第1章绪论
1.1研究背景
医用压力袜要想取得良好的疗效，必须根据病人的腿部尺寸如高度、围度信息进行腿部体型分析，从而定制相应的压力袜，才能在使用过程中提供合适的压力，满足缓压治疗的效果。若袜子过于宽松，产生的压力过小，不能有效地施加压力；相反，若袜子偏小，过于紧绷，就会产生较大的压力，让病人感觉不舒服、难受，使得他们不愿意使用，而且不同的病人需要施加不同的压力。因此通过测量获取病人腿部尺寸数据显得尤为重要。但是，国内企业提供的医用压力袜号型选择范围小。据调查，可供选择的尺寸只有大中小三个尺码，而病人腿部的实际尺寸却存在很大差异，因此许多病人实际所需压力袜号型与市面提供的压力袜尺码不相符，从而严重影响治疗效果。例如，穿着同一个尺码的压力袜，对不同腿部体型病人的治疗效果会截然不同。对某类病人腿部治疗效果显著的压力袜号型却对另一类病人的疗效微弱，特别是那些腿部体型和提供尺码相差较大的病人，穿上去还很难受。要给病人穿上号型匹配的压力袜进行有效地治疗，首先要准确测得其腿部各个关键点处的高度和围度尺寸数据，而当前要获得病人腿部的尺寸数据，需要护士用传统的皮尺去测量得到，这样既增加了护士的工作量，也扩大了人为误差，从而使病人腿部体型与压力袜尺码的匹配度下降。综上所述，要想使用医用压力袜有效的治疗静脉曲张，迫切的需要研发出一套医用压力袜号型推荐系统，该系统可以准确的实现人体腿部尺寸的精确测量，并能根据人体腿部尺寸自动推荐压力袜号型。本系统有助于医用压力袜企业实现批量定制生产模式，为企业增强市场竞争力，提升该行业的快速反应能力，带来较高的经济效益。
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1.2国内外研究概况
人体测量技术在近几十年的发展中，大致经历了由接触式到非接触式、由二维到三维，并向自动测量和利用计算机测量、处理和分析的方向发展。
(1)传统接触式测量方式。传统的人体测量通常使测量工具与人体直接接触，直接测出人体各部位竖向、横向、斜向及周长等体表面上的长度。最常用的是马丁测量法，主要利用卷尺、触角计等工具[1]，其操作简单，被广泛使用。但是，由于该方法主要建立在手工测量的基础之上，测量者的操作手法、对人体测量部位的判断等等，不可避免地影响了测量结果的精确性；同时，测量越细致，测量时间越长，往往使被测者感到疲劳和窘迫。此方法工具简单、测量方便，但是不同测量者手法差异较大，费时费力。
(2)非接触式测量方式。人们一直在研究开发非接触式人体尺寸自动测量技术，以代替传统的手工测量方法。非接触式人体测量技术弥补了传统接触式人体测量的不足，能方便、快速、准确获得人体数据。以现代光学为基础，融光电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体，将被测对象的图像信息当作检测和传递的载体加以利用，从图像中提取有用的信息。
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第2章基于激光三维扫描的压力袜号型推荐系统整体方案设计
2.1压力袜号型规格库的建立
压力袜要想取得良好的疗效，必须根据病人的腿部尺寸信息进行腿部体型分析，从而定制相应的压力袜，才能在使用过程中提供合适的压力，满足缓压治疗的效果。要想实现这个目的必须建立在完善的压力袜号型规格库的基础上，而号型规格库是通过分析大量的人体腿部数据信息得到的，号型规格库中包括各控制部位的尺寸和腿部体型特征，其本质就是对人体腿部进行分类并将分类标准量化建档。人体腿部的尺寸有很多，如何提取出几个关键的能很好的反映人体腿部形态的特征参数对于号型库有效、准确的建立是至关重要的。根据企业提供的顾客人体数据，首先必须对这些数据进行处理，找到各数据间的关系，把相关性的数据归为一类，从而提取出具有代表性的腿部特征参数。在多元统计分析中，因子分析是基本的处理复杂数据集的数值分类方法，该方法能够对所研究对象进行分类，能够从多元指标的数据中提取特征指标，简化数据，得到较少的综合指标来表达原先用较多指标所反映的事物特征，从而使分析得以简化。因此本文将借助因子分析的方法对原始变量进行归类，分析人体腿部特征，提取出腿部特征参数。再根据提取出腿部特征参数，对腿部体型进行分类并计算出各个号型相对应的各控制部位的尺寸。如图2.1所示为号型规格库建立流程图。
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2.2激光三维扫描系统的原理及设计
考虑到整个系统需要实现的功能和性价比，在进行系统总体分析的基础上，比较了常见的三维腿部测量法，采用基于激光三维扫描的腿部测量系统。激光三维扫描技术是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集点的三维坐标、反射率和纹理等信息，快速复建出被测物体的三维模型及线、面、体等各种图像数据。由于激光三维扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，激光三维扫描技术也被认为是从单点测量进化到面测量的革命性技术突破。用激光来扫描物体的技术是目前三维扫描中应用非常广泛的一项技术，由于不需要位相展开，可用于突变和复杂面型的测量。三维全身扫描仪釆用线激光投影的多扫描头方案，激光线水平投射在人体腿部，采用四个扫描头成一定角度分布在人体四周来克服遮挡。扫描时各个扫描头保持在同一水平，从大腿根部向下扫描，从图像中提取激光条纹中心曲线，依据三角测量原理，结合激光器的激光平面与定标矩阵，可恢复人体表面曲线几何信息，最后测量出腿部特征指标的尺寸。激光器和摄像机安装在垂直移动框架上，称为扫描头。在图2.7中激光线投射在人体的腿部，摄像机获得的图像显示在摄像机旁，水平投射的激光线在摄像机中为一条曲线代表腿部的形状，当扫描头从上向下不断移动，深度信息被获取，扫描头的高度信息也不断被测量。
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第3章压力袜号型规格库的建立......... 13
3.1人体腿部数据的处理 .........13
3.2人体腿型划分的研究......... 23
3.2.1人体腿型分类......... 23
3.2.2号型规格库开发工具的选择.........25
3.3本章小结......... 26
第4章激光三维腿型扫描系统的开发......... 27
4.1激光三维腿型扫描系统的结构设计......... 27
4.2激光三维腿型扫描系统硬件核心部件选型......... 30
4.3激光三维腿型扫描系统的软件开发......... 35
4.4 本章小结......... 55
第5章号型匹配系统的开发与实验分析......... 56
5.1号型匹配系统的软件框架设计......... 56
5.2号型匹配系统的软件界面开发......... 58
5.3实验与分析......... 60
5.4 本章小结......... 61
第5章号型匹配系统的开发与实验分析
5.1号型匹配系统的软件框架设计
整体框架设计软件的整体框架由欢迎界面、用户登陆窗体、数据库连接以及软件的主界面组成。软件主界面又包括：登陆管理模块、选型管理模块、数据管理模块、用户管理模块以及帮助文档模块。登陆管理模块主要为用户提供登陆或退出本系统功能，只有处于己登陆状态才能使用本系统的其他功能；选型管理模块为用户提供扫描和选型两个功能，其中扫描功能用于打开激光三维腿型扫描系统，而选型功能用来匹配用户腿部参数和压力袜数据库中的号型；数据管理模块主要为用户提供压力袜号型库中数据的浏览、新增、修改、删除等功能；用户管理模块主要为用户提供管理用户权限以及密码的修改等功能；帮助文档模块主要为用户提供使用本系统的帮助等功能。登陆管理模块分为登陆模块和退出模块。登陆模块中需要输入用户名，密码以及选择相应的数据库，系统会根据用户输入的用户名为用户分配不同的操作权限，操作权限的不同，用户可使用的系统中提供的模块功能也不同；退出模块中，一旦退出系统，系统中其他的功能，用户皆不可使用。
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结论
本文针对医用压力袜在测量和选型中存在的问题，开发出了一套基于激光三维扫描的腿部测量系统和一套医用压力袜号型推荐系统。主要工作总结如下：
1.通过对企业提供的大量的人体腿部的数据进行格拉布斯检验，相关性分析等数学处理，提取了人体腿部比较重要的11个特征参数，建立了一个较全面的压力袜的号型库。
2.根据激光测距原理设计了一套激光三维扫描系统，该系统可以实现对人体腿部的非接触自动测量。该扫描系统的开发主要包括两个方面：一是在对该系统的核心部件进行选型后根据所选部件的结构和尺寸完成了整个系统的结构的设计并完成了装置的搭建；二是在提取出激光条纹中心线后，将二维的数据转换成三维点云数据，并对点云数据进行了一系列的处理最终可以精确提取出本系统需要的人体腿部的特征参数。
3.建立了腿型尺寸与压力袜号型的映射关系，完成了号型归档软件的编写。使用VC++完成了号型归档算法的程序编写，完成了整个系统的界面的幵发，以及各功能模块的集成。
4.通过对人体进行一系列的腿型扫描实验表明，该系统操作简单、性能稳定、测量数据重现性好，能够满足工业应用的要求。
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参考文献（略）