３次元画像データ生成システムおよび生成方法
【課題】３次元画像データを自動的に合成するシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】３次元データ取得装置１１０は、少なくとも３方向から被写体を撮像する計測ヘッド１１１を備える。３次元データ合成装置１２０は、３次元データ取得装置１１０から送信される画像データから３次元画像データを自動生成する装置であって、画像データを送信させる命令を出力するデータ処理部１２５と、被写体の背景画像を抽出し、抽出された背景画像に基づいて計測ヘッドの位置を算出するとともに、背景画像を除いた被写体のみの画像を抽出し、抽出された画像をフィルタリング処理して特徴画像を抽出し、複数の特徴画像を比較するマッチング処理を行って特徴画像上の同一座標を定め、算出された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と特徴画像上の同一座標の情報とから３次元画像データを自動的に合成する３次元データ合成手段１２４とを備える。
【解決手段】３次元データ取得装置１１０は、少なくとも３方向から被写体を撮像する計測ヘッド１１１を備える。３次元データ合成装置１２０は、３次元データ取得装置１１０から送信される画像データから３次元画像データを自動生成する装置であって、画像データを送信させる命令を出力するデータ処理部１２５と、被写体の背景画像を抽出し、抽出された背景画像に基づいて計測ヘッドの位置を算出するとともに、背景画像を除いた被写体のみの画像を抽出し、抽出された画像をフィルタリング処理して特徴画像を抽出し、複数の特徴画像を比較するマッチング処理を行って特徴画像上の同一座標を定め、算出された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と特徴画像上の同一座標の情報とから３次元画像データを自動的に合成する３次元データ合成手段１２４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元画像データ生成システムおよび生成方法に関する。より詳細には、３次元画像データを自動的に合成するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３次元画像データの対象となる被写体はオープンスペースや限られた部屋の中などで撮影されていた。かかる場合には、撮影に使用するカメラの１つ１つについてキャリブレーションを行った上で、カメラの位置を被写体の方向に合わせて、場合によっては、複数台のカメラを使用して被写体の計測及び撮像をしていた。オープンスペースや限られた部屋の中などで撮像を行うためには、これらの作業を必ず行う必要があった。
【０００３】
また、被写体を撮像する際には、被写体にターゲットを貼り、撮像した画像を合成する際に利用できるようにすることも行われていた。「ターゲット」とは、被写体に貼るシールであって、画像合成の作業時に目印として使用されるものである。例えば、図５に示すように、円柱形状の被写体にターゲット５０１などを貼って、ターゲットとし、被写体の左右からカメラで撮像する。その後、撮像した画像を見比べながら、ターゲット５０１が貼られている箇所が同一箇所であると見なして、左右の画像を合成する作業を手作業にて行っていた。
【０００４】
つまり、このターゲットを貼ることによって、図５に簡略的に示したように、撮像した複数の画像データの中のどの部分とどの部分を隣どうし張り合わせれば良いのかを判断しやすくなり、そのターゲットを含む画像を特徴画像として利用することで、３次元画像データを手動で合成する際の目安として役立てることが行われていた。なお、画像を合成する作業は、作業者がこのターゲットを視覚で判断して手作業で行っていた。
【０００５】
一方、３次元画像データを撮影するために、オープンスペースではなく、撮影用の固定された部屋（箱）を用意して、その中に被写体を入れ、効率的に撮影することも知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５２４８３７号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０２６６５９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、オープンスペースであっても、限られた部屋の中であっても、被写体の撮影に使用するカメラをキャリブレーションするという下準備は撮影の度に必要であった。
【０００８】
また、従来の３次元画像データ合成の作業は、手作業で行われていたため、被写体にターゲットを貼って合成作業をやり易くする手間も発生していた。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、３次元画像データを自動的に合成するシステムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、相互にネットワークで接続された３次元データ取得装置および３次元データ合成装置を有する３次元画像データ生成システムであって、３次元データ取得装置は、予め形状および寸法が定められ、任意に定められる１つの背景色を壁面、天井、および床に有し、少なくとも３方向から被写体を撮像して被写体の画像データを取得する計測ヘッドであって、被写体の周囲を囲むように３次元データ取得装置内部の任意の位置に固定的に設置される計測ヘッドと、被写体の画像データを格納するメモリとを備え、３次元データ合成装置は、３次元データ取得装置から送信される被写体の画像データを画像処理して３次元画像データを自動生成する装置であって、３次元データ取得装置から３次元データ合成装置に対して被写体の画像データを送信させる命令を出力するデータ処理手段と、被写体の背景画像を抽出し、抽出された背景画像に基づいて計測ヘッドの位置を算出するとともに、併せて背景画像を除いた被写体のみの画像を抽出し、抽出された画像にフィルタリング処理を施した計測画像から特徴画像を抽出し、抽出された複数の特徴画像を比較するマッチング処理を行って複数の特徴画像上の同一座標を定め、算出された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と特徴画像上の同一座標の情報とから３次元画像データを自動的に合成する３次元データ合成手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、画像合成をしやすくするために被写体に対して、縞状パターン、レーザ光、格子パターン、またはランダムドットなどを照射しなくても３次元画像データの合成処理をより精度高く、かつ自動的に実行できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の３次元画像データ生成システムであって、３次元データ取得装置は、パターン照射装置をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の３次元画像データ生成システムであって、パターン照射装置は、縞状パターンを出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の３次元画像データ生成システムであって、パターン照射装置は、レーザ光を出力することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の３次元画像データ生成システムであって、パターン照射装置は、格子パターンを出力することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、相互にネットワークで接続された３次元データ取得装置および３次元データ合成装置を有する３次元画像データ生成システムにおいて３次元画像データを自動的に生成する方法であって、（ａ）３次元データ取得装置内において被写体の周囲を囲むように任意の位置に固定的に設置される少なくとも３つの計測ヘッドが、被写体を撮像して被写体の画像データを取得するステップ（４０１）と、（ｂ）３次元データ取得装置が、取得された被写体の画像データを３次元データ合成装置に送信するステップ（４０２）と、（ｃ）３次元データ合成装置内の３次元データ合成手段が、ステップ（ｂ）において３次元データ取得装置から送信された被写体の画像データから被写体を除いた背景のみの画像を抽出するステップ（４０３）と、（ｄ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｃ）において抽出された背景のみの画像に基づいて、計測ヘッドの位置などのパラメータ情報を取得するステップ（４０４）と、（ｅ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｂ）において３次元データ取得装置から送信された被写体の画像データから被写体のみの画像を抽出するステップ（４０５）と、（ｆ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｅ）において抽出された被写体のみの画像をフィルタリング処理し、フィルタリング処理された画像から特徴画像を抽出するステップ（４０６、４０７）と、（ｇ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｆ）において抽出された複数の特徴画像同士を比較することによって、特徴画像の座標位置の値を求めるステップ（４０８）と、（ｈ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｄ）において特定された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と、ステップ（ｇ）において求められた特徴画像の座標位置の値とを用いて、特徴画像の３次元座標の値を計算するステップ（４０９）と、（ｉ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｈ）において計算された特徴画像の３次元座標の値に基づいて、３次元画像データを合成するステップ（４１０）とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この方法によれば、画像合成をしやすくするために被写体に対して、縞状パターン、レーザ光、格子パターン、またはランダムドットなどを照射しなくても３次元画像データの合成処理をより精度高く、かつ自動的に実行できる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の３次元画像データを自動的に生成する方法であって、ステップ（ａ）は、３次元データ取得装置内のパターン照射装置が、予め定められたパターンを被写体に照射するステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の３次元画像データを自動的に生成する方法であって、パターン照射装置は、縞状パターンを出力することを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の３次元画像データを自動的に生成する方法であって、パターン照射装置は、レーザ光を出力することを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の３次元画像データを自動的に生成する方法であって、パターン照射装置は、格子パターンを出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、画像合成をしやすくするために被写体に対して、縞状パターン、レーザ光、格子パターン、またはランダムドットなどを照射しなくても３次元画像データの合成処理をより精度高く、かつ自動的に実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る３次元画像データ合成システム１００の概略を示す構成図である。３次元画像データ合成システム１００は、互いにネットワーク１３０を介して相互に接続される３次元データ取得装置１１０および３次元データ合成装置１２０を含む。
【００２５】
３次元データ取得装置１１０は、複数個の計測ヘッド１１１、複数個の光源１１２、台１１３、および被写体１１４を備える。
【００２６】
計測ヘッド１１１は、被写体を撮像するカメラ１１１ａ、撮像した被写体の画像データを格納するメモリ１１１ｂ、被写体の表面に予め定められたパターン（例えば、レーザ光、縞状パターン、格子パターン、またはランダムドットなど）を照射するパターン照射装置１１１ｃを含む。
【００２７】
カメラ１１１ａは、被写体の画像データを撮像できるものであれば何でもよく、広く普及している市販のデジタルカメラなどであっても構わないし、携帯電話に内蔵されているカメラであっても構わない。
【００２８】
また、メモリ１１１ｂは、計測ヘッド１１１内に存在する構成で図１において説明しているが、カメラ１１１ａに内蔵されても構わないし、あるいは、３次元データ取得装置１１０内に計測ヘッド１１１とは独立した構成要素として存在していても構わない。
【００２９】
また、パターン照射装置１１１ｃは、被写体１１４に可視光及び／または赤外線によるレーザ光、縞状パターン、格子パターン、またはランダムドットなどを投影するものであるが、特に限定されない。すなわち、後述する３次元画像データ合成の際に、画像における座標位置の値を計算するために役立つものであれば何でも良い。なお、パターン照射装置１１１ｃは、本発明において必須の構成要素ではないため、パターン照射装置１１１ｃを設けないことも可能である。また、パターン照射装置１１１ｃは、計測ヘッド１１１の中に存在しても構わないし、計測ヘッド１１１の外部の独立した存在であっても構わない。
【００３０】
光源１１２は、被写体に光を照射するものであり、３次元データ取得装置１１０内に複数個の光源１１２が固定的に設置される。複数個の光源１１２は、３次元データ取得装置１１０内のいずれの場所に設置されてもよく、被写体に陰影ができないように光を照射できればよい。
【００３１】
台１１３は、被写体１１４を置くための領域を示すものである。
【００３２】
また、３次元データ合成装置１２０は、制御部１２１、記憶部１２２、出力部１２３、３次元データ合成部１２４、およびデータ処理部１２５を含み、各構成要素１２１〜１２５は、データをやり取りするための伝送路１２６によって相互に接続されている。
【００３３】
制御部１２１は、３次元データ合成装置１２０全体を制御するＣＰＵを備え、３次元データ取得装置１１０において撮像された画像データを、ネットワーク１３０を介して取得する処理や、または後述する３次元画像データを合成する処理などを統括的に制御する。
【００３４】
記憶部１２２は、生成された３次元画像データや合成作業途中の画像データなどを格納する。出力部１２３は、生成された３次元画像データや合成作業途中の画像データなどを表示するためのディスプレイを備える。
【００３５】
３次元データ合成部１２４は、３次元データ取得装置１１０において撮像された画像データに基づいて、３次元画像データを合成するための処理を行う。当該処理の詳細については、図４を参照しながら後述する。
【００３６】
データ処理部１２５は、制御部１２１に対して被写体の計測を開始するための計測指示を出力し、記憶部１２２または３次元データ合成部１２４から受信した画像データに基づいて、出力部１２３に当該画像データを表示させる。
【００３７】
なお、３次元データ合成装置１２０は、本発明専用のコンピュータを用意しても構わないし、広く普及しているパーソナルコンピュータを使用しても構わない。
【００３８】
図２は、本発明の一実施形態に係る３次元データ取得装置１１０の一例を示す図である。３次元データ取得装置１１０は、部屋または箱などの限られた空間であり、四方の壁面、天井および床は、ブルーバック（青い背景）やグリーンバック（緑の背景）など被写体１１４に使用している色と重複しない任意の背景とすることが可能である。３次元データ取得装置１１０内には、複数個の計測ヘッド１１１、複数個の光源１１２、被写体１１４を乗せる台１１３が備えられている。
【００３９】
なお、台１１３は、被写体１１４を置く領域を示すためのものであって、後述するように計測ヘッド１１１が被写体１１４までの距離などの合成に際して利用される情報を得やすくするために設置してある。
【００４０】
本発明の一実施形態に係る３次元データ取得装置１１０内の計測ヘッド１１１は、被写体１１４の周囲を囲むように設置され、かつ固定されていることが必須である。計測ヘッド１１１を固定しておくことにより、計測ヘッド１１１のキャリブレーションは、台１１３がターンテーブルではないこと及び被写体１１４が台１１３上に必ず置かれることとあいまって、３次元データ取得装置１１０の使用開始時およびメンテナンス時に行っておくだけで、被写体１１４を撮像する度にキャリブレーションを行う必要はなくなる。
【００４１】
複数個の光源１１２は、３次元データ取得装置１１０内のいずれの場所に設置されてもよく、被写体に陰影ができないように光を照射できればよい。これによって、被写体１１４は、撮像時に不必要な陰影を持たなくなる。
【００４２】
ここで、３次元データ取得装置１１０の使用開始時およびメンテナンス時に行うキャリブレーションについて説明する。
【００４３】
まず、複数個の計測ヘッド１１１を３次元データ取得装置１１０内部に固定的に設置する。図３は、複数の計測ヘッド１１１が被写体１１４を撮像する際に、各計測ヘッド１１１の有するカメラ１１１ａの視野と被写体１１４の関係を説明する図である。計測ヘッド１１１を３次元データ取得装置１１０内部に固定する際には、例えば、図３に示すように、少なくとも被写体１１４の画像データをくまなく撮像できる位置に固定することが必要である。
【００４４】
次に、複数個の計測ヘッド１１１のそれぞれのキャリブレーションを行うために、初期設定用の被写体１１４を台１１３に置く。かかる場合の被写体１１４は、計測ヘッド１１１のキャリブレーションを行うためのものであるので、どのような形態の被写体であってもよい。そして、複数個の計測ヘッド１１１のそれぞれについて初期設定用の被写体１１４に基づいてキャリブレーションを行っていく。ここで行われるキャリブレーションは、当技術分野で通常行われているキャリブレーションである。
【００４５】
上記のように複数個の計測ヘッド１１１のそれぞれについてキャリブレーションが完了すると、被写体１１４を別のものに変更したとしても、新たな被写体１１４を台１１３の上に置くことは変わらず、撮像環境は変化しないので、撮像の度にキャリブレーションを行う必要はなくなる。
【００４６】
次に、本発明の一実施形態に係る３次元画像データ合成システム１００を使用して３次元画像データを合成するフローについて図４を参照しながら説明する。
【００４７】
ステップＳ４０１において、固定されたキャリブレーション済みの各計測ヘッド１１１は、被写体１１４を任意の背景（例えば、ブルーバック）とともに撮像する。あるいは、被写体１１４を撮像する前に、任意の背景のみを撮像しておいてもよい。ステップＳ４０４にて後述するように、当該撮像をすることによって、３次元データ取得装置１１０内における被写体１１４の位置、計測ヘッド１１１から被写体１１４までの距離、光軸の方向、倍率などのパラメータ情報を得ることができる。なお、計測ヘッド１１１は、予め固定された位置に設置されているため、計測ヘッド１１１の位置、計測ヘッド１１１が向いている方向などのパラメータ情報は予め定まっている。撮像された画像データおよびパラメータ情報は、メモリ１１１ｂに格納される。
【００４８】
ステップＳ４０２において、データ処理部１２５から発信された画像データ取得命令がネットワーク１３０を介して３次元データ取得装置１１０に到達すると、３次元データ取得装置１１０は、メモリ１１１ｂに格納されている画像データを３次元データ合成装置１２０に送信する。
【００４９】
ステップＳ４０３において、３次元データ合成部１２４は、受信した画像データから背景画像を抽出する処理を行う。詳細に説明すると、３次元データ合成部１２４は、事前に撮像された背景のみの画像または被写体１１４と同時に撮像された画像から背景画像の全部または一部を抽出する。本明細書では、このように抽出された背景画像を「キャリブレーション画像」と呼ぶこととする。
【００５０】
ステップＳ４０４において、３次元データ合成部１２４は、キャリブレーション画像から三角測量の手法を使用してカメラ位置を特定する。より詳細に説明すれば、本発明の一実施形態に係る３次元画像データ合成システム１００においては、計測ヘッド１１１は３次元データ取得装置１１０内部に固定されているため、任意のカメラ１１１ａから任意の背景（例えば、ブルーバック）までの距離、被写体１１４の位置、３次元データ取得装置１１０内部に固定されたカメラ１１１ａの位置、傾き、光軸の方向、倍率などのパラメータ情報、および被写体１１４のテクスチャデータなどを得ることができる。このようなパラメータ情報は、メモリ１１１ｂに一時的に格納され、３次元データ取得装置１１０は、メモリ１１１ｂに格納されているパラメータ情報を３次元データ合成装置１２０に送信する。
【００５１】
ステップＳ４０５において、３次元データ合成部１２４は、ステップＳ４０１にて撮像された被写体１１４を含む画像データから背景画像を除いた画像である被写体１１４の画像を抽出する。上述したように、背景画像は、ブルーバックなどに相当する画像であるため、被写体１１４の画像を抽出することは容易である。
【００５２】
ステップＳ４０６において、３次元データ合成部１２４は、ステップＳ４０５において抽出された画像データに対してノイズ除去等のフィルタリングを行う。フィルタリングされた画像データは、計測画像と呼ぶことにする。
【００５３】
ステップＳ４０７において、３次元データ合成部１２４は、計測画像から特徴画像を抽出する処理を行う。本明細書において、特徴画像は、２値化画像、グレースケール画像、色強調画像などの画像であって、後述のステップにおいて、複数の角度から撮像された撮像画像を比較し、画像上の各座標を特定するのに必要な計測画像上の画像の一部に相当する画像である。
【００５４】
ステップＳ４０８において、３次元データ合成部１２４は、複数の計測ヘッド１１１によって撮像された画像データ、すなわち、複数の角度から撮像された撮像画像上の特徴画像のマッチングを行う。当該マッチング処理は、特徴画像の座標位置（例えば、（Ｘ座標＝１，Ｙ座標＝１））の情報に基づいて行われる。
【００５５】
ステップＳ４０９において、３次元データ合成部１２４は、特徴画像の３次元座標の値を計算する。より詳細に説明すると、３次元データ合成部１２４は、ステップＳ４０４において特定されたカメラ位置などの各パラメータ情報に基づき、特徴画像の複数の点における各座標から三角測量の手法を利用して特徴画像の複数の点における３次元座標の値を計算する。また、３次元データ合成部１２４は、３次元座標の値以外にテクスチャデータ、ワイヤーフレーム等の３次元データについても生成する。
【００５６】
ステップＳ４１０において、３次元データ合成部１２４は、ステップＳ４０９において計算された特徴画像の複数の点における３次元座標の値に基づいて、３次元画像データを合成する処理を行う。つまり、本実施形態によれば、従来、手作業により撮像された複数の画像データを貼り合わせて３次元画像データを合成していた作業が、予め計算された特徴画像の３次元座標の値を基に、自動的に合成作業を行うことが可能となる。仮に、計測ヘッド１１１によって撮像された画像の精度が悪かった場合に３次元画像データが若干ずれて合成されたとしても、修正作業も３次元データ合成装置１２０においてより短時間で行うことができ、最初から手作業で行うよりは、はるかに効率的に３次元画像データを生成することが可能となる。
【００５７】
上記で説明した本発明の特徴についてまとめると、以下のようになる。
【００５８】
まず、オープンスペースで撮像するのではなく、予め規格の定まった部屋（箱）を３次元データ取得装置として用意する。そして、計測ヘッドが設置される位置は、３次元データ取得装置内部で固定される。計測ヘッドは、被写体を囲むように（つまり、「全周」に）設置される。このような構成をとることにより、計測ヘッドと被写体の関係（パラメータ情報で表される）、計測ヘッドと３次元データ取得装置内部の壁面（背景）との関係（これも、パラメータ情報で表される）などを算出することが容易となり、計測ヘッドが任意の位置に移動可能な状態で設置可能である場合よりも、３次元画像データの合成処理をより精度高く、かつ自動的に実行できるという特徴がある。
【００５９】
また、計測ヘッドを複数（少なくとも３台以上）用意すること、および被写体の周囲を囲むように計測ヘッドを設置することは特許文献１、２と技術思想を同じくするが、計測ヘッドを一列に並べるのではなく、３次元データ取得装置内部の任意の場所に固定的に設置可能なこと、および縞状のパターン以外にもレーザ光、格子パターン、またはランダムドットを用いて計測することができ、または縞状のパターンなどを用いなくても３次元画像データの合成が可能になる点に差異があるという特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係る３次元画像データ合成システムの概略を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る３次元データ取得装置の一例を示す図である。
【図３】複数の計測ヘッドが被写体を撮像する際に、各計測ヘッドの有するカメラの視野と被写体の関係を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる３次元画像データを合成する方法を示すフローチャートである。
【図５】従来技術であるターゲットを貼った被写体を合成するプロセスを簡略的に説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００ ３次元画像データ合成システム
１１０ ３次元データ取得装置
１１１ 計測ヘッド
１１１ａ カメラ
１１１ｂ メモリ
１１１ｃ パターン照射装置
１１２ 光源
１１３ 台
１１４ 被写体
１２０ ３次元データ合成装置
１２１ 制御部
１２２ 記憶部
１２３ 出力部
１２４ ３次元データ合成部
１２５ データ処理部
１２６ 伝送路
１３０ ネットワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元画像データ生成システムおよび生成方法に関する。より詳細には、３次元画像データを自動的に合成するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３次元画像データの対象となる被写体はオープンスペースや限られた部屋の中などで撮影されていた。かかる場合には、撮影に使用するカメラの１つ１つについてキャリブレーションを行った上で、カメラの位置を被写体の方向に合わせて、場合によっては、複数台のカメラを使用して被写体の計測及び撮像をしていた。オープンスペースや限られた部屋の中などで撮像を行うためには、これらの作業を必ず行う必要があった。
【０００３】
また、被写体を撮像する際には、被写体にターゲットを貼り、撮像した画像を合成する際に利用できるようにすることも行われていた。「ターゲット」とは、被写体に貼るシールであって、画像合成の作業時に目印として使用されるものである。例えば、図５に示すように、円柱形状の被写体にターゲット５０１などを貼って、ターゲットとし、被写体の左右からカメラで撮像する。その後、撮像した画像を見比べながら、ターゲット５０１が貼られている箇所が同一箇所であると見なして、左右の画像を合成する作業を手作業にて行っていた。
【０００４】
つまり、このターゲットを貼ることによって、図５に簡略的に示したように、撮像した複数の画像データの中のどの部分とどの部分を隣どうし張り合わせれば良いのかを判断しやすくなり、そのターゲットを含む画像を特徴画像として利用することで、３次元画像データを手動で合成する際の目安として役立てることが行われていた。なお、画像を合成する作業は、作業者がこのターゲットを視覚で判断して手作業で行っていた。
【０００５】
一方、３次元画像データを撮影するために、オープンスペースではなく、撮影用の固定された部屋（箱）を用意して、その中に被写体を入れ、効率的に撮影することも知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５２４８３７号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０２６６５９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、オープンスペースであっても、限られた部屋の中であっても、被写体の撮影に使用するカメラをキャリブレーションするという下準備は撮影の度に必要であった。
【０００８】
また、従来の３次元画像データ合成の作業は、手作業で行われていたため、被写体にターゲットを貼って合成作業をやり易くする手間も発生していた。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、３次元画像データを自動的に合成するシステムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、相互にネットワークで接続された３次元データ取得装置および３次元データ合成装置を有する３次元画像データ生成システムであって、３次元データ取得装置は、予め形状および寸法が定められ、任意に定められる１つの背景色を壁面、天井、および床に有し、少なくとも３方向から被写体を撮像して被写体の画像データを取得する計測ヘッドであって、被写体の周囲を囲むように３次元データ取得装置内部の任意の位置に固定的に設置される計測ヘッドと、被写体の画像データを格納するメモリとを備え、３次元データ合成装置は、３次元データ取得装置から送信される被写体の画像データを画像処理して３次元画像データを自動生成する装置であって、３次元データ取得装置から３次元データ合成装置に対して被写体の画像データを送信させる命令を出力するデータ処理手段と、被写体の背景画像を抽出し、抽出された背景画像に基づいて計測ヘッドの位置を算出するとともに、併せて背景画像を除いた被写体のみの画像を抽出し、抽出された画像にフィルタリング処理を施した計測画像から特徴画像を抽出し、抽出された複数の特徴画像を比較するマッチング処理を行って複数の特徴画像上の同一座標を定め、算出された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と特徴画像上の同一座標の情報とから３次元画像データを自動的に合成する３次元データ合成手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、画像合成をしやすくするために被写体に対して、縞状パターン、レーザ光、格子パターン、またはランダムドットなどを照射しなくても３次元画像データの合成処理をより精度高く、かつ自動的に実行できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の３次元画像データ生成システムであって、３次元データ取得装置は、パターン照射装置をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の３次元画像データ生成システムであって、パターン照射装置は、縞状パターンを出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の３次元画像データ生成システムであって、パターン照射装置は、レーザ光を出力することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の３次元画像データ生成システムであって、パターン照射装置は、格子パターンを出力することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、相互にネットワークで接続された３次元データ取得装置および３次元データ合成装置を有する３次元画像データ生成システムにおいて３次元画像データを自動的に生成する方法であって、（ａ）３次元データ取得装置内において被写体の周囲を囲むように任意の位置に固定的に設置される少なくとも３つの計測ヘッドが、被写体を撮像して被写体の画像データを取得するステップ（４０１）と、（ｂ）３次元データ取得装置が、取得された被写体の画像データを３次元データ合成装置に送信するステップ（４０２）と、（ｃ）３次元データ合成装置内の３次元データ合成手段が、ステップ（ｂ）において３次元データ取得装置から送信された被写体の画像データから被写体を除いた背景のみの画像を抽出するステップ（４０３）と、（ｄ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｃ）において抽出された背景のみの画像に基づいて、計測ヘッドの位置などのパラメータ情報を取得するステップ（４０４）と、（ｅ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｂ）において３次元データ取得装置から送信された被写体の画像データから被写体のみの画像を抽出するステップ（４０５）と、（ｆ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｅ）において抽出された被写体のみの画像をフィルタリング処理し、フィルタリング処理された画像から特徴画像を抽出するステップ（４０６、４０７）と、（ｇ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｆ）において抽出された複数の特徴画像同士を比較することによって、特徴画像の座標位置の値を求めるステップ（４０８）と、（ｈ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｄ）において特定された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と、ステップ（ｇ）において求められた特徴画像の座標位置の値とを用いて、特徴画像の３次元座標の値を計算するステップ（４０９）と、（ｉ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｈ）において計算された特徴画像の３次元座標の値に基づいて、３次元画像データを合成するステップ（４１０）とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この方法によれば、画像合成をしやすくするために被写体に対して、縞状パターン、レーザ光、格子パターン、またはランダムドットなどを照射しなくても３次元画像データの合成処理をより精度高く、かつ自動的に実行できる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の３次元画像データを自動的に生成する方法であって、ステップ（ａ）は、３次元データ取得装置内のパターン照射装置が、予め定められたパターンを被写体に照射するステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の３次元画像データを自動的に生成する方法であって、パターン照射装置は、縞状パターンを出力することを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の３次元画像データを自動的に生成する方法であって、パターン照射装置は、レーザ光を出力することを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の３次元画像データを自動的に生成する方法であって、パターン照射装置は、格子パターンを出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、画像合成をしやすくするために被写体に対して、縞状パターン、レーザ光、格子パターン、またはランダムドットなどを照射しなくても３次元画像データの合成処理をより精度高く、かつ自動的に実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る３次元画像データ合成システム１００の概略を示す構成図である。３次元画像データ合成システム１００は、互いにネットワーク１３０を介して相互に接続される３次元データ取得装置１１０および３次元データ合成装置１２０を含む。
【００２５】
３次元データ取得装置１１０は、複数個の計測ヘッド１１１、複数個の光源１１２、台１１３、および被写体１１４を備える。
【００２６】
計測ヘッド１１１は、被写体を撮像するカメラ１１１ａ、撮像した被写体の画像データを格納するメモリ１１１ｂ、被写体の表面に予め定められたパターン（例えば、レーザ光、縞状パターン、格子パターン、またはランダムドットなど）を照射するパターン照射装置１１１ｃを含む。
【００２７】
カメラ１１１ａは、被写体の画像データを撮像できるものであれば何でもよく、広く普及している市販のデジタルカメラなどであっても構わないし、携帯電話に内蔵されているカメラであっても構わない。
【００２８】
また、メモリ１１１ｂは、計測ヘッド１１１内に存在する構成で図１において説明しているが、カメラ１１１ａに内蔵されても構わないし、あるいは、３次元データ取得装置１１０内に計測ヘッド１１１とは独立した構成要素として存在していても構わない。
【００２９】
また、パターン照射装置１１１ｃは、被写体１１４に可視光及び／または赤外線によるレーザ光、縞状パターン、格子パターン、またはランダムドットなどを投影するものであるが、特に限定されない。すなわち、後述する３次元画像データ合成の際に、画像における座標位置の値を計算するために役立つものであれば何でも良い。なお、パターン照射装置１１１ｃは、本発明において必須の構成要素ではないため、パターン照射装置１１１ｃを設けないことも可能である。また、パターン照射装置１１１ｃは、計測ヘッド１１１の中に存在しても構わないし、計測ヘッド１１１の外部の独立した存在であっても構わない。
【００３０】
光源１１２は、被写体に光を照射するものであり、３次元データ取得装置１１０内に複数個の光源１１２が固定的に設置される。複数個の光源１１２は、３次元データ取得装置１１０内のいずれの場所に設置されてもよく、被写体に陰影ができないように光を照射できればよい。
【００３１】
台１１３は、被写体１１４を置くための領域を示すものである。
【００３２】
また、３次元データ合成装置１２０は、制御部１２１、記憶部１２２、出力部１２３、３次元データ合成部１２４、およびデータ処理部１２５を含み、各構成要素１２１〜１２５は、データをやり取りするための伝送路１２６によって相互に接続されている。
【００３３】
制御部１２１は、３次元データ合成装置１２０全体を制御するＣＰＵを備え、３次元データ取得装置１１０において撮像された画像データを、ネットワーク１３０を介して取得する処理や、または後述する３次元画像データを合成する処理などを統括的に制御する。
【００３４】
記憶部１２２は、生成された３次元画像データや合成作業途中の画像データなどを格納する。出力部１２３は、生成された３次元画像データや合成作業途中の画像データなどを表示するためのディスプレイを備える。
【００３５】
３次元データ合成部１２４は、３次元データ取得装置１１０において撮像された画像データに基づいて、３次元画像データを合成するための処理を行う。当該処理の詳細については、図４を参照しながら後述する。
【００３６】
データ処理部１２５は、制御部１２１に対して被写体の計測を開始するための計測指示を出力し、記憶部１２２または３次元データ合成部１２４から受信した画像データに基づいて、出力部１２３に当該画像データを表示させる。
【００３７】
なお、３次元データ合成装置１２０は、本発明専用のコンピュータを用意しても構わないし、広く普及しているパーソナルコンピュータを使用しても構わない。
【００３８】
図２は、本発明の一実施形態に係る３次元データ取得装置１１０の一例を示す図である。３次元データ取得装置１１０は、部屋または箱などの限られた空間であり、四方の壁面、天井および床は、ブルーバック（青い背景）やグリーンバック（緑の背景）など被写体１１４に使用している色と重複しない任意の背景とすることが可能である。３次元データ取得装置１１０内には、複数個の計測ヘッド１１１、複数個の光源１１２、被写体１１４を乗せる台１１３が備えられている。
【００３９】
なお、台１１３は、被写体１１４を置く領域を示すためのものであって、後述するように計測ヘッド１１１が被写体１１４までの距離などの合成に際して利用される情報を得やすくするために設置してある。
【００４０】
本発明の一実施形態に係る３次元データ取得装置１１０内の計測ヘッド１１１は、被写体１１４の周囲を囲むように設置され、かつ固定されていることが必須である。計測ヘッド１１１を固定しておくことにより、計測ヘッド１１１のキャリブレーションは、台１１３がターンテーブルではないこと及び被写体１１４が台１１３上に必ず置かれることとあいまって、３次元データ取得装置１１０の使用開始時およびメンテナンス時に行っておくだけで、被写体１１４を撮像する度にキャリブレーションを行う必要はなくなる。
【００４１】
複数個の光源１１２は、３次元データ取得装置１１０内のいずれの場所に設置されてもよく、被写体に陰影ができないように光を照射できればよい。これによって、被写体１１４は、撮像時に不必要な陰影を持たなくなる。
【００４２】
ここで、３次元データ取得装置１１０の使用開始時およびメンテナンス時に行うキャリブレーションについて説明する。
【００４３】
まず、複数個の計測ヘッド１１１を３次元データ取得装置１１０内部に固定的に設置する。図３は、複数の計測ヘッド１１１が被写体１１４を撮像する際に、各計測ヘッド１１１の有するカメラ１１１ａの視野と被写体１１４の関係を説明する図である。計測ヘッド１１１を３次元データ取得装置１１０内部に固定する際には、例えば、図３に示すように、少なくとも被写体１１４の画像データをくまなく撮像できる位置に固定することが必要である。
【００４４】
次に、複数個の計測ヘッド１１１のそれぞれのキャリブレーションを行うために、初期設定用の被写体１１４を台１１３に置く。かかる場合の被写体１１４は、計測ヘッド１１１のキャリブレーションを行うためのものであるので、どのような形態の被写体であってもよい。そして、複数個の計測ヘッド１１１のそれぞれについて初期設定用の被写体１１４に基づいてキャリブレーションを行っていく。ここで行われるキャリブレーションは、当技術分野で通常行われているキャリブレーションである。
【００４５】
上記のように複数個の計測ヘッド１１１のそれぞれについてキャリブレーションが完了すると、被写体１１４を別のものに変更したとしても、新たな被写体１１４を台１１３の上に置くことは変わらず、撮像環境は変化しないので、撮像の度にキャリブレーションを行う必要はなくなる。
【００４６】
次に、本発明の一実施形態に係る３次元画像データ合成システム１００を使用して３次元画像データを合成するフローについて図４を参照しながら説明する。
【００４７】
ステップＳ４０１において、固定されたキャリブレーション済みの各計測ヘッド１１１は、被写体１１４を任意の背景（例えば、ブルーバック）とともに撮像する。あるいは、被写体１１４を撮像する前に、任意の背景のみを撮像しておいてもよい。ステップＳ４０４にて後述するように、当該撮像をすることによって、３次元データ取得装置１１０内における被写体１１４の位置、計測ヘッド１１１から被写体１１４までの距離、光軸の方向、倍率などのパラメータ情報を得ることができる。なお、計測ヘッド１１１は、予め固定された位置に設置されているため、計測ヘッド１１１の位置、計測ヘッド１１１が向いている方向などのパラメータ情報は予め定まっている。撮像された画像データおよびパラメータ情報は、メモリ１１１ｂに格納される。
【００４８】
ステップＳ４０２において、データ処理部１２５から発信された画像データ取得命令がネットワーク１３０を介して３次元データ取得装置１１０に到達すると、３次元データ取得装置１１０は、メモリ１１１ｂに格納されている画像データを３次元データ合成装置１２０に送信する。
【００４９】
ステップＳ４０３において、３次元データ合成部１２４は、受信した画像データから背景画像を抽出する処理を行う。詳細に説明すると、３次元データ合成部１２４は、事前に撮像された背景のみの画像または被写体１１４と同時に撮像された画像から背景画像の全部または一部を抽出する。本明細書では、このように抽出された背景画像を「キャリブレーション画像」と呼ぶこととする。
【００５０】
ステップＳ４０４において、３次元データ合成部１２４は、キャリブレーション画像から三角測量の手法を使用してカメラ位置を特定する。より詳細に説明すれば、本発明の一実施形態に係る３次元画像データ合成システム１００においては、計測ヘッド１１１は３次元データ取得装置１１０内部に固定されているため、任意のカメラ１１１ａから任意の背景（例えば、ブルーバック）までの距離、被写体１１４の位置、３次元データ取得装置１１０内部に固定されたカメラ１１１ａの位置、傾き、光軸の方向、倍率などのパラメータ情報、および被写体１１４のテクスチャデータなどを得ることができる。このようなパラメータ情報は、メモリ１１１ｂに一時的に格納され、３次元データ取得装置１１０は、メモリ１１１ｂに格納されているパラメータ情報を３次元データ合成装置１２０に送信する。
【００５１】
ステップＳ４０５において、３次元データ合成部１２４は、ステップＳ４０１にて撮像された被写体１１４を含む画像データから背景画像を除いた画像である被写体１１４の画像を抽出する。上述したように、背景画像は、ブルーバックなどに相当する画像であるため、被写体１１４の画像を抽出することは容易である。
【００５２】
ステップＳ４０６において、３次元データ合成部１２４は、ステップＳ４０５において抽出された画像データに対してノイズ除去等のフィルタリングを行う。フィルタリングされた画像データは、計測画像と呼ぶことにする。
【００５３】
ステップＳ４０７において、３次元データ合成部１２４は、計測画像から特徴画像を抽出する処理を行う。本明細書において、特徴画像は、２値化画像、グレースケール画像、色強調画像などの画像であって、後述のステップにおいて、複数の角度から撮像された撮像画像を比較し、画像上の各座標を特定するのに必要な計測画像上の画像の一部に相当する画像である。
【００５４】
ステップＳ４０８において、３次元データ合成部１２４は、複数の計測ヘッド１１１によって撮像された画像データ、すなわち、複数の角度から撮像された撮像画像上の特徴画像のマッチングを行う。当該マッチング処理は、特徴画像の座標位置（例えば、（Ｘ座標＝１，Ｙ座標＝１））の情報に基づいて行われる。
【００５５】
ステップＳ４０９において、３次元データ合成部１２４は、特徴画像の３次元座標の値を計算する。より詳細に説明すると、３次元データ合成部１２４は、ステップＳ４０４において特定されたカメラ位置などの各パラメータ情報に基づき、特徴画像の複数の点における各座標から三角測量の手法を利用して特徴画像の複数の点における３次元座標の値を計算する。また、３次元データ合成部１２４は、３次元座標の値以外にテクスチャデータ、ワイヤーフレーム等の３次元データについても生成する。
【００５６】
ステップＳ４１０において、３次元データ合成部１２４は、ステップＳ４０９において計算された特徴画像の複数の点における３次元座標の値に基づいて、３次元画像データを合成する処理を行う。つまり、本実施形態によれば、従来、手作業により撮像された複数の画像データを貼り合わせて３次元画像データを合成していた作業が、予め計算された特徴画像の３次元座標の値を基に、自動的に合成作業を行うことが可能となる。仮に、計測ヘッド１１１によって撮像された画像の精度が悪かった場合に３次元画像データが若干ずれて合成されたとしても、修正作業も３次元データ合成装置１２０においてより短時間で行うことができ、最初から手作業で行うよりは、はるかに効率的に３次元画像データを生成することが可能となる。
【００５７】
上記で説明した本発明の特徴についてまとめると、以下のようになる。
【００５８】
まず、オープンスペースで撮像するのではなく、予め規格の定まった部屋（箱）を３次元データ取得装置として用意する。そして、計測ヘッドが設置される位置は、３次元データ取得装置内部で固定される。計測ヘッドは、被写体を囲むように（つまり、「全周」に）設置される。このような構成をとることにより、計測ヘッドと被写体の関係（パラメータ情報で表される）、計測ヘッドと３次元データ取得装置内部の壁面（背景）との関係（これも、パラメータ情報で表される）などを算出することが容易となり、計測ヘッドが任意の位置に移動可能な状態で設置可能である場合よりも、３次元画像データの合成処理をより精度高く、かつ自動的に実行できるという特徴がある。
【００５９】
また、計測ヘッドを複数（少なくとも３台以上）用意すること、および被写体の周囲を囲むように計測ヘッドを設置することは特許文献１、２と技術思想を同じくするが、計測ヘッドを一列に並べるのではなく、３次元データ取得装置内部の任意の場所に固定的に設置可能なこと、および縞状のパターン以外にもレーザ光、格子パターン、またはランダムドットを用いて計測することができ、または縞状のパターンなどを用いなくても３次元画像データの合成が可能になる点に差異があるという特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係る３次元画像データ合成システムの概略を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る３次元データ取得装置の一例を示す図である。
【図３】複数の計測ヘッドが被写体を撮像する際に、各計測ヘッドの有するカメラの視野と被写体の関係を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる３次元画像データを合成する方法を示すフローチャートである。
【図５】従来技術であるターゲットを貼った被写体を合成するプロセスを簡略的に説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００ ３次元画像データ合成システム
１１０ ３次元データ取得装置
１１１ 計測ヘッド
１１１ａ カメラ
１１１ｂ メモリ
１１１ｃ パターン照射装置
１１２ 光源
１１３ 台
１１４ 被写体
１２０ ３次元データ合成装置
１２１ 制御部
１２２ 記憶部
１２３ 出力部
１２４ ３次元データ合成部
１２５ データ処理部
１２６ 伝送路
１３０ ネットワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互にネットワークで接続された３次元データ取得装置および３次元データ合成装置を有する３次元画像データ生成システムであって、
前記３次元データ取得装置は、予め形状および寸法が定められ、任意に定められる１つの背景色を壁面、天井、および床に有し、
少なくとも３方向から被写体を撮像して前記被写体の画像データを取得する計測ヘッドであって、前記被写体の周囲を囲むように前記３次元データ取得装置内部の任意の位置に固定的に設置される計測ヘッドと、
前記被写体の画像データを格納するメモリと
を備え、
前記３次元データ合成装置は、前記３次元データ取得装置から送信される前記被写体の画像データを画像処理して３次元画像データを自動生成する装置であって、
前記３次元データ取得装置から３次元データ合成装置に対して前記被写体の画像データを送信させる命令を出力するデータ処理手段と、
前記被写体の背景画像を抽出し、抽出された背景画像に基づいて計測ヘッドの位置を算出するとともに、併せて前記背景画像を除いた前記被写体のみの画像を抽出し、抽出された画像にフィルタリング処理を施した計測画像から特徴画像を抽出し、抽出された複数の特徴画像を比較するマッチング処理を行って複数の特徴画像上の同一座標を定め、前記算出された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と前記特徴画像上の同一座標の情報とから３次元画像データを自動的に合成する３次元データ合成手段と
を備えることを特徴とする３次元画像データ生成システム。
【請求項２】
前記３次元データ取得装置は、パターン照射装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像データ生成システム。
【請求項３】
前記パターン照射装置は、縞状パターンを出力することを特徴とする請求項２に記載の３次元画像データ生成システム。
【請求項４】
前記パターン照射装置は、レーザ光を出力することを特徴とする請求項２に記載の３次元画像データ生成システム。
【請求項５】
前記パターン照射装置は、格子パターンを出力することを特徴とする請求項２に記載の３次元画像データ生成システム。
【請求項６】
相互にネットワークで接続された３次元データ取得装置および３次元データ合成装置を有する３次元画像データ生成システムにおいて３次元画像データを自動的に生成する方法であって、
（ａ）３次元データ取得装置内において被写体の周囲を囲むように任意の位置に固定的に設置される少なくとも３つの計測ヘッドが、前記被写体を撮像して前記被写体の画像データを取得するステップと、
（ｂ）３次元データ取得装置が、前記取得された前記被写体の画像データを３次元データ合成装置に送信するステップと、
（ｃ）３次元データ合成装置内の３次元データ合成手段が、ステップ（ｂ）において３次元データ取得装置から送信された前記被写体の画像データから前記被写体を除いた背景のみの画像を抽出するステップと、
（ｄ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｃ）において抽出された前記背景のみの画像に基づいて、計測ヘッドの位置などのパラメータ情報を取得するステップと、
（ｅ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｂ）において３次元データ取得装置から送信された前記被写体の画像データから前記被写体のみの画像を抽出するステップと、
（ｆ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｅ）において抽出された前記被写体のみの画像をフィルタリング処理し、フィルタリング処理された画像から特徴画像を抽出するステップと、
（ｇ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｆ）において抽出された複数の特徴画像同士を比較することによって、特徴画像の座標位置の値を求めるステップと、
（ｈ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｄ）において特定された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と、ステップ（ｇ）において求められた特徴画像の座標位置の値とを用いて、特徴画像の３次元座標の値を計算するステップと、
（ｉ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｈ）において計算された特徴画像の３次元座標の値に基づいて、３次元画像データを合成するステップと
を備えることを特徴とする３次元画像データを自動的に生成する方法。
【請求項７】
前記ステップ（ａ）は、前記３次元データ取得装置内のパターン照射装置が、予め定められたパターンを前記被写体に照射するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記パターン照射装置は、縞状パターンを出力することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記パターン照射装置は、レーザ光を出力することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記パターン照射装置は、格子パターンを出力することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１】
相互にネットワークで接続された３次元データ取得装置および３次元データ合成装置を有する３次元画像データ生成システムであって、
前記３次元データ取得装置は、予め形状および寸法が定められ、任意に定められる１つの背景色を壁面、天井、および床に有し、
少なくとも３方向から被写体を撮像して前記被写体の画像データを取得する計測ヘッドであって、前記被写体の周囲を囲むように前記３次元データ取得装置内部の任意の位置に固定的に設置される計測ヘッドと、
前記被写体の画像データを格納するメモリと
を備え、
前記３次元データ合成装置は、前記３次元データ取得装置から送信される前記被写体の画像データを画像処理して３次元画像データを自動生成する装置であって、
前記３次元データ取得装置から３次元データ合成装置に対して前記被写体の画像データを送信させる命令を出力するデータ処理手段と、
前記被写体の背景画像を抽出し、抽出された背景画像に基づいて計測ヘッドの位置を算出するとともに、併せて前記背景画像を除いた前記被写体のみの画像を抽出し、抽出された画像にフィルタリング処理を施した計測画像から特徴画像を抽出し、抽出された複数の特徴画像を比較するマッチング処理を行って複数の特徴画像上の同一座標を定め、前記算出された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と前記特徴画像上の同一座標の情報とから３次元画像データを自動的に合成する３次元データ合成手段と
を備えることを特徴とする３次元画像データ生成システム。
【請求項２】
前記３次元データ取得装置は、パターン照射装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像データ生成システム。
【請求項３】
前記パターン照射装置は、縞状パターンを出力することを特徴とする請求項２に記載の３次元画像データ生成システム。
【請求項４】
前記パターン照射装置は、レーザ光を出力することを特徴とする請求項２に記載の３次元画像データ生成システム。
【請求項５】
前記パターン照射装置は、格子パターンを出力することを特徴とする請求項２に記載の３次元画像データ生成システム。
【請求項６】
相互にネットワークで接続された３次元データ取得装置および３次元データ合成装置を有する３次元画像データ生成システムにおいて３次元画像データを自動的に生成する方法であって、
（ａ）３次元データ取得装置内において被写体の周囲を囲むように任意の位置に固定的に設置される少なくとも３つの計測ヘッドが、前記被写体を撮像して前記被写体の画像データを取得するステップと、
（ｂ）３次元データ取得装置が、前記取得された前記被写体の画像データを３次元データ合成装置に送信するステップと、
（ｃ）３次元データ合成装置内の３次元データ合成手段が、ステップ（ｂ）において３次元データ取得装置から送信された前記被写体の画像データから前記被写体を除いた背景のみの画像を抽出するステップと、
（ｄ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｃ）において抽出された前記背景のみの画像に基づいて、計測ヘッドの位置などのパラメータ情報を取得するステップと、
（ｅ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｂ）において３次元データ取得装置から送信された前記被写体の画像データから前記被写体のみの画像を抽出するステップと、
（ｆ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｅ）において抽出された前記被写体のみの画像をフィルタリング処理し、フィルタリング処理された画像から特徴画像を抽出するステップと、
（ｇ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｆ）において抽出された複数の特徴画像同士を比較することによって、特徴画像の座標位置の値を求めるステップと、
（ｈ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｄ）において特定された計測ヘッドの位置などのパラメータ情報と、ステップ（ｇ）において求められた特徴画像の座標位置の値とを用いて、特徴画像の３次元座標の値を計算するステップと、
（ｉ）３次元データ合成手段が、ステップ（ｈ）において計算された特徴画像の３次元座標の値に基づいて、３次元画像データを合成するステップと
を備えることを特徴とする３次元画像データを自動的に生成する方法。
【請求項７】
前記ステップ（ａ）は、前記３次元データ取得装置内のパターン照射装置が、予め定められたパターンを前記被写体に照射するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記パターン照射装置は、縞状パターンを出力することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記パターン照射装置は、レーザ光を出力することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記パターン照射装置は、格子パターンを出力することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−４７６４２（Ｐ２００９−４７６４２Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１６０５１（Ｐ２００７−２１６０５１）
【出願日】平成１９年８月２２日（２００７．８．２２）
【出願人】（５００１２４２５３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２２日（２００７．８．２２）
【出願人】（５００１２４２５３）
【Ｆターム（参考）】
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