Faszinierend ist das Gebilde unserer Füße und Beine. Unsere Füße sind die robustesten, aber oft mißhandelten und vernachlässigsten Körperteile, die jeden von uns jährlich um rund 2 Millionen Schritte vorwärts bringen. Glaubt man den medizinischen Statistiken, so haben 70 von 100 Menschen ständig oder zeitweise Fußbeschwerden.
Um den Konsumenten und das Verkaufspersonal bei der Entscheidung der optimalen Fußbekleidung objektiv zu unterstützen, wurde das FootPrint System von mir mitentwickelt und programmiert. Dabei wird der Fußumriß auf einem Digitalisiertablett aufgezeichnet und anhand weiterer Kriterien die passenden Schuhe aus einer Datenbank mit gängigen Schuhmodellen ausgewählt. Das System FootPrint wird bundesweit in mehreren Intersport-Filialen erfolgreich eingesetzt. Nach meinem bisherigen Kenntnisstand befinden sich keine vergleichbaren Systeme im Umlauf.
Gegenstand dieser Diplomarbeit ist die Weiterentwicklung des bestehenden Systems, um die Möglichkeit der automatischen Vermessung der Füße und Bestimmung des Fußtyps. Der Einsatz eines Flachbettscanner ermöglicht ein Bild in digitaler Form von der Fußunterseite. Durch Segmentierung der Bilddaten und weiterer Verfahren der Bildverarbeitung werden der Fußumriß und der Fußtyp bestimmt. Die Resultate aus der Fußumriß- und der Fußtypanalyse fließen in die Minimierung der Probleme bei der Schuhauswahl.
Die Arbeit gliedert sich nun wie folgt: Kapitel 2 beinhaltet neben einer Einführung in die Anatomie und Physiologie des Fußes ein Überblick über die Fußdeformationen und Fußvermessung. Außerdem wird der Aufbau einer Fußbekleidung erklärt und die internationalen Kennzeichnungssysteme vorgestellt. Kapitel 3 gibt einen Überblick über die verschiedenen Methoden der Vermessung. In Kapitel 4 werden die verwendeten Verfahren der Bildverarbeitung vorgestellt. Kapitel 5 behandelt die Fußtyperkennung, Vermessung und Anpassung von Füßen in Fußbekleidungen auf Basis der in Kapitel 4 erzielten Resultate. Einige Aspekte der Implementierung werden in Kapitel 6 beschrieben. In Kapitel 7 werden praxisorientierte Anwendungsmöglichkeiten vorgestellt. Abschließend werden die Ergebnisse der verwendeten Verfahren in einer Zusammenfassung beschrieben.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Grundlagen der Füße und Fußbekleidungen
- 2.1 Anatomie und Physiologie des Fußes
- 2.2 Fußdeformationen
- 2.2.1 Normalfuß
- 2.2.2 Spreizfuß
- 2.2.3 Knick-Senkfuß
- 2.2.4 Senkfuß
- 2.2.5 Plattfuß
- 2.2.6 Hohlfuß
- 2.3 Dokumentierbarkeit der Untersuchung des Fußes
- 2.4 Fußmessung
- 2.4.1 Eindimensionale Fußmessung
- 2.4.2 Zweidimensionale Fußmessung
- 2.4.3 Dreidimensionale Fußmessung
- 2.5 Der Aufbau der Fußbekleidung
- 2.6 Die richtige Fußbekleidung
- 2.7 Schuhgrößen
- 2.7.1 Das metrische Längenmaß
- 2.7.2 Das französische Längenmaß (deutsche Größen)
- 2.7.3 Das englische Längenmaß
- 2.7.4 Das amerikanische Längenmaß
- 2.7.5 Umrechnung der Kennzeichnungssysteme
- 2.7.6 Schuhweite
- 3 Methoden der Vermessung
- 3.1 Überblick
- 3.2 Mechanische Koordinatenmeßsysteme
- 3.3 Messung mit der Laserlinie
- 3.4 Messung mit dem codierten Lichtansatz
- 3.5 Flachbettscanner
- 4 Segmentierung und Merkmalsextraktion
- 4.1 Überblick
- 4.2 Bildanalyse
- 4.3 Bildsegmentierung
- 4.4 Das Verfahren von Otsu
- 4.5 Anwendung der Segmentierung
- 4.6 Merkmalsextraktion
- 4.7 Polares Abstandsmaß
- 4.8 Hauptachsen durch orthogonale Regression
- 4.9 Splinekurven
- 5 Durchführung der Fußtyperkennung und Vermessung
- 5.1 Überblick
- 5.2 Ablauf der Fußtyperkennung
- 5.3 Vermessung von Fußprofilen
- 5.4 Vermessung von Fußbekleidung
- 5.5 Anpassung des Fußes in eine Fußbekleidung
- 6 Implementation
- 6.1 Überblick
- 6.2 Verwaltung der Fußbekleidungen und Füße
- 6.3 Hauptprogramm
- 7 Praxisorientierte Anwendungen
- 7.1 Interaktives Vermessungs- und Anpassungssystem
- 7.2 Automatisches Vermessungs- und Anpassungssystem
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit zielt auf die Weiterentwicklung eines bestehenden Systems zur optimalen Auswahl von Fußbekleidung ab. Der Fokus liegt auf der Automatisierung der Fußvermessung und -typerkennung mittels eines Flachbettscanners und digitaler Bildverarbeitung.
- Automatisierung der Fußvermessung
- Fußtyperkennung durch Bildanalyse
- Entwicklung eines interaktiven und automatischen Vermessungssystems
- Anpassung von Fußformen an Schuhmodelle
- Implementierung und praktische Anwendung der entwickelten Methoden
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit beschreibt die Weiterentwicklung des FootPrint Systems zur automatisierten Vermessung von Füßen und Bestimmung des Fußtyps mittels eines Flachbettscanners und Bildverarbeitung. Das bestehende System zeichnet den Fußumriss nach, die Erweiterung ermöglicht die automatische Analyse von digitalen Fußabdrücken zur Optimierung der Schuhauswahl.
2 Grundlagen der Füße und Fußbekleidungen: Dieses Kapitel liefert grundlegende Informationen über die Anatomie und Physiologie des Fußes, verschiedene Fußdeformationen (Normalfuß, Spreizfuß, Knick-Senkfuß, Senkfuß, Plattfuß, Hohlfuß), Methoden der Fußmessung (eindimensional, zweidimensional, dreidimensional), den Aufbau von Fußbekleidung und internationale Schuhgrößen-Kennzeichnungssysteme. Es betont die Bedeutung von passendem Schuhwerk für Fußgesundheit und -wohlbefinden.
3 Methoden der Vermessung: Dieses Kapitel vergleicht verschiedene Methoden zur Vermessung von Fußprofilen, darunter mechanische Koordinatenmesssysteme, Laser-Triangulation und die kodierte Lichtansatz-Methode. Es wird argumentiert, warum ein Flachbettscanner für die vorliegende Anwendung am besten geeignet ist aufgrund seiner Reife, Kosteneffizienz und Eignung zur Aufnahme von Fußabdrücken im belasteten Zustand.
4 Segmentierung und Merkmalsextraktion: Das Kapitel beschreibt die Bildverarbeitungstechniken, die zur Analyse der gescannten Fußabdrücke verwendet werden. Es befasst sich mit der Bildsegmentierung (insbesondere dem Verfahren von Otsu) zur Trennung von Fuß und Hintergrund und der Extraktion relevanter Merkmale wie Fußumriss, Belastungspunkte und -zonen. Methoden zur Formbeschreibung, wie das polare Abstandsmaß und Spline-Kurven, werden erläutert.
5 Durchführung der Fußtyperkennung und Vermessung: Dieses Kapitel beschreibt die Implementierung der Fußtyperkennung basierend auf den extrahierten Merkmalen. Es erklärt den Ablauf der Fußtyperkennung, die Vermessung von Fußprofilen und Fußbekleidung sowie die Anpassung von Füßen an Schuhmodelle unter Verwendung der entwickelten Methoden. Internationale Schuhgrößen werden in Bezug zur Fußvermessung gesetzt.
6 Implementation: Das Kapitel beschreibt die Implementierung des Systems, einschließlich der Datenstrukturen, Algorithmen und der verwendeten Programmiersprache (Borland Pascal). Es erläutert die Verwaltung von Fuß- und Schuhdaten sowie den Ablauf des Hauptprogramms. Die Benutzeroberfläche wird als graphisch und benutzerfreundlich beschrieben.
7 Praxisorientierte Anwendungen: Dieses Kapitel präsentiert zwei Anwendungsmöglichkeiten des entwickelten Systems: ein interaktives System, das die aktive Mitarbeit des Fachverkäufers erfordert, und ein automatisches Selbstbedienungssystem. Die Vorteile beider Systeme werden hinsichtlich Effizienz und Kundenzufriedenheit diskutiert. Das Kapitel beinhaltet auch eine Kosten-Nutzen-Analyse der Systeme.
Schlüsselwörter
Fußvermessung, Bildverarbeitung, Flachbettscanner, Bildsegmentierung, Merkmalsextraktion, Fußtyperkennung, Schuhgrößen, Fußdeformationen, Paßform, automatische Schuhauswahl, interaktives System, automatisches System.
Häufig gestellte Fragen zur Diplomarbeit: Automatisierung der Fußvermessung und -typerkennung
Was ist das Thema dieser Diplomarbeit?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung eines Systems zur optimalen Auswahl von Fußbekleidung. Der Schwerpunkt liegt auf der Automatisierung der Fußvermessung und -typerkennung mittels eines Flachbettscanners und digitaler Bildverarbeitung. Ziel ist die Entwicklung eines interaktiven und automatischen Vermessungssystems zur Verbesserung der Passform von Schuhen.
Welche Methoden der Fußvermessung werden behandelt?
Die Arbeit untersucht verschiedene Methoden der Fußvermessung, darunter eindimensionale, zweidimensionale und dreidimensionale Messungen. Im Detail werden mechanische Koordinatenmesssysteme, Laser-Triangulation, die kodierte Lichtansatz-Methode und die Verwendung eines Flachbettscanners verglichen. Der Flachbettscanner wird aufgrund seiner Eignung zur Aufnahme von Fußabdrücken im belasteten Zustand als optimale Methode identifiziert.
Welche Bildverarbeitungstechniken werden angewendet?
Die Analyse der gescannten Fußabdrücke erfolgt mittels Bildverarbeitungstechniken. Die Bildsegmentierung, insbesondere das Verfahren von Otsu, dient zur Trennung von Fuß und Hintergrund. Die Merkmalsextraktion umfasst die Bestimmung des Fußumrisses, der Belastungspunkte und -zonen. Zur Formbeschreibung werden das polare Abstandsmaß und Spline-Kurven eingesetzt.
Wie funktioniert die Fußtyperkennung?
Die Fußtyperkennung basiert auf den extrahierten Merkmalen aus der Bildverarbeitung. Der Ablauf beinhaltet die Analyse der Fußform und -größe, um verschiedene Fußtypen (z.B. Normalfuß, Spreizfuß, Senkfuß) zu identifizieren. Diese Informationen werden dann zur Bestimmung der optimalen Schuhgröße und -form verwendet.
Wie wird die Passform von Schuhen berücksichtigt?
Die Arbeit beschreibt die Anpassung von Fußformen an Schuhmodelle unter Verwendung der entwickelten Methoden. Internationale Schuhgrößen werden in Bezug zur Fußvermessung gesetzt, um eine optimale Passform zu gewährleisten. Das System ermöglicht sowohl die interaktive Anpassung durch einen Fachverkäufer als auch die automatische Bestimmung der passenden Schuhgröße.
Welche Systeme werden implementiert?
Es werden zwei Systeme implementiert: ein interaktives System, das die aktive Mitarbeit des Fachverkäufers erfordert, und ein automatisches Selbstbedienungssystem. Die Vorteile beider Systeme bezüglich Effizienz und Kundenzufriedenheit werden diskutiert. Die Implementierung erfolgt in Borland Pascal und beinhaltet eine graphische Benutzeroberfläche.
Welche Fußdeformationen werden betrachtet?
Die Arbeit berücksichtigt verschiedene Fußdeformationen, darunter Normalfuß, Spreizfuß, Knick-Senkfuß, Senkfuß, Plattfuß und Hohlfuß. Die Kenntnis dieser Deformationen ist essentiell für die korrekte Vermessung und die Auswahl der passenden Fußbekleidung.
Welche Schuhgrößen-Kennzeichnungssysteme werden behandelt?
Das Kapitel 2.7 beschreibt verschiedene internationale Schuhgrößen-Kennzeichnungssysteme, darunter das metrische Längenmaß, das französische Längenmaß (deutsche Größen), das englische und das amerikanische Längenmaß. Die Arbeit beinhaltet auch die Umrechnung zwischen diesen Systemen.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Schlüsselwörter sind: Fußvermessung, Bildverarbeitung, Flachbettscanner, Bildsegmentierung, Merkmalsextraktion, Fußtyperkennung, Schuhgrößen, Fußdeformationen, Passform, automatische Schuhauswahl, interaktives System, automatisches System.
- Quote paper
- Diplom Informatiker Erdogan Altekin (Author), 1997, Methoden der Vermessung und Auswertung von Fußprofilen zur optimalen Erstellung und Anpassung von Fußbekleidung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/15048
