DE202013011910U1

DE202013011910U1 - Vermessungssystem zur Vermessung von Gliedmaßen

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Publication number: DE202013011910U1
Application number: DE202013011910.1U
Authority: DE
Original assignee: EHRICKE HANS HEINO
Current assignee: EHRICKE HANS HEINO
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2014-10-28
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: DE102013001897A1

Abstract

Vermessungssystem zur Vermessung von Gliedmaßen, insbesondere zur Bestimmung biometrischer Daten des menschlichen Fußes, bestehend aus einer Referenzplatte mit bekannten Abmaßen, auf der wenigstens ein zu vermessender Körper platziert wird, und einer frei oder nahezu frei beweglichen baulichen Einheit, die aus einer optischen Aufnahmevorrichtung, aus einer Bedienvorrichtung, aus einer Auswertevorrichtung, die ausgebildet ist, aus Aufnahmen der Aufnahmevorrichtung Vermessungsdaten oder biometrische Daten wenigstens eines zu vermessenden Körpers zu bestimmen, aus einem Orientierungssensor zur Bestimmung der räumlichen Orientierung der Aufnahmevorrichtung und aus einer Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Messergebnissen der Vermessung besteht, wobei die Schritte Positionierung und Ausrichtung wenigstens eines Messobjekts, Aufnahme wenigstens eines zweidimensionalen Projektionsbildes mittels einer optischen Aufnahmevorrichtung von oben oder schräg oben, mit der Bildaufnahme zeitgleiche oder annähernd zeitgleiche Erfassung der vom Orientierungssensor erzeugten Daten, Ermittlung der Vermessungsdaten in dem wenigstens einen aufgenommenen Bild mittels Bildanalyseverfahren in der Auswertevorrichtung, Ausgabe der räumlichen Vermessungsdaten oder davon abgeleiteten Meßdaten auf der Ausgabevorrichtung angewendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitgleich oder nahezu zeitgleich mit der Bildaufnahme vom Orientierungssensor erzeugten Daten zusammen mit den durch das Bildanalyseverfahren gewonnenen Daten zum Zwecke der Bestimmung der Vermessungsdaten oder der biometrischen Daten in der Auswertevorrichtung verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vermessungssystem zur optischen Vermessung von Gliedmaßen, insbesondere des menschlichen Fußes.
Die Bestimmung biometrischer Eigenschaften des menschlichen Fußes bildet die Voraussetzung dafür, geeignete Schuhe, die in Länge, Breite und Passform dem Fuß entsprechen und eine gesunde Entwicklung und Erhaltung der Füße, insbesondere auch bei Kinder, ermöglichen, zu fertigen oder aus einem Sortiment auszuwählen.
Die Bestimmung von Passform und Schuhgröße stellt damit eine wichtige Aufgabe dar, die mit technischen Hilfsmitteln zu lösen ist. Von besonderer Bedeutung für den Einsatz in Schuhhandelsfilialen ist die einfache Handhabung des Hilfsmittels sowie dessen Robustheit. Ausserdem spielt die digitale Erfassung der Meßdaten und deren zentrale Speicherung und Auswertung, beispielsweise zum Zwecke der Optimierung des Angebots in Schuhhandelsfilialen, eine immer größere Rolle. Daher werden Verfahren benötigt, die einfach zu handhaben sind, einen geringen Wartungsaufwand erforderlich machen und die unmittelbare digitale Erfassung von Fußlänge und -breite ermöglichen.
Eine Vielzahl der heute bekannten Verfahren zur Vermessung von Gliedmaßen setzt das Vorhandensein einer mehr oder weniger aufwändigen Apparatur voraus. Dazu gehören Verfahren, bei denen der auf einer Grundplatte stehende Fuß durch manuelles oder elektronisches Heranführen von Schiebern von vorn und von seitlich an die Fußgrenzen vermessen werden kann. Bekannt sind auch Verfahren, bei denen der Fuß auf eine mit Drucksensoren ausgerüstete Druckplatte aufgesetzt wird ( EP 2 241 209 A1 ). Auch Verfahren mit Verwendung digitaler Kameras, wobei entweder mehrere stationäre Kameras eingesetzt werden oder eine einzelne Kamera, die sich unter Verwendung mechanischer Komponenten, beispielsweise eines Drehtellers, relativ zum Messobjekt bewegt, sind bekannt. Des Weiteren ist aus DE 20 2006 014 657 U1 ein Messsystem bekannt, das mit einer fest installierten Kamera, einer transparenten Aufnahmeplatte, einer Beleuchtungseinheit und einem Spiegelsystem ein Abbild der Fußsohle sowie seitlicher Projektionen des Fußes aufnimmt und an einen Computer überträgt, der Aufgaben der Auswertung, Steuerung und Bedienung übernimmt. Zum Stand der Technik gehören auch Verfahren, bei denen der Fuß von oberhalb oder schräg oberhalb mit ein oder mehreren Kameras aufgenommen wird. Das Problem der perspektivischen Verzerrung wird dabei dadurch gelöst, daß die Kamera in Bezug zum Untersuchungsraum fixiert wird, beispielsweise durch ein kioskartiges Gehäusesystem, an dem die Kamera fest angebracht ist. Die intrisischen und extrinsischen Kameraparameter, die für die Rückprojektion von Bildpunkten in den Untersuchungsraum benötigt werden, werden dabei durch eine Kalibriermessung bestimmt. Bei einem weiteren Verfahren wird eine hinterleuchtete Messplatte verwendet, auf die der Fuß aufgestellt wird und die mit einem regelmäßigen, kontrastreichen geometrischen Muster bedruckt ist. Aus ein oder mehreren Aufnahmen von oben oder schräg oben werden mithilfe des Musters absolute Distanzmaße für Fußlänge und -breite ermittelt. All diese Verfahren haben entweder nur ein mechanischmanuelles Funktionsprinzip ohne die Möglichkeit der direkten digitalen Erfassung der Meßdaten oder sie setzen eine aufwändige Apparatur mit Fixierung der optischen Aufnahmevorrichtung voraus, was insbesondere für die Robustheit und einfache Wartbarkeit nachteilig ist.
Zum Stand der Technik gehören auch optische Verfahren, bei denen mit einer Kamera, etwa einer Smartphone- oder Handy-Kamera, Aufnahmen des Fußes von oben gemacht und ausgewertet werden. Bei einem dieser Verfahren wird eine Schablone verwendet, die der Anwender mittels einer Schere aus einem Blatt Papier einer Standard-Größe herstellt. Auf die Schablone wird der Fuß in definierter Weise aufgestellt und von oben fotografiert. Das Digitalfoto wird über ein Computernetzwerk an einen Serverrechner übertragen und dort analysiert. Die Form der Schablone wird als geometrische Referenz dazu benutzt, absolute Distanzmaße im Pixelbild zu bestimmen. Nachteilig an diesem Verfahren ist der hohe Aufwand für die Herstellung der Schablone und die Tatsache, daß dabei Fehler auftreten können, die die Exaktheit der Vermessung unmittelbar beeinflussen. Zudem ist die Anbindung an ein Computernetzwerk und die Übertragung der vergleichsweise großen Bilddateien erforderlich.
In einem weiteren Verfahren wird ein weißes Papierblatt einer Standardgröße verwendet. Der Fuß wird auf das Blatt aufgestellt und per Smartphone-Kamera ein Bild von oben aufgenommen, so daß die Papierkanten sowie Fersenpunkt, Fußspitze und weitere Meßpunkte der Fußkontur sichtbar sind. Die Auswertung erfolgt manuell durch den Benutzer im Rahmen eines dialog-orientierten Computerprogramms, das auf dem Smartphone ausgeführt wird. Dabei verschiebt der Benutzer interaktiv Grenzlinien solange, bis diese mit Kanten des Papierblatts übereinstimmen bzw. Extrempunkte der Fußaussenkontur berühren. Nachteilig ist die Fehleranfälligkeit der Interaktion, weil es in vielen Fällen nicht möglich ist, die Grenzlinien in dem aufgenommenen Projektionsbild eindeutig und richtig zu paltzieren. Ausserdem gestaltet sich die Bildaufnahme schwierig, da auf dem Bild alle 4 Kanten des Papierblatts und die zu bestimmenden Extrempunkte der Fußaussenkontur zu sehen sein müssen.
Aus DE10 2011 121 086A1 ist ein Meßsystem und ein Verfahren bekannt, bei dem der Fuß auf einem Papier einer Standardgröße auf dem Boden platziert wird, mittels einer Smartphonekamera von oben oder schräg oben aufgenommen wird und die bekannten Abmaße des Papiers dazu benutzt werden, in Pixeln gemessene Meßstrecken im Bild in metrische Maße umzurechnen. Dabei ergibt sich das Problem, daß die eindeutige Rückprojektion von Meßstrecken im Bild in den Meßraum nicht immer möglich ist, insbesondere, wenn die Kamera schräg zum Boden ausgerichtet wird. Beispielsweise lassen sich bei einer Aufnahme des Fußes und des Blattes schräg von vorn die Blattlängskanten im Bild finden und bei Kenntnis der wahren metrischen Breite des Blattes in Pixeln gemessene Streckenmasse von Strecken, die senkrecht zu den Blattlängskanten verlaufen, in metrische Maße umrechnen. Aufgrund der vorliegenden perspektivischen Projektion lassen sich damit aber Strecken parallel zu den Blattkanten nicht exakt aus den Pixelkoordinaten in metrische Koordinaten umrechnen. In der Konsequenz entstehen Meßfehler. Behelfen kann man sich, indem man die Kamera bzw. das Smartphone parallel zur Ebene des Bodens bzw. des Blattes ausrichtet. Dies erschwert aber die Handhabung des Meßsystems durch den Anwender erheblich, so daß die allgemeine Anwendbarkeit insbesondere für Benutzer, die weniger versiert mit Endgeräten umgehen können, nicht mehr gegeben ist.
Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Vermessungssystem für die Vermessung von Gliedmaßen bereitzustellen, das eine exakte Vermessung von Messstrecken in aufgenommenen Projektionsbildern ermöglicht und den Anwender bei der Ausrichtung der optischen Aufnahmevorrichtung möglichst wenig einschränkt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Vermessungssystem zur Vermessung von Gliedmaßen, insbesondere zur Bestimmung biometrischer Daten des menschlichen Fußes, bestehend aus einer Referenzplatte mit bekannten Abmaßen, auf der wenigstens ein zu vermessender Körper platziert wird, und einer frei oder nahezu frei beweglichen baulichen Einheit, die aus einer optischen Aufnahmevorrichtung, aus einer Bedienvorrichtung, aus einer Auswertevorrichtung, die ausgebildet ist, aus Aufnahmen der Aufnahmevorrichtung Vermessungsdaten oder biometrische Daten wenigstens eines zu vermessenden Körpers zu bestimmen, aus einem Orientierungssensor zur Bestimmung der räumlichen Orientierung der Aufnahmevorrichtung und aus einer Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Messergebnissen der Vermessung besteht, wobei die Schritte Positionierung und Ausrichtung wenigstens eines Messobjekts, Aufnahme wenigstens eines zweidimensionalen Projektionsbildes mittels einer optischen Aufnahmevorrichtung von oben oder schräg oben, mit der Bildaufnahme zeitgleiche oder annähernd zeitgleiche Erfassung der vom Orientierungssensor erzeugten Daten, Ermittlung der Vermessungsdaten in dem wenigstens einen aufgenommenen Bild mittels Bildanalyseverfahren in der Auswertevorrichtung, Ausgabe der räumlichen Vermessungsdaten oder davon abgeleiteten Meßdaten auf der Ausgabevorrichtung angewendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitgleich oder nahezu zeitgleich mit der Bildaufnahme vom Orientierungssensor erzeugten Daten zusammen mit den durch das Bildanalyseverfahren gewonnenen Daten zum Zwecke der Bestimmung der Vermessungsdaten oder der biometrischen Daten in der Auswertevorrichtung verwendet werden, gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht dabei in der Verwendung von Orientierungsdaten aus Sensoren, die in die bauliche Einheit des Meßsystems integriert sind, zum Zwecke der Ermittlung von Messwerten des zu vermessenden Messobjekts. Derartige Sensoren sind heute häufig in Endgeräten wie Smartphones oder Tablet-PCs integriert und liefern Signale, mit deren Hilfe jederzeit die räumliche Orientierung des Endgeräts bestimmt werden kann. Beispiele für derartige Sensoren sind magnetische oder gyroskopische Sensoren. Mit ihrer Hilfe lassen sich die Kippwinkel bestimmen, die die Längsachse bzw. die Querachse des Endgeräts mit der Horizontalebene und damit im allgemeinen mit der Ebene des Bodens bilden. Diese Winkel geben somit Aufschluß über die Orientierung der Kamera-Bildebene bzgl. der Ebene des Bodens bzw. einer als Referenz benutzten Platte mit bekannten Abmaßen. Da die Sensoren ihre Daten mit einer hohen zeitlichen Auflösung zur Verfügung stellen, kann zeitgleich oder annähernd zeitgleich mit der Bildaufnahme die räumliche Orientierung der Kamera-Bildebene erfasst und für die Berechnung der Messdaten verwendet werden. Die gemessenen Kippwinkel können als Teil der extrinsischen Kameraparameter betrachtet werden, wie sie für die Rückprojektion von Messpunkten oder Messstrecken aus der Kamerabildebene in den dreidimensionalen Messraum benötigt werden. Da bei Einsatz eines mobilen Endgeräts für die Messaufgabe nicht alle extrinsischen Kameraparameter bekannt sind bzw. bestimmt werden können, was insbesondere die Position der Kamera im Messraum betrifft, wird ein Rechenalgorithmus vorgeschlagen, der die Orientierungsdaten mit weiteren, insbesondere durch automatisierte Bildanalyse gewonnenen Daten verknüpft, um bestimmte Maße des Messobjekts zu bestimmen. Die Bildanalyse wird ebenso wie der Rechenalgorithmus auf der Auswerteeinheit des Endgeräts ausgeführt und stellt dem Rechenalgorithmus Daten wie etwa die in Pixeln gemessene Breite der vorderen Kante der als Referenz benutzten Platte zur Verfügung.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere Merkmale, zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben, unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Abbildungen verwiesen wird. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung der Referenzplatte und des Projektionsraums mit den Koordinatensystemen der Bildebene und des Projektionsraums und der für den Vermessungsalgorithmus bedeutsamen Punkte, Strecken und Geraden und
2 eine schematisierte Darstellung eines aufgenommenen Projektionsbilds
1 zeigt eine schematische Darstellung der Referenzplatte und des Projektionsraums, betrachtet von seitlich, bei geneigter Ausrichtung der Kamera mit dem Kippwinkel φ zwischen Kamerabildebene und Oberfläche der Referenzplatte (10). Dabei steht der Fuß (8) auf einer rechteckigen Referenzplatte (10) mit bekannten Abmaßen, so daß die Ferse eine senkrechte Begrenzungsfläche (7), gerade berührt. Die Referenzplatte kann aus Holz, Metall, Kunststoff oder anderen festen Materialien bestehen. Zur einfacheren Abgrenzung im Rahmen der Bildanalyse trägt sie zweckmäßigerweise eine Farbe, die stark mit der Farbe des Meßobjekts kontrastiert. Ein guter Farbkontrast kann beispielsweise durch Verwendung dunkler Socken auf einer weissen oder hellen Platte erzeugt werden. Durch Verwendung einer Leuchtplatte, bei der von der Plattenoberfläche Licht abgegeben wird, beispielsweise durch ein LED-Panel oder eine Elektroluminiszenzfolie, kann ein besonders guter Kontrast, auch bei Verwendung heller Socken, erzeugt werden. Im Ausführungsbeispiel ist die Referenzplatte in einen podestartigen Kasten (1) so integriert, daß die obere Horizontalfläche des Kastens größtenteils durch die Referenzplatte gebildet wird. Alternativ kann die Referenzplatte auf dem Fußboden aufgelegt werden oder in diesen integriert sein. Denkbar sind auch weitere Integrationsmöglichkeiten der Platte, etwa in eine herausziehbare Schublade eines Schrank- oder Regalsystems. Bei bekannter Länge der Referenzplatte ist für die Bestimmung der Fußlänge die Strecke l zwischen Fußspitze (3) und vorderer Kante der Referenzplatte (4) zu vermessen.
Das für Projektionsrechnungen häufig verwendete Modell der Lochkamera wird der Optik der Kameras, wie sie in Smartphones oder Tablet-PCs zum Einsatz kommen nicht gerecht und wird daher in das Modell der gaußschen Optik mit dicker Linse dadurch überführt, daß anstatt der fokalen Länge f der Kameraoptik die prinzipale Länge c verwendet wird1

1: C. Steger, M. Ulrich, C. Wiedemann, Machine Vision Algorithms and Applications, pp 18–24, Wiley, Weinheim, 2008.

Der Fokuspunkt der Kamera wird mit F bezeichnet. In ihm schneiden sich alle Projektionsstrahlen der perspektivischen Projektion. Es wird ein kartesisches Raumkoordinatensystem so aufgespannt, daß F sein Ursprung ist, die x-Achse parallel zur Projektionsbildebene bzw. Kamera-Bildebene verläuft und die y-Achse senkrecht auf der Kamera-Bildebene steht und somit mit der optischen Mittelachse zusammenfällt. Die Kamera-Bildebene hat einen Abstand zum Fokuspunkt F, der der prinzipalen Länge c (6) der Kameraoptik entspricht. Die u-Achse der Kamera-Bildebene ist in 1 als Pfeil dargestellt. Bei der Projektion wird die Fußspitze (3) in den Punkt A mit den Koordinaten (x₁, c) der Kamera-Bildebene und ein Punkt der vorderen Kante der Referenzplatte (4) in den Punkt B mit den Koordinaten (x₂, c) der Bildebene abgebildet. Im Projektionsbild kann die Distanz zwischen den Punkte A und B in Pixeln gemessen werden. Benötigt für die Berechnung der Strecke l wird die Distanz l' zwischen den Punkten B und D. Der Punkt D ergibt sich durch Schneiden der durch B verlaufenden, zur Ebene des Bodens parallelen Geraden mit der Projektionsgeraden durch F und A. Dieser kann wie folgt berechnet werden:
Zunächst wird die Gerade FA durch die Punkte F und A bestimmt. Diese verläuft durch den Ursprung und hat damit als y-Achsen Abschnitt den Wert 0. Ihre Steigung ist
Damit ergibt sich die Geradenformel:
Für die Gerade AB durch die Punkte A und B gilt: y = c (2)
Die Gerade BD durch die Punkte B und D ergibts sich aus der Geraden AB durch Drehung um den Winkel φ im Uhrzeigersinn im Drehpunkt B: m = tanφ y = –tanφ·x + c + tanφ·x₂ (3)
D wird durch Schneiden der geraden BD mit der Geraden FA berechnet. Hierzu werden (1) und (3) gleichgesetzt und nach x aufgelöst:
Durch Einsetzen von x in Gleichung 1 kann y am Punkt D berechnet werden. Die Länge l' der Strecke BD ergibt sich wie folgt:
Nun kann 1 berechnet werden: l = a·l' / a' (6)
Dabei ist a die bekannte Länge der vorderen Kante der Referenzplatte und a' die Länge der vorderen Kante der Referenzplatte im Projektionsbild bzw. auf dem Bildsensor der Kamera. Gleichung (6) ergibt sich aus den Abbildungseigenschaften der Zentralprojektion bei waagrechter Ausrichtung der Kamera bzgl. ihrer kürzeren Achse. Wenn a' die Länge der Strecke a auf dem Sensorchip ist und z die Entfernung der Strecke a vom Fokuspunkt, dann gilt: a' / a = c / z ⇒ z = ca· / a' (7)
Ebenso gilt: l' / l = c / z ⇒ l = l'·z / c (8)
Durch Einsetzen von (7) in (8) erhält man: l = l'·c·a / c·a' = a·l' / a'
2 zeigt ein schematisiertes Projektionsbild, wie es in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Kamera des Meßsystems aufgenommen worden sein könnte. Dabei bezeichnen die eingezeichneten Strecken Distanzmaße in Pixeln, die dem Bild durch Bildanalyse entnommen werden können bzw. bekannt sind:

h: halbe Bildhöhe in Pixeln
i: Anzahl Pixel bis zur Fußspitze
j: Anzahl Pixel bis zur vorderen Kante der Referenzplatte
k: Breite der vorderen Kante der Referenzplatte in Pixeln

Aus den im Projektionsbild durch Bildanalyse ermittelten Pixeldistanzen i, j und dem Parameter h können die Pixeldistanzen der Fußspitze und der vorderen Kante der Referenzplatte zur Bildmitte bestimmt werden und durch Multiplikation der jeweiligen Pixelanzahl mit der bekannten Länge eines Pixels auf dem Sensorchip der Kamera die Längen bzw. Koordinaten x₁ und x₂ berechnet werden. Ebenso kann aus k durch Multiplikation mit der Pixellänge auf dem Sensorchip die Länge a' berechnet werden. Der Abstand z zwischen Fokuspunkt und vorderer Kante der Referenzplatte kann in ausreichend genauer Näherung abgeschätzt werden und entspricht der Höhe der Kamera über der Referenzplatte bei der Bildaufnahme. Der Kippwinkel φ wird aus den vom Orientierungssensor oder den Orientierungssensoren bei der Bildaufnahme bereitgestellten Daten berechnet.
Das in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Berechnungsverfahren geht davon aus, daß die mit u bezeichnete Längsachse der Kamera-Bildebene schräg zur Oberfläche der Referenzplatte verlaufen kann, während die Mittelachse, die parallel zur kürzeren Seite des Projektionsbildes verläuft, senkrecht zur u-Achse steht und mit v bezeichnet wird, parallel oder annähernd parallel zur Ebene des Bodens verläuft. Alternativ dazu kann das Smartphone oder der Tablet-PC durch den Anwender auch im Querformat, das üblicherweise als Landscape-Format bezeichnet wird, gehalten werden. Dabei kann die kürzere v-Achse mit der Ebene der Referenzplatte einen von Null verschiedenen Winkel φ bilden, während die u-Achse parallel oder annähernd parallel zur Ebene der Referenzplatte verläuft. Die Parameter des oben beschriebenen Rechenverfahrens sind dann entsprechend anzupassen.
In einer alternativen Ausführungsform sind auf der Referenzplatte optische Markierungen mit bekanntem Abstand zueinander oder mit bekannter Ausdehnung angebracht. Diese können zusätzlich zu den bekannten Abmaßen der Referenzplatte oder alternativ dazu verwendet, um die in Pixeln gemessenen Distanzen im Projektionsbild in metrische Distanzwerte umzurechnen. Weiterhin kann anstatt einer rechteckigen Referenzplatte eine anders geformte Referenzplatte verwendet werden, etwa eine quadratische, runde, halbrunde oder elliptische Platte. Der beschriebene Auswerte- und Rechenalgorithmus wird dann so angepasst, dass charakteristische Maße, die sich aus der Form der Referenzplatte ergeben, beispielsweise der Durchmesser einer kreisscheibenförmigen Platte, als Referenz herangezogen werden.
Eine vorteilhafte Erweiterung besteht darin, daß die von dem oder den Orientierungssensoren bereitgestellten Daten laufend ausgewertet werden und während des Vorgangs der Bildaufnahme akustische oder optische Signale erzeugt werden, die den Anwender bei der Ausrichtung des Endgeräts unterstützen. So kann beispielsweise auf der Ausgabeeinheit ein Symbol ähnlich einer Wasserwaage dargestellt werden, bei dem sich eine Kugel, die eine Luftblase symbolisiert, in einem Rechteck, das einen Glaszylinder symbolisiert, sich entsprechend der Neigung des Endgeräts bewegt, so daß der Anwender die Ausrichtung des Endgeräts in Bezug auf den Winkel zwischen Längsachse des Rechtecks und Ebene der Referenzplatte besser einschätzen kann.
Kennzeichnend für die Erfindung ist, daß das Problem der Unbestimmtheit der extrinsischen und intrinsischen Kameraparameter, wie sie für die Rückprojektion von Messpunkten oder Messstrecken aus dem Projektionsbild in den dreidimensionalen Messraum benötigt werden, dadurch gelöst wird, daß die räumliche Ausrichtung der Kamera-Bildebene aus Daten von dem oder den Orientierungssensoren des Endgeräts, die zeitgleich oder annähernd zeitgleich mit der Bildaufnahme erfasst werden, bestimmt wird und zusammen mit weiteren Daten, die durch die Analyse des aufgenommenen Bildes gewonnen werden, über einen auf der Auswerteeinheit ausgeführten Rechenalgorithmus verknüpft werden, so daß sich bestimmte Längenmaße des Messobjekts exakt berechnen lassen.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
Bezugszeichenliste

1: Podest
2: Punkt auf der Oberfläche der Referenzplatte, der in Bildmitte projiziert wird
3: Fußspitze
4: Vordere Kante der Referenzplatte
5: Meßstrecke l (zwischen vorderer Kante der Referenzplatte und Fußspitze)
6: prinzipale Distanz
7: Vertikale Begrenzungsfläche
8: Fuß
9: Projektionsbild
10: Referenzplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2241209 A1 [0004]
DE 202006014657 U1 [0004]
DE 102011121086 A1 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

C. Steger, M. Ulrich, C. Wiedemann, Machine Vision Algorithms and Applications, pp 18–24, Wiley, Weinheim, 2008 [0015]

Claims

Vermessungssystem zur Vermessung von Gliedmaßen, insbesondere zur Bestimmung biometrischer Daten des menschlichen Fußes, bestehend aus einer Referenzplatte mit bekannten Abmaßen, auf der wenigstens ein zu vermessender Körper platziert wird, und einer frei oder nahezu frei beweglichen baulichen Einheit, die aus einer optischen Aufnahmevorrichtung, aus einer Bedienvorrichtung, aus einer Auswertevorrichtung, die ausgebildet ist, aus Aufnahmen der Aufnahmevorrichtung Vermessungsdaten oder biometrische Daten wenigstens eines zu vermessenden Körpers zu bestimmen, aus einem Orientierungssensor zur Bestimmung der räumlichen Orientierung der Aufnahmevorrichtung und aus einer Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Messergebnissen der Vermessung besteht, wobei die Schritte Positionierung und Ausrichtung wenigstens eines Messobjekts, Aufnahme wenigstens eines zweidimensionalen Projektionsbildes mittels einer optischen Aufnahmevorrichtung von oben oder schräg oben, mit der Bildaufnahme zeitgleiche oder annähernd zeitgleiche Erfassung der vom Orientierungssensor erzeugten Daten, Ermittlung der Vermessungsdaten in dem wenigstens einen aufgenommenen Bild mittels Bildanalyseverfahren in der Auswertevorrichtung, Ausgabe der räumlichen Vermessungsdaten oder davon abgeleiteten Meßdaten auf der Ausgabevorrichtung angewendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitgleich oder nahezu zeitgleich mit der Bildaufnahme vom Orientierungssensor erzeugten Daten zusammen mit den durch das Bildanalyseverfahren gewonnenen Daten zum Zwecke der Bestimmung der Vermessungsdaten oder der biometrischen Daten in der Auswertevorrichtung verwendet werden.
Vermessungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzplatte, auf der das wenigstens eine Meßobjekt platziert wird, durch eine Leuchtplatte gebildet wird.
Vermessungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzplatte in die Oberfläche eines betretbaren podestförmigen Aufbaus integriert ist.
Vermessungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzplatte in den Fußboden integriert ist.
Vermessungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine mit der Referenzplatte mittelbar oder unmittelbar fest verbundene vertikale Begrenzungsfläche zur Ausrichtung des wenigstens einen Meßobjekts verwendet wird.
Vermessungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Referenzplatte optische Referenzmarkierungen mit bekanntem Abstand zueinander oder mit bekannter Ausdehnung angebracht sind.
Vermessungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Prozesses der Bildaufnahme durch die Ausgabevorrichtung optische oder textuelle oder akustische Signale erzeugt werden, die dem Anwender Hinweise über die aktuelle Ausrichtung der Bildaufnahmeeinheit in Bezug zu dem wenigstens einen Messobjekt und/oder der Referenzplatte und/oder über deren Eignung für die exakte Bestimmung von Vermessungsdaten oder biometrischen Daten des Messobjekts geben.