JP2003067725A

JP2003067725A - 三次元画像作成装置及び三次元画像作成方法

Info

Publication number: JP2003067725A
Application number: JP2001253304A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Matsumoto; 幸則松本; Kota Fujimura; 恒太藤村; Toru Kitamura; 徹北村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】対象物が外装物で覆われていても対象物自体
の輪郭の三次元画像を作成することができる三次元画像
作成装置を提供すること。【解決手段】衣服を着用した被測定者１０を背景とと
もに複数の赤外線カメラ２０で撮影し、得られた物体画
像からＰＣ３０を用いて視点の異なる複数の輪郭画像を
生成し、これらの輪郭画像から被測定者１０のボクセル
データを抽出する。被測定者１０が着用している衣服及
び背景は、被測定者１０の体温より低いので輪郭画像を
生成すると被測定者１０自身の輪郭を抽出することがで
きる。この結果、衣服を着用したままで被測定者１０の
寸法を計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物の三次元画
像を作成する三次元画像作成装置及び三次元画像作成方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の三次元画像作成装置とし
て、レーザ光を対象物に照射してこの照射パターンから
三次元画像を作成する装置や多眼カメラにより撮影した
画像からステレオ法を用いて三次元画像を作成する装置
などが提案されている。このような装置を用いると、対
象物の外表面形状を得ることができる。

【０００３】また、医療分野では、核磁気共鳴を用いた
ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などが使わ
れている。ＭＲＩ装置を用いると、対象物の内部構造を
撮影することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、対象物
の外表面形状を得る装置では、対象物が外装物で覆われ
ているときに対象物自体の外部形状を撮影することがで
きないという問題があった。例えば、衣服を着用した人
体（被測定者）の寸法を測定するためにシルエット形状
を得ようとしても、衣服のシルエット形状しか得られず
被測定者自体の計測が困難であった。このため、被測定
者は、測定の際に衣服を脱いだり水着を着用したりする
必要があった。

【０００５】また、ＭＲＩ装置を用いると対象物の内部
構造、例えば、衣服を着用した被測定者の寸法を測定す
ることができるが、測定の際、被測定者を比較的長時間
静止させなくてはならないという問題があった。また、
ＭＲＩ装置は、高価で大型な装置であるため手軽に使用
することができなかった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、対象物が外装物で覆われていても対象
物自体の輪郭の三次元画像を作成することができる三次
元画像作成装置及び三次元画像作成方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の三次元画像作成
装置は、対象物の三次元画像を作成する三次元画像作成
装置であって、前記対象物の周囲に配置され、前記対象
物を背景とともに撮影し物体画像を得る撮影手段と、前
記撮影手段で得られた視点の異なる複数の物体画像から
前記対象物自体の輪郭画像を複数生成し、前記各輪郭画
像から前記対象物の三次元画像を作成する画像作成手段
と、を備えることを特徴とする。

【０００８】本発明の三次元画像作成装置では、対象物
自体の輪郭画像を用いて対象物の三次元画像を作成する
ので、対象物が外装物で覆われていても対象物自体の輪
郭の三次元画像を作成することができる。

【０００９】本発明の三次元画像作成装置において、前
記撮影手段は、非可視光を撮影し物体画像とするものと
することもできる。こうすれば、対象物が発熱物である
ときに好適に輪郭の三次元画像を作成することができ
る。この三次元画像作成装置において、前記撮影手段
は、光学レンズの前面に可視光カットフィルタが配置さ
れたカメラであるものとすることもでき、前記可視光カ
ットフィルタは、前記カメラに着脱可能に設けられてい
るものとすることもできる。

【００１０】本発明の三次元画像作成装置において、前
記画像生成手段は、前記物体画像を予め設定したしきい
値に基づいて背景領域と物体領域とに分けることにより
輪郭画像を生成する輪郭画像生成部を備えるものとする
こともできる。こうすれば、好適に輪郭画像を生成する
ことができる。また、この三次元画像作成装置におい
て、前記画像生成手段は、前記輪郭画像の前記物体領域
内に存在する小背景領域を前記物体領域とする穴埋め処
理を行なう穴埋め処理部を備えるものとすることもでき
る。

【００１１】撮影手段が非可視光を撮影する手段である
態様の本発明の三次元画像作成装置において、温度が前
記対象物の温度より低く前記対象物の背景となるよう配
置された背景板を備えるものとすることもできる。こう
すれば、背景と対象物との温度差が大きくなるので、よ
り対象物の輪郭画像を作成し易くなる。

【００１２】本発明の三次元画像作成装置において、前
記撮影手段は、前記対象物の周囲に複数個配置されてお
り、前記画像作成手段は、前記複数の撮影手段で得られ
た各物体画像から前記対象物自体の輪郭画像を複数作成
し、前記各輪郭画像から前記対象物の三次元画像を作成
するものとすることもできる。複数個の撮影手段を用い
ると一度に異なる視点から対象物を撮影できるので、対
象物を静止させる時間を抑えることができる。

【００１３】本発明の三次元画像作成方法は、対象物の
三次元画像を作成する三次元画像作成方法であって、前
記対象物の周囲に配置した撮影手段を用いて異なる視点
から前記対象物を背景とともに撮影し物体画像を得る撮
影ステップと、撮影して得られた視点の異なる複数の物
体画像から前記対象物の輪郭画像を複数生成する輪郭画
像生成ステップと、前記輪郭画像から前記対象物の三次
元画像を作成する三次元画像作成ステップと、を備える
ことを特徴とする。

【００１４】本発明の三次元画像作成方法では、対象物
自体の輪郭画像を用いて対象物の三次元画像を作成する
ので、対象物が外装物で覆われていても対象物自体の輪
郭の三次元画像を作成することができる。

【００１５】本発明の三次元画像作成方法において、前
記撮影ステップは、温度分布を撮影するものとすること
もできる。こうすれば、対象物が発熱物であるときに好
適に輪郭の三次元画像を作成することができる。

【００１６】本発明の三次元画像作成方法において、前
記画像生成ステップは、前記物体画像を予め設定したし
きい値に基づいて背景領域と物体領域とに分けることに
より輪郭画像を生成する輪郭画像生成ステップを備える
ものとすることもできる。こうすれば、好適に輪郭画像
を生成することができる。このような三次元画像作成方
法において、前記画像生成ステップは、前記輪郭画像の
前記物体領域内に存在する小背景領域を前記物体領域と
する穴埋め処理を行なう穴埋め処理ステップを備えるも
のとすることもできる。

【００１７】本発明の三次元画像作成方法において、前
記撮影ステップは、前記対象物の周囲に複数個配置され
撮影手段を用いて一度に異なる視点から前記対象物を撮
影し、前記輪郭画像作成ステップは、前記複数の撮影手
段で得られた各物体画像から前記対象物自体の輪郭画像
を複数作成するものとすることもできる。こうすれば、
複数個の撮影手段を用いて一度に異なる視点から対象物
を撮影できるので、対象物を静止させる時間を抑えるこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。尚、各図
において同一又は同一の機能を果たす部材には同一の符
号を付し説明を省略する。

【００１９】図１は、衣服を着用した被測定者１０のバ
スト，ヒップなどの寸法の測定に適用される本実施形態
の三次元画像作成装置１００の構成の概略を示す構成図
である。三次元画像作成装置１００は、被測定者１０の
周囲に等間隔に複数配置された赤外線カメラ２０と、各
赤外線カメラ２０とデータの送受信を行なうことができ
るパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３０とを備える。

【００２０】一般の可視光向け電荷結合素子（ＣＣＤ）
カメラは、ＣＣＤの全部に赤外線カットフィルタが設け
られている。これに対し、赤外線カメラ２０は、電荷結
合素子（ＣＣＤ）カメラのＣＣＤの前部に設けられてい
る赤外線カットフィルタを除去して、赤外線カットフィ
ルタの代わりに可視光カットフィルタをＣＣＤ前部に設
けたカメラとして構成されており、被測定者１０と背景
との温度分布を濃淡のある画像として撮影することがで
きる。図２は、被測定者１０の正面に配置された赤外線
カメラ２０の画像の一例を示す図である。通常、赤外線
カメラで撮影された画像において、温度分布を画像の濃
淡で示すが、図２では説明のため温度の分布を等高線と
して示している。被測定者１０が着用している衣服及び
背景は、一般的に被測定者１０の体温より低い。そのた
め、赤外線カメラ２０から得られた物体画像において、
衣服と背景とが温度の低い領域となり、被測定者１０が
温度の高い領域となる。各赤外線カメラ２０から得られ
た複数の物体画像は、ＡＤ変換され物体画像データとし
てＰＣ３０へ送信される。尚、各赤外線カメラ２０は、
等間隔に配置されてなくてもよい。また、より正確な形
状情報が必要な部位に対しては、より多くのカメラを配
置することが好ましい。

【００２１】ＰＣ３０は、中央処理演算装置（ＣＰＵ）
を中心として構成されたマイクロプロセッサとして構成
されており、処理プログラムを記憶した読み取り専用記
憶装置（ＲＯＭ）と、一時的にデータを記憶する書き換
え可能な記憶装置（ＲＡＭ）と、入出力ポートなどとを
備える。ＰＣ３０は、各赤外線カメラ２０から送信され
た物体画像データを一旦ＲＡＭに格納した後、入出力ポ
ートを介してＣＰＵに転送する。ＣＰＵは、転送された
物体画像データを用いて三次元画像データを作成する。
ＣＰＵで作成した各種データは、ＰＣ３０と接続した表
示装置３２で表示することもできる。

【００２２】次に、このようにして構成された三次元画
像作成装置１００を用いて三次元画像を作成する方法を
説明する。図３は、三次元画像作成方法を示すフローチ
ャートである。被測定者１０と背景とを撮影する前に、
各赤外線カメラ２０の位置を算出する（ステップＳ１０
０）。最初に、三次元位置が既知の複数の参照パターン
を備える参照物体を被測定者１０を撮影するように配置
し、この参照物体を各赤外線カメラ２０で撮影する。そ
して、撮影した画像より参照パターンを抽出してＨｏｕ
ｇｈ変換法などを用いて参照物体に対するカメラ位置を
計算するのに用いる座標変換パラメータ（ｘ、ｙ、ｚ、
α、β、γ）を求める。尚、三次元画像作成装置１００
では、画像を撮影する手段として赤外線カメラを用いて
いるため、この参照パターンは、発熱体であることが望
ましい。

【００２３】ステップＳ１００の後に、参照物体に代え
て被測定者１０を配置し各赤外線カメラ２０で一度に異
なる視点から被測定者１０及び背景の温度を撮影する
（ステップＳ２００）。各赤外線カメラ２０は、撮影し
た画像を物体画像データとしてＰＣ３０へ送信し、ＰＣ
３０は、物体画像データをＲＡＭに格納する。

【００２４】次に、ＰＣ３０は、入力された物体画像デ
ータに基づいて三次元画像の作成を行なう（ステップＳ
３００）。図４は、ＰＣ３０のＣＰＵで実行される画像
作成ステップ（ステップＳ３００）の詳細を示すフロー
チャートである。ＰＣ３０は、ＲＡＭに格納して物体画
像データを入出力ポートを介してＣＰＵに転送し、ＣＰ
Ｕは、各赤外線カメラ２０の物体画像データに対して、
例えば、体温に相当する温度（３６℃）以下の領域を背
景領域とし、３６℃以上の領域を被測定者１０領域とす
る二値化処理を行ない輪郭画像を生成する（ステップＳ
３１０）。図５は、図４に示した画像から生成した輪郭
画像の一例を示す図である。ここで、背景とみなした領
域を背景領域５０，被測定者１０とみなした領域を物体
領域５２とする。

【００２５】ここで、各赤外線カメラ２０の画像に多少
の誤差が存在する場合、図５に示すように、物体領域５
２内に存在しないはずの背景領域５０が穴のように生じ
る場合がある。この場合、物体領域５２内の背景領域５
０を物体領域とする穴埋め処理を行ない（ステップＳ３
２０）、図６に示すように輪郭画像を生成する。この穴
埋め処理は、図５に示す輪郭画像が、本来は１つの背景
領域５０と１つの物体領域５２を有するべきものである
ことに着目して、輪郭画像の背景領域５０にラベル付け
を行ない、隣りあったラベルを一つの集合体とみなし
て、各集合体の領域サイズ（画素数）のうち最大のもの
を背景領域５０とし、背景領域５０以外の領域を物体領
域５２とすることで行なわれる。このようにすると、被
測定者１０自身の輪郭を画像として抽出することができ
る。

【００２６】ステップＳ３２０で得られた各赤外線カメ
ラ２０の各輪郭画像を再構成して、被測定者１０を三次
元画像のデータであるボクセル（ｖｏｘｅｌ）データの
集合体として表現する（ステップＳ３３０）。このよう
な再構成の方法は、例えば、ボクセルを１つの輪郭画像
に投影し、このとき物体の輪郭外に投影されればそのボ
クセルは被測定者１０でないと判定し、輪郭内に投影さ
れたら被測定者１０であると判定し、このような判定を
各赤外線カメラから得られる各輪郭画像に対して行な
い、被測定者１０であると判定したボクセルのみ抽出
し、これをボクセルデータとする方法を用いればよい。
尚、輪郭画像にエラーが生じている場合は、例えば文
献”Ａｐｏｒｔａｂｌｅ３ＤＤｉｇｉｔｉｚｅ
ｒ”ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅｏｎＲｅｃｅｎｔＡｄｖａｎｃｅｓｉｎ３
−ＤＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｉｎｇａｎｄＭｏ
ｄｅｌｉｎｇ，ｐｐ．１９７−２０４（１９９７）で述
べられているボーティング方式を用いてエラーを修正す
ることもできる。

【００２７】このようにして表現したボクセルデータを
被測定者１０の三次元画像とし、この三次元画像に基づ
いて被測定者１０の寸法を算出したり、表示装置３２で
表示させてもよい。しかしながら、寸法を算出したり表
示装置に表示させたりするアプリケーションの中では、
被測定者１０をポリゴンデータで表現することを前提と
したものもある。この場合は、まず、物体の表面ボクセ
ルを抽出し、このボクセル表面を微小ポリゴンに変換
後、よく知られたポリゴンリダクション処理を用いてボ
クセルデータを適当な数のポリゴンデータに変換するこ
とが好適である。

【００２８】以上説明したように、本実施形態の三次元
画像作成装置１００では、被測定者１０と背景との温度
分布を複数の赤外線カメラ２０で撮影するので、被測定
者１０が衣服を着用した状態で被測定者１０自身の輪郭
画像を生成することができる。この結果、被測定者１０
自身の輪郭の三次元画像を作成することができる。ま
た、複数の赤外線カメラ２０を用いることにより、一度
の撮影で異なる視点から撮影した複数の輪郭画像を得る
ことができるので被測定者１０を静止させる時間を抑え
ることができる。

【００２９】本実施形態の三次元画像作成装置１００に
おいて、被測定者１０の体温より低い温度の背景板を図
１に示した各赤外線カメラ２０の外周を囲むように配置
してもよい。こうすれば、背景と被測定者１０との温度
差が大きくなるので、より被測定者１０の輪郭画像を作
成し易くなる。

【００３０】また、本実施形態の三次元画像作成装置１
００においては、被測定者１０の周囲に複数の赤外線カ
メラを置くことで視点の異なる物体画像を撮影したが、
被測定者１０を回転台に乗せ被測定者１０を回転させな
がら定位置に配置した１台の赤外線カメラで撮影しても
よい。こうすれば、被測定者１０を静止させる時間が長
くなるものの、少ないカメラ数で、被測定者１０が衣服
を着用していても被測定者１０自体の輪郭を撮影するこ
とができる。

【００３１】そして、本実施形態の三次元画像作成装置
１００においては、被測定者１０と背景の温度を赤外線
カメラにより撮影したが、超音波やＸ線などの他の撮影
手段を用いて被測定者１０自身の輪郭を撮影してもよ
い。

【００３２】

【発明の効果】本発明の三次元画像作成装置では、対象
物自体の輪郭画像を用いて対象物の三次元画像を作成す
るので、対象物が外装物で覆われていても対象物自体の
輪郭の三次元画像を作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】衣服を着用した被測定者１０の寸法の測定に
適用される本実施形態の三次元画像作成装置１００の構
成の概略を示す構成図である。

【図２】被測定者１０の正面に配置された赤外線カメ
ラ２０の画像の一例を示す図である。

【図３】三次元画像作成方法を示すフローチャートで
ある。

【図４】ＰＣ３０のＣＰＵで実行される画像作成ステ
ップ（ステップＳ３００）の詳細を示すフローチャート
である。

【図５】図４に示した画像から生成した輪郭画像の一
例を示す図である。

【図６】図５に示した輪郭画像に穴埋め処理を適用し
たときの図である。

【符号の説明】

１０被測定者、２０赤外線カメラ、３０パーソナ
ルコンピュータ（ＰＣ）、１００三次元画像作成装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北村徹大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA31 AA53 BB05 CC16 EE00 FF05 FF61 GG09 JJ03 JJ05 LL26 QQ00 QQ24 5B050 AA10 BA09 BA12 DA07 EA06 EA26 FA02 5B057 BA07 CA12 CB13 CD14 CH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物の三次元画像を作成する三次元画
像作成装置であって、前記対象物の周囲に配置され、前記対象物を背景ととも
に撮影し物体画像を得る撮影手段と、前記撮影手段で得られた視点の異なる複数の物体画像か
ら前記対象物自体の輪郭画像を複数生成し、前記各輪郭
画像から前記対象物の三次元画像を作成する画像作成手
段と、を備えることを特徴とする三次元画像作成装置。
【請求項２】前記撮影手段は、非可視光を撮影し物体
画像とすることを特徴とする請求項１に記載の三次元画
像作成装置。
【請求項３】前記撮影手段は、可視光カットフィルタ
が配置されたカメラであることを特徴とする請求項２に
記載の三次元画像作成装置。
【請求項４】前記可視光カットフィルタは、前記カメ
ラに着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項
３に記載の三次元画像作成装置。
【請求項５】前記画像生成手段は、前記物体画像を予
め設定したしきい値に基づいて背景領域と物体領域とに
分けることにより輪郭画像を生成する輪郭画像生成部を
備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
の三次元画像作成装置。
【請求項６】前記画像生成手段は、前記輪郭画像の前
記物体領域内に存在する小背景領域を前記物体領域とす
る穴埋め処理を行なう穴埋め処理部を備えることを特徴
とする請求項５に記載の三次元画像作成装置。
【請求項７】前記対象物より温度が低く、前記対象物
の背景となるよう配置された背景板を備えることを特徴
とする請求項２〜６のいずれかに記載の三次元画像作成
装置。
【請求項８】前記撮影手段は、前記対象物の周囲に複
数個配置されており、前記画像作成手段は、前記各撮影手段で得られた各物体
画像から前記対象物自体の輪郭画像を複数作成し、前記
各輪郭画像から前記対象物の三次元画像を作成すること
を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の三次元画
像作成装置。
【請求項９】対象物の三次元画像を作成する三次元画
像作成方法であって、前記対象物の周囲に配置した撮影手段を用いて異なる視
点から前記対象物を背景とともに撮影し物体画像を得る
撮影ステップと、撮影して得られた視点の異なる複数の物体画像から前記
対象物の輪郭画像を複数生成する輪郭画像生成ステップ
と、前記輪郭画像から前記対象物の三次元画像を作成する三
次元画像作成ステップと、を備えることを特徴とする三
次元画像作成方法。
【請求項１０】前記撮影ステップは、温度分布を撮影
し物体画像とすることを特徴とする請求項９に記載の三
次元画像作成方法。
【請求項１１】前記画像生成ステップは、前記物体画
像を予め設定したしきい値に基づいて背景領域と物体領
域に分けることにより輪郭画像を生成する輪郭画像生成
ステップを備えることを特徴とする請求項９又は１０に
記載の三次元画像作成方法。
【請求項１２】前記画像生成ステップは、前記輪郭画
像の前記物体領域内部に存在する小背景領域を前記物体
領域とする穴埋め処理を行なう穴埋め処理ステップを備
えることを特徴とする請求項１１に記載の三次元画像作
成方法。
【請求項１３】前記撮影ステップは、前記対象物の周
囲に複数個配置され撮影手段を用いて一度に異なる視点
から前記対象物を撮影し、前記輪郭画像作成ステップは、前記複数の撮影手段で得
られた前記各物体画像から前記対象物自体の輪郭画像を
複数作成することを特徴とする請求項９〜１２のいずれ
かに記載の三次元画像作成方法。