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研究生:曾怡婷
研究生(外文):Yi-ting Tseng
論文名稱:利用影像處理分析足底壓力與尋找足底輪廓
論文名稱(外文):Analysis of the Plantar Pressure Distribution and Tracing of the Plantar Contour Using Image Processing
指導教授:蔡昆恊
指導教授(外文):Kuen-hsieh Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:紡織工程所
學門:工程學門
學類:紡織工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:足印參數主動輪廓模型足底壓力
外文關鍵詞:footprint parametersactive contourplantar pressure
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本文利用成本低、具可攜性且操作簡易之「Harris and Beath footprinting mat」擷取足底影像,藉由影像處理分析足底壓力分佈與尋找足底輪廓。在分析足底壓力分佈上,將取得的足底影像使用Kittler & Illingworth門檻值法和平滑處理後,得到具平滑效果的灰階影像,另外經實驗建立灰階值和壓力值的相關曲線,計算出足底壓力分佈與足底壓力重心位置,再將足底壓力分佈以彩色圖的方式呈現,以利於對足底壓力分佈進行分析,可作為改善足部問題的參考依據。在尋找足底輪廓上,以提高對比度及平滑處理之方法對足底影像進行影像處理,再利用目標吸引平均主動輪廓模型,將初始輪廓設於足印周圍,取得足底影像輪廓,藉此輪廓計算足弓指數、Chippaux-Smirak指數、足長與足寬。
經實驗結果證實利用「Harris and Beath footprinting mat」所取得之足底影像,藉由影像處理之方法計算出足底壓力重心位置,再將足底壓力分佈以彩色圖的方式呈現,能快速且精確地分析足底壓力分佈情形,了解足部問題,節省人工分析的時間和人力。利用目標吸引平均主動輪廓模型能準確地分割足底輪廓,進一步可計算出足印參數、足長和足寬,提高效率以減少更多的人力與時間,並可藉由足印參數了解足部問題,也可將足長、足寬應用在鞋楦的比對上,以找到合適此腳形的鞋子。
In this research the plantar image acquired by a low-cost, portable and easy handling "Harris and Beath footprinting mat" is applied for analysis of the plantar pressure distribution and tracing of the plantar contour using image processing. In analysis of the plantar pressure distribution, the Kittler & Illingworth threshold method and image smoothing are applied on the plantar image to obtain a smooth distribution of gray levels. Then the relationship between the gray levels and the pressure values is constructed through experiments, and the gray levels of the smoothed plantar image are transformed into pressure value pixel by pixel and the plantar center of pressure is located. In addition, those pressure values are expressed with colors on an image so as to show the plantar pressure distribution clearly. In tracing of the plantar contour the contrast of the plantar image is first increased and then smoothed. The snake with the attraction and even distance energy is applied for tracing of the plantar contour by setting the initial snake curve close to the edge of the plantar contour. Moreover, the arch index, the Chippaux-Smirak index, foot length and foot width are further calculated.
The experimental results show that through the process mentioned above the plantar pressure distribution and the plantar center of pressure can be accurately obtained quickly. By using those information the foot problems can be analyzed fast and less manpower is required. On the other hand the plantar contour can be detected using the snake with the attraction and even distance energies accurately. With the plantar contour detected the footprint parameters including the arch index and the Chippaux-Smirak index, foot length and foot width can be evaluated. Those footprint parameters can be used to analyze the foot problems, and foot length and foot width can be applied on checking shoe last so as to find appropriate shoes.
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅶ
表目錄 Ⅹ
第1章 前言
1.1 引言 1
1.2 研究動機與目的 3
第2章 原理
2.1 分析足底壓力分佈與尋找足底輪廓的流程圖 5
2.2 分析足底壓力分佈 7
2.2.1 Kittler & Illingworth 門檻值法 8
2.2.2 平滑法 9
2.2.3 足底壓力重心位置C.O.P(Center Of Pressure) 12
2.2.4 以四象限區分析足底重心位置 13
2.3 尋找足底輪廓 15
2.3.1 目標吸引平均主動輪廓模型原理 16
2.3.1.1 邊緣特徵 16
2.3.1.2 梯度運算子(Gradient Operator) 19
2.3.1.3 主動輪廓模型原理 20
2.3.1.4 貪心法(Greedy method) 22
2.3.1.5 目標吸引能量(Attraction energy) 23
2.3.1.6 平均能能量(Even distance energy) 24
2.3.1.7 目標吸引平均主動輪廓模型(Attraction and even distance energy for snakes) 25
2.3.1.8 設定點數以及初始輪廓 26
2.3.2 足部結構 28
2.3.3 足印參數 30
2.3.3.1 足弓指數 (Arch Index) 31
2.3.3.2 Chippaux-Smirak指數 (Chippaux-Smirak) 33
第3章 實驗
3.1 實驗材料與設備 34
3.2 擷取足底影像 35
3.3 程式介面 36
3.4 灰階值與壓力值的相關曲線 38
第4章 結果與討論U
4.1 分析足底壓力分佈 41
4.1.1 壓力值以彩色圖呈現 41
4.1.2 分析足底壓力重心位置 44
4.2 尋找足底輪廓 48
4.2.1 各權重對尋找邊緣過程的影響 49
4.2.1.1 改變滑鼠設點點數 50
4.2.1.2 改變目標吸引能量之權重 52
4.2.1.3 改變平均能能量之權重 54
4.2.1.4 改變彎曲能量之權重 56
4.2.1.5 改變外能能量之權重 58
4.2.2 計算足長和足寬及誤差修正 60
4.2.2.1 計算足長 60
4.2.2.2 計算足寬 61
4.2.2.3 足長與足寬誤差修正 62
4.2.3 足弓型態 63
4.2.3.1 中足弓 64
4.2.3.2 扁平足 66
4.2.3.3 高足弓 67
第5章 結論 69
參考文獻 70
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