３次元形状の骨格モデル作成方法及び装置並びに３次元形状の寸法測定方法及び装置
【課題】本発明は、対象物体の３次元形状データに基づいてその特徴的な部位を正確に設定できる３次元形状の骨格モデルの作成方法及び装置並びに骨格モデルを用いた３次元形状の寸法測定方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】骨格モデル作成装置の制御部１は、対象物体表面の３次元形状データを取得するデータ取得部１０、取得した３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して予め設定された座標軸方向に主軸が一致するように座標変換処理を行う正規化処理部１１、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する輪郭抽出部１２、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って点集合で表現した中心軸データを抽出する中心軸抽出部１３、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部１４を備えている。
【解決手段】骨格モデル作成装置の制御部１は、対象物体表面の３次元形状データを取得するデータ取得部１０、取得した３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して予め設定された座標軸方向に主軸が一致するように座標変換処理を行う正規化処理部１１、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する輪郭抽出部１２、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って点集合で表現した中心軸データを抽出する中心軸抽出部１３、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部１４を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元形状を撮影した画像データに基づく骨格モデルの作成方法及び装置並びに骨格モデルを用いた３次元形状の寸法測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元形状を定量的に把握する場合、撮影画像の高精細化及び高精度化並びに画像処理技術の高速化及び大容量化に伴って３次元形状を撮影した画像に基づいて行われるようになってきている。
【０００３】
例えば、人体を複数の方向から撮影した画像データに基づいて採寸データを定量的に測定することが提案されている。特許文献１では、測定対象となる物体に格子パターンを投影して物体表面に観測される変形格子像を撮影し、撮影された変形格子像と測定物体の表面の３次元座標とを関係式により処理することで、変形格子像の格子線の座標から測定物体の表面の３次元座標を抽出し、人体を３次元的に計測することが記載されている。また、特許文献２では、３次元表面形状を作成するために対象を複数の方向から撮影し、撮影された２次元画像データについて採寸部位を指定し、指定した採寸部位に対応する３次元位置を算出して３次元位置近傍の３次元形状データを作成し、得られた３次元形状データの周囲長を算出して採寸部位のサイズを算出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８６８９８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献では、人体の３次元形状を複数の方向から撮影した画像を用いて人体表面の３次元座標を算出して３次元形状を定量的に把握することが可能となっているが、算出された３次元座標に基づいて３次元形状の特徴的な部位が明確に定義されていないため、バスト、ウエスト等の特徴的な部位における採寸位置がユーザーによってバラツキが生じるようになる。そのため、３次元形状の特徴的な部位における正確な寸法測定を行うことができない、といった問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、対象物体の３次元形状データに基づいてその特徴的な部位を正確に設定できる３次元形状の骨格モデルの作成方法及び装置並びに骨格モデルを用いた３次元形状の寸法測定方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る３次元形状の骨格モデル作成方法は、プログラムされたコンピュータによって対象物体の３次元形状データから骨格モデルを作成する３次元形状の骨格モデル作成方法であって、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出するステップと、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成するステップとを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る３次元形状の骨格モデル作成装置は、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って点集合で表現した中心軸データを抽出する中心軸抽出部と、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るプログラムは、対象物体の３次元形状データから骨格モデルを作成する３次元形状の骨格モデル作成装置を機能させるためのプログラムであって、前記骨格モデル作成装置を、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する手段、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る３次元形状の寸法測定方法は、プログラムされたコンピュータによって対象物体の３次元形状データから所定部位の寸法を測定する３次元形状の寸法測定方法であって、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換して正規化処理を行うステップと、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出するステップと、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出するステップと、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成するステップと、前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定するステップと、特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出するステップとを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る３次元形状の寸法測定装置は、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換処理を行う正規化処理部と、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する輪郭抽出部と、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する中心軸抽出部と、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部と、前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定する位置特定部と、特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する寸法算出部とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る別のプログラムは、対象物体の３次元形状データから所定部位の寸法を測定する３次元形状の寸法測定装置を機能させるためのプログラムであって、前記寸法測定装置を、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換して正規化処理を行う手段、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する手段、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する手段、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する手段、前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定する手段、特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する手段として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上記の構成を有することで、対象物体の３次元形状データに基づいてその特徴的な部位を正確に設定することができる。特に、対象物体が人体又は人体に類似の３次元形状である場合に、抽出した骨格モデルデータに基づいて客観的に特徴的な部位を設定でき、ユーザによる設定のバラツキをなくして統一した設定基準により特徴的な部位の位置を客観的に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る３次元形状の骨格モデル作成方法に関する全体処理フローである。
【図２】図１に示す方法を実施するための３次元形状の骨格モデル作成装置に関するブロック構成図である。
【図３】取得した３次元形状データを表示する斜視図である。
【図４】正規化処理について模式的に示す説明図である。
【図５】人体を正面から見た場合の輪郭形状データの抽出処理に関する説明図である。
【図６】人体を側面から見た場合の輪郭形状データの抽出処理に関する説明図である。
【図７】３次元形状データに対して主軸を通る２つの直交する平面により切断した状態に関する説明図である。
【図８】ボロノイ分割処理による中心軸データの抽出処理及び特徴点に関する説明図である。
【図９】抽出された中心軸データ及び特徴点に関する説明図である。
【図１０】本発明に係る３次元形状の寸法測定方法に関する全体処理フローである。
【図１１】図１０に示す方法を実施するための３次元形状の寸法測定装置に関するブロック構成図である。
【図１２】胸部位置及び腰部位置を特定する場合に関する説明図である。
【図１３】胴部位置を特定する場合に関する説明図である。
【図１４】胸部位置における寸法算出に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係る３次元形状の骨格モデル作成方法に関する全体処理フローであり、図２は、図１に示す方法を実施するための３次元形状の骨格モデル作成装置に関するブロック構成図である。
【００１７】
骨格モデル作成装置は、装置全体の制御処理及び骨格モデル作成のための情報処理を行う制御部１、外部装置との間で対象物体の撮影画像や３次元形状データ等の情報を送受信する送受信部２、基本ソフト（ＯＳ）とともに骨格モデル作成のためのプログラムを保存する記憶部３、各種情報処理の出力結果を表示する表示部４、各種情報処理及び制御処理に必要なデータを入力する操作入力部５を備えている。必要に応じて撮影装置等の周辺装置を接続するための接続部を設けるようにしてもよい。
【００１８】
制御部１は、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを取得するデータ取得部１０、取得した３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して予め設定された座標軸方向に主軸が一致するように座標変換処理を行う正規化処理部１１、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する輪郭抽出部１２、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って点集合で表現した中心軸データを抽出する中心軸抽出部１３、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部１４を備えている。
【００１９】
こうしたブロック構成を備えた装置は、公知のコンピュータを用いて実現できる。例えば、制御部１に対応するＣＰＵ及びメモリ、送受信部２に対応するＬＡＮボード、記憶部３に対応するハードディスク、表示部４に対応する液晶表示パネル等のディスプレイ、入力部５に対応するキーボード及びマウス、といった公知のハードウェアをデータ伝送路により互いに接続したコンピュータを用いればよい。
【００２０】
骨格モデルを作成する場合、まず、対象物体の３次元形状データを取得する（Ｓ１００）。ここで、３次元形状データとは、対象物体について表面全体の３次元座標位置からなるデータであり、対象物体の内部に空洞がある場合には内側表面の３次元座標位置を含むものである。３次元形状データは、外部装置から送受信部２を介して取得するようにしてもよいし、骨格モデル作成装置に３Ｄスキャナやカメラ等の撮影装置を接続して撮影画像から公知の手法で対象物体の表面形状に対応した３次元形状データを取得するようにしてもよい。
【００２１】
たとえば、一般的な３Ｄスキャナを用いることで対象物体の表面形状に対応する３次元形状データを直接取得してもよいし、スリット光とカメラを用いて対象物体表面の凹凸を撮影しその撮影画像から３次元形状データを作成するようにしてもよい。また、対象物体を複数方向からカメラで撮影し、得られた複数の２次元撮像画像から対象物体表面の３次元位置を抽出して３次元形状データを作成するようにしてもよい。
【００２２】
３次元形状データの取得については、対象物体表面の３次元形状データが取得できればよく、その取得方法については特に限定されない。図３は、取得した３次元形状データを表示する斜視図である。図３では、対象物体として人体を用いており、正立した状態の人体について人体表面の３次元形状データを取得している。
【００２３】
こうした３次元形状データの取得処理は、データ取得部１０で行われる。
【００２４】
取得した３次元形状データに対して正規化処理を行う（Ｓ１０１）。正規化処理を行うことで、３次元形状データから、対象物体の姿勢や設置位置等の変動要素を取り除くことができる。正規化処理としては、３次元形状データの座標位置に対して主成分分析を行うことで３次元形状データにおける主軸を設定し、主軸及び予め設定された座標軸の方向が一致するように座標変換を行う。こうした正規化処理を行うことで、様々な３次元形状データを統一した座標空間に設定することができ、異なる３次元形状データを比較分析する場合などに有効である。
【００２５】
図４は、正規化処理について模式的に示す説明図である。互いに直交するｘｙｚ軸からなる直交座標系で表わされる座標空間１００に対して３次元形状データ２００の３次元座標位置をプロットし、３次元形状データ２００の主成分分析を行って第１主成分を求め、第１主成分に基づいて主軸Ａを設定する（図４（ａ））。そして、主軸Ａが直交座標系のｚ軸と一致するように３次元形状データ２００の座標変換を行う（図４（ｂ））。この場合、人体の３次元形状データを対象としていることから、３次元形状データの最も低い位置をｚ＝０として原点Ｏと同じ高さに設定するとよい。
【００２６】
こうした３次元形状データの正規化処理は、正規化処理部１１で行われる。
【００２７】
次に、正規化処理した３次元形状データについて輪郭形状データを抽出する（Ｓ１０２）。輪郭形状データとしては、対象物体を所定の方向から平行投影したシルエット形状又は所定の方向に沿って対象物体を切断した断面形状を点集合により表現したものが挙げられる。対象物体の内部が空洞になっているような場合には、断面形状を輪郭形状データとして用いることが好ましい。また、シルエット形状及び断面形状の両方を輪郭形状データとして抽出してもよい。
【００２８】
シルエット形状を抽出する場合には、例えば、対象物体の正面及び側面といった複数の方向からの対象物体を平面に平行投影し、投影された像の外形からシルエット形状を抽出することで、異なる複数の方向からみた複数の輪郭形状データを抽出する。
【００２９】
図５は、対象物体である人体の正面から見た場合の輪郭形状データの抽出処理に関する説明図である。正規化処理された３次元形状データを人体の正面方向として設定された方向から見た状態にセットしてそのシルエット形状を輪郭形状データ２１０として抽出する。
【００３０】
図６は、図５と同様に人体を側面から見た場合の輪郭形状データの抽出処理に関する説明図である。正規化処理された３次元形状データを人体の正面方向と直交する側面方向から見た状態にセットしてそのシルエット形状を輪郭形状データ２２０として抽出する。
【００３１】
なお、輪郭形状データについては、上述した抽出処理以外に、例えば対象物体を複数方向からカメラで撮影した撮像画像を用いて対象物体の輪郭線を抽出して取得するようにしてもよい。
【００３２】
また、対象物体が、例えばコップなどのように内側に空洞が形成されたものである場合には、上述したシルエット形状では対象物体の正確な輪郭形状データを得ることができないので、対象物体の３次元形状データから断面形状を輪郭形状データとして抽出することで、内部の空洞を正確に表現した輪郭形状データを得ることができる。対象物体の断面形状としては、例えば３次元形状データの主軸を含む平面で切断した断面形状を用いるとよい。図７は、３次元形状データ２００に対して主軸Ａを通る２つの直交する平面Ｆ１及びＦ２により切断した状態に関する説明図である。こうした２つの平面で切断した断面形状を輪郭形状データとして抽出するようにすればよい。
【００３３】
なお、対象物体の形状が単純な形状（例えば、円柱状に近い形状のもの）である場合には、ステップＳ１００の３次元形状データの取得及びステップＳ１０１の正規化処理を行わずに、カメラを用いた撮像画像から直接対象物体の輪郭線を抽出した形状を輪郭形状データとして抽出してもよい。
【００３４】
また、抽出した輪郭形状データのノイズや方向の違いによる微妙な形状の差異は、後述する中心軸抽出処理が行われる際に取り除かれるため、抽出する方向を決められた方向に正確に合わせる必要はない。
【００３５】
こうした３次元形状データからの輪郭形状データの抽出処理は、輪郭抽出部１２で行われる。
【００３６】
次に、抽出した輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する処理を行う（Ｓ１０３）。上述の３次元形状データから抽出した複数の輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行い、各輪郭形状データの中心軸データを抽出する。中心軸変換処理については、ボロノイ分割を用いる方法や細線化を用いる方法のように公知の処理方法を用いればよい。
【００３７】
この例ではボロノイ分割を用いた方法により中心軸データの抽出を行う。ボロノイ分割とは、隣り合う母点間を結ぶ直線に垂直二等分線を引くことで、各母点の最近隣領域を分割する手法であり、この例では輪郭形状データを構成する点集合を母点としてボロノイ分割を行う。
【００３８】
例えば、図８（ａ）は、対象物体である人体を正面から見て抽出された輪郭形状データ２１０であり、図８（ｂ）は、輪郭形状データ２１０に対してボロノイ分割処理を行ってボロノイ辺２１１により分割した図である。
【００３９】
輪郭形状データの中心軸データを抽出する場合には、図８（ｂ）に示すボロノイ辺２１１のうち、輪郭形状データによるシルエット形状に対応する輪郭線と交わらないボロノイ辺だけを残す枝刈り処理を行う。図８（ｃ）は、枝刈り処理後に得られる中心軸データ２１２を示している。
【００４０】
図９は、対象物体である人体を側面から見て抽出された輪郭形状データ２２０について図８と同様に中心軸変換処理を行って抽出した中心軸データ２２２を示している。
【００４１】
以上のように、複数の異なる方向から見た輪郭形状データについてそれぞれ中心軸データを抽出する処理を行う。こうした中心軸変換処理は、中心軸抽出部１３で行われる。
【００４２】
次に、抽出された中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する（Ｓ１０４）。
【００４３】
図８（ｃ）に示すように、抽出した中心軸データ２１２には結節していることを示す特徴点として結節点Ｐ１及びＰ２が存在する。そして、結節点Ｐ１及びＰ２は、それぞれ高さＴ１及びＴ２の位置に設定されている。
【００４４】
図９に示す中心軸データ２２２についても、高さＴ１及びＴ２の位置に結節点Ｐ１及びＰ２に対応する特徴点Ｐ１’及びＰ２’を設定する。このように複数の異なる方向から見た複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する。このように、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータの作成処理は、骨格作成部１４で行われる。
【００４５】
こうして得られた骨格モデルデータは、対象物体を複数の異なる方向から見た３次元的な分析を行うことが可能となり、正確な分析を行うことができる。例えば、２つの対象物体の形状について同定を行う場合、上述した骨格モデルデータを比較することで形状の同定処理を高速で正確に行うことができる。また、対象物体が人体の場合には、骨格モデルデータを解析すれば人体の姿勢を判定することができ、例えば結節点Ｐ１及びＰ２の位置関係により正立状態か前傾状態かを判定したり、結節点Ｐ２とそれより下の中心軸との前後関係を分析することで脚部の屈曲姿勢を高速で判定することが可能となる。
【００４６】
また、骨格モデルデータの特徴点に基づいて測定部位位置を特定して対象物体の寸法測定を行うことで、バラツキのない客観的な測定を行うことができる。
【００４７】
図１０は、本発明に係る３次元形状の寸法測定方法に関する全体処理フローであり、図１１は、図１０に示す方法を実施するための３次元形状の寸法測定装置に関するブロック構成図である。
【００４８】
寸法測定装置は、図２に示す骨格モデル作成装置と同様の装置構成を備えている。そして、制御部１は、骨格モデル作成装置と同様のデータ取得部１０、正規化処理部１１、輪郭抽出部１２、中心軸抽出部１３、骨格作成部１４を備えているとともに、骨格モデルデータの特徴点から測定する所定部位位置を特定する位置特定部１５、特定された測定部位における３次元形状データを用いて寸法を算出する寸法算出部１６を備えている。
【００４９】
処理フローにおいてステップＳ２００からＳ２０４までは、図１に示すステップＳ１００からＳ１０４までと同様の処理を行う。ステップＳ２０１の正規化処理において、互いに直交するｘｙｚ軸からなる直交座標系で表わされる座標空間を測定空間とする。そして、ステップＳ２０４では、ステップＳ１０４と同様に、骨格モデルデータは、複数の異なる方向からみた輪郭形状データからそれぞれ抽出した複数の中心軸データを結節点Ｐ１及びＰ２を特徴点として関連付けて作成される。
【００５０】
次に、骨格モデルデータ及び輪郭形状データを用いて所定部位位置を特定する（Ｓ２０５）。この例では、対象物体である人体の胸部、胴部及び腰部の部位位置をそれぞれ特定する。
【００５１】
図１２は、胸部位置及び腰部位置を特定する場合に関する説明図である。胸部位置については、特徴点である結節点Ｐ１及びＰ２の間において、側面から見た輪郭形状データを用いてそのシルエット形状の正面側での水平方向（ｘｙ平面方向）への最突出点を通り中心軸と直交する平面と、中心軸とが交差する位置を胸部位置とする。
【００５２】
図１２に示すように、側面から見た輪郭形状データ２２０の中心軸２２２において結節点Ｐ１及びＰ２と関連付けられた特徴点Ｐ１’及びＰ２’の間で、正面側の水平方向の最突出点Ｂを決定する。そして、最突出点Ｂを通り、中心軸２２２と直交する平面ＦＢと、中心軸とが交差する位置を胸部位置（特徴点Ｐ３’）として特定する。また、中心軸２２２において平面ＦＢと交差する特徴点Ｐ３’と高さが一致するように関連付けられた中心軸２１２の特徴点Ｐ３を設定し、中心軸２１２と直交する平面ＦＢを設定する。
【００５３】
腰部位置については、特徴点である結節点Ｐ２と股点Ｐ４との間において、側面から見た輪郭形状データを用いてそのシルエット形状の背面側での水平方向（ｘｙ平面方向）への最突出点を通り中心軸と直交する平面と、中心軸とが交差する位置を腰部位置とする。
【００５４】
図１２に示すように、輪郭形状データ２１０において、結節点Ｐ２より分岐する中心軸の間において輪郭形状データの最も高い位置を股点Ｐ４として設定する。そして、股点Ｐ４と高さが一致するように関連付けられた中心軸２２２の特徴点Ｐ４’を設定し、特徴点Ｐ２’とＰ４’との間で、輪郭形状データ２２０の背面側の水平方向の最突出点Ｈを決定する。そして、最突出点Ｈを通り、中心軸２２２と直交する平面ＦＨと交差する位置を腰部位置として特定する。また、中心軸２２２において平面ＦＨと交差する特徴点Ｐ５’と高さが一致するように関連付けられた中心軸２１２の特徴点Ｐ５を設定し、中心軸２１２と直交する平面ＦＨを設定する。
【００５５】
胴部位置については、結節点Ｐ１及びＰ２の間において、３次元形状データを用いて中心軸２１２及び２２２に対して直交する平面で切断した断面形状の周囲長を算出し、周囲長が最も短い平面と中心軸とが交差する位置を胴部位置として特定する。図１３は、胴部位置を特定する場合に関する説明図である。中心軸２１２に設定された結節点Ｐ１及びＰ２の間において、中心軸２１２に直交する法線及び中心軸２２２に直交する法線を含む平面を３次元形状データの切断面として用い、その断面形状の周囲長が最も短い平面ＦＷと交差する位置を胴部位置として特定する。また、中心軸２１２において平面ＦＷと交差する特徴点Ｐ６及び中心軸２２２において平面ＦＷと交差する特徴点Ｐ６’を設定する。
【００５６】
以上のように、３次元形状データ、輪郭形状データ及び骨格モデルデータを用いて、中心軸に設定された特徴点に基づいて所定部位の位置を特定しているので、測定部位がばらつくことなく一意的に決めることができる。そのため、複数の利用者が寸法測定を行う場合でも、各利用者間で測定部位位置をばらつくことなく設定して寸法測定が可能となる。
【００５７】
所定部位位置の特定方法については、上述した方法以外にも、所定部位位置を予め設定した基準物体の３次元形状データを用意し、測定する対象物体及び基準物体の輪郭形状データ及び骨格モデルデータをパターンマッチング処理して、基準物体に設定した所定部位位置に最も一致度が高い対象物体の位置を所定部位位置として特定することもできる。
【００５８】
以上のように、輪郭形状データ及び骨格モデルデータに基づき、必要に応じて３次元形状データを用いて所定部位位置を特定する処理は、位置特定部１５で行われる。
【００５９】
次に、特定した所定部位位置において寸法を算出する（Ｓ２０６）。所定部位位置における寸法の算出は、所定部位に対応して算出方法が異なるが、この例では、対象物体である人体に合致した衣服の作成に必要な寸法算出を行う場合について説明する。この場合の寸法の算出では、３次元形状データの所定部位位置での周囲長を算出する方法及び特徴点の間又は所定部位位置の間の長さを算出する方法が用いられる。
【００６０】
所定部位位置の周囲長を算出する方法として、胸部位置で算出する例を説明する。図１２に示すように、特徴点Ｐ３及びＰ３’を通る平面ＦＢと交差する胸部位置での３次元形状データを用いる。図１４は、胸部位置における寸法算出に関する説明図である。まず、図１４（ａ）に示すように、胸部位置での３次元形状データに基づいて平面ＦＢに沿う断面形状Ｒ１を得る。次に、断面形状Ｒ１のうち最も周囲長の大きい形状Ｒ２を抽出し（図１４（ｂ））、形状Ｒ２を形成する点集合について凸包を描画して、凸多角形Ｒ３に変換する。周囲長は凸多角形Ｒ３の頂点の座標から各辺の長さの総和を算出する。算出された周囲長が胸囲の寸法値となる。同様の算出方法を用いることで、胴部位置の胴囲や腰部位置の腰囲についても算出することができる。
【００６１】
特徴点の間又は所定部位位置の間の長さを算出する方法としては、例えば、人体の身長の場合には、輪郭形状データを形成する点集合の中で高さ方向（ｚ軸方向）の最小値及び最大値となる点との間の高さ方向の長さを算出すればよく、股下高の場合には、同様に、図１２に示す股点Ｐ４と高さ方向の最小値となる点との間の高さ方向の長さを算出すればよい。肩幅等の部位についても部位位置を特定する特徴点を輪郭形状データ及び骨格作成データに基づいて設定しておき、設定された特徴点に基づいて３次元形状データを用い寸法を算出するようにすればよい。
【００６２】
以上のように、特定された所定部位位置及び３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する処理は、寸法算出部１６で行われる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 制御部
２ 送受信部
３ 記憶部
４ 表示部
５ 操作入力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元形状を撮影した画像データに基づく骨格モデルの作成方法及び装置並びに骨格モデルを用いた３次元形状の寸法測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元形状を定量的に把握する場合、撮影画像の高精細化及び高精度化並びに画像処理技術の高速化及び大容量化に伴って３次元形状を撮影した画像に基づいて行われるようになってきている。
【０００３】
例えば、人体を複数の方向から撮影した画像データに基づいて採寸データを定量的に測定することが提案されている。特許文献１では、測定対象となる物体に格子パターンを投影して物体表面に観測される変形格子像を撮影し、撮影された変形格子像と測定物体の表面の３次元座標とを関係式により処理することで、変形格子像の格子線の座標から測定物体の表面の３次元座標を抽出し、人体を３次元的に計測することが記載されている。また、特許文献２では、３次元表面形状を作成するために対象を複数の方向から撮影し、撮影された２次元画像データについて採寸部位を指定し、指定した採寸部位に対応する３次元位置を算出して３次元位置近傍の３次元形状データを作成し、得られた３次元形状データの周囲長を算出して採寸部位のサイズを算出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８６８９８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献では、人体の３次元形状を複数の方向から撮影した画像を用いて人体表面の３次元座標を算出して３次元形状を定量的に把握することが可能となっているが、算出された３次元座標に基づいて３次元形状の特徴的な部位が明確に定義されていないため、バスト、ウエスト等の特徴的な部位における採寸位置がユーザーによってバラツキが生じるようになる。そのため、３次元形状の特徴的な部位における正確な寸法測定を行うことができない、といった問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、対象物体の３次元形状データに基づいてその特徴的な部位を正確に設定できる３次元形状の骨格モデルの作成方法及び装置並びに骨格モデルを用いた３次元形状の寸法測定方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る３次元形状の骨格モデル作成方法は、プログラムされたコンピュータによって対象物体の３次元形状データから骨格モデルを作成する３次元形状の骨格モデル作成方法であって、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出するステップと、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成するステップとを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る３次元形状の骨格モデル作成装置は、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って点集合で表現した中心軸データを抽出する中心軸抽出部と、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るプログラムは、対象物体の３次元形状データから骨格モデルを作成する３次元形状の骨格モデル作成装置を機能させるためのプログラムであって、前記骨格モデル作成装置を、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する手段、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る３次元形状の寸法測定方法は、プログラムされたコンピュータによって対象物体の３次元形状データから所定部位の寸法を測定する３次元形状の寸法測定方法であって、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換して正規化処理を行うステップと、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出するステップと、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出するステップと、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成するステップと、前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定するステップと、特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出するステップとを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る３次元形状の寸法測定装置は、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換処理を行う正規化処理部と、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する輪郭抽出部と、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する中心軸抽出部と、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部と、前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定する位置特定部と、特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する寸法算出部とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る別のプログラムは、対象物体の３次元形状データから所定部位の寸法を測定する３次元形状の寸法測定装置を機能させるためのプログラムであって、前記寸法測定装置を、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換して正規化処理を行う手段、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する手段、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する手段、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する手段、前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定する手段、特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する手段として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上記の構成を有することで、対象物体の３次元形状データに基づいてその特徴的な部位を正確に設定することができる。特に、対象物体が人体又は人体に類似の３次元形状である場合に、抽出した骨格モデルデータに基づいて客観的に特徴的な部位を設定でき、ユーザによる設定のバラツキをなくして統一した設定基準により特徴的な部位の位置を客観的に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る３次元形状の骨格モデル作成方法に関する全体処理フローである。
【図２】図１に示す方法を実施するための３次元形状の骨格モデル作成装置に関するブロック構成図である。
【図３】取得した３次元形状データを表示する斜視図である。
【図４】正規化処理について模式的に示す説明図である。
【図５】人体を正面から見た場合の輪郭形状データの抽出処理に関する説明図である。
【図６】人体を側面から見た場合の輪郭形状データの抽出処理に関する説明図である。
【図７】３次元形状データに対して主軸を通る２つの直交する平面により切断した状態に関する説明図である。
【図８】ボロノイ分割処理による中心軸データの抽出処理及び特徴点に関する説明図である。
【図９】抽出された中心軸データ及び特徴点に関する説明図である。
【図１０】本発明に係る３次元形状の寸法測定方法に関する全体処理フローである。
【図１１】図１０に示す方法を実施するための３次元形状の寸法測定装置に関するブロック構成図である。
【図１２】胸部位置及び腰部位置を特定する場合に関する説明図である。
【図１３】胴部位置を特定する場合に関する説明図である。
【図１４】胸部位置における寸法算出に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係る３次元形状の骨格モデル作成方法に関する全体処理フローであり、図２は、図１に示す方法を実施するための３次元形状の骨格モデル作成装置に関するブロック構成図である。
【００１７】
骨格モデル作成装置は、装置全体の制御処理及び骨格モデル作成のための情報処理を行う制御部１、外部装置との間で対象物体の撮影画像や３次元形状データ等の情報を送受信する送受信部２、基本ソフト（ＯＳ）とともに骨格モデル作成のためのプログラムを保存する記憶部３、各種情報処理の出力結果を表示する表示部４、各種情報処理及び制御処理に必要なデータを入力する操作入力部５を備えている。必要に応じて撮影装置等の周辺装置を接続するための接続部を設けるようにしてもよい。
【００１８】
制御部１は、対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを取得するデータ取得部１０、取得した３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して予め設定された座標軸方向に主軸が一致するように座標変換処理を行う正規化処理部１１、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する輪郭抽出部１２、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って点集合で表現した中心軸データを抽出する中心軸抽出部１３、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部１４を備えている。
【００１９】
こうしたブロック構成を備えた装置は、公知のコンピュータを用いて実現できる。例えば、制御部１に対応するＣＰＵ及びメモリ、送受信部２に対応するＬＡＮボード、記憶部３に対応するハードディスク、表示部４に対応する液晶表示パネル等のディスプレイ、入力部５に対応するキーボード及びマウス、といった公知のハードウェアをデータ伝送路により互いに接続したコンピュータを用いればよい。
【００２０】
骨格モデルを作成する場合、まず、対象物体の３次元形状データを取得する（Ｓ１００）。ここで、３次元形状データとは、対象物体について表面全体の３次元座標位置からなるデータであり、対象物体の内部に空洞がある場合には内側表面の３次元座標位置を含むものである。３次元形状データは、外部装置から送受信部２を介して取得するようにしてもよいし、骨格モデル作成装置に３Ｄスキャナやカメラ等の撮影装置を接続して撮影画像から公知の手法で対象物体の表面形状に対応した３次元形状データを取得するようにしてもよい。
【００２１】
たとえば、一般的な３Ｄスキャナを用いることで対象物体の表面形状に対応する３次元形状データを直接取得してもよいし、スリット光とカメラを用いて対象物体表面の凹凸を撮影しその撮影画像から３次元形状データを作成するようにしてもよい。また、対象物体を複数方向からカメラで撮影し、得られた複数の２次元撮像画像から対象物体表面の３次元位置を抽出して３次元形状データを作成するようにしてもよい。
【００２２】
３次元形状データの取得については、対象物体表面の３次元形状データが取得できればよく、その取得方法については特に限定されない。図３は、取得した３次元形状データを表示する斜視図である。図３では、対象物体として人体を用いており、正立した状態の人体について人体表面の３次元形状データを取得している。
【００２３】
こうした３次元形状データの取得処理は、データ取得部１０で行われる。
【００２４】
取得した３次元形状データに対して正規化処理を行う（Ｓ１０１）。正規化処理を行うことで、３次元形状データから、対象物体の姿勢や設置位置等の変動要素を取り除くことができる。正規化処理としては、３次元形状データの座標位置に対して主成分分析を行うことで３次元形状データにおける主軸を設定し、主軸及び予め設定された座標軸の方向が一致するように座標変換を行う。こうした正規化処理を行うことで、様々な３次元形状データを統一した座標空間に設定することができ、異なる３次元形状データを比較分析する場合などに有効である。
【００２５】
図４は、正規化処理について模式的に示す説明図である。互いに直交するｘｙｚ軸からなる直交座標系で表わされる座標空間１００に対して３次元形状データ２００の３次元座標位置をプロットし、３次元形状データ２００の主成分分析を行って第１主成分を求め、第１主成分に基づいて主軸Ａを設定する（図４（ａ））。そして、主軸Ａが直交座標系のｚ軸と一致するように３次元形状データ２００の座標変換を行う（図４（ｂ））。この場合、人体の３次元形状データを対象としていることから、３次元形状データの最も低い位置をｚ＝０として原点Ｏと同じ高さに設定するとよい。
【００２６】
こうした３次元形状データの正規化処理は、正規化処理部１１で行われる。
【００２７】
次に、正規化処理した３次元形状データについて輪郭形状データを抽出する（Ｓ１０２）。輪郭形状データとしては、対象物体を所定の方向から平行投影したシルエット形状又は所定の方向に沿って対象物体を切断した断面形状を点集合により表現したものが挙げられる。対象物体の内部が空洞になっているような場合には、断面形状を輪郭形状データとして用いることが好ましい。また、シルエット形状及び断面形状の両方を輪郭形状データとして抽出してもよい。
【００２８】
シルエット形状を抽出する場合には、例えば、対象物体の正面及び側面といった複数の方向からの対象物体を平面に平行投影し、投影された像の外形からシルエット形状を抽出することで、異なる複数の方向からみた複数の輪郭形状データを抽出する。
【００２９】
図５は、対象物体である人体の正面から見た場合の輪郭形状データの抽出処理に関する説明図である。正規化処理された３次元形状データを人体の正面方向として設定された方向から見た状態にセットしてそのシルエット形状を輪郭形状データ２１０として抽出する。
【００３０】
図６は、図５と同様に人体を側面から見た場合の輪郭形状データの抽出処理に関する説明図である。正規化処理された３次元形状データを人体の正面方向と直交する側面方向から見た状態にセットしてそのシルエット形状を輪郭形状データ２２０として抽出する。
【００３１】
なお、輪郭形状データについては、上述した抽出処理以外に、例えば対象物体を複数方向からカメラで撮影した撮像画像を用いて対象物体の輪郭線を抽出して取得するようにしてもよい。
【００３２】
また、対象物体が、例えばコップなどのように内側に空洞が形成されたものである場合には、上述したシルエット形状では対象物体の正確な輪郭形状データを得ることができないので、対象物体の３次元形状データから断面形状を輪郭形状データとして抽出することで、内部の空洞を正確に表現した輪郭形状データを得ることができる。対象物体の断面形状としては、例えば３次元形状データの主軸を含む平面で切断した断面形状を用いるとよい。図７は、３次元形状データ２００に対して主軸Ａを通る２つの直交する平面Ｆ１及びＦ２により切断した状態に関する説明図である。こうした２つの平面で切断した断面形状を輪郭形状データとして抽出するようにすればよい。
【００３３】
なお、対象物体の形状が単純な形状（例えば、円柱状に近い形状のもの）である場合には、ステップＳ１００の３次元形状データの取得及びステップＳ１０１の正規化処理を行わずに、カメラを用いた撮像画像から直接対象物体の輪郭線を抽出した形状を輪郭形状データとして抽出してもよい。
【００３４】
また、抽出した輪郭形状データのノイズや方向の違いによる微妙な形状の差異は、後述する中心軸抽出処理が行われる際に取り除かれるため、抽出する方向を決められた方向に正確に合わせる必要はない。
【００３５】
こうした３次元形状データからの輪郭形状データの抽出処理は、輪郭抽出部１２で行われる。
【００３６】
次に、抽出した輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する処理を行う（Ｓ１０３）。上述の３次元形状データから抽出した複数の輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行い、各輪郭形状データの中心軸データを抽出する。中心軸変換処理については、ボロノイ分割を用いる方法や細線化を用いる方法のように公知の処理方法を用いればよい。
【００３７】
この例ではボロノイ分割を用いた方法により中心軸データの抽出を行う。ボロノイ分割とは、隣り合う母点間を結ぶ直線に垂直二等分線を引くことで、各母点の最近隣領域を分割する手法であり、この例では輪郭形状データを構成する点集合を母点としてボロノイ分割を行う。
【００３８】
例えば、図８（ａ）は、対象物体である人体を正面から見て抽出された輪郭形状データ２１０であり、図８（ｂ）は、輪郭形状データ２１０に対してボロノイ分割処理を行ってボロノイ辺２１１により分割した図である。
【００３９】
輪郭形状データの中心軸データを抽出する場合には、図８（ｂ）に示すボロノイ辺２１１のうち、輪郭形状データによるシルエット形状に対応する輪郭線と交わらないボロノイ辺だけを残す枝刈り処理を行う。図８（ｃ）は、枝刈り処理後に得られる中心軸データ２１２を示している。
【００４０】
図９は、対象物体である人体を側面から見て抽出された輪郭形状データ２２０について図８と同様に中心軸変換処理を行って抽出した中心軸データ２２２を示している。
【００４１】
以上のように、複数の異なる方向から見た輪郭形状データについてそれぞれ中心軸データを抽出する処理を行う。こうした中心軸変換処理は、中心軸抽出部１３で行われる。
【００４２】
次に、抽出された中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する（Ｓ１０４）。
【００４３】
図８（ｃ）に示すように、抽出した中心軸データ２１２には結節していることを示す特徴点として結節点Ｐ１及びＰ２が存在する。そして、結節点Ｐ１及びＰ２は、それぞれ高さＴ１及びＴ２の位置に設定されている。
【００４４】
図９に示す中心軸データ２２２についても、高さＴ１及びＴ２の位置に結節点Ｐ１及びＰ２に対応する特徴点Ｐ１’及びＰ２’を設定する。このように複数の異なる方向から見た複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する。このように、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータの作成処理は、骨格作成部１４で行われる。
【００４５】
こうして得られた骨格モデルデータは、対象物体を複数の異なる方向から見た３次元的な分析を行うことが可能となり、正確な分析を行うことができる。例えば、２つの対象物体の形状について同定を行う場合、上述した骨格モデルデータを比較することで形状の同定処理を高速で正確に行うことができる。また、対象物体が人体の場合には、骨格モデルデータを解析すれば人体の姿勢を判定することができ、例えば結節点Ｐ１及びＰ２の位置関係により正立状態か前傾状態かを判定したり、結節点Ｐ２とそれより下の中心軸との前後関係を分析することで脚部の屈曲姿勢を高速で判定することが可能となる。
【００４６】
また、骨格モデルデータの特徴点に基づいて測定部位位置を特定して対象物体の寸法測定を行うことで、バラツキのない客観的な測定を行うことができる。
【００４７】
図１０は、本発明に係る３次元形状の寸法測定方法に関する全体処理フローであり、図１１は、図１０に示す方法を実施するための３次元形状の寸法測定装置に関するブロック構成図である。
【００４８】
寸法測定装置は、図２に示す骨格モデル作成装置と同様の装置構成を備えている。そして、制御部１は、骨格モデル作成装置と同様のデータ取得部１０、正規化処理部１１、輪郭抽出部１２、中心軸抽出部１３、骨格作成部１４を備えているとともに、骨格モデルデータの特徴点から測定する所定部位位置を特定する位置特定部１５、特定された測定部位における３次元形状データを用いて寸法を算出する寸法算出部１６を備えている。
【００４９】
処理フローにおいてステップＳ２００からＳ２０４までは、図１に示すステップＳ１００からＳ１０４までと同様の処理を行う。ステップＳ２０１の正規化処理において、互いに直交するｘｙｚ軸からなる直交座標系で表わされる座標空間を測定空間とする。そして、ステップＳ２０４では、ステップＳ１０４と同様に、骨格モデルデータは、複数の異なる方向からみた輪郭形状データからそれぞれ抽出した複数の中心軸データを結節点Ｐ１及びＰ２を特徴点として関連付けて作成される。
【００５０】
次に、骨格モデルデータ及び輪郭形状データを用いて所定部位位置を特定する（Ｓ２０５）。この例では、対象物体である人体の胸部、胴部及び腰部の部位位置をそれぞれ特定する。
【００５１】
図１２は、胸部位置及び腰部位置を特定する場合に関する説明図である。胸部位置については、特徴点である結節点Ｐ１及びＰ２の間において、側面から見た輪郭形状データを用いてそのシルエット形状の正面側での水平方向（ｘｙ平面方向）への最突出点を通り中心軸と直交する平面と、中心軸とが交差する位置を胸部位置とする。
【００５２】
図１２に示すように、側面から見た輪郭形状データ２２０の中心軸２２２において結節点Ｐ１及びＰ２と関連付けられた特徴点Ｐ１’及びＰ２’の間で、正面側の水平方向の最突出点Ｂを決定する。そして、最突出点Ｂを通り、中心軸２２２と直交する平面ＦＢと、中心軸とが交差する位置を胸部位置（特徴点Ｐ３’）として特定する。また、中心軸２２２において平面ＦＢと交差する特徴点Ｐ３’と高さが一致するように関連付けられた中心軸２１２の特徴点Ｐ３を設定し、中心軸２１２と直交する平面ＦＢを設定する。
【００５３】
腰部位置については、特徴点である結節点Ｐ２と股点Ｐ４との間において、側面から見た輪郭形状データを用いてそのシルエット形状の背面側での水平方向（ｘｙ平面方向）への最突出点を通り中心軸と直交する平面と、中心軸とが交差する位置を腰部位置とする。
【００５４】
図１２に示すように、輪郭形状データ２１０において、結節点Ｐ２より分岐する中心軸の間において輪郭形状データの最も高い位置を股点Ｐ４として設定する。そして、股点Ｐ４と高さが一致するように関連付けられた中心軸２２２の特徴点Ｐ４’を設定し、特徴点Ｐ２’とＰ４’との間で、輪郭形状データ２２０の背面側の水平方向の最突出点Ｈを決定する。そして、最突出点Ｈを通り、中心軸２２２と直交する平面ＦＨと交差する位置を腰部位置として特定する。また、中心軸２２２において平面ＦＨと交差する特徴点Ｐ５’と高さが一致するように関連付けられた中心軸２１２の特徴点Ｐ５を設定し、中心軸２１２と直交する平面ＦＨを設定する。
【００５５】
胴部位置については、結節点Ｐ１及びＰ２の間において、３次元形状データを用いて中心軸２１２及び２２２に対して直交する平面で切断した断面形状の周囲長を算出し、周囲長が最も短い平面と中心軸とが交差する位置を胴部位置として特定する。図１３は、胴部位置を特定する場合に関する説明図である。中心軸２１２に設定された結節点Ｐ１及びＰ２の間において、中心軸２１２に直交する法線及び中心軸２２２に直交する法線を含む平面を３次元形状データの切断面として用い、その断面形状の周囲長が最も短い平面ＦＷと交差する位置を胴部位置として特定する。また、中心軸２１２において平面ＦＷと交差する特徴点Ｐ６及び中心軸２２２において平面ＦＷと交差する特徴点Ｐ６’を設定する。
【００５６】
以上のように、３次元形状データ、輪郭形状データ及び骨格モデルデータを用いて、中心軸に設定された特徴点に基づいて所定部位の位置を特定しているので、測定部位がばらつくことなく一意的に決めることができる。そのため、複数の利用者が寸法測定を行う場合でも、各利用者間で測定部位位置をばらつくことなく設定して寸法測定が可能となる。
【００５７】
所定部位位置の特定方法については、上述した方法以外にも、所定部位位置を予め設定した基準物体の３次元形状データを用意し、測定する対象物体及び基準物体の輪郭形状データ及び骨格モデルデータをパターンマッチング処理して、基準物体に設定した所定部位位置に最も一致度が高い対象物体の位置を所定部位位置として特定することもできる。
【００５８】
以上のように、輪郭形状データ及び骨格モデルデータに基づき、必要に応じて３次元形状データを用いて所定部位位置を特定する処理は、位置特定部１５で行われる。
【００５９】
次に、特定した所定部位位置において寸法を算出する（Ｓ２０６）。所定部位位置における寸法の算出は、所定部位に対応して算出方法が異なるが、この例では、対象物体である人体に合致した衣服の作成に必要な寸法算出を行う場合について説明する。この場合の寸法の算出では、３次元形状データの所定部位位置での周囲長を算出する方法及び特徴点の間又は所定部位位置の間の長さを算出する方法が用いられる。
【００６０】
所定部位位置の周囲長を算出する方法として、胸部位置で算出する例を説明する。図１２に示すように、特徴点Ｐ３及びＰ３’を通る平面ＦＢと交差する胸部位置での３次元形状データを用いる。図１４は、胸部位置における寸法算出に関する説明図である。まず、図１４（ａ）に示すように、胸部位置での３次元形状データに基づいて平面ＦＢに沿う断面形状Ｒ１を得る。次に、断面形状Ｒ１のうち最も周囲長の大きい形状Ｒ２を抽出し（図１４（ｂ））、形状Ｒ２を形成する点集合について凸包を描画して、凸多角形Ｒ３に変換する。周囲長は凸多角形Ｒ３の頂点の座標から各辺の長さの総和を算出する。算出された周囲長が胸囲の寸法値となる。同様の算出方法を用いることで、胴部位置の胴囲や腰部位置の腰囲についても算出することができる。
【００６１】
特徴点の間又は所定部位位置の間の長さを算出する方法としては、例えば、人体の身長の場合には、輪郭形状データを形成する点集合の中で高さ方向（ｚ軸方向）の最小値及び最大値となる点との間の高さ方向の長さを算出すればよく、股下高の場合には、同様に、図１２に示す股点Ｐ４と高さ方向の最小値となる点との間の高さ方向の長さを算出すればよい。肩幅等の部位についても部位位置を特定する特徴点を輪郭形状データ及び骨格作成データに基づいて設定しておき、設定された特徴点に基づいて３次元形状データを用い寸法を算出するようにすればよい。
【００６２】
以上のように、特定された所定部位位置及び３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する処理は、寸法算出部１６で行われる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 制御部
２ 送受信部
３ 記憶部
４ 表示部
５ 操作入力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラムされたコンピュータによって対象物体の３次元形状データから骨格モデルを作成する３次元形状の骨格モデル作成方法であって、
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出するステップと、
抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成するステップと
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする３次元形状の骨格モデル作成方法。
【請求項２】
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って点集合で表現した中心軸データを抽出する中心軸抽出部と、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部とを備えていることを特徴とする３次元形状の骨格モデル作成装置。
【請求項３】
対象物体の３次元形状データから骨格モデルを作成する３次元形状の骨格モデル作成装置を機能させるためのプログラムであって、
前記骨格モデル作成装置を、
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する手段、
抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する手段
として機能させるプログラム。
【請求項４】
プログラムされたコンピュータによって対象物体の３次元形状データから所定部位の寸法を測定する３次元形状の寸法測定方法であって、
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換して正規化処理を行うステップと、
正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出するステップと、
抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出するステップと、
抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成するステップと、
前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定するステップと、
特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出するステップと
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする３次元形状の寸法測定方法。
【請求項５】
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換処理を行う正規化処理部と、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する輪郭抽出部と、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する中心軸抽出部と、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部と、前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定する位置特定部と、特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する寸法算出部とを備えていることを特徴とする３次元形状の寸法測定装置。
【請求項６】
対象物体の３次元形状データから所定部位の寸法を測定する３次元形状の寸法測定装置を機能させるためのプログラムであって、
前記寸法測定装置を、
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換して正規化処理を行う手段、
正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する手段、
抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する手段、
抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する手段、
前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定する手段、
特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する手段
として機能させるプログラム。
【請求項１】
プログラムされたコンピュータによって対象物体の３次元形状データから骨格モデルを作成する３次元形状の骨格モデル作成方法であって、
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出するステップと、
抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成するステップと
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする３次元形状の骨格モデル作成方法。
【請求項２】
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って点集合で表現した中心軸データを抽出する中心軸抽出部と、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部とを備えていることを特徴とする３次元形状の骨格モデル作成装置。
【請求項３】
対象物体の３次元形状データから骨格モデルを作成する３次元形状の骨格モデル作成装置を機能させるためのプログラムであって、
前記骨格モデル作成装置を、
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応して抽出された輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する手段、
抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する手段
として機能させるプログラム。
【請求項４】
プログラムされたコンピュータによって対象物体の３次元形状データから所定部位の寸法を測定する３次元形状の寸法測定方法であって、
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換して正規化処理を行うステップと、
正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出するステップと、
抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出するステップと、
抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成するステップと、
前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定するステップと、
特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出するステップと
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする３次元形状の寸法測定方法。
【請求項５】
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換処理を行う正規化処理部と、正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する輪郭抽出部と、抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する中心軸抽出部と、抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する骨格作成部と、前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定する位置特定部と、特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する寸法算出部とを備えていることを特徴とする３次元形状の寸法測定装置。
【請求項６】
対象物体の３次元形状データから所定部位の寸法を測定する３次元形状の寸法測定装置を機能させるためのプログラムであって、
前記寸法測定装置を、
対象物体表面の３次元座標位置からなる３次元形状データを主成分分析により主軸を算出して測定空間の所定の座標軸方向に主軸が一致するように座標変換して正規化処理を行う手段、
正規化処理された３次元形状データを用いて対象物体を複数の異なる方向からみた輪郭に対応した輪郭形状データを抽出する手段、
抽出した各輪郭形状データに対して中心軸変換処理を行って中心軸データを抽出する手段、
抽出した複数の中心軸データを特徴点で関連付けた骨格モデルデータを作成する手段、
前記輪郭形状データ及び前記骨格モデルデータに基づいて所定部位位置を特定する手段、
特定された所定部位位置及び前記３次元形状データに基づいて所定部位の寸法データを算出する手段
として機能させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−５９０８２（Ｐ２０１２−５９０８２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２５０７（Ｐ２０１０−２０２５０７）
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（０００１０７９０７）セーレン株式会社 (462)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（０００１０７９０７）セーレン株式会社 (462)
【Ｆターム（参考）】
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