ES3055861T3

ES3055861T3 - Scanning device with imaging and pressure-sensing functionality

Info

Publication number: ES3055861T3
Application number: ES21719750T
Authority: ES
Inventors: Laurence Schwartz; Kumar Rajan; Anthony Yezzi
Original assignee: Aetrex Inc
Current assignee: Aetrex Inc
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2026-02-16
Anticipated expiration: 2041-03-05
Also published as: EP4114260A1; US20220036572A1; CN115515486B; CN115515486A; US20240412395A1; EP4114260B1; CN122123681A; WO2021178776A1; EP4643773A2; US11900625B2; US11151738B2; US20210279900A1; DK4114260T3; EP4643773A3

Abstract

Las realizaciones de la presente divulgación se refieren a un dispositivo de escaneo que comprende una base de soporte, un panel de presión dispuesto sobre una superficie superior de la base de soporte y una pluralidad de cámaras distribuidas alrededor de un perímetro exterior de la base de soporte. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivo de exploración con funcionalidad de imagen y detección de presión

[0003] Referencia cruzada con solicitud(es) relacionada(s)

[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud de patente no provisional de Estados Unidos n.º 17/143878, presentada el 7 de enero de 2021, la solicitud de patente provisional de Estados Unidos n.º 63/108.067, presentada el 30 de octubre de 2020 y la solicitud de patente provisional de Estados Unidos n.º 62/986.502, presentada el 6 de marzo de 2020.

[0005] Campo técnico

[0006] La presente divulgación se refiere al campo de los dispositivos ortésicos personalizados y, más particularmente, a los dispositivos de exploración utilizados en relación con la producción de dispositivos ortésicos personalizados o recomendaciones de dispositivos ortésicos.

[0007] Antecedentes

[0008] Los problemas de los pies y los correspondientes costes asociados a su cuidado son importantes en Estados Unidos y en el resto del mundo. En los casos en los que el problema del pie sea debilitante para determinadas actividades pueden perderse varias horas de trabajo. Los problemas en los pies pueden deberse a afecciones médicas, condiciones de trabajo que requieran estar de pie o caminar, actividades deportivas y similares. Por tanto, los problemas en los pies pueden deberse a afecciones médicas, actividades laborales o de ocio.

[0009] La podología ortopédica es el campo que se ocupa del diseño, fabricación, ajuste y modificación del calzado, plantillas ortopédicas y dispositivos para el pie prescritos para aliviar afecciones dolorosas o incapacitantes del pie. El objetivo de la podología ortopédica es proporcionar protección y comodidad al consumidor/paciente, que se ha logrado principalmente mediante el desarrollo de dispositivos ortésicos capaces de reducir la presión en las zonas de mayor impacto. Recientemente, se han usado tecnologías de fabricación aditiva para producir dispositivos ortésicos o plantillas a medida en lugar de las técnicas tradicionales de fabricación sustractiva y moldeo por inyección. Se han usado técnicas, tales como detección de la presión o formación de imágenes, para calcular modelos tridimensionales (3D) del pie, que sirven de base para generar dispositivos ortésicos personalizados con fabricación aditiva o sugerir dispositivos ortésicos prefabricados recomendados. El documento CN 110 179 468 A divulga un dispositivo de medición del pie en 3D basado en la costura de imágenes. Ye Duan: "Shape Reconstruction from 3D and 2D Data Using EDP-Based Deformable Surfaces : 8ª Conferencia Europea sobre Visión por Ordenador, Praga, República Checa, 11-14 de mayo de 2004. Proceedings, Parte III "En: "Computer Vision - ECCV 2004 : 8ª Conferencia Europea sobre Visión por Ordenador, Praga, República Checa, 11-14 de mayo de 2004. Proceedings, Part III", 1 de enero de 2004 (2004-01-01), Springer Berlin Heidelberg, Berlín, Heidelberg, XP093166797,ISSN: 0302-9743ISBN: 978-3-540-24672-5vol.3023, páginas 238-251, DOI: 10.1007/978-3-540-24672-5_19, divulga técnicas generales para combinar datos 3D y 2D utilizando enfoques de EDP.

[0010] Sumario de la invención

[0011] La invención se define por un aparato según la reivindicación1y un método según la reivindicación10. Otras realizaciones están definidas por las reivindicaciones2-9y11-12.

[0012] Sumario

[0013] El siguiente sumario presenta una síntesis simplificada de diversos aspectos de la presente divulgación con el fin de proporcionar una comprensión básica de dichos aspectos. Este sumario no es una visión general extensa de la divulgación. No pretende ni identificar los elementos clave o críticos de la divulgación, ni delimitar ningún alcance de las realizaciones concretas de la divulgación ni ningún alcance de las reivindicaciones. Su único fin es presentar algunos conceptos de la divulgación de forma simplificada como preludio a la descripción más detallada que se presenta más adelante.

[0014] Aspectos de la presente divulgación se refieren a un dispositivo de exploración con funcionalidad de imagen y/o de detección de presión. En un aspecto, un dispositivo de exploración comprende: una base de apoyo que comprende superficies superior e inferior sustancialmente planas; un panel de presión dispuesto sobre la superficie superior de la base de apoyo; una pluralidad de cámaras distribuidas alrededor de un perímetro exterior de la base de apoyo y orientadas sustancialmente hacia un centro del panel de presión; y un dispositivo de procesamiento acoplado operativamente al panel de presión y a cada una de la pluralidad de cámaras. En algunas realizaciones, el dispositivo de procesamiento está configurado para activar y recibir datos generados por el panel de presión y cada una de la pluralidad de cámaras.

[0015] En algunas realizaciones, la pluralidad de cámaras dispuestas alrededor del perímetro exterior de la base de apoyo son equidistantes del centro del panel de presión.

[0016] En algunas realizaciones, el perímetro exterior de la base de apoyo es un perímetro circular. En algunas realizaciones, un número total de la pluralidad de cámaras es cuatro. En algunas realizaciones, las cuatro cámaras están distribuidas de forma desigual por el perímetro circular. En algunas realizaciones, una primera distancia entre una primera cámara y una segunda cámara es igual a una segunda distancia entre una tercera cámara y una cuarta cámara. En algunas realizaciones, una tercera distancia entre la primera cámara y la tercera cámara es menor que una cuarta distancia entre la segunda cámara y la cuarta cámara. En algunas realizaciones, las cámaras se colocan para definir una trayectoria de marcha a través de una región central del dispositivo de exploración.

[0017] En algunas realizaciones, al menos una de la pluralidad de cámaras comprende un sensor de profundidad configurado para capturar datos de profundidad durante la captura de imágenes por su cámara correspondiente.

[0018] En algunas realizaciones, el panel de presión comprende una pluralidad de sensores de presión dispuestos en una configuración plana. En algunas realizaciones, cada uno de la pluralidad de sensores de presión, cuando se activa el panel de presión, están configurados para generar señales representativas de la presión bajo el pie cuando el pie de un individuo está en contacto con el panel de presión, definiendo las señales en conjunto un mapa de presión bidimensional del pie del individuo.

[0019] En algunas realizaciones, el dispositivo de procesamiento está configurado para generar una reconstrucción tridimensional del pie de un individuo sobre la base de los datos capturados por el panel de presión y cada una de la pluralidad de cámaras cuando el pie del individuo está en contacto con el panel de presión.

[0020] En algunas realizaciones, el dispositivo de procesamiento está configurado para transmitir datos generados por el panel de presión y cada una de la pluralidad de cámaras a un servidor de procesamiento para generar una reconstrucción tridimensional del pie del individuo y/o datos descriptivos de un dispositivo ortésico personalizado para la anatomía del individuo.

[0021] En algunas realizaciones, el dispositivo de procesamiento está configurado para capturar datos dinámicos de la marcha del pie de un individuo cuando éste sube y/o se baja del panel de presión.

[0022] En otro aspecto, un método comprende: capturar un mapa de presión bidimensional del pie de un individuo mientras el individuo está de pie sobre un panel de presión; capturar imágenes del pie del individuo mediante una pluralidad de cámaras dispuestas alrededor del panel de presión; y calcular una reconstrucción tridimensional del pie del individuo sobre la base del mapa de presión bidimensional y las imágenes capturadas.

[0023] En algunas realizaciones, el método comprende además la captura de una serie de mapas bidimensionales de presión del pie del individuo a medida que éste se sube y/o se baja del panel de presión.

[0024] En algunas realizaciones, el método comprende además: generar datos descriptivos de un dispositivo ortésico sobre la base de la reconstrucción tridimensional del pie del individuo; y transmitir los datos descriptivos del dispositivo ortésico a un dispositivo de fabricación para fabricar el dispositivo ortésico.

[0025] El cálculo de la reconstrucción tridimensional del pie del individuo comprende: utilizar una ecuación diferencial parcial (EDP) para desarrollar una superficie representativa del pie del individuo utilizando datos de profundidad de las imágenes capturadas minimizando una puntuación de ajuste; y aplicar una penalización a la puntuación de ajuste sobre la base de un desajuste entre un límite del mapa de presión bidimensional y un límite de la superficie.

[0026] En otro aspecto, un dispositivo de exploración comprende: una base de apoyo que comprende superficies superior e inferior sustancialmente planas; una pluralidad de cámaras distribuidas alrededor de un perímetro exterior de la base de apoyo; y un dispositivo de procesamiento acoplado operativamente a cada una de la pluralidad de cámaras. En algunas realizaciones, la pluralidad de cámaras están configuradas para girar alrededor del perímetro exterior mientras permanecen orientadas hacia un centro de la base de apoyo. En algunas realizaciones, el dispositivo de procesamiento está configurado para activar y recibir datos generados por cada una de la pluralidad de cámaras. En algunas realizaciones, el dispositivo de procesamiento está configurado para hacer que la pluralidad de cámaras capturen imágenes mientras giran alrededor del perímetro exterior de la base de apoyo.

[0027] En algunas realizaciones, el dispositivo de exploración comprende además: un panel de presión dispuesto sobre la superficie superior de la base de apoyo. En algunas realizaciones, el dispositivo de procesamiento está acoplado operativamente al panel de presión y está configurado para activar y recibir datos generados por el panel de presión. En otro aspecto, un dispositivo de exploración de cualquiera de los dispositivos de exploración mencionados está adaptado para realizar cualquiera de los métodos mencionados anteriormente.

[0028] Breve descripción de los dibujos

[0029] Para facilitar una comprensión más completa de la presente divulgación, a continuación, se hace referencia brevemente a los dibujos adjuntos, en los que elementos similares tienen números de referencia similares. Estos dibujos no deben interpretarse como limitativos de la presente divulgación, sino que solo se pretende que sean ilustrativos.

[0031] La figura 1 ilustra una arquitectura de sistema ilustrativo de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación.

[0032] La figura 2A muestra una vista en perspectiva de un dispositivo de exploración ilustrativo de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación.

[0033] La figura 2B muestra una vista lateral de un dispositivo de exploración ilustrativo de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación.

[0034] La figura 2C muestra una vista desde arriba de un dispositivo de exploración ilustrativo de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación.

[0035] La figura 3A muestra un mapa de contorno ilustrativo de la presión debajo del pie presentado por una interfaz de usuario de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación.

[0036] La figura 3B muestra un mapa de contorno ilustrativo de la presión bajo el pie obtenido a partir de la medición de un análisis dinámico de la marcha de acuerdo con la presente divulgación.

[0037] La figura 4A muestra superficies superiores de modelos 3D de los pies de un individuo modelados por un proceso de desarrollo que utiliza imágenes de profundidad de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. La figura 4B muestra superficies inferiores de modelos 3D de los pies de un individuo modelados por un proceso de desarrollo que utiliza la presión en la planta del pie combinada con imágenes de profundidad de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

[0038] La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un método de exploración del pie o pies de un individuo de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación.

[0039] La figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema informático ilustrativo para su uso de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación.

[0041] Descripción detallada

[0043] En el presente documento se describen realizaciones de un dispositivo de exploración capaz de capturar mapas de presión bidimensionales del pie o los pies de un individuo mediante un panel de presión, al tiempo que captura imágenes del pie o los pies del usuario desde diferentes ángulos con una pluralidad de cámaras. Además, el dispositivo de exploración permite realizar análisis dinámicos de la marcha mediante la captura de una serie de mapas de presión bajo el pie cuando la persona se sube o se baja del dispositivo de exploración. En al menos una realización, el dispositivo de exploración, o un dispositivo independiente, realiza una reconstrucción en 3D del pie o pies del individuo sobre la base del mapa de presión (representativo de la parte inferior del pie) y de las imágenes capturadas en varios ángulos (representativas de las vistas superior, frontal, lateral y posterior del pie).

[0045] En al menos una realización, las cámaras están distribuidas uniformemente alrededor de un perímetro del dispositivo de exploración. En al menos una realización, las cámaras están distribuidas de forma desigual. Por ejemplo, en una realización donde sólo se utilizan cuatro cámaras, las cámaras pueden estar dispuestas para definir las cuatro esquinas de un rectángulo mientras están orientadas hacia un centro del panel de presión (es decir, hacia el pie o pies del individuo).

[0047] En al menos una realización, el dispositivo de exploración puede permitir durante el análisis de la marcha mediante la captura de datos de presión para el pie o los pies del usuario, por ejemplo, a intervalos de 5-10 segundos a medida que el usuario sube, atraviesa y/o se baja del dispositivo de exploración. Los datos pueden procesarse para generar un vídeo que muestre el desarrollo de la presión bajo el pie a lo largo del tiempo.

[0049] La invención también se refiere a métodos que utilizan ecuaciones diferenciales parciales geométricas para generar una superficie 3D representativa de un pie. El método calcula ventajosamente el modelo 3D utilizando imágenes de profundidad obtenidas de las cámaras junto con un mapa de presión bajo el pie para tener en cuenta la parte inferior del pie que no es visible para las cámaras.

[0051] En la siguiente descripción, se hace referencia al análisis de los pies de un individuo con el fin de generar dispositivos ortésicos. Debe entenderse que las realizaciones descritas en el presente documento no están limitadas a su uso en una aplicación concreta y que pueden introducirse cambios en las realizaciones divulgadas. Aunque la presente divulgación se ha descrito en el presente documento en el contexto de las plantillas ortopédicas, los expertos en la materia reconocerán que su utilidad no se limita a ello y que la presente divulgación también puede aplicarse de forma beneficiosa en relación con la generación de ortesis también para otras partes del cuerpo. También se contemplan realizaciones que utilicen exclusivamente imágenes o exclusivamente sensores de presión, pero no entran dentro del alcance de las reivindicaciones.

[0053] Arquitectura del sistema

[0054] A continuación se describen implementaciones ilustrativas de las realizaciones de la presente divulgación. La figura 1 ilustra una arquitectura del sistema 100 ilustrativa. de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. La arquitectura del sistema 100 incluye un dispositivo de exploración 200, un servidor de procesamiento de datos 120, un dispositivo cliente 130 y un almacén de datos 140, estando cada dispositivo de la arquitectura del sistema 100 acoplado en comunicación a través de una red 105. Uno o más de los dispositivos de la arquitectura del sistema 100 pueden implementarse utilizando un sistema informático generalizado 600, descrito con respecto a la figura 6. Los dispositivos de la arquitectura del sistema 100 son meramente ilustrativos y debe entenderse que pueden estar presentes otros dispositivos de exploración, dispositivos de usuario, servidores de procesamiento de datos, almacenes de datos y redes.

[0056] En una realización, la red 105 puede incluir una red pública (por ejemplo, Internet), una red privada (por ejemplo una red de área local (LAN) y/o redes de área amplia (WAN). una red cableada (por ejemplo, red Ethernet), una red inalámbrica (por ejemplo una red 802.11 o una red Wi-Fi), una red celular (por ejemplo, una red de evolución a largo plazo (LTE), enrutadores, nodos, interruptores, ordenadores servidores y/o una combinación de los mismos. Aunque la red 105 se representa como una única red, la red 105 puede incluir una o más redes que funcionen como redes independientes o en cooperación entre sí. La red 105 puede utilizar uno o más protocolos de uno o más dispositivos a los que están acoplados en comunicación.

[0058] En una realización, el dispositivo de exploración 200 incluye una base de apoyo que comprende superficies superior e inferior sustancialmente planas, un panel de presión dispuesto en la superficie superior de la base de apoyo y una pluralidad de cámaras distribuidas alrededor de un perímetro exterior de la base de apoyo y sustancialmente orientadas hacia un centro del panel de presión. En al menos una realización, el dispositivo de exploración 200 comprende además un dispositivo de procesamiento integrado acoplado operativamente al panel de presión y a cada una de la pluralidad de cámaras. El dispositivo de procesamiento puede estar configurado para activar y recibir datos generados por el panel de presión y cada una de la pluralidad de cámaras. El dispositivo de exploración 200 se describe con más detalle en las figuras 2A-2C.

[0060] En una realización, el servidor de procesamiento de datos 120 puede incluir uno o más dispositivos informáticos (como un servidor de montaje en bastidor, un ordenador enrutador, un servidor informático, un ordenador personal, un ordenador central, un ordenador portátil, una tableta, un ordenador de sobremesa, etc.), almacenes de datos (por ejemplo discos duros, memoria, bases de datos, redes, componentes de software y/o componentes de hardware desde los que se pueden recuperar contenidos digitales. En al menos una realización, el servidor de procesamiento de datos 120 puede ser un servidor utilizado por el dispositivo de exploración 200, por ejemplo, para procesar los datos de exploración generados de la anatomía de un individuo. En al menos una realización, puede haber servidores de procesamiento de datos adicionales. En al menos una realización, el servidor de procesamiento de datos 120 utiliza un componente de modelado 122 para generar y reconstruir datos de modelos 3D a partir de los datos recibidos del dispositivo de exploración 200, cuya funcionalidad se describe con mayor detalle haciendo referencia a la figura 5.

[0061] En una realización, el dispositivo cliente 130 puede incluir un dispositivo informático como un ordenador personal (PC), ordenador portátil, teléfono móvil, teléfono inteligente, ordenador de tipo tableta, un ordenador netbook, etc. Un usuario individual puede estar asociado a (por ejemplo, poseer y/o manejar) el dispositivo cliente 130. Como se utiliza en el presente documento, un "usuario" puede estar representado como un único individuo. Sin embargo, otras realizaciones de la presente divulgación abarcan que un "usuario" sea una entidad controlada por un conjunto de usuarios y/o una fuente automatizada. Por ejemplo, un conjunto de usuarios individuales federados como una comunidad en una empresa u organización gubernamental puede considerarse un "usuario". En al menos una realización, el usuario es el individuo que es objeto de exploración por el dispositivo de exploración 200. En al menos una realización, el usuario es un operador, técnico o médico que esté realizando o asistiendo en la exploración de otro individuo con el dispositivo de exploración 200.

[0063] El dispositivo cliente 130 puede utilizar uno o más almacenes de datos locales, que pueden ser dispositivos internos o externos, y cada uno puede incluir uno o más de una memoria a corto plazo (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio), un caché, una unidad (por ejemplo, un disco duro, una unidad flash, un sistema de base de datos u otro tipo de componente o dispositivo capaz de almacenar datos. Los almacenes de datos locales también pueden incluir múltiples componentes de almacenamiento (por ejemplo, múltiples unidades o múltiples bases de datos) que también pueden abarcar múltiples dispositivos informáticos (por ejemplo, varios ordenadores servidores). En al menos una realización, los almacenes de datos locales pueden utilizarse con fines de copia de seguridad o archivo de datos.

[0064] El dispositivo cliente 130 puede implementar una interfaz de usuario 132, que puede permitir al dispositivo cliente 130 enviar/recibir información a/desde otros dispositivos cliente, el dispositivo de exploración 200, el servidor de procesamiento de datos 120 y el almacén de datos 140. La interfaz de usuario 132 puede ser una interfaz gráfica de usuario (GUI). Por ejemplo, la interfaz de usuario 132 puede ser una interfaz de navegador web que puede acceder, recuperar, presentar y/o navegar por contenidos (por ejemplo, páginas web tales como páginas en lenguaje de marcado de hipertexto (HTML)) proporcionadas por el servidor de procesamiento de datos 120. En una realización, la interfaz de usuario 132 puede ser una aplicación independiente (por ejemplo, una "app" móvil etc.), que permite a un usuario utilizar el dispositivo cliente 130 para enviar/recibir información a/desde otros dispositivos cliente, el dispositivo de exploración 200, el servidor de procesamiento de datos 120 y el almacén de datos 140.

[0065] En una realización, el almacén de datos 140 puede incluir uno o más de una memoria a corto plazo (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio), un caché, una unidad (por ejemplo, un disco duro, una unidad flash, un sistema de base de datos u otro tipo de componente o dispositivo capaz de almacenar datos. El almacén de datos 140 también puede incluir múltiples componentes de almacenamiento (por ejemplo, múltiples unidades o múltiples bases de datos) que también pueden abarcar múltiples dispositivos informáticos (por ejemplo, varios ordenadores servidores). En al menos una realización, el almacén de datos 140 puede estar basado en la nube. Uno o más de los dispositivos de la arquitectura del sistema 100 pueden utilizar su propio almacenamiento y/o el almacén de datos 140 para almacenar datos públicos y privados, y el almacén de datos 140 puede estar configurado para proporcionar almacenamiento seguro para datos privados. Tales datos privados pueden incluir, por ejemplo, datos descriptivos de los individuos que han sido explorados con el dispositivo de exploración 200, incluyendo nombres, información de contacto, datos fisiológicos y datos de exploración. En al menos una realización, el almacén de datos 140 puede utilizarse con fines de copia de seguridad o archivo de datos.

[0067] Aunque cada uno del dispositivo de exploración 200, el servidor de procesamiento de datos 120, el dispositivo cliente 130 y el almacén de datos 140 se representan en la figura 1 como componentes dispares únicos, estos componentes pueden estar implementados juntos en un único dispositivo o conectados en red en varias combinaciones de múltiples dispositivos diferentes que funcionan juntos. En al menos una realización, algunas o todas las funcionalidades del servidor de procesamiento de datos 120 y/o del almacén de datos 140 pueden ser realizadas por el dispositivo de exploración 200, el dispositivo cliente 130 u otros dispositivos. En una realización ilustrativa, el dispositivo cliente 130 puede estar muy cerca o integrado en el dispositivo de exploración 200, por ejemplo, como parte de un quiosco de exploración. En dichas realizaciones, el dispositivo cliente 130 puede implementar la funcionalidad del componente de modelado 122 o puede utilizar el servidor de procesamiento de datos 120 para implementar parte o toda la funcionalidad del componente de modelado 122.

[0069] Realizaciones del dispositivo de exploración

[0071] Las figuras 2A-2C muestran diversas vistas del dispositivo de exploración 200 ilustrativo de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. El dispositivo de exploración 200 incluye una base de apoyo 202, un panel de presión 204 y una pluralidad de cámaras 206 distribuidas alrededor de la base de apoyo 202. Cada cámara 206 puede estar configurada para capturar imágenes de alta definición (por ejemplo, imágenes individuales o una película), y puede, en al menos una realización, comprender un sensor de infrarrojos para capturar datos de profundidad. En al menos una realización, una o más de las cámaras 206 puede ser una cámara de profundidad estéreo. El dispositivo de exploración 200 puede tener uno o más dispositivos de procesamiento integrados que están acoplados operativamente a las cámaras 206 y al panel de presión 204, y puede transmitir señales de activación a los diversos componentes y controlar el momento en que se capturan, se recogen y se transmiten las señales a uno o varios dispositivos externos para su procesamiento (por ejemplo, el servidor de procesamiento de datos 120, el dispositivo cliente 130, etc.).

[0072] En al menos una realización, una o más de las cámaras 206 están alojadas dentro o acopladas mecánicamente a los respectivos brazos de apoyo 208. Cada una de las cámaras 206 están acopladas mecánicamente o formadas de integrada con la base de apoyo a través de los brazos de apoyo 208, que pueden ser elementos rígidos con una forma sustancialmente de L. En al menos una realización, uno o más de los brazos de apoyo 208 se fijan en su lugar, lo que da como resultado posiciones fijas, inamovibles para las cámaras 206. Esto puede ser beneficioso para optimizar los ángulos y las distancias en los que se capturan las imágenes del pie o los pies. En al menos una realización, las posiciones de cada cámara 206 pueden ajustarse a lo largo del perímetro de la base de apoyo 202. Por ejemplo, uno o más de los brazos de apoyo 208 pueden extenderse radialmente desde la base de apoyo 202 y/o pueden ser giratorios alrededor de un eje central de la base de apoyo 202 (por ejemplo, acoplado de forma deslizante a un riel situado debajo de la base de apoyo 202) y ajustado a un ángulo azimutal determinado. En al menos una realización, uno o más de los brazos de apoyo 208 pueden ser telescópicos para ajustar las posiciones verticales de sus respectivas cámaras 206 con respecto a la base de apoyo 202.

[0074] En al menos una realización, las cámaras 206 pueden colocarse para definir una trayectoria de marcha 214 a través de la base de apoyo 202, tal como se ilustra en la figura 2C. En la vista desde arriba de la figura 2C, los brazos de apoyo 208 más a la izquierda y más a la derecha pueden estar separados horizontalmente por una distancia (por ejemplo, 60,96-91,44 cm (24-36 pulgadas)) para permitir que el individuo camine sobre la base de apoyo 202 y el panel de presión 204, ya sea para entrar en el dispositivo de exploración y prepararse para una exploración estática, o para realizar un análisis dinámico de la marcha. Por ejemplo, para realizar una exploración estática de ambos pies, el usuario puede entrar en el dispositivo de exploración desde la parte inferior de la figura 2C y girar sus pies/cuerpo aproximadamente 90 grados. En al menos una realización, las cámaras 206 pueden separarse aún más para definir una trayectoria adicional de la marcha (por ejemplo, una trayectoria de marcha ortogonal a la trayectoria de marcha 214).

[0076] En al menos una realización, las cámaras 206 pueden estar configuradas para girar alrededor del perímetro exterior de la base de apoyo 202 para realizar la captura de imágenes en diferentes ángulos con respecto al pie o pies del usuario. El dispositivo de exploración 200 puede incluir un mecanismo de acoplamiento motorizado que permite a los brazos de apoyo 208 desplazarse a lo largo de una pista estacionaria o cada uno de los brazos de apoyo 208 puede acoplarse a una pista motorizada. La una o más cámaras pueden ser controladas de tal manera que las imágenes del pie sean capturadas en diferentes ángulos a medida que las cámaras 206 atraviesan la pista. En al menos una realización, se utilizan menos de todas las cámaras 206 mostradas, tal como dos o tres cámaras.

[0078] En al menos una realización, el panel de presión 204 incluye una pluralidad de células de presión dispuestas en una configuración plana (por ejemplo, dispuestas en filas y columnas o en otra disposición) adaptadas para generar lecturas policromáticas de la presión del pie. En al menos una realización, el panel de presión puede ser una iStep<®>Pressure Plate (Aetrex Worldwide, Inc.) o una variación de la misma, que utiliza más de 3.700 sensores de presión que abarcan cada uno un área de 0,25 cm<2>. En la patente de Estados Unidos n.º 7.493.230 se describe un método para generar una plantilla personalizada para calzado utilizando información obtenida a partir de un mapa de presión de los pies de un individuo. La funcionalidad para realizar mediciones de presión y capturar imágenes de los pies de un individuo y procesar los datos capturados puede utilizarse de forma similar a las descripciones de las patentes de Estados Unidos n.º 9.402.567, 10.417.772, 10.463.257 y 10.492.712.

[0080] En al menos una realización, la base de apoyo 202 incluye un botón de encendido/indicador de encendido 210 para activar el dispositivo de exploración 200. En al menos una realización, la base de apoyo incluye un panel 212, que puede incluir un puerto de entrada de alimentación y uno o más puertos para establecer una conexión cableada con un dispositivo cliente (por ejemplo, el dispositivo cliente 130) o un servidor de procesamiento de datos (por ejemplo, el servidor de procesamiento de datos 120). En al menos una realización, el dispositivo de exploración 200 puede estar acoplado en comunicación al dispositivo cliente o al servidor de procesamiento de datos a través de una conexión inalámbrica.

[0082] En una realización, un proceso ilustrativo para realizar un exploración con el dispositivo de exploración 200 comprende primero realizar una exploración estática del pie o pies del individuo. Por ejemplo, se puede instruir al individuo (por ejemplo, mediante una pantalla de visualización acoplada de forma operativa al dispositivo de exploración 200 o a un dispositivo intermedio, tal como el dispositivo cliente 130 que implementa la interfaz de usuario 132) para pisar el panel de presión 204 con un pie o con ambos pies. En las realizaciones en donde el usuario pisa el panel de presión 204 con un pie, a continuación, se indica al individuo que coloque el otro pie por sí mismo en el panel de presión 204 una vez finalizada la exploración del primer pie. En al menos una realización, la exploración estática comprende la medición de una presión en la planta del pie o pies del individuo mediante el panel de presión 204 y la captura de imágenes y/o datos de profundidad del pie o pies del individuo mediante las cámaras 206. Después de realizar la exploración estática, se puede instruir al individuo para que camine fuera del dispositivo de exploración 200 para realizar un análisis dinámico de la marcha mediante la medición de un cambio en la presión bajo el pie con el tiempo durante el movimiento del individuo. En al menos una realización, el usuario puede recibir instrucciones para entrar y salir del dispositivo de exploración 200, entrar en el dispositivo de exploración 200 y permanecer inmóvil o salir del dispositivo de exploración 200 desde una posición estática. En al menos una realización, el análisis dinámico de la marcha se realiza antes de efectuar la exploración estática.

[0084] Las figuras 3A y 3B muestran pantallas de visualización estática o interactiva ilustrativas que pueden ser presentadas para visualizar por un dispositivo de visualización acoplado operativamente al dispositivo de exploración 200 durante y después de la exploración. Por ejemplo, el dispositivo cliente 130 puede utilizar la interfaz de usuario 132 para presentar las pantallas de visualización. La figura 3A muestra una medición de la presión bajo el pie en forma de un mapa de contorno 300 para mostrar áreas de baja a alta presión bajo el pie, que se captura al realizar una exploración estática de los dos pies de un individuo mediante un panel de presión. La figura 3B muestra un mapa de contorno 350 generado a partir de una medición de análisis dinámico de la marcha. El mapa de contorno 350 puede corresponder a un fotograma de un vídeo generado a partir de la medición, correspondiendo cada fotograma a un punto temporal en el que se midieron los datos de presión bajo el pie. Cada fotograma puede tener superpuestas las trayectorias 352 y 354 que trazan la presión máxima a lo largo del tiempo medida durante el paso del individuo. En al menos una realización, la interfaz de usuario 132 ofrece opciones de reproducción 360 para ver el vídeo.

[0086] Ecuaciones diferenciales parciales geométricas para el desarrollo y el ajuste de superficies

[0088] En al menos una realización, la forma tridimensional de cada pie, antes de una última etapa de mallado se reconstruye en forma de superficie 3D lisa (no triangulada). En al menos una realización, los datos generados a partir de la reconstrucción pueden utilizarse con fines de renderización y visualización. En al menos una realización, la superficie 3D lisa se representa implícitamente como la iso-superficie de nivel cero de una función 3D escalar de conjunto de niveles, que pueden muestrearse discretamente en una cuadrícula cartesiana 3D uniforme. La cuadrícula 3D puede representar un volumen rectangular de espacio 3D dentro del cual se posicionan ambos pies durante la captura de imágenes. Las imágenes de profundidad pueden capturarse desde las cámaras (por ejemplo, las cámaras 206), todas ellas situadas fuera del volumen rectangular y apuntando hacia el propio volumen. El espaciado entre las muestras de la cuadrícula (vóxeles) puede seleccionarse como, por ejemplo, 3 milímetros (u otra separación adecuada), aunque la isosuperficie de nivel cero que representa el pie reconstruido puede calcularse y extraerse con una resolución de subvóxel mediante interpolación trilineal entre vóxeles vecinos.

[0090] En al menos una realización, se obtiene una estimación voxelizada inicial gruesa del pie en forma de un volumen sólido formado por vóxeles de cuadrícula (una máscara binaria 3D) mediante métodos de esculpido en profundidad, por ejemplo, mediante la intersección de los cascos de profundidad calculados a partir de cada una de las cuatro cámaras de profundidad calibradas. Se puede calcular rápidamente una estimación inicial del modelo, sin embargo, en al menos una realización, el modelo está subestimado volumétricamente y no es suave debido a la naturaleza de las metodologías de esculpido en profundidad en general. Una vez obtenida la estimación inicial esculpida, puede convertirse en una representación isosuperficial aplicando, por ejemplo, una transformada de distancia con signo a la máscara binaria. La función de distancia con signo 3D resultante puede servir como función escalar inicial de conjunto de niveles que evoluciona de acuerdo con ecuaciones diferenciales parciales (EDP) geométricas discretizadas para ajustarse a la estructura de la cuadrícula 3D uniforme.

[0092] En al menos una realización, el desarrollo de la EDP se calcula para disminuir de la forma más eficiente una puntuación de ajuste de la superficie que minimice la profundidad media entre cada punto de la superficie visible para una cámara determinada y el valor de profundidad adquirido en ese mismo punto por la misma cámara. La puntuación de ajuste también puede incluir un término de suavidad que penaliza estructuras ruidosas, irregulares o no lisas. El equilibrio entre la fidelidad y la suavidad de la profundidad medida y reconstruida puede ajustarse para obtener el nivel deseado de suavidad a lo largo de diferentes partes del pie reconstruido. En al menos una realización, el desarrollo se produce hasta que la forma final del pie converge a la mejor combinación de suavidad y desajuste de profundidad promedia en todas las cámaras. Antes de la discretización, el desarrollo puede calcularse según una EDP de "descenso de gradiente" (descrita con detalle más adelante), mientras que su implementación discreta final puede adoptar la forma de una actualización explícita iterativa de la EDP discretizada mediante diferencias finitas. La figura 4A ilustra una representación 3D de las partes superiores de los pies del individuo tras el desarrollo de la superficie y el ajuste basado en imágenes de profundidad de los pies.

[0094] A continuación se describe con más detalle un modelo variacional ilustrativo para la reconstrucción del pie sobre la base de EDP a partir de imágenes de profundidad. El modelo variacional utiliza la retroproyección entre cada imagen de profundidad, una superficie de primer plano estimadaS(el pie o pies del individuo) y un plano de fondo estimadoB(la base de apoyo 202 o el panel de presión 204). Una proyección de cámara que mapea un punto 3DXen un píxel bidimensional (2D) correspondiente en la ubicaciónui

en la cámara i-ésima puede indicarse como Π. El mapeado es único en la dirección de avance (3D a 2D partiendo del puntoX), pero puede ser ambiguo en la dirección hacia atrás (2D a 3D a partir deui

), ya que hay un rayo 3D completo que pasa por el centro de la cámara y el píxel de imagen asociadoui

(que puede tratarse como un punto 3D dentro del plano focal de laiésima cámara). Rastrear hacia atrás a lo largo de este rayo partiendo de la cámara hasta que intersecciona con la superficie de primer planoSo el plano de fondoB,el primer punto de intersección puede definirse como el único punto retroproyectado en 3DXasociado al píxel de la imagen de la cámaraui

. Los proyectos de cámara frontal y trasera pueden indicarse comoui

= Π<i>(X) yX= Π<i>-1(ui

), respectivamente.

[0096] En al menos una realización, dada una superficie de primer plano estimadaSy un plano de fondoB,se puede utilizar un método de retroproyección trazado por rayos para definir un valor estimado de la imagen de profundidad?̂?<𝑖>para cada píxel de la cámaraui

. Esto se puede realizar midiendo una profundidad entre cada punto 3D retroproyectadoXy el centro de la cámara según:

[0099]

[0102] En al menos una realización, se puede formular un error de profundidad residual ponderado para cada cámara, siendo

[0103] la ponderación mediante una función

. Este error puede implementarse penalizando la diferencia entre los valores medidos de la imagen de profundidaddiy los valores de profundidad retroproyectados?̂?<𝑖>según:

[0106]

[0109] dondeh≥ 0 se elige de modo que sea creciente para argumentos positivos y decreciente para argumentos negativos según

[0112]

[0115] de tal forma que la penalización siempre aumenta a medida que crece el valor absoluto de la discrepancia de profundidad (independientemente de si la discrepancia representa una sobreestimación o una subestimación).

[0116] En al menos una realización, el límite continuo del error de profundidad residual ponderado, a medida que aumenta la resolución de las imágenes de la cámara, adopta la forma de una integral, lo que permite expresar una función de costes independiente de la resolución como:

[0119]

[0122] En al menos una realización, se puede definir una función de coste continuo (que representa una puntuación de ajuste) sumando sobre cada imagen de profundidad y añadiendo una función de suavidad superficial que penaliza la superficie de la superficie reconstruidaSsegún:

[0125]

[0128] dondeλ> 0 es un factor de ponderación que puede ajustarse para equilibrar un grado deseado de suavidad con una concordancia deseada entre los valores de profundidad medidos y reconstruidosdiyd̂i, respectivamente. La capacidad de integrar de forma natural la discrepancia de profundidad y el suavizado en una única función de error continua es una ventaja importante de este enfoque, que ayuda a evitar diversas complicaciones asociadas a los enfoques tradicionales de cosido de nubes de puntos para la reconstrucción de superficies 3D.

[0130] En al menos una realización, una EDP continua (por ejemplo, EDP de descenso de gradiente) puede construirse para describir el desarrollo de la superficie S que reduce la función de coste integradaElo más rápido posible. En al menos una realización, la EDP de descenso de gradiente se calcula como:

[0133]

[0136] dondeκdenota una normal unitaria a la superficie,χidenota un indicador de visibilidad (0 o 1) para la cámarai,Xi =(Xi, Yi, Zi) denota el punto 3D dentro del marco de referencia de la cámara (en lugar del marco inercial),bidenota la profundidad del plano de fondo con respecto a la cámaraiyNdenota la normal unitaria hacia fuera para la superficie.

[0137] La EDP de descenso de gradiente se discretiza mediante diferencias finitas de acuerdo con una resolución de malla 3D elegida para la superficie reconstruida y puede evolucionar iterativamente con un número fijo de etapas de actualización explícitas de Euler aplicadas a una estimación inicial de la superficie del pie esculpida en profundidad en vóxel. Esto permite mejorar la estimación de subvóxeles de la superficie antes del mallado final y la visualización.

[0138] Otra ventaja del enfoque iterativo EDP (más allá del control directo de la suavidad ya comentado anteriormente) es la posibilidad de incorporar directamente información adicional sobre la parte inferior del pie, que no es visible para ninguna de las cuatro cámaras de profundidad, a través de una imagen de mapa de presión obtenida por sensores situados debajo de una placa sobre la que se apoya el pie (por ejemplo, el panel de presión 204). En al menos una realización, eligiendo la parte inferior de la cuadrícula cartesiana 3D para que se corresponda con la parte superior de la placa, la superficie reconstruida del pie puede dejarse abierta (en forma de agujero) a lo largo de las partes de mayor presión del límite de la cuadrícula 3D que corresponden al lugar de contacto directo entre la placa y el pie. El límite de este agujero puede compararse entonces con el límite de la región 2D que aparece en el mapa de presión medido. El desajuste entre estos dos límites puede añadirse a la puntuación del ajuste de la superficie, que, a su vez, cambiará el comportamiento de la EDP de descenso de gradiente calculada para lograr ahora no sólo un equilibrio entre la coincidencia de la profundidad promedio y la suavidad de la superficie, sino también de la forma del límite de presión para la parte inferior del pie. La capacidad de combinar estos tres factores sin que aparezcan artefactos en la superficie 3D final ajustada es una ventaja significativa del enfoque EDP sobre otros enfoques alternativos basados en nubes de puntos o elementos finitos.

[0140] La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un método 500 de exploración del pie o pies de un individuo de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación. El método 500 puede ser realizado por la lógica de procesamiento que incluye hardware (por ejemplo, circuitería, lógica dedicada, lógica programable, microcódigo, etc.), software (por ejemplo, instrucciones que se ejecutan en un dispositivo de procesamiento para realizar una simulación de hardware), o una combinación de ellas. En al menos una realización, el método 500 es realizado por un dispositivo de procesamiento del servidor de procesamiento de datos 120 que implementa el componente de modelado 122, que transmite señales al dispositivo de exploración 200 para gestionar la captura de datos. En al menos una realización, parte o toda la funcionalidad del componente de modelado 122 se distribuye entre el dispositivo de exploración 200, el servidor de procesamiento de datos 120 y/o el dispositivo cliente 130.

[0141] El método 500 continúa en el bloque 510, donde el dispositivo de procesamiento captura (por ejemplo, directamente por el dispositivo de exploración 200 o por el dispositivo de exploración 200 bajo el control del servidor de procesamiento de datos 120) un mapa de presión bidimensional del pie (o pies) de un individuo mientras el individuo está de pie sobre un panel de presión (por ejemplo, el panel de presión 204).

[0143] En el bloque 520, el dispositivo de procesamiento captura imágenes del pie (o pies) del individuo mediante una pluralidad de cámaras (por ejemplo, las cámaras 206) dispuestas alrededor del panel de presión. En al menos una realización, las cámaras son cámaras de profundidad que capturan imágenes que comprenden datos de profundidad. En algunas implementaciones, el dispositivo de procesamiento captura una serie de mapas bidimensionales de presión del pie del individuo a medida que éste se sube y/o se baja del panel de presión (por ejemplo, una medida de análisis dinámico de la marcha).

[0145] En el bloque 530, el dispositivo de procesamiento calcula una reconstrucción tridimensional del pie del individuo sobre la base del mapa de presión bidimensional y las imágenes capturadas (por ejemplo, como se describe en el presente documento con respecto a la EDP de descenso de gradiente y la puntuación de ajuste relacionada). En al menos una realización, el dispositivo de procesamiento utiliza una EDP para desarrollar una superficie representativa del pie del individuo utilizando datos de profundidad de las imágenes capturadas minimizando una puntuación de ajuste y aplica una penalización a la puntuación de ajuste sobre la base de un desajuste entre un límite del mapa de presión bidimensional y un límite de la superficie.

[0147] En al menos una realización, el dispositivo de procesamiento genera datos descriptivos de un dispositivo ortésico sobre la base de la reconstrucción tridimensional del pie del individuo, por ejemplo, generando una forma que coincida con una superficie bajo los pies representada por la reconstrucción tridimensional. En al menos una realización, el dispositivo de procesamiento genera una recomendación de un dispositivo ortésico prefabricado sobre la base de diversas características representadas por o derivables de la reconstrucción tridimensional (por ejemplo, número de zapato, altura del arco, anchura del talón u otras características que puedan ser apreciadas por un experto en la materia). En al menos una realización, el dispositivo de procesamiento transmite los datos descriptivos del dispositivo ortésico a un dispositivo de fabricación para fabricar el dispositivo ortésico.

[0149] Realizaciones del sistema informático ilustrativas

[0151] La figura 6 ilustra una representación diagramática de una máquina en la forma ilustrativa de un sistema informático 600 dentro del cual se puede ejecutar un conjunto de instrucciones (por ejemplo, para hacer que la máquina realice una o más de las metodologías tratadas en el presente documento. En realizaciones alternativas, la máquina puede estar conectada (por ejemplo, en red) a otras máquinas de una LAN, una intranet, una extranet o Internet. La máquina puede funcionar como servidor o como máquina cliente en un entorno de red cliente-servidor, o como máquina par en un entorno de red par a par (o distribuida). La máquina puede ser un ordenador personal (PC), una tableta PC, un decodificador (STB), un asistente personal digital (PDA), un teléfono móvil, un dispositivo web, un servidor, un enrutador de red, conmutador o puente, o cualquier máquina capaz de ejecutar un conjunto de instrucciones (de forma consecutiva o de otra manera) que especifiquen acciones que deba realizar la máquina. Es más, aunque solo se ilustra una máquina, el término "máquina" debe interpretarse como que incluye cualquier grupo de máquinas que ejecutan, individual o conjuntamente, un conjunto (o varios conjuntos) de instrucciones para llevar a cabo una cualquiera o más de las metodologías comentadas en el presente documento. Algunos o todos los componentes del sistema informático 600 pueden ser utilizados por o ilustrativos de al menos algunos de los dispositivos de la arquitectura del sistema 100, tal como el dispositivo de exploración 200, el servidor de procesamiento de datos 120, el dispositivo cliente 130 y el almacén de datos 140.

[0153] El sistema informático 600 ilustrativo incluye un dispositivo de procesamiento (procesador) 602, una memoria principal 604 (por ejemplo, memoria de solo lectura (ROM), memoria flash, memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM), tal como DRAM síncrona (SDRAM) o DRAM Rambus (RDRAM), etc.), una memoria estática 606 (por ejemplo, memoria flash, una memoria estática de acceso aleatorio (SRAM), etc.), y un dispositivo de almacenamiento de datos 620, que se comunican entre sí a través de un bus 610.

[0155] El procesador 602 representa uno o más dispositivos de procesamiento de propósito general, como un microprocesador, unidad central de procesamiento o similares. Más en particular, el procesador 602 puede ser un microprocesador de cálculo de un conjunto complejo de instrucciones (CISC), microprocesador de cálculo de un conjunto reducido de instrucciones (RISC), microprocesador de palabra de instrucción muy larga (VLIW) o un procesador que implemente otros conjuntos de instrucciones o procesadores que implementan una combinación de conjuntos de instrucciones. El procesador 602 también puede ser uno o más dispositivos de procesamiento de propósito especial, tal como un ASIC, una matriz de puertas programables en campo (FPGA), un procesador de señales digitales (PSD), procesador de red o similares. El procesador 602 está configurado para ejecutar instrucciones 626 para llevar a cabo las operaciones y etapas tratadas en el presente documento, tales como operaciones asociadas con el componente de modelado 122.

[0157] El sistema informático 600 puede incluir además un dispositivo de interfaz de red 608. El sistema informático 600 también puede incluir una unidad de visualización de vídeo 612 (por ejemplo, una pantalla de cristal líquido (LCD), un tubo de rayos catódicos (TRC) o una pantalla táctil), un dispositivo de entrada alfanumérica 614 (por ejemplo, un teclado), un dispositivo de control del cursor 616 (por ejemplo, un ratón) y/o un dispositivo de generación de señales 622 (por ejemplo, un altavoz).

[0159] El dispositivo de alimentación 618 puede monitorizar el nivel de energía de una batería utilizada para alimentar el sistema informático 600 o uno o más de sus componentes. El dispositivo de alimentación 618 puede proporcionar una o más interfaces para proporcionar una indicación de un nivel de alimentación, una ventana de tiempo restante antes del apagado del sistema informático 600 o de uno o más de sus componentes, una tasa de consumo de energía, un indicador de si el sistema informático está utilizando una fuente de alimentación externa o la batería, y otra información relacionada con la alimentación. En al menos una realización, las indicaciones relacionadas con el dispositivo de alimentación 618 pueden ser accesibles de forma remota (por ejemplo, accesibles a un módulo de gestión remota de copias de seguridad a través de una conexión de red). En al menos una realización, una batería utilizada por el dispositivo de alimentación 618 puede ser una fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) local o remota del sistema informático 600. En dichas realizaciones, el dispositivo de alimentación 618 puede proporcionar información sobre un nivel de alimentación de la UPS.

[0161] El dispositivo de almacenamiento de datos 620 puede incluir un medio de almacenamiento legible por ordenador 624 en el que se almacenan uno o más conjuntos de instrucciones 626 (por ejemplo, software) que incorpora una o varias de las metodologías o funciones descritas en el presente documento. Las instrucciones 626 también pueden residir, completamente o al menos parcialmente, dentro de la memoria principal 604 y/o dentro del procesador 602 durante su ejecución por el sistema informático 600, la memoria principal 604 y el procesador 602 también constituyen medios de almacenamiento legibles por ordenador. Las instrucciones 626 pueden además transmitirse o recibirse a través de una red 630 (por ejemplo, la red 105) a través del dispositivo de interfaz de red 608.

[0163] En una realización, las instrucciones 626 incluyen instrucciones para operar o procesar datos generados por el dispositivo de exploración 200, como se describe a lo largo de la presente divulgación. Mientras que el medio de almacenamiento legible por ordenador 624 se muestra en una realización ilustrativo para ser un solo medio, los términos "medio de almacenamiento legible por ordenador" o "medio de almacenamiento legible por máquina" deben entenderse referidos a un único medio o a múltiples medios (por ejemplo, una base de datos centralizada o distribuida y/o cachés y servidores asociados) que almacenen dicha una o más instrucciones. Las expresiones "medio de almacenamiento legible por ordenador" o "medio de almacenamiento legible por máquina" también incluirán cualquier medio transitorio o no transitorio capaz de almacenar, codificar o transportar un conjunto de instrucciones para su ejecución por la máquina y que hacen que la máquina realice una o varias de las metodologías de la presente divulgación. La expresión "medio de almacenamiento legible por ordenador" debería entenderse, en consecuencia, como que incluye, pero sin limitación, memorias de estado sólido, medios ópticos y medios magnéticos.

[0165] En la descripción anterior, se exponen numerosos detalles. Será evidente, sin embargo, para un experto en la materia que se beneficie de la presente divulgación, que la presente invención se puede poner en práctica sin estos detalles específicos. En algunos casos, las estructuras y dispositivos conocidos se muestran en forma de diagrama de bloques, en lugar de en detalle, para evitar oscurecer la presente divulgación.

[0167] Algunas porciones de la descripción detallada se pueden haber presentado en términos de algoritmos y representaciones simbólicas de operaciones en bits de datos dentro de la memoria de un ordenador. Estas descripciones y representaciones algorítmicas son los medios utilizados por los expertos en la materia, en el campo del procedimiento de datos, para trasladar de la manera más eficaz la esencia de su trabajo a otros expertos en la materia. En el presente documento, y en general, un algoritmo se concibe como una secuencia de etapas autoconsistente que conducen a un resultado deseado. Las etapas son las que requieren manipulaciones físicas de cantidades físicas. Habitualmente, aunque no necesariamente, estas cantidades toman la forma de señales eléctricas o magnéticas que pueden almacenarse, transferirse, combinarse, compararse y manipularse de otro modo. Se ha probado ser conveniente a veces, principalmente por razones de uso común, referirse a estas señales como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, términos, números o elementos similares.

[0169] Se debería tener en cuenta, sin embargo, que todos estos y otros términos similares deben asociarse con las cantidades físicas apropiadas y son simplemente etiquetas convenientes aplicadas a estas cantidades. A no ser que se indique específicamente lo contrario, como es evidente a partir de la descripción anterior, se aprecia que a lo largo de la descripción, discusiones en las que se utilizan términos como "configurar". "recibir", "convertir", "causar", "streaming" "aplicar", "enmascarar", "presentar", "recuperar", "transmitir", "calcular", "generar", "añadir", "restar", "multiplicar", "dividir", "seleccionar", "examinar", "optimizar" "calibrar", "detectar", "almacenar", "realizar", "analizar", "determinar", "permitir". "identificar", "modificar", "transformar", "agregar", "extraer", "ejecutar", "programar", "procesar", "capturar", "desarrollar", "ajustar", o similares, se refieren a las acciones y a los procesos de un sistema informático o a dispositivos informáticos electrónicos similares, que manipulan y transforman los datos representados como cantidades físicas (por ejemplo, electrónicas) dentro de los registros y memorias del sistema informático en otros datos representados de forma similar como cantidades físicas dentro de las memorias o registros del sistema informático u otro tipo de dispositivos de almacenamiento, transmisión o visualización de información.

[0171] La divulgación también se refiere a un aparato, dispositivo o sistema para realizar las operaciones del presente documento. Este aparato, dispositivo o sistema puede construirse especialmente para los fines requeridos o puede incluir un ordenador de uso general activado selectivamente o reconfigurado por un programa de ordenador almacenado en el ordenador. Un programa informático de este tipo puede almacenarse en un medio de almacenamiento legible por ordenador o por máquina, tal como, pero sin limitación, cualquier tipo de disco, que incluye disquetes, discos ópticos, memorias de sólo lectura en disco compacto (CD-ROM) y discos magnético-ópticos, memorias de solo lectura (ROM), memorias de acceso aleatorio (RAM), EPROM, EEPROM, tarjetas magnéticas u ópticas, o cualquier tipo de soporte apto para almacenar instrucciones electrónicas.

[0173] Las expresiones "de ejemplo" e "ilustrativo" se utilizan en el presente documento para querer decir "que sirve como un ejemplo, situación o ilustración. Cualquier aspecto o diseño descrito en el presente documento como "a modo de ejemplo" o "ilustrativo" no debe interpretarse necesariamente como preferente o ventajoso sobre otros aspectos o diseños. Más bien, el uso de las expresiones "ejemplo" o "ilustrativo" pretende presentar conceptos de forma concreta. Como se utiliza en esta solicitud, el término "o" pretende significar un "o" inclusivo y no un "o" exclusivo. Es decir, salvo que se especifique lo contrario o se deduzca claramente del contexto, Por "X incluye A o B" se entiende cualquiera de las permutaciones naturales inclusivas. Es decir, si X incluye A; X incluye B; o X incluye tanto A como B, entonces "X incluye A o B" se cumple en cualquiera de los casos anteriores. De manera adicional, los artículos "un" y "uno/a", tal como se utilizan en la presente solicitud y en las reivindicaciones adjuntas, deben interpretarse en general en el sentido de "uno/a o más", a menos que se especifique lo contrario o quede claro por el contexto que se refieren a una forma singular. A lo largo de la presente memoria descriptiva, la referencia a "determinadas realizaciones", "una realización", "al menos una realización", o similar significa que un rasgo, estructura o característica particular descritos en relación con la realización está incluido en al menos una realización. Por tanto, las apariciones de la expresión "determinadas realizaciones," "una realización", "al menos una realización", o similares en diversos lugares a lo largo de la presente memoria descriptiva, no necesariamente se refieren todas a la misma realización.

[0175] La presente divulgación no debe limitarse en el alcance a las realizaciones específicas descritas en el presente documento, De hecho, otras diversas realizaciones y modificaciones de la presente divulgación, además de las descritas en el presente documento, serán evidentes para los expertos en la materia a partir de la descripción y los dibujos adjuntos. Por tanto, se pretende que otras realizaciones y modificaciones estén incluidas en el ámbito de la presente divulgación. Es más, mientras que la presente divulgación se ha descrito en el contexto de una realización particular en un entorno particular para un propósito particular, los expertos en la materia reconocerán que su utilidad no se limita a ellos y que la presente divulgación puede aplicarse de forma beneficiosa en cualquier número de entornos para cualquier número de propósitos. La invención se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de exploración (200) que comprende:

una base de apoyo (202) que comprende superficies superior e inferior sustancialmente planas;

un panel de presión (204) dispuesto sobre la superficie superior de la base de apoyo (202);

una pluralidad de cámaras (206) distribuidas alrededor de un perímetro exterior de la base de apoyo (202) y orientadas sustancialmente hacia un centro del panel de presión (204); y

un dispositivo de procesamiento acoplado operativamente al panel de presión (204) y a cada una de la pluralidad de cámaras (206), en donde el dispositivo de procesamiento está configurado para recibir un mapa de presión bajo el pie generado por el panel de presión (204) e imágenes de profundidad de cada una de la pluralidad de cámaras (206), en donde el dispositivo de procesamiento está configurado para calcular un modelo tridimensional del pie de un individuo utilizando las imágenes de profundidad junto con el mapa de presión bajo el pie para tener en cuenta la parte inferior del pie que no es visible para las cámaras,

caracterizado por queel modelo tridimensional se calcula:

utilizando una ecuación diferencial parcial (EDP) para desarrollar una superficie representativa del pie del individuo utilizando las imágenes de profundidad minimizando una puntuación de ajuste; y

aplicando una penalización a la puntuación de ajuste sobre la base de un desajuste entre un límite del mapa de presión bajo el pie y un límite de la superficie.

2. El dispositivo de exploración (200) de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de cámaras (206) dispuestas alrededor del perímetro exterior de la base de apoyo (202) son equidistantes del centro del panel de presión (204).

3. El dispositivo de exploración (200) de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde el perímetro exterior de la base de apoyo (202) es un perímetro circular.

4. El dispositivo de exploración (200) de la reivindicación 3, en donde un número total de la pluralidad de cámaras (206) es cuatro.

5. El dispositivo de exploración (200) de la reivindicación 4, en donde las cuatro cámaras (206) están distribuidas de forma desigual alrededor del perímetro circular y en donde una primera distancia entre una primera cámara y una segunda cámara es igual a una segunda distancia entre una tercera cámara y una cuarta cámara, y en donde una tercera distancia entre la primera cámara y la tercera cámara es menor que una cuarta distancia entre la segunda cámara y la cuarta cámara.

6. El dispositivo de exploración (200) de la reivindicación 3, en donde las cámaras están situadas para definir una trayectoria de marcha a través de una región central del dispositivo de exploración (200) y en donde el dispositivo de procesamiento está configurado para capturar datos dinámicos de la marcha del pie de un individuo a medida que éste sube y/o baja del panel de presión (204).

7. El dispositivo de exploración (200) de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde al menos una de la pluralidad de cámaras (206) comprende un sensor de profundidad configurado para capturar datos de profundidad durante la captura de imágenes por su cámara correspondiente.

8. El dispositivo de exploración (200) de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el panel de presión (204) comprende una pluralidad de sensores de presión dispuestos en una configuración plana y en donde cada uno de la pluralidad de sensores de presión, cuando se activa el panel de presión, están configurados para generar señales representativas de la presión bajo el pie cuando el pie de un individuo está en contacto con el panel de presión, definiendo las señales en conjunto un mapa de presión bidimensional del pie del individuo.

9. El dispositivo de exploración (200) de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el dispositivo de procesamiento está configurado para generar una reconstrucción tridimensional del pie de un individuo sobre la base de los datos capturados por el panel de presión (204) y cada una de la pluralidad de cámaras (206) cuando el pie del individuo está en contacto con el panel de presión (204).

10. Un método que comprende:

capturar un mapa de presión bidimensional del pie de un individuo mientras el individuo está de pie sobre un panel de presión(204);

capturar imágenes de profundidad del pie del individuo mediante una pluralidad de cámaras (206) dispuestas alrededor del panel de presión(204); y

calcular un modelo tridimensional del pie de un individuo utilizando las imágenes de profundidad junto con el mapa de presión bidimensional para tener en cuenta la parte inferior del pie que no es visible para las cámaras, caracterizado por que el modelo tridimensional se calcula: utilizando una ecuación diferencial parcial (EDP) para desarrollar una superficie representativa del pie del individuo utilizando las imágenes en profundidad minimizando

una puntuación de ajuste; y

11. El método de la reivindicación 10, que comprende además la captura de una serie de mapas bidimensionales de presión del pie del individuo a medida que éste se sube y/o se baja del panel de presión.

12. El método de la reivindicación 10 o la reivindicación 11, que comprende además:

generar datos descriptivos de un dispositivo ortésico basados en la reconstrucción tridimensional del pie del individuo; y

transmitir los datos descriptivos del dispositivo ortésico a un dispositivo de fabricación para fabricar el dispositivo ortésico.