紅外線激光掃描足底是一種基于光學(xué)非接觸測量的技術(shù)。

其基本原理是利用紅外激光作為投射光源，通過反射信號(hào)采集與幾何計(jì)算，獲取足底完整的三維形態(tài)數(shù)據(jù)。

與傳統(tǒng)接觸式測量方式相比，該方法具有精度高、效率快和不受外力干擾等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于足病診斷、步態(tài)分析及個(gè)性化鞋墊設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

1. 紅外激光投射
掃描系統(tǒng)通常采用紅外激光作為光源。

紅外波段具有不可見、安全性高及抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于人體表面測量。

投射方式一般分為兩類：其一為線束掃描方式，即將單條激光線投射到足底，配合掃描機(jī)構(gòu)逐步移動(dòng)以獲取全區(qū)域數(shù)據(jù)；其二為點(diǎn)陣或條紋投影方式，通過光學(xué)元件將激光擴(kuò)展為規(guī)則陣列或條紋，實(shí)現(xiàn)一次性覆蓋，能夠顯著提高測量效率。

2. 反射信號(hào)采集
激光照射到足底表面后，皮膚與角質(zhì)層會(huì)對(duì)光產(chǎn)生漫反射。

系統(tǒng)中的高速CCD/CMOS傳感器或紅外探測器負(fù)責(zé)接收反射信號(hào)。

足底不同區(qū)域的高度差異會(huì)引起反射光斑的偏移或條紋形變，從而為后續(xù)幾何計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為保證精度，采集設(shè)備通常要求具備高分辨率與高幀率，以準(zhǔn)確捕捉細(xì)微的曲率與凹凸特征。

3. 三角測量與結(jié)構(gòu)光原理
反射信號(hào)經(jīng)采集后，通過幾何方法計(jì)算足底的空間坐標(biāo)。常見方式有兩種：

• 三角測量法：激光發(fā)射器與探測器之間存在固定基線與夾角，根據(jù)光斑在探測器上的偏移量，結(jié)合三角關(guān)系即可求得目標(biāo)點(diǎn)的高度。

• 結(jié)構(gòu)光/條紋投影法：投射規(guī)則的點(diǎn)陣或條紋，當(dāng)其投射到不平整表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生形變。系統(tǒng)通過計(jì)算采集圖案與原始圖案的相位差異，推導(dǎo)出表面高度變化。

這兩種方法均可得到足底各點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息。

4. 三維模型重建
經(jīng)由測量獲取的大量坐標(biāo)點(diǎn)形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)集。

隨后通過插值、表面擬合及網(wǎng)格化處理，重建出連續(xù)的三維曲面模型。

該模型能夠提供包括足弓高度、足底曲率、前后掌接觸面積等關(guān)鍵參數(shù)，并可作為臨床診斷和矯形設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。若結(jié)合壓力傳感器，可進(jìn)一步疊加動(dòng)態(tài)受力分布，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)一體化分析。