-06-18 1992-02-19 Keyence Corp スペックル測長計のモニタ装置
EP0768511A1 (en) * 1995-10-16 1997-04-16 European Community Optical three-dimensional profilometry method based on processing speckle images in partially coherent light, and interferometer implementing such a method
US6256016B1 (en) * 1997-06-05 2001-07-03 Logitech, Inc. Optical detection system, device, and method utilizing optical matching
EP1121567A1 (en) * 1999-08-06 2001-08-08 University Of Florida Luminescent brittle coating in strain analysis
DE10360322A1 (de) * 2003-12-09 2005-07-21 Kay Eidner Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung anonymer Daten von Personen
CN101158679A (zh) * 2007-11-23 2008-04-09 清华大学 骨小梁的提取与力学性能测量方法及其测量装置
CN101655352A (zh) * 2009-09-15 2010-02-24 西安交通大学 一种三维散斑应变测量装置及其测量方法
CN102090753A (zh) * 2009-12-14 2011-06-15 牟宏伟 室内专用防水拖鞋
EP2775268A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-10 Univerzita Palackeho A method of a non-contact detection of a moving object absolute position by making use of speckle effect and device for implementation of this method
CN105451640A (zh) * 2013-06-03 2016-03-30 南洋理工大学 用于足部血管再生评估的系统和方法
CN103971409A (zh) * 2014-05-22 2014-08-06 福州大学 一种利用rgb-d摄像机测量足部三维脚型信息及三维重建模型的方法
CN104236457A (zh) * 2014-09-09 2014-12-24 中国电子科技集团公司第三十八研究所 以红外光源作为散斑靶标的数字散斑测量装置及测量方法
WO2017086719A1 (ko) * 2015-11-17 2017-05-26 한국과학기술원 혼돈파 센서를 이용한 시료 특성 탐지 장치
CN107238534A (zh) * 2017-05-24 2017-10-10 天津职业技术师范大学 基于图像计算在线监测板材拉伸性能的方法及装置
CN107255455A (zh) * 2017-08-01 2017-10-17 洛阳理工学院 一种滚动轴承接触应变或应力动态测量装置
CN207703159U (zh) * 2018-01-05 2018-08-07 洛阳理工学院 基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Comparison of infrared thermography and laser speckle contrast imaging for the dynamic assessment of digital microvascular function;J.D. Pauling et al.;《Microvascular Research》;20120331;第83卷(第2期);162-167 *
足部结构有限元模型的建立与应用;宋雅伟 等;《中国组织工程研究》;20160731;第20卷(第29期);4376-4382 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108007352A (zh) 2018-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A novel low-cost wireless footwear system for monitoring diabetic foot patients
TWI498103B (zh) 組織壓力受損風險管理系統與方法
CN101828794B (zh) 一种具有多层感芯结构的动态足底压力测试鞋垫
CN111358471A (zh) 一种身体姿态检测装置及检测方法
JP2019055184A (ja) 足底計測装置
CN111329484A (zh) 基于足底压力信息时空域特征的糖尿病足风险预警装置
Xie et al. Wearable multisource quantitative gait analysis of Parkinson's diseases
CN113229801A (zh) 一种鞋垫式足底压力测量系统及方法
CN1150858C (zh) 基于全内反射原理的足底压力分布检测装置
CN104757984A (zh) 一种足底压力测试的重心定位装置
CN201700509U (zh) 一种具有多层感芯结构的动态足底压力测试鞋垫
CN108007352B (zh) 基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置
CN110916678B (zh) 一种步态监测方法
Samson et al. Foot roll-over evaluation based on 3D dynamic foot scan
CN105581803A (zh) 一种鞋内置压阻式足底压力传感器
CN207703159U (zh) 基于数字散斑相关技术的足部受力测量装置
KR102251104B1 (ko) 착용형 보행 분석 장치
CN106820407B (zh) 足底压力测量鞋及足底压力测量方法
Lo et al. Bayesian analysis of sub-plantar ground reaction force with BSN
CN223262935U (zh) 一种足底力采集反馈装置
CN204636392U (zh) 脚或/和小腿舒适性功能性压力测试袜
CN114569082A (zh) 一种可调节的三维足底压力数据采集装置及方法
Walsh et al. Quantifying functional difference in centre of pressure post achilles tendon rupture using sensor insoles
Chedevergne et al. Development of a mechatronical device to measure plantar pressure for medical prevention of gait issues
CN114305390A (zh) 用于足底压力检测和滑移校准的装置及检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant