JP2002311523A - ３次元光学カメラ - Google Patents
３次元光学カメラInfo
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- JP2002311523A JP2002311523A JP2001121191A JP2001121191A JP2002311523A JP 2002311523 A JP2002311523 A JP 2002311523A JP 2001121191 A JP2001121191 A JP 2001121191A JP 2001121191 A JP2001121191 A JP 2001121191A JP 2002311523 A JP2002311523 A JP 2002311523A
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- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被写界深度の浅い一群の撮影像を得ることが
できる３次元光学カメラを提供する。 【解決手段】 この発明の３次元光学カメラは、被写体
を撮影する撮影カメラ部４０と被写体とを相対的に移動
させながら被写体を撮影するように走査する走査機構部
３０と、走査各位置において撮影された撮影データを、
被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子
点に逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再構成
を行う逆投影処理部５３とを備えているので、３次元被
写体像を構成する被写界深度の浅い一群の撮影像、すな
わち、被写体に対する奥行き方向である被写体軸Ｚ方向
に並べられた、被写界深度の浅い一群の撮影像を得るこ
とができる。
できる３次元光学カメラを提供する。 【解決手段】 この発明の３次元光学カメラは、被写体
を撮影する撮影カメラ部４０と被写体とを相対的に移動
させながら被写体を撮影するように走査する走査機構部
３０と、走査各位置において撮影された撮影データを、
被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子
点に逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再構成
を行う逆投影処理部５３とを備えているので、３次元被
写体像を構成する被写界深度の浅い一群の撮影像、すな
わち、被写体に対する奥行き方向である被写体軸Ｚ方向
に並べられた、被写界深度の浅い一群の撮影像を得るこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、被写体を撮影し
た撮影データに基づいてこの被写体の３次元位置情報を
得る３次元光学カメラに係り、特に、被写界深度の浅い
一群の撮影像を得るための技術に関する。
た撮影データに基づいてこの被写体の３次元位置情報を
得る３次元光学カメラに係り、特に、被写界深度の浅い
一群の撮影像を得るための技術に関する。
【０００２】
【従来技術】従来の光学カメラは、図２４に示すよう
に、例えば左側にある被写体の像がレンズにより面検出
器上に上下左右反転結像するようになっており、この面
検出器に結像された被写体像を記録している。なおこの
図２４では、上述の被写体は、説明を簡単にするため
に、遠方にある縦置きの黒い楕円体ｍ１と、この縦置き
の黒い楕円体ｍ１よりもカメラ側に配置された横置きの
白い楕円体ｍ２のみとしている。近年、光学カメラは、
上述の面検出器がフィルムからＣＣＤ（電荷結合素子：
Charge Coupled Device）等の撮像素子に置き換わり、
デジタル情報として画像蓄積が行なえる、所謂「デジタ
ルカメラ」に進化しつつある。
に、例えば左側にある被写体の像がレンズにより面検出
器上に上下左右反転結像するようになっており、この面
検出器に結像された被写体像を記録している。なおこの
図２４では、上述の被写体は、説明を簡単にするため
に、遠方にある縦置きの黒い楕円体ｍ１と、この縦置き
の黒い楕円体ｍ１よりもカメラ側に配置された横置きの
白い楕円体ｍ２のみとしている。近年、光学カメラは、
上述の面検出器がフィルムからＣＣＤ（電荷結合素子：
Charge Coupled Device）等の撮像素子に置き換わり、
デジタル情報として画像蓄積が行なえる、所謂「デジタ
ルカメラ」に進化しつつある。
【０００３】ところで、被写体の３次元位置情報は、深
さ方向（被写体と光学カメラとを結ぶ直線である被写体
軸（Ｚ軸）の方向）における撮影像の被写界深度として
表される。図２４に示すように、例えばＡ面にフォーカ
スを合わせた撮影を行なった場合は、図２５（ａ）に示
すように、フォーカスの合った縦置きの黒い楕円体ｍ１
の像と、この黒い楕円体ｍ１よりも手前にある、ボケた
横置きの白い楕円体ｍ２の像とが重複して得られる（Ａ
面フォーカス像）。また、図２４に示すように、例えば
Ｂ面にフォーカスを合わせた撮影を行なった場合、図２
５（ｂ）に示すように、縦置きの黒い楕円体ｍ１および
横置きの白い楕円体ｍ２はフォーカスが合っておらず、
これらの楕円体は両方ともボケた像として重複して得ら
れる（Ｂ面フォーカス像）。また、図２４に示すよう
に、例えばＣ面にフォーカスを合わせた撮影を行なった
場合は、図２５（ｃ）に示すように、フォーカスの合っ
た横置きの白い楕円体ｍ２の像と、この白い楕円体ｍ２
よりも奥側にある、ボケた縦置きの黒い楕円体ｍ１の像
とが重複して得られる（Ｃ面フォーカス像）。被写界深
度が浅いことは、深さ方向の弁別能力が高いことを示
し、これはレンズの張る開口角θが大きい程高い。従っ
て、高い深さ方向弁別能力は大口径化レンズの実現によ
って可能であると考えられるため、できるだけ大口径化
したレンズ（大口径化レンズ）を実現することによっ
て、深さ方向弁別能力を高めるようにしている。また、
これとは逆に、「絞り」を絞る（θを制限）ことによっ
て被写界深度を深くし、どの面（例えば図２４に示した
Ａ〜Ｃ面）もピントが合ったように撮影することが撮影
手技として良く知られている。
さ方向（被写体と光学カメラとを結ぶ直線である被写体
軸（Ｚ軸）の方向）における撮影像の被写界深度として
表される。図２４に示すように、例えばＡ面にフォーカ
スを合わせた撮影を行なった場合は、図２５（ａ）に示
すように、フォーカスの合った縦置きの黒い楕円体ｍ１
の像と、この黒い楕円体ｍ１よりも手前にある、ボケた
横置きの白い楕円体ｍ２の像とが重複して得られる（Ａ
面フォーカス像）。また、図２４に示すように、例えば
Ｂ面にフォーカスを合わせた撮影を行なった場合、図２
５（ｂ）に示すように、縦置きの黒い楕円体ｍ１および
横置きの白い楕円体ｍ２はフォーカスが合っておらず、
これらの楕円体は両方ともボケた像として重複して得ら
れる（Ｂ面フォーカス像）。また、図２４に示すよう
に、例えばＣ面にフォーカスを合わせた撮影を行なった
場合は、図２５（ｃ）に示すように、フォーカスの合っ
た横置きの白い楕円体ｍ２の像と、この白い楕円体ｍ２
よりも奥側にある、ボケた縦置きの黒い楕円体ｍ１の像
とが重複して得られる（Ｃ面フォーカス像）。被写界深
度が浅いことは、深さ方向の弁別能力が高いことを示
し、これはレンズの張る開口角θが大きい程高い。従っ
て、高い深さ方向弁別能力は大口径化レンズの実現によ
って可能であると考えられるため、できるだけ大口径化
したレンズ（大口径化レンズ）を実現することによっ
て、深さ方向弁別能力を高めるようにしている。また、
これとは逆に、「絞り」を絞る（θを制限）ことによっ
て被写界深度を深くし、どの面（例えば図２４に示した
Ａ〜Ｃ面）もピントが合ったように撮影することが撮影
手技として良く知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、被写体の３次元位置情報は撮影像の被
写界深度を浅くすることによって得られることから、大
口径レンズカメラを実現することによって被写界深度の
浅い撮影像を得れる構成を実現することが考えられる
が、現実的にはレンズの大口径化を例えば従来の１００
倍のオーダーで行なう、つまり、直径が例えば１０ｍ程
度もある大口径レンズを製造しなければならず、大口径
レンズの実現は、機械精度やコストなどの面から勘案し
ても極めて困難であることから、被写界深度の浅い撮影
像が得れる構成を実現できず、被写界深度の浅い撮影像
が得られないという問題がある。
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、被写体の３次元位置情報は撮影像の被
写界深度を浅くすることによって得られることから、大
口径レンズカメラを実現することによって被写界深度の
浅い撮影像を得れる構成を実現することが考えられる
が、現実的にはレンズの大口径化を例えば従来の１００
倍のオーダーで行なう、つまり、直径が例えば１０ｍ程
度もある大口径レンズを製造しなければならず、大口径
レンズの実現は、機械精度やコストなどの面から勘案し
ても極めて困難であることから、被写界深度の浅い撮影
像が得れる構成を実現できず、被写界深度の浅い撮影像
が得られないという問題がある。
【０００５】また、従来の１００倍のオーダーの大口径
レンズ（直径が例えば１０ｍ程度もある大口径レンズ）
が仮に実現したとしても、光学カメラ装置自体が非常に
大型化してしまうし、大型化によって操作性の自由度な
ども極端に低下してしまうし、そのカメラによる撮影像
は、被写界深さ方向にθの広がりを持つ応答となること
に変わりはなく、そのレンズの大きさによって深さ方向
の弁別能力の上限が一義的に決定されるので、被写界深
度をさらに浅くするためにはレンズ口径をさらに大きく
しなければならず、レンズ口径によって被写界深度が制
限されるという問題がある。
レンズ（直径が例えば１０ｍ程度もある大口径レンズ）
が仮に実現したとしても、光学カメラ装置自体が非常に
大型化してしまうし、大型化によって操作性の自由度な
ども極端に低下してしまうし、そのカメラによる撮影像
は、被写界深さ方向にθの広がりを持つ応答となること
に変わりはなく、そのレンズの大きさによって深さ方向
の弁別能力の上限が一義的に決定されるので、被写界深
度をさらに浅くするためにはレンズ口径をさらに大きく
しなければならず、レンズ口径によって被写界深度が制
限されるという問題がある。
【０００６】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、被写界深度の浅い一群の撮影像を得
ることができる３次元光学カメラを提供することを目的
とする。
れたものであって、被写界深度の浅い一群の撮影像を得
ることができる３次元光学カメラ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】上記目的を達成するため
に、発明者が鋭意研究をした結果、次のような知見を得
た。すなわち、被写体を撮影するための撮影カメラ部
と、この撮影カメラ部で撮影しようとする被写体とを相
対的に移動させながらその被写体を撮影するように走査
することにより、走査各位置で撮影した撮影像（多数方
向からの撮影像）を取得し、この取得した走査各位置の
撮影像を被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群
の各格子点に逆投影して、３次元被写体像を生成すると
いう画像再構成を施すことにより、実効開口角の大きい
仮想大口径レンズカメラを実現して、被写界深度の浅い
一群の被写体像を得ることを見出したのである。また、
上述の取得した走査各位置の撮影像や逆投影後の３次元
被写体像などに対して適切なフィルタリングを施すこと
によって高品質な被写体像を得ることも見出したのであ
る。
に、発明者が鋭意研究をした結果、次のような知見を得
た。すなわち、被写体を撮影するための撮影カメラ部
と、この撮影カメラ部で撮影しようとする被写体とを相
対的に移動させながらその被写体を撮影するように走査
することにより、走査各位置で撮影した撮影像（多数方
向からの撮影像）を取得し、この取得した走査各位置の
撮影像を被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群
の各格子点に逆投影して、３次元被写体像を生成すると
いう画像再構成を施すことにより、実効開口角の大きい
仮想大口径レンズカメラを実現して、被写界深度の浅い
一群の被写体像を得ることを見出したのである。また、
上述の取得した走査各位置の撮影像や逆投影後の３次元
被写体像などに対して適切なフィルタリングを施すこと
によって高品質な被写体像を得ることも見出したのであ
る。
【０００８】このような知見に基づくこの発明は次のよ
うな構成を採る。すなわち、請求項１に記載の３次元光
学カメラは、（ａ）被写体を撮影する撮影カメラ部と、
（ｂ）前記撮影カメラ部と被写体とを相対的に移動させ
ながら被写体を撮影するように走査する走査機構部と、
（ｃ）走査各位置において撮影された撮影データを、被
写体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子点
に逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再構成を
行う逆投影処理部とを備えたことを特徴とするものであ
る。
うな構成を採る。すなわち、請求項１に記載の３次元光
学カメラは、（ａ）被写体を撮影する撮影カメラ部と、
（ｂ）前記撮影カメラ部と被写体とを相対的に移動させ
ながら被写体を撮影するように走査する走査機構部と、
（ｃ）走査各位置において撮影された撮影データを、被
写体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子点
に逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再構成を
行う逆投影処理部とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】また、請求項２に記載の３次元光学カメラ
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、前記
走査機構部は、前記撮影カメラ部が被写体に対して所定
位置にあるときのこの被写体と前記撮影カメラ部とを結
ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、前記撮影カメラ部
を直線移動させることを特徴とするものである。
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、前記
走査機構部は、前記撮影カメラ部が被写体に対して所定
位置にあるときのこの被写体と前記撮影カメラ部とを結
ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、前記撮影カメラ部
を直線移動させることを特徴とするものである。
【００１０】また、請求項３に記載の３次元光学カメラ
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、被写
体に対向して前記撮影カメラ部側に設定される平面は、
この平面内の特定点である回転中心点と被写体とを結ぶ
被写体軸に直交する平面とし、前記走査機構部は、前記
平面内でその回転中心周りに前記撮影カメラ部を回転移
動させることを特徴とするものである。
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、被写
体に対向して前記撮影カメラ部側に設定される平面は、
この平面内の特定点である回転中心点と被写体とを結ぶ
被写体軸に直交する平面とし、前記走査機構部は、前記
平面内でその回転中心周りに前記撮影カメラ部を回転移
動させることを特徴とするものである。
【００１１】また、請求項４に記載の３次元光学カメラ
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、前記
走査機構部は、被写体周りの円周軌道の一部である単一
の円弧軌道上に前記撮影カメラ部を移動させることを特
徴とするものである。
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、前記
走査機構部は、被写体周りの円周軌道の一部である単一
の円弧軌道上に前記撮影カメラ部を移動させることを特
徴とするものである。
【００１２】また、請求項５に記載の３次元光学カメラ
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、被写
体に対向して前記撮影カメラ部側に設定される平面は、
この平面内の特定点と被写体とを結ぶ被写体軸に直交す
る平面とし、前記撮影カメラ部は、前記平面内でその特
定点から離れた任意点に固定配置され、前記走査機構部
は、被写体を被写体軸周りに回転させることを特徴とす
るものである。
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、被写
体に対向して前記撮影カメラ部側に設定される平面は、
この平面内の特定点と被写体とを結ぶ被写体軸に直交す
る平面とし、前記撮影カメラ部は、前記平面内でその特
定点から離れた任意点に固定配置され、前記走査機構部
は、被写体を被写体軸周りに回転させることを特徴とす
るものである。
【００１３】また、請求項６に記載の３次元光学カメラ
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、被写
体に対向して前記撮影カメラ部側に設定される平面は、
この平面内の特定点である回転中心点と被写体とを結ぶ
被写体軸に直交する平面とし、前記撮影カメラ部は、被
写体軸上に被写体に向けるようにして配設され、前記走
査機構部によって被写体軸周りに回転させられながら、
被写体軸に対して傾いた方向から撮影した光学像を反射
させて前記撮影カメラ部に結像させる回転型光学ミラー
を備えたことを特徴とするものである。
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、被写
体に対向して前記撮影カメラ部側に設定される平面は、
この平面内の特定点である回転中心点と被写体とを結ぶ
被写体軸に直交する平面とし、前記撮影カメラ部は、被
写体軸上に被写体に向けるようにして配設され、前記走
査機構部によって被写体軸周りに回転させられながら、
被写体軸に対して傾いた方向から撮影した光学像を反射
させて前記撮影カメラ部に結像させる回転型光学ミラー
を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】また、請求項７に記載の３次元光学カメラ
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、前記
走査機構部は、被写体が前記撮影カメラ部に対して所定
位置にあるときのこの被写体と前記撮影カメラ部とを結
ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、被写体を直線移動
させるとともに、この移動中の被写体を追従して撮影す
るように前記撮影カメラ部を首振りさせることを特徴と
するものである。
は、請求項１に記載の３次元光学カメラにおいて、前記
走査機構部は、被写体が前記撮影カメラ部に対して所定
位置にあるときのこの被写体と前記撮影カメラ部とを結
ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、被写体を直線移動
させるとともに、この移動中の被写体を追従して撮影す
るように前記撮影カメラ部を首振りさせることを特徴と
するものである。
【００１５】また、請求項８に記載の３次元光学カメラ
は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の３次元光
学カメラにおいて、前記逆投影処理部は、３次元格子群
の直交３軸方向の各格子間隔のうち、被写体軸方向の格
子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くして３次元被
写体像を生成することを特徴とするものである。
は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の３次元光
学カメラにおいて、前記逆投影処理部は、３次元格子群
の直交３軸方向の各格子間隔のうち、被写体軸方向の格
子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くして３次元被
写体像を生成することを特徴とするものである。
【００１６】また、請求項９に記載の３次元光学カメラ
は、請求項８に記載の３次元光学カメラにおいて、３次
元格子群の被写体軸方向の格子間隔長さは、前記撮影カ
メラ部の撮像面の１画素分が被写体軸に投影された長さ
である被写体軸方向検出画素長に基づいて設定されるこ
とを特徴とするものである。
は、請求項８に記載の３次元光学カメラにおいて、３次
元格子群の被写体軸方向の格子間隔長さは、前記撮影カ
メラ部の撮像面の１画素分が被写体軸に投影された長さ
である被写体軸方向検出画素長に基づいて設定されるこ
とを特徴とするものである。
【００１７】また、請求項１０に記載の３次元光学カメ
ラは、請求項１から請求項９のいずれかに記載の３次元
光学カメラにおいて、走査各位置で撮影された撮影デー
タまたはそれらを画像再構成して生成された３次元被写
体像に対して、画像再構成して生成された３次元被写体
像における偽像を低減するためのフィルタリングをかけ
るフィルタリング部を備えていることを特徴とするもの
である。
ラは、請求項１から請求項９のいずれかに記載の３次元
光学カメラにおいて、走査各位置で撮影された撮影デー
タまたはそれらを画像再構成して生成された３次元被写
体像に対して、画像再構成して生成された３次元被写体
像における偽像を低減するためのフィルタリングをかけ
るフィルタリング部を備えていることを特徴とするもの
である。
【００１８】また、請求項１１に記載の３次元光学カメ
ラは、請求項１０に記載の３次元光学カメラにおいて、
前記フィルタリング部は、走査各位置で撮影された撮影
データの走査軌道により決まるフィルタリング方向に対
して、走査軌道に応じたフィルタリングをかけて前記逆
投影処理部に出力する２Ｄフィルタリング部を備えてい
ることを特徴とするものである。
ラは、請求項１０に記載の３次元光学カメラにおいて、
前記フィルタリング部は、走査各位置で撮影された撮影
データの走査軌道により決まるフィルタリング方向に対
して、走査軌道に応じたフィルタリングをかけて前記逆
投影処理部に出力する２Ｄフィルタリング部を備えてい
ることを特徴とするものである。
【００１９】また、請求項１２に記載の３次元光学カメ
ラは、請求項１０に記載の３次元光学カメラにおいて、
前記フィルタリング部は、前記逆投影処理部で生成され
た３次元被写体像を３次元フーリエ変換する３次元フー
リエ変換部と、３次元フーリエ変換したフーリエ空間デ
ータの被写体軸方向にローパスフィルタリングをかける
フーリエ空間ローパスフィルタリング部と、ローパスフ
ィルタリングしたフーリエ空間データを３次元逆フーリ
エ変換して３次元被写体像に戻す３次元逆フーリエ変換
部とを備えていることを特徴とするものである。
ラは、請求項１０に記載の３次元光学カメラにおいて、
前記フィルタリング部は、前記逆投影処理部で生成され
た３次元被写体像を３次元フーリエ変換する３次元フー
リエ変換部と、３次元フーリエ変換したフーリエ空間デ
ータの被写体軸方向にローパスフィルタリングをかける
フーリエ空間ローパスフィルタリング部と、ローパスフ
ィルタリングしたフーリエ空間データを３次元逆フーリ
エ変換して３次元被写体像に戻す３次元逆フーリエ変換
部とを備えていることを特徴とするものである。
【００２０】また、請求項１３に記載の３次元光学カメ
ラは、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の３次
元光学カメラにおいて、走査各位置における撮影データ
の位置校正を行なうためのマーカを被写体領域に配置し
ておき、前記逆投影処理部は、走査各位置において撮影
された撮影データを、その撮影データ内のマーカを基準
に位置合わせするように３次元格子群の各格子点に逆投
影して、３次元被写体像を生成する画像再構成を行うこ
とを特徴とするものである。
ラは、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の３次
元光学カメラにおいて、走査各位置における撮影データ
の位置校正を行なうためのマーカを被写体領域に配置し
ておき、前記逆投影処理部は、走査各位置において撮影
された撮影データを、その撮影データ内のマーカを基準
に位置合わせするように３次元格子群の各格子点に逆投
影して、３次元被写体像を生成する画像再構成を行うこ
とを特徴とするものである。
【００２１】また、請求項１４に記載の３次元光学カメ
ラは、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の３次
元光学カメラにおいて、前記逆投影処理部は、被写体領
域に仮想的に設定される３次元格子群を、前記撮影カメ
ラ部から離れるに従って末広がりとなる四角錐形状とす
ることを特徴とするものである。
ラは、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の３次
元光学カメラにおいて、前記逆投影処理部は、被写体領
域に仮想的に設定される３次元格子群を、前記撮影カメ
ラ部から離れるに従って末広がりとなる四角錐形状とす
ることを特徴とするものである。
【００２２】
【作用】この発明の作用は次の通りである。すなわち、
請求項１に記載の発明によれば、走査機構部は、被写体
を撮影する撮影カメラ部と被写体とを相対的に移動させ
ながら被写体を撮影するように走査する。逆投影処理部
は、走査各位置において撮影された撮影データを、被写
体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子点に
逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再構成を行
う。したがって、３次元被写体像を構成する被写界深度
の浅い一群の撮影像、すなわち、被写体と撮影カメラ部
とを結ぶ直線である被写体軸の方向に並べられた、被写
界深度の浅い一群の撮影像が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、走査機構部は、被写体
を撮影する撮影カメラ部と被写体とを相対的に移動させ
ながら被写体を撮影するように走査する。逆投影処理部
は、走査各位置において撮影された撮影データを、被写
体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子点に
逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再構成を行
う。したがって、３次元被写体像を構成する被写界深度
の浅い一群の撮影像、すなわち、被写体と撮影カメラ部
とを結ぶ直線である被写体軸の方向に並べられた、被写
界深度の浅い一群の撮影像が得られる。
【００２３】また、請求項２に記載の発明によれば、走
査機構部は、撮影カメラ部が被写体に対して所定位置に
あるときのこの被写体と撮影カメラ部とを結ぶ被写体軸
に直交する直線軌道上に、撮影カメラ部を直線移動させ
る。したがって、撮影カメラ部を直線移動走査させて、
３次元被写体像を生成する画像再構成を行うための撮影
が行える。
査機構部は、撮影カメラ部が被写体に対して所定位置に
あるときのこの被写体と撮影カメラ部とを結ぶ被写体軸
に直交する直線軌道上に、撮影カメラ部を直線移動させ
る。したがって、撮影カメラ部を直線移動走査させて、
３次元被写体像を生成する画像再構成を行うための撮影
が行える。
【００２４】また、請求項３に記載の発明によれば、被
写体に対向して撮影カメラ部側に設定される平面は、こ
の平面内の特定点である回転中心点と被写体とを結ぶ被
写体軸に直交する平面とし、走査機構部は、前記平面内
でその回転中心周りに撮影カメラ部を回転移動させる。
したがって、撮影カメラ部を回転移動走査させて、３次
元被写体像を生成する画像再構成を行うための撮影が行
える。
写体に対向して撮影カメラ部側に設定される平面は、こ
の平面内の特定点である回転中心点と被写体とを結ぶ被
写体軸に直交する平面とし、走査機構部は、前記平面内
でその回転中心周りに撮影カメラ部を回転移動させる。
したがって、撮影カメラ部を回転移動走査させて、３次
元被写体像を生成する画像再構成を行うための撮影が行
える。
【００２５】また、請求項４に記載の発明によれば、走
査機構部は、被写体周りの円周軌道の一部である単一の
円弧軌道上に撮影カメラ部を移動させる。したがって、
撮影カメラ部を円弧走査させて、３次元被写体像を生成
する画像再構成を行うための撮影が行える。
査機構部は、被写体周りの円周軌道の一部である単一の
円弧軌道上に撮影カメラ部を移動させる。したがって、
撮影カメラ部を円弧走査させて、３次元被写体像を生成
する画像再構成を行うための撮影が行える。
【００２６】また、請求項５に記載の発明によれば、被
写体に対向して撮影カメラ部側に設定される平面は、こ
の平面内の特定点と被写体とを結ぶ被写体軸に直交する
平面とし、撮影カメラ部は、前記平面内でその特定点か
ら離れた任意点に固定配置され、走査機構部は、被写体
を被写体軸周りに回転させる。したがって、被写体自体
を回転させることでこの被写体を走査する、３次元被写
体像を生成する画像再構成を行うための撮影が行える。
写体に対向して撮影カメラ部側に設定される平面は、こ
の平面内の特定点と被写体とを結ぶ被写体軸に直交する
平面とし、撮影カメラ部は、前記平面内でその特定点か
ら離れた任意点に固定配置され、走査機構部は、被写体
を被写体軸周りに回転させる。したがって、被写体自体
を回転させることでこの被写体を走査する、３次元被写
体像を生成する画像再構成を行うための撮影が行える。
【００２７】また、請求項６に記載の発明によれば、被
写体に対向して撮影カメラ部側に設定される平面は、こ
の平面内の特定点である回転中心点と被写体とを結ぶ被
写体軸に直交する平面とし、撮影カメラ部は、被写体軸
上に被写体に向けるようにして配設され、回転型光学ミ
ラーは、走査機構部によって被写体軸周りに回転させら
れながら、被写体軸に対して傾いた方向から撮影した光
学像を反射させて撮影カメラ部に結像させる。したがっ
て、回転型光学ミラーを回転走査させて、３次元被写体
像を生成する画像再構成を行うための撮影が行える。
写体に対向して撮影カメラ部側に設定される平面は、こ
の平面内の特定点である回転中心点と被写体とを結ぶ被
写体軸に直交する平面とし、撮影カメラ部は、被写体軸
上に被写体に向けるようにして配設され、回転型光学ミ
ラーは、走査機構部によって被写体軸周りに回転させら
れながら、被写体軸に対して傾いた方向から撮影した光
学像を反射させて撮影カメラ部に結像させる。したがっ
て、回転型光学ミラーを回転走査させて、３次元被写体
像を生成する画像再構成を行うための撮影が行える。
【００２８】また、請求項７に記載の発明によれば、走
査機構部は、被写体が撮影カメラ部に対して所定位置に
あるときのこの被写体と撮影カメラ部とを結ぶ被写体軸
に直交する直線軌道上に、被写体を直線移動させるとと
もに、この移動中の被写体を追従して撮影するように撮
影カメラ部を首振りさせる。したがって、被写体を直線
移動させることでこの被写体を走査する、３次元被写体
像を生成する画像再構成を行うための撮影が行える。
査機構部は、被写体が撮影カメラ部に対して所定位置に
あるときのこの被写体と撮影カメラ部とを結ぶ被写体軸
に直交する直線軌道上に、被写体を直線移動させるとと
もに、この移動中の被写体を追従して撮影するように撮
影カメラ部を首振りさせる。したがって、被写体を直線
移動させることでこの被写体を走査する、３次元被写体
像を生成する画像再構成を行うための撮影が行える。
【００２９】また、請求項８に記載の発明によれば、逆
投影処理部は、３次元格子群の直交３軸方向の各格子間
隔のうち、被写体軸方向の格子間隔を他の２方向の格子
間隔よりも長くして３次元被写体像を生成する。被写体
の撮影は、通常、撮影カメラ部を被写体周りに半回転以
上させない、つまり、被写体の全周囲のうちの極限られ
た一側面のみから被写体を撮影するという一般的な方式
であるので、撮影された被写体、つまり、被写体領域を
３次元座標系で説明すると、被写体軸の方向の情報量が
少なく、被写体軸方向の分解能は他の残りの２軸方向の
分解能に比べて悪いものとなっている。したがって、撮
影された被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群
の３軸のうちの被写体軸方向の格子間隔を他の２軸方向
の格子間隔よりも長くして伸ばしたとしても、被写体軸
方向の画像情報を無駄にすることにはならないし、却っ
て、処理時間を短くできる。このように、各３軸方向の
格子間隔が等間隔に設定された３次元格子群に逆投影す
る場合と比べて、３次元格子群の被写体軸方向の格子間
隔を他の２方向の格子間隔よりも長くしている分逆投影
するデータ量が低減され、画像再構成に係る処理時間が
短縮される。
投影処理部は、３次元格子群の直交３軸方向の各格子間
隔のうち、被写体軸方向の格子間隔を他の２方向の格子
間隔よりも長くして３次元被写体像を生成する。被写体
の撮影は、通常、撮影カメラ部を被写体周りに半回転以
上させない、つまり、被写体の全周囲のうちの極限られ
た一側面のみから被写体を撮影するという一般的な方式
であるので、撮影された被写体、つまり、被写体領域を
３次元座標系で説明すると、被写体軸の方向の情報量が
少なく、被写体軸方向の分解能は他の残りの２軸方向の
分解能に比べて悪いものとなっている。したがって、撮
影された被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群
の３軸のうちの被写体軸方向の格子間隔を他の２軸方向
の格子間隔よりも長くして伸ばしたとしても、被写体軸
方向の画像情報を無駄にすることにはならないし、却っ
て、処理時間を短くできる。このように、各３軸方向の
格子間隔が等間隔に設定された３次元格子群に逆投影す
る場合と比べて、３次元格子群の被写体軸方向の格子間
隔を他の２方向の格子間隔よりも長くしている分逆投影
するデータ量が低減され、画像再構成に係る処理時間が
短縮される。
【００３０】また、請求項９に記載の発明によれば、３
次元格子群の被写体軸方向の格子間隔長さは、撮影カメ
ラ部の撮像面の１画素分が被写体軸に投影された長さで
ある被写体軸方向検出画素長に基づいて設定される。し
たがって、被写体軸から最も離れた走査位置にある撮影
カメラ部と被写体とを結ぶ直線と、被写体軸とのなす角
度に応じて被写体軸方向の格子間隔の長さが設定され
る。
次元格子群の被写体軸方向の格子間隔長さは、撮影カメ
ラ部の撮像面の１画素分が被写体軸に投影された長さで
ある被写体軸方向検出画素長に基づいて設定される。し
たがって、被写体軸から最も離れた走査位置にある撮影
カメラ部と被写体とを結ぶ直線と、被写体軸とのなす角
度に応じて被写体軸方向の格子間隔の長さが設定され
る。
【００３１】また、請求項１０に記載の発明によれば、
フィルタリング部は、走査各位置で撮影された撮影デー
タまたはそれらを画像再構成して生成された３次元被写
体像に対して、画像再構成して生成された３次元被写体
像における偽像を低減するためのフィルタリングをかけ
るので、欠損円錐などの欠損データの影響による偽像を
低減した３次元被写体像が得られる。
フィルタリング部は、走査各位置で撮影された撮影デー
タまたはそれらを画像再構成して生成された３次元被写
体像に対して、画像再構成して生成された３次元被写体
像における偽像を低減するためのフィルタリングをかけ
るので、欠損円錐などの欠損データの影響による偽像を
低減した３次元被写体像が得られる。
【００３２】また、請求項１１に記載の発明によれば、
２Ｄフィルタリング部は、走査各位置で撮影された撮影
データの走査軌道により決まるフィルタリング方向に対
して、走査軌道に応じたフィルタリングをかけて逆投影
処理部に出力するので、欠損円錐などの欠損データの影
響による偽像を低減した３次元被写体像が得られる。
２Ｄフィルタリング部は、走査各位置で撮影された撮影
データの走査軌道により決まるフィルタリング方向に対
して、走査軌道に応じたフィルタリングをかけて逆投影
処理部に出力するので、欠損円錐などの欠損データの影
響による偽像を低減した３次元被写体像が得られる。
【００３３】また、請求項１２に記載の発明によれば、
３次元フーリエ変換部は、逆投影処理部で生成された３
次元被写体像を３次元フーリエ変換する。フーリエ空間
ローパスフィルタリング部は、３次元フーリエ変換した
フーリエ空間データの被写体軸方向にローパスフィルタ
リングをかける。３次元逆フーリエ変換部は、ローパス
フィルタリングしたフーリエ空間データを３次元逆フー
リエ変換して３次元被写体像に戻す。したがって、欠損
円錐などの欠損データの影響による偽像を低減した３次
元被写体像が得られる。
３次元フーリエ変換部は、逆投影処理部で生成された３
次元被写体像を３次元フーリエ変換する。フーリエ空間
ローパスフィルタリング部は、３次元フーリエ変換した
フーリエ空間データの被写体軸方向にローパスフィルタ
リングをかける。３次元逆フーリエ変換部は、ローパス
フィルタリングしたフーリエ空間データを３次元逆フー
リエ変換して３次元被写体像に戻す。したがって、欠損
円錐などの欠損データの影響による偽像を低減した３次
元被写体像が得られる。
【００３４】また、請求項１３に記載の発明によれば、
走査各位置における撮影データの位置校正を行なうため
のマーカを被写体領域に配置しておき、逆投影処理部
は、走査各位置において撮影された撮影データを、その
撮影データ内のマーカを基準に位置合わせするように３
次元格子群の各格子点に逆投影して、３次元被写体像を
生成する画像再構成を行う。したがって、撮影データ内
のマーカに基づいて、走査各位置における撮影データの
位置校正が行なえる。
走査各位置における撮影データの位置校正を行なうため
のマーカを被写体領域に配置しておき、逆投影処理部
は、走査各位置において撮影された撮影データを、その
撮影データ内のマーカを基準に位置合わせするように３
次元格子群の各格子点に逆投影して、３次元被写体像を
生成する画像再構成を行う。したがって、撮影データ内
のマーカに基づいて、走査各位置における撮影データの
位置校正が行なえる。
【００３５】また、請求項１４に記載の発明によれば、
逆投影処理部は、被写体領域に仮想的に設定される３次
元格子群を、撮影カメラ部から離れるに従って末広がり
となる四角錐形状とする。したがって、被写体領域を、
遠景物を含むような広範囲に設定するような場合に、好
適な３次元格子群が設定できる。
逆投影処理部は、被写体領域に仮想的に設定される３次
元格子群を、撮影カメラ部から離れるに従って末広がり
となる四角錐形状とする。したがって、被写体領域を、
遠景物を含むような広範囲に設定するような場合に、好
適な３次元格子群が設定できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
３次元光学カメラに係る一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
３次元光学カメラに係る一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【００３７】＜第１実施例＞図１は、この発明の３次元
光学カメラの第１実施例に係るブロック図である。図２
（ａ）は、撮影カメラ部の一走査形態を示す模式図であ
る。この第１実施例の３次元光学カメラは、種々の情報
および命令を入力する操作部１０と、これら入力された
情報および命令に基づいて被写体撮影を制御する撮影制
御部２０と、この撮影制御部２０による制御に従って、
撮影カメラ部４０と被写体とを相対的に移動させながら
被写体を撮影するように走査する走査機構部３０と、被
写体を撮影する撮影カメラ部４０と、この撮影カメラ部
４０で撮影された画像情報に基づいて被写体領域の３次
元ボリュームデータである３次元被写体像を生成する画
像再構成を行ない、その生成した３次元被写体像を記憶
するデータ処理部５０と、このデータ処理部５０に記憶
された画像情報を表示する画像表示部としてのモニタ６
０とを備えている。
光学カメラの第１実施例に係るブロック図である。図２
（ａ）は、撮影カメラ部の一走査形態を示す模式図であ
る。この第１実施例の３次元光学カメラは、種々の情報
および命令を入力する操作部１０と、これら入力された
情報および命令に基づいて被写体撮影を制御する撮影制
御部２０と、この撮影制御部２０による制御に従って、
撮影カメラ部４０と被写体とを相対的に移動させながら
被写体を撮影するように走査する走査機構部３０と、被
写体を撮影する撮影カメラ部４０と、この撮影カメラ部
４０で撮影された画像情報に基づいて被写体領域の３次
元ボリュームデータである３次元被写体像を生成する画
像再構成を行ない、その生成した３次元被写体像を記憶
するデータ処理部５０と、このデータ処理部５０に記憶
された画像情報を表示する画像表示部としてのモニタ６
０とを備えている。
【００３８】以下、各部の構成および機能について詳細
に説明する。図１、図２（ａ）に示すように、被写体に
対向して撮影カメラ部４０側に設定される平面は、この
平面内の特定点である回転中心点ＤＳと被写体とを結ぶ
被写体軸（Ｚ軸）に直交する平面とし、走査機構部３０
は、前記平面内でその回転中心（Ｚ軸）周りに撮影カメ
ラ部４０を回転移動させるように走査して、被写体すな
わち被写体領域を撮影カメラ部４０で撮影させる。操作
部１０からは、被写体を撮影する前に、図１に示す撮影
カメラ部４０を円形に回転移動させるその円形軌道の直
径距離（例えば、１ｍ）や、撮影カメラ部４０を円形に
回転移動させる間にどの程度のピッチで撮影を行なうか
というビュー数（例えば１００〜１０００）などが予め
設定入力される。なお、この操作部１０としては、キー
ボード、マウス、タッチパネルなどの入力装置が用いら
れる。
に説明する。図１、図２（ａ）に示すように、被写体に
対向して撮影カメラ部４０側に設定される平面は、この
平面内の特定点である回転中心点ＤＳと被写体とを結ぶ
被写体軸（Ｚ軸）に直交する平面とし、走査機構部３０
は、前記平面内でその回転中心（Ｚ軸）周りに撮影カメ
ラ部４０を回転移動させるように走査して、被写体すな
わち被写体領域を撮影カメラ部４０で撮影させる。操作
部１０からは、被写体を撮影する前に、図１に示す撮影
カメラ部４０を円形に回転移動させるその円形軌道の直
径距離（例えば、１ｍ）や、撮影カメラ部４０を円形に
回転移動させる間にどの程度のピッチで撮影を行なうか
というビュー数（例えば１００〜１０００）などが予め
設定入力される。なお、この操作部１０としては、キー
ボード、マウス、タッチパネルなどの入力装置が用いら
れる。
【００３９】撮影制御部２０には、操作部１０と走査機
構部３０と撮影カメラ部４０とデータ処理部５０とモニ
タ６０とが接続されている。撮影制御部２０は、操作部
１０より設定入力された各情報に基づいて、走査機構部
３０と撮影カメラ部４０とデータ処理部５０とモニタ６
０とをそれぞれ制御している。制御内容については、各
部にて後述する。
構部３０と撮影カメラ部４０とデータ処理部５０とモニ
タ６０とが接続されている。撮影制御部２０は、操作部
１０より設定入力された各情報に基づいて、走査機構部
３０と撮影カメラ部４０とデータ処理部５０とモニタ６
０とをそれぞれ制御している。制御内容については、各
部にて後述する。
【００４０】走査機構部３０は、図１，図２（ａ）に示
すように、上述の平面内でその回転中心（Ｚ軸）周りに
撮影カメラ部４０を円形軌道上に回転移動させるように
走査させて、被写体すなわち被写体領域を撮影カメラ部
４０で撮影させるためのものである。また、このとき、
走査各位置において、被写体の特定面の中心点（被写体
領域の中心点Ｏ）と撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの中心
点とを結ぶ直線が撮影カメラ部４０の撮像面Ｄに直交す
るように、常に撮影カメラ部４０を被写体に対向させて
いる。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、走査各
位置において撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの横軸方向
（Ｕ方向）は常にＸ方向と平行になるようにしている。
すように、上述の平面内でその回転中心（Ｚ軸）周りに
撮影カメラ部４０を円形軌道上に回転移動させるように
走査させて、被写体すなわち被写体領域を撮影カメラ部
４０で撮影させるためのものである。また、このとき、
走査各位置において、被写体の特定面の中心点（被写体
領域の中心点Ｏ）と撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの中心
点とを結ぶ直線が撮影カメラ部４０の撮像面Ｄに直交す
るように、常に撮影カメラ部４０を被写体に対向させて
いる。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、走査各
位置において撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの横軸方向
（Ｕ方向）は常にＸ方向と平行になるようにしている。
【００４１】撮影カメラ部４０は、被写体を撮影するこ
とによって、その撮影した被写体の映像を、レンズ系な
どを用いて、ＣＣＤ等の撮像素子で構成される撮像面Ｄ
に結像させて、この撮像面Ｄに結像された被写体像をメ
モリに記憶し、メモリに記憶された被写体像を適宜に読
み出し可能なものであり、例えば光学デジタルカメラな
どが挙げられる。この撮影カメラ部４０の撮像面Ｄは、
画素と呼ばれる単位撮像素子が縦横に配列されている所
謂２次元状マトリックス状の平面形状のものである。こ
の第１実施例の撮像面Ｄにおける単位撮像素子の配列
は、例えば横方向１０２４，縦方向１０２４の正方形マ
トリックスであるが、説明の便宜上、横方向１０００，
縦方向１０００の正方形マトリックスであるものとす
る。この単位撮像素子は、例えば、ホトダイオードのよ
うに光を受けて起電力を生ずる光電素子と、その起電力
すなわち電荷を一時的に蓄えておく電荷蓄積素子とのペ
アで成り立っている。撮影カメラ部４０で撮影されてメ
モリに記憶された被写体像は、逐次、データ処理部５０
にリアルタイムに出力される。
とによって、その撮影した被写体の映像を、レンズ系な
どを用いて、ＣＣＤ等の撮像素子で構成される撮像面Ｄ
に結像させて、この撮像面Ｄに結像された被写体像をメ
モリに記憶し、メモリに記憶された被写体像を適宜に読
み出し可能なものであり、例えば光学デジタルカメラな
どが挙げられる。この撮影カメラ部４０の撮像面Ｄは、
画素と呼ばれる単位撮像素子が縦横に配列されている所
謂２次元状マトリックス状の平面形状のものである。こ
の第１実施例の撮像面Ｄにおける単位撮像素子の配列
は、例えば横方向１０２４，縦方向１０２４の正方形マ
トリックスであるが、説明の便宜上、横方向１０００，
縦方向１０００の正方形マトリックスであるものとす
る。この単位撮像素子は、例えば、ホトダイオードのよ
うに光を受けて起電力を生ずる光電素子と、その起電力
すなわち電荷を一時的に蓄えておく電荷蓄積素子とのペ
アで成り立っている。撮影カメラ部４０で撮影されてメ
モリに記憶された被写体像は、逐次、データ処理部５０
にリアルタイムに出力される。
【００４２】次に、データ処理部５０の構成および機能
について説明する。データ処理部５０は、走査各位置に
おいて撮影カメラ部４０で撮影された撮影データを、被
写体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子点
に逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再構成を
行った後に、この３次元被写体像に所定のフィルタリン
グ処理を施す３次元演算部５１と、この３次元演算部５
１で画像再構成されてフィルタリング処理された３次元
被写体像を記憶する画像情報記憶部５２とを備えてい
る。この３次元演算部５１と画像情報記憶部５２の具体
的な機能について説明する。
について説明する。データ処理部５０は、走査各位置に
おいて撮影カメラ部４０で撮影された撮影データを、被
写体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子点
に逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再構成を
行った後に、この３次元被写体像に所定のフィルタリン
グ処理を施す３次元演算部５１と、この３次元演算部５
１で画像再構成されてフィルタリング処理された３次元
被写体像を記憶する画像情報記憶部５２とを備えてい
る。この３次元演算部５１と画像情報記憶部５２の具体
的な機能について説明する。
【００４３】ここで、この３次元演算部５１における３
次元被写体像を生成する画像再構成の一連の処理手順に
ついて、図３を参照しながら概説する。図３に示すよう
に、まず、撮影カメラ部４０を円形に回転走査すること
で、被写体すなわち被写体領域についての撮影を行な
い、走査各位置で検出された、被写体領域についての一
群の撮影データを取得する。図３には、この一群の撮影
データを「撮影像群」として示している。次に、この一
群の撮影データを単純逆投影（単純バックプロジェクシ
ョン：単純ＢＰ）して被写体領域の単純ＢＰ中間像を生
成する。次に、この単純ＢＰ中間像を３次元フーリエ変
換して、実空間データからフーリエ空間データに変換し
た３次元フーリエ分布像（図３には、３次元フーリエ空
間座標で表示しているものに対応する）を生成する。次
に、この３次元フーリエ分布像に対して後述するフィル
タリング処理を施す（｜ω｜フィルタリング（絶対値オ
メガフィルタリング）やローパスフィルタリング）。次
に、フィルタリング処理を施した３次元フーリエ分布像
を３次元逆フーリエ変換して、フーリエ空間データから
実空間データに戻し、３次元ボリュームデータ（図３に
は、右端側に表示され、周方向に幾本かの破線が図示さ
れている円柱状のものに対応する）が生成される。この
ようにして、被写体領域の３次元ボリュームデータであ
る３次元被写体像を生成する画像再構成が行なわれる。
なお、オペレータは、この３次元被写体像から任意の面
の被写体画像を選択することで、選択した面の被写体画
像が見られる（図３には、最右端に表示された厚みの薄
い円柱状のものをＺ軸方向から見ているものに対応す
る）。上述したように、一旦、単純ＢＰ中間像を生成
し、この単純ＢＰ中間像をフーリエ空間で所定のフィル
タリング処理を施すという手法を、Ｆ（フーリエ）空間
フィルタ法と呼ぶ。
次元被写体像を生成する画像再構成の一連の処理手順に
ついて、図３を参照しながら概説する。図３に示すよう
に、まず、撮影カメラ部４０を円形に回転走査すること
で、被写体すなわち被写体領域についての撮影を行な
い、走査各位置で検出された、被写体領域についての一
群の撮影データを取得する。図３には、この一群の撮影
データを「撮影像群」として示している。次に、この一
群の撮影データを単純逆投影（単純バックプロジェクシ
ョン：単純ＢＰ）して被写体領域の単純ＢＰ中間像を生
成する。次に、この単純ＢＰ中間像を３次元フーリエ変
換して、実空間データからフーリエ空間データに変換し
た３次元フーリエ分布像（図３には、３次元フーリエ空
間座標で表示しているものに対応する）を生成する。次
に、この３次元フーリエ分布像に対して後述するフィル
タリング処理を施す（｜ω｜フィルタリング（絶対値オ
メガフィルタリング）やローパスフィルタリング）。次
に、フィルタリング処理を施した３次元フーリエ分布像
を３次元逆フーリエ変換して、フーリエ空間データから
実空間データに戻し、３次元ボリュームデータ（図３に
は、右端側に表示され、周方向に幾本かの破線が図示さ
れている円柱状のものに対応する）が生成される。この
ようにして、被写体領域の３次元ボリュームデータであ
る３次元被写体像を生成する画像再構成が行なわれる。
なお、オペレータは、この３次元被写体像から任意の面
の被写体画像を選択することで、選択した面の被写体画
像が見られる（図３には、最右端に表示された厚みの薄
い円柱状のものをＺ軸方向から見ているものに対応す
る）。上述したように、一旦、単純ＢＰ中間像を生成
し、この単純ＢＰ中間像をフーリエ空間で所定のフィル
タリング処理を施すという手法を、Ｆ（フーリエ）空間
フィルタ法と呼ぶ。
【００４４】３次元演算部５１は、図４に示すように、
走査各位置で撮影された、被写体領域についての一群の
撮影データを、撮影された被写体領域に仮想的に設定さ
れる３次元格子群Ｋの各格子点に逆投影して、被写体領
域の３次元ボリュームデータである３次元被写体像を生
成する画像再構成を行う、すなわち、上述の単純ＢＰ中
間像を生成する逆投影処理を行なう逆投影処理部５３を
備えている。さらに、この逆投影処理部５３は、３次元
格子群Ｋの直交３軸方向の各格子間隔のうちの被写体軸
方向の格子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くして
３次元被写体像を生成するように設定できる。
走査各位置で撮影された、被写体領域についての一群の
撮影データを、撮影された被写体領域に仮想的に設定さ
れる３次元格子群Ｋの各格子点に逆投影して、被写体領
域の３次元ボリュームデータである３次元被写体像を生
成する画像再構成を行う、すなわち、上述の単純ＢＰ中
間像を生成する逆投影処理を行なう逆投影処理部５３を
備えている。さらに、この逆投影処理部５３は、３次元
格子群Ｋの直交３軸方向の各格子間隔のうちの被写体軸
方向の格子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くして
３次元被写体像を生成するように設定できる。
【００４５】上述の逆投影処理を説明する前に、どのよ
うな位置関係でもって一群の撮影データを３次元格子群
Ｋの各格子点に逆投影するのかということについて説明
する。この第１実施例の３次元光学カメラにおける被写
体像の撮像面Ｄへの結像は、図５（ａ）に示すような針
穴写真機の場合の撮影メカニズムと基本的に同じである
と言える。すなわち、針穴写真機の撮影メカニズムは、
撮影しようとする被写体Ｍの映像を、針穴写真機の撮像
面Ｄと被写体Ｍとの間に設けられた針穴を介してその撮
像面Ｄに結像させるものである。図５（ａ）では、被写
体Ｍとしての２個の楕円体のうちで針穴に近い楕円体の
黒点が、撮像面Ｄの下方側に結像されている。例えば、
この撮像面Ｄから針穴までを、被写体Ｍの背後側に、撮
像面Ｄに結像された黒点と楕円体の黒点との位置関係が
合うように折り返してみると、図５（ｂ）に示すよう
に、図５（ａ）に示した針穴をＸ線照射源に見たてると
ともに、図５（ａ）に示すように折り返した撮像面Ｄを
Ｘ線面検出器に見たてたＸ線透視像撮影装置におけるＸ
線透視像の撮影メカニズムに置き換えて考えることがで
きる。すなわち、図５（ｂ）に示したＸ線透視像の撮影
メカニズムでは、Ｘ線照射源とＸ線面検出器とを結ぶ各
直線上に物体が重複して観測されることに対して、図５
（ａ）に示した針穴写真機の撮影メカニズムでは、針穴
に近い楕円体の背後にある楕円体の黒点は見えずに観測
されないという違いが両者にはあるが、得られる情報の
位置関係は両者とも同じである。したがって、図５
（ｂ）に示した位置関係でもって、走査各位置で撮影さ
れた一群の撮影データを３次元格子群Ｋの各格子点に逆
投影して上述の単純ＢＰ中間像を生成する逆投影処理を
行なうことについて説明する。
うな位置関係でもって一群の撮影データを３次元格子群
Ｋの各格子点に逆投影するのかということについて説明
する。この第１実施例の３次元光学カメラにおける被写
体像の撮像面Ｄへの結像は、図５（ａ）に示すような針
穴写真機の場合の撮影メカニズムと基本的に同じである
と言える。すなわち、針穴写真機の撮影メカニズムは、
撮影しようとする被写体Ｍの映像を、針穴写真機の撮像
面Ｄと被写体Ｍとの間に設けられた針穴を介してその撮
像面Ｄに結像させるものである。図５（ａ）では、被写
体Ｍとしての２個の楕円体のうちで針穴に近い楕円体の
黒点が、撮像面Ｄの下方側に結像されている。例えば、
この撮像面Ｄから針穴までを、被写体Ｍの背後側に、撮
像面Ｄに結像された黒点と楕円体の黒点との位置関係が
合うように折り返してみると、図５（ｂ）に示すよう
に、図５（ａ）に示した針穴をＸ線照射源に見たてると
ともに、図５（ａ）に示すように折り返した撮像面Ｄを
Ｘ線面検出器に見たてたＸ線透視像撮影装置におけるＸ
線透視像の撮影メカニズムに置き換えて考えることがで
きる。すなわち、図５（ｂ）に示したＸ線透視像の撮影
メカニズムでは、Ｘ線照射源とＸ線面検出器とを結ぶ各
直線上に物体が重複して観測されることに対して、図５
（ａ）に示した針穴写真機の撮影メカニズムでは、針穴
に近い楕円体の背後にある楕円体の黒点は見えずに観測
されないという違いが両者にはあるが、得られる情報の
位置関係は両者とも同じである。したがって、図５
（ｂ）に示した位置関係でもって、走査各位置で撮影さ
れた一群の撮影データを３次元格子群Ｋの各格子点に逆
投影して上述の単純ＢＰ中間像を生成する逆投影処理を
行なうことについて説明する。
【００４６】図６，７に示すように、３次元格子群Ｋの
各軸方向における最小単位の格子間隔は、撮影カメラ部
４０の撮像面Ｄの画素ピッチとの関係で決まる。すなわ
ち、撮影カメラ部４０はその画素が１０００×１０００
の２次元マトリックス状に配置されていることから、３
次元格子群Ｋの各３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）方向の格子点の
最大設定数はそれぞれ１０００となる。この第１実施例
では、３次元格子群ＫのＸ，Ｙ軸方向の格子点数をそれ
ぞれ１０００とし、例えば３次元格子群ＫのＺ軸方向の
格子点数を５００としている。すなわち、Ｚ軸方向の格
子点数は、Ｘ，Ｙ軸方向の格子点数の１／２となってお
り、Ｚ軸方向の格子間隔は、Ｘ，Ｙ軸方向の格子間隔の
２倍に伸ばされて長くなっていると言える。なお、３次
元格子群ＫのＺ軸方向の格子間隔を、Ｘ，Ｙ軸方向の格
子間隔と比べてどの程度に長く設定するのかは、オペレ
ータが操作部１０から入力設定することで、任意に変更
設定可能である。
各軸方向における最小単位の格子間隔は、撮影カメラ部
４０の撮像面Ｄの画素ピッチとの関係で決まる。すなわ
ち、撮影カメラ部４０はその画素が１０００×１０００
の２次元マトリックス状に配置されていることから、３
次元格子群Ｋの各３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）方向の格子点の
最大設定数はそれぞれ１０００となる。この第１実施例
では、３次元格子群ＫのＸ，Ｙ軸方向の格子点数をそれ
ぞれ１０００とし、例えば３次元格子群ＫのＺ軸方向の
格子点数を５００としている。すなわち、Ｚ軸方向の格
子点数は、Ｘ，Ｙ軸方向の格子点数の１／２となってお
り、Ｚ軸方向の格子間隔は、Ｘ，Ｙ軸方向の格子間隔の
２倍に伸ばされて長くなっていると言える。なお、３次
元格子群ＫのＺ軸方向の格子間隔を、Ｘ，Ｙ軸方向の格
子間隔と比べてどの程度に長く設定するのかは、オペレ
ータが操作部１０から入力設定することで、任意に変更
設定可能である。
【００４７】なおここで、３次元格子群Ｋの各軸方向の
格子間隔と撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの画素ピッチと
の関係についてもう少し詳細に説明する。図７に示すよ
うに、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの画素ピッチと３次
元格子群のＺ，Ｙ軸方向の格子間隔、すなわち、Ｚ，Ｙ
軸方向検出画素長ΔＶＺ，ΔＶＹとは、次に示す式
（１），（２）の関係にある。なお、このＺ，Ｙ軸方向
検出画素長は、図７に示すように、撮影カメラ部４０の
撮像面Ｄが仮想照射源Ｒと撮像面Ｄとを結ぶ直線ＲＤに
直交している場合についてのものであり、仮想照射源Ｒ
から３次元格子群Ｋの中心点Ｏまでの距離ＲＯとし、仮
想照射源Ｒから撮影カメラ部４０の撮像面Ｄまでの距離
ＲＤとし、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの１画素ピッチ
をΔ（＝ΔＵ、ΔＶ）とする。Ｚ軸（被写体軸）上に配
置された仮想垂直面検出器ＶＤのＺ軸方向における対応
１画素ピッチΔＶＺ（被写体軸方向検出画素長）は、式
（１）により算出され、仮想垂直面検出器ＶＤのＹ軸方
向における対応１画素ピッチΔＶＹ（Ｙ軸方向検出画素
長）は、式（２）により算出される。
格子間隔と撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの画素ピッチと
の関係についてもう少し詳細に説明する。図７に示すよ
うに、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの画素ピッチと３次
元格子群のＺ，Ｙ軸方向の格子間隔、すなわち、Ｚ，Ｙ
軸方向検出画素長ΔＶＺ，ΔＶＹとは、次に示す式
（１），（２）の関係にある。なお、このＺ，Ｙ軸方向
検出画素長は、図７に示すように、撮影カメラ部４０の
撮像面Ｄが仮想照射源Ｒと撮像面Ｄとを結ぶ直線ＲＤに
直交している場合についてのものであり、仮想照射源Ｒ
から３次元格子群Ｋの中心点Ｏまでの距離ＲＯとし、仮
想照射源Ｒから撮影カメラ部４０の撮像面Ｄまでの距離
ＲＤとし、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの１画素ピッチ
をΔ（＝ΔＵ、ΔＶ）とする。Ｚ軸（被写体軸）上に配
置された仮想垂直面検出器ＶＤのＺ軸方向における対応
１画素ピッチΔＶＺ（被写体軸方向検出画素長）は、式
（１）により算出され、仮想垂直面検出器ＶＤのＹ軸方
向における対応１画素ピッチΔＶＹ（Ｙ軸方向検出画素
長）は、式（２）により算出される。
【００４８】 ΔＶＺ＝Δ・ＲＯ／ＲＤ／sin θ …… （１） ΔＶＹ＝Δ・ＲＯ／ＲＤ …… （２）
【００４９】例えば、Δ（＝ΔＸ、ΔＹ）は１６０μ
ｍ、ＲＯは７００ｍｍ、ＲＤは１２００ｍｍ、θは３０
°として被写体撮影された場合は、ΔＶＺは１８６．６
μｍ、ΔＶＹは９３．３μｍとなる。被写体軸方向検出
画素長は、sin θに反比例し、Ｘ，Ｙ軸方向検出画素長
よりも長くなっている。撮影された被写体領域に仮想的
に設定される３次元格子群ＫのＺ軸方向の格子間隔を
Ｘ，Ｙ軸方向の格子間隔と比べて例えば２倍長く設定す
る際にも、上述の式（１），（２）を基本として採用し
ている。
ｍ、ＲＯは７００ｍｍ、ＲＤは１２００ｍｍ、θは３０
°として被写体撮影された場合は、ΔＶＺは１８６．６
μｍ、ΔＶＹは９３．３μｍとなる。被写体軸方向検出
画素長は、sin θに反比例し、Ｘ，Ｙ軸方向検出画素長
よりも長くなっている。撮影された被写体領域に仮想的
に設定される３次元格子群ＫのＺ軸方向の格子間隔を
Ｘ，Ｙ軸方向の格子間隔と比べて例えば２倍長く設定す
る際にも、上述の式（１），（２）を基本として採用し
ている。
【００５０】次に、逆投影処理部５３により、特定の走
査位置の撮影カメラ部４０で検出された撮影データを、
上述のＺ軸方向の格子間隔を長くした３次元格子群Ｋに
逆投影する動作について説明する。図６に示すように、
例えば、３次元格子群Ｋの任意の格子点Ｐ（ｌ，ｍ，
ｎ）に逆投影すべき撮影データは、仮想照射源Ｒと格子
点Ｐ（ｌ，ｍ，ｎ）とを結ぶ直線が撮影カメラ部４０の
撮像面Ｄと交わる点Ｄpにおける画素値を、この点Ｄp
に最近接する例えば４点の画素ｄ１〜ｄ４ についての
画素値を加重平均して求める。この加重平均して求めた
画素値を３次元格子群Ｋの任意の格子点Ｐ（ｌ，ｍ，
ｎ）に逆投影する。３次元格子群Ｋの残りの所定の格子
点についても、前記と同様にして逆投影を行ない、さら
に、走査各位置ごとにこれと同様の逆投影を行なうこと
で、単純ＢＰ中間像が生成される。なお、図４には、撮
影カメラ部４０が＃１位置にあるときに撮影された撮影
データは、仮想照射源Ｒがその＃１位置にあると見立て
るとともに、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄが３次元格子
群Ｋの背面側に仮想照射源Ｒに対向するように折り返さ
れて配置されたと見立てることによって、３次元格子群
Ｋの各所定面（例えばＡ面〜Ｃ面）のうちの例えばＣ面
のある格子点に逆投影すべき、背面側に配置された撮影
カメラ部４０の撮像面Ｄの撮影データにおける画素値Ｄ
ｐを、上述のように加重平均して求めて逆投影する状態
を模式的に示している。
査位置の撮影カメラ部４０で検出された撮影データを、
上述のＺ軸方向の格子間隔を長くした３次元格子群Ｋに
逆投影する動作について説明する。図６に示すように、
例えば、３次元格子群Ｋの任意の格子点Ｐ（ｌ，ｍ，
ｎ）に逆投影すべき撮影データは、仮想照射源Ｒと格子
点Ｐ（ｌ，ｍ，ｎ）とを結ぶ直線が撮影カメラ部４０の
撮像面Ｄと交わる点Ｄpにおける画素値を、この点Ｄp
に最近接する例えば４点の画素ｄ１〜ｄ４ についての
画素値を加重平均して求める。この加重平均して求めた
画素値を３次元格子群Ｋの任意の格子点Ｐ（ｌ，ｍ，
ｎ）に逆投影する。３次元格子群Ｋの残りの所定の格子
点についても、前記と同様にして逆投影を行ない、さら
に、走査各位置ごとにこれと同様の逆投影を行なうこと
で、単純ＢＰ中間像が生成される。なお、図４には、撮
影カメラ部４０が＃１位置にあるときに撮影された撮影
データは、仮想照射源Ｒがその＃１位置にあると見立て
るとともに、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄが３次元格子
群Ｋの背面側に仮想照射源Ｒに対向するように折り返さ
れて配置されたと見立てることによって、３次元格子群
Ｋの各所定面（例えばＡ面〜Ｃ面）のうちの例えばＣ面
のある格子点に逆投影すべき、背面側に配置された撮影
カメラ部４０の撮像面Ｄの撮影データにおける画素値Ｄ
ｐを、上述のように加重平均して求めて逆投影する状態
を模式的に示している。
【００５１】さらに、３次元演算部５１は、図１に示す
ように、逆投影処理部５３で生成された３次元ボリュー
ムデータを３次元フーリエ変換する３次元フーリエ変換
部５４と、３次元フーリエ変換したフーリエ空間データ
（３次元フーリエ分布像）に対して所定のフィルタリン
グ（例えば、｜ω｜フィルタリングやローパスフィルタ
リング）を施すフーリエ空間フィルタリング部５５と、
このフーリエ空間フィルタリング部５５でフィルタリン
グしたフーリエ空間データ（フィルタリング後の３次元
フーリエ分布像）を３次元逆フーリエ変換して３次元ボ
リュームデータに戻す３次元逆フーリエ変換部５６とで
構成されるフィルタリング部５７を備えている。
ように、逆投影処理部５３で生成された３次元ボリュー
ムデータを３次元フーリエ変換する３次元フーリエ変換
部５４と、３次元フーリエ変換したフーリエ空間データ
（３次元フーリエ分布像）に対して所定のフィルタリン
グ（例えば、｜ω｜フィルタリングやローパスフィルタ
リング）を施すフーリエ空間フィルタリング部５５と、
このフーリエ空間フィルタリング部５５でフィルタリン
グしたフーリエ空間データ（フィルタリング後の３次元
フーリエ分布像）を３次元逆フーリエ変換して３次元ボ
リュームデータに戻す３次元逆フーリエ変換部５６とで
構成されるフィルタリング部５７を備えている。
【００５２】３次元フーリエ変換部５４は、次に示す式
（３）に基づいて、逆投影処理部５３で生成された３次
元ボリュームデータ（単純ＢＰ中間像）を３次元フーリ
エ変換する。なお、単純ＢＰ中間像をｆ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
とし、Ｘ，Ｙ，Ｚは実数であり、３次元フーリエ変換の
数式は次に示す式（３）で表される。 Ｆ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）＝∫∫∫ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）・exp ｛−ｊ（ωＸ・Ｘ＋ ωＹ・Ｙ＋ωＺ・Ｚ）｝ｄＸ・ｄＹ・ｄＺ … （３） さらに、３次元フーリエ変換部５４は、直流成分がフー
リエ空間中心に位置するように並べ替えを行ない、図３
に示すような３次元フーリエ空間座標表示の３次元フー
リエ分布像を得る。
（３）に基づいて、逆投影処理部５３で生成された３次
元ボリュームデータ（単純ＢＰ中間像）を３次元フーリ
エ変換する。なお、単純ＢＰ中間像をｆ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
とし、Ｘ，Ｙ，Ｚは実数であり、３次元フーリエ変換の
数式は次に示す式（３）で表される。 Ｆ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）＝∫∫∫ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）・exp ｛−ｊ（ωＸ・Ｘ＋ ωＹ・Ｙ＋ωＺ・Ｚ）｝ｄＸ・ｄＹ・ｄＺ … （３） さらに、３次元フーリエ変換部５４は、直流成分がフー
リエ空間中心に位置するように並べ替えを行ない、図３
に示すような３次元フーリエ空間座標表示の３次元フー
リエ分布像を得る。
【００５３】フーリエ空間フィルタリング部５５は、そ
の機能を大別すると次に説明する３個のフィルタを備え
ていると言え、図３に示すように、３次元フーリエ変換
したフーリエ空間データ（３次元フーリエ分布像）の被
写体軸（ωＺ軸）方向にローパスフィルタをかけるフー
リエ空間ローパスフィルタリング部と、ωＲ方向（フー
リエ空間のωＸ，ωＹ軸の形成する面方向：図９参照）
に等方的に高周波領域を低減して高周波ノイズ分を抑制
するフィルタとデータ収集走査形態に依存するフィルタ
とにより構成される｜ω｜フィルタリング部とを備えて
いる。なお、上述のデータ収集走査形態に依存するフィ
ルタは、被写体に対向する平面内で被写体軸（Ｚ軸）周
りに円形に回転走査されることによって、３次元フーリ
エ分布像がωＺ軸に密集するのを補正するためにωＲ面
で｜ω｜に比例するフィルタリングを行なうことにな
る。すなわち、フィルタリング後の３次元フーリエ分布
像を３次元逆フーリエ変換する際に、直流成分が強調さ
れて３次元ボリュームデータが生成されるのを抑制して
おり、直流成分が強調されることに起因する偽像を低減
しているのである。
の機能を大別すると次に説明する３個のフィルタを備え
ていると言え、図３に示すように、３次元フーリエ変換
したフーリエ空間データ（３次元フーリエ分布像）の被
写体軸（ωＺ軸）方向にローパスフィルタをかけるフー
リエ空間ローパスフィルタリング部と、ωＲ方向（フー
リエ空間のωＸ，ωＹ軸の形成する面方向：図９参照）
に等方的に高周波領域を低減して高周波ノイズ分を抑制
するフィルタとデータ収集走査形態に依存するフィルタ
とにより構成される｜ω｜フィルタリング部とを備えて
いる。なお、上述のデータ収集走査形態に依存するフィ
ルタは、被写体に対向する平面内で被写体軸（Ｚ軸）周
りに円形に回転走査されることによって、３次元フーリ
エ分布像がωＺ軸に密集するのを補正するためにωＲ面
で｜ω｜に比例するフィルタリングを行なうことにな
る。すなわち、フィルタリング後の３次元フーリエ分布
像を３次元逆フーリエ変換する際に、直流成分が強調さ
れて３次元ボリュームデータが生成されるのを抑制して
おり、直流成分が強調されることに起因する偽像を低減
しているのである。
【００５４】ここで、３次元フーリエ空間でフィルタリ
ング処理を行なうことの意味合いについて説明する。３
次元フーリエ空間でフィルタリング処理を行なうこと
は、数学的には次に示す式（４）で示される。なお、Ｆ
Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）はフィルタリング処理された後
の３次元フーリエ分布像であり、Ｍ（ωＸ，ωＹ，ω
Ｚ）は上述したフーリエ空間フィルタリング部５５のフ
ィルタ特性を示す関数である。 ＦＭ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）＝Ｆ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）×Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ ） … （４）
ング処理を行なうことの意味合いについて説明する。３
次元フーリエ空間でフィルタリング処理を行なうこと
は、数学的には次に示す式（４）で示される。なお、Ｆ
Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）はフィルタリング処理された後
の３次元フーリエ分布像であり、Ｍ（ωＸ，ωＹ，ω
Ｚ）は上述したフーリエ空間フィルタリング部５５のフ
ィルタ特性を示す関数である。 ＦＭ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）＝Ｆ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）×Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ ） … （４）
【００５５】図１０に示すように、上述のフィルタ関数
Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）の分布を３次元フーリエ空間の
３次元フーリエ分布像に重畳してイメージ的に図示す
る。３次元フーリエ空間でフィルタリング処理を行なう
ことは、複素数データである３次元フーリエ分布像に各
周波数値に依存した実数値のフィルタ関数Ｍを重み付け
することであり、その重み関数ＭがωＺ方向につぶれた
「パン型」の回転楕円体状を呈しているということであ
る。Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）は、前述の３個のフィルタ
特性を表す関数の積として次に示す式（５）のように表
される。
Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）の分布を３次元フーリエ空間の
３次元フーリエ分布像に重畳してイメージ的に図示す
る。３次元フーリエ空間でフィルタリング処理を行なう
ことは、複素数データである３次元フーリエ分布像に各
周波数値に依存した実数値のフィルタ関数Ｍを重み付け
することであり、その重み関数ＭがωＺ方向につぶれた
「パン型」の回転楕円体状を呈しているということであ
る。Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）は、前述の３個のフィルタ
特性を表す関数の積として次に示す式（５）のように表
される。
【００５６】 Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）＝Ｍdepth （ωＺ）・Ｍｒ（ωｒ）・Ｍω（ωＲ） … （５） 式（５）に示した各フィルタ関数系の典型例について、
以下に示す。
以下に示す。
【００５７】Ｍdepth （ωＺ）は、図１１（ａ）に示す
ようなローパスフィルタ特性、すなわち、ガウス型特性
を有しており、次に示す式（６）で表される。 Ｍdepth （ωＺ）＝exp ｛−０．６９３・（ωＺ／ＣＦＤ）2 ｝… （６） ただし、ＣＦＤはガウス型減衰が半分になる周波数であ
る（図１１（ａ）参照）。
ようなローパスフィルタ特性、すなわち、ガウス型特性
を有しており、次に示す式（６）で表される。 Ｍdepth （ωＺ）＝exp ｛−０．６９３・（ωＺ／ＣＦＤ）2 ｝… （６） ただし、ＣＦＤはガウス型減衰が半分になる周波数であ
る（図１１（ａ）参照）。
【００５８】Ｍｒ（ωｒ）は、図１１（ｂ）に示すよう
なフィルタ特性を有しており、次に示す式（７）〜
（９）で表される。 Ｍｒ（ωｒ）＝１ （ωｒ＜ＣＦＲ−ＷＦＲ／２である場合） … （７） Ｍｒ（ωｒ）＝｛１−sin（（ωｒ−ＣＦＲ）・π／ＷＦＲ）｝／２ （ＣＦＲ−ＷＦＲ／２＜ωｒ＜ＣＦＲ＋ＷＦＲ／２である場合） … （８） Ｍｒ（ωｒ）＝０ （ＣＦＲ＋ＷＦＲ／２＜ωｒである場合） … （９） ただし、ωｒ＝√（ωＸ2＋ωＹ2＋ωＺ2）であり、高
周波成分が図１２（ｂ）に示すように滑らかに減衰する
正弦波状関数型にした。ＣＦＲはカットオフ周波数であ
り、ＷＦＲはフィルタ強度の遷移全周波数幅である（図
１１（ｂ）参照）。このＭｒ（ωｒ）は、図９に示した
３次元フーリエ空間で原点から離れた成分（高周波成
分）を削除するものである。
なフィルタ特性を有しており、次に示す式（７）〜
（９）で表される。 Ｍｒ（ωｒ）＝１ （ωｒ＜ＣＦＲ−ＷＦＲ／２である場合） … （７） Ｍｒ（ωｒ）＝｛１−sin（（ωｒ−ＣＦＲ）・π／ＷＦＲ）｝／２ （ＣＦＲ−ＷＦＲ／２＜ωｒ＜ＣＦＲ＋ＷＦＲ／２である場合） … （８） Ｍｒ（ωｒ）＝０ （ＣＦＲ＋ＷＦＲ／２＜ωｒである場合） … （９） ただし、ωｒ＝√（ωＸ2＋ωＹ2＋ωＺ2）であり、高
周波成分が図１２（ｂ）に示すように滑らかに減衰する
正弦波状関数型にした。ＣＦＲはカットオフ周波数であ
り、ＷＦＲはフィルタ強度の遷移全周波数幅である（図
１１（ｂ）参照）。このＭｒ（ωｒ）は、図９に示した
３次元フーリエ空間で原点から離れた成分（高周波成
分）を削除するものである。
【００５９】Ｍω（ωＲ）は、図１１（ｃ）に示すよう
なフィルタ特性を有しており、次に示す式（10）で表さ
れる。ただし、ωＲ＝√（ωＸ2＋ωＹ2）である。 Ｍω（ωＲ）＝｜ωＲ｜ … （10）
なフィルタ特性を有しており、次に示す式（10）で表さ
れる。ただし、ωＲ＝√（ωＸ2＋ωＹ2）である。 Ｍω（ωＲ）＝｜ωＲ｜ … （10）
【００６０】なお、図１１（ａ）〜（ｃ）には、横軸の
プラス方向の特性のみを図示しているが、横軸のマイナ
ス方向の特性は、縦軸を中心に横軸のプラス方向の特性
を線対称させたものと同じであるので、図示省略してい
る。
プラス方向の特性のみを図示しているが、横軸のマイナ
ス方向の特性は、縦軸を中心に横軸のプラス方向の特性
を線対称させたものと同じであるので、図示省略してい
る。
【００６１】ここで、フーリエ空間ローパスフィルタリ
ング部についてもう少し詳細に説明する。フーリエ空間
ローパスフィルタリング部は、図１１（ａ）に示すよう
に、上述のＭdepth （ωＺ）で表されるガウス型のロー
パスフィルタ特性を有するものであり、図８に示した３
次元フーリエ変換したフーリエ空間データ（３次元フー
リエ分布像）の被写体軸（ωＺ軸）方向にローパスフィ
ルタをかけるものである。このローパスフィルタリング
の必要性について以下に説明する。図８に示すように、
３次元フーリエ変換したフーリエ空間データ（３次元フ
ーリエ分布像）には、ωＺ軸を軸心とし互いの中心角の
先端がフーリエ空間座標の原点で交わる２つの欠損円錐
（ミッシングコーン：Missing Cone）ＭＳが存在する。
この２つの欠損円錐ＭＳは、データが欠落して存在して
いないものである。この２つの欠損円錐ＭＳは、被写体
に対向させた平面内で被写体軸（Ｚ軸）周りに円形に撮
影カメラ部４０を回転走査させるなどの撮影方式に起因
して生じるものである。すなわち、被写体の撮影は、撮
影カメラ部４０を被写体周りに半回転以上させない、つ
まり、被写体の全周囲のうちの極限られた一側面のみか
ら被写体を撮影するので、撮影された被写体、つまり、
被写体領域を３次元座標系で説明すると、被写体軸の方
向の情報量が少なく、被写体軸方向の分解能は他の残り
の２軸方向の分解能に比べて悪いものとなっていること
に起因しているのである。このように、フーリエ空間ロ
ーパスフィルタリング部は、図８に示した２つの欠損円
錐ＭＳの影響を低減させるように被写体軸（ωＺ軸）方
向にローパスフィルタをかけることが特徴となってい
る。
ング部についてもう少し詳細に説明する。フーリエ空間
ローパスフィルタリング部は、図１１（ａ）に示すよう
に、上述のＭdepth （ωＺ）で表されるガウス型のロー
パスフィルタ特性を有するものであり、図８に示した３
次元フーリエ変換したフーリエ空間データ（３次元フー
リエ分布像）の被写体軸（ωＺ軸）方向にローパスフィ
ルタをかけるものである。このローパスフィルタリング
の必要性について以下に説明する。図８に示すように、
３次元フーリエ変換したフーリエ空間データ（３次元フ
ーリエ分布像）には、ωＺ軸を軸心とし互いの中心角の
先端がフーリエ空間座標の原点で交わる２つの欠損円錐
（ミッシングコーン：Missing Cone）ＭＳが存在する。
この２つの欠損円錐ＭＳは、データが欠落して存在して
いないものである。この２つの欠損円錐ＭＳは、被写体
に対向させた平面内で被写体軸（Ｚ軸）周りに円形に撮
影カメラ部４０を回転走査させるなどの撮影方式に起因
して生じるものである。すなわち、被写体の撮影は、撮
影カメラ部４０を被写体周りに半回転以上させない、つ
まり、被写体の全周囲のうちの極限られた一側面のみか
ら被写体を撮影するので、撮影された被写体、つまり、
被写体領域を３次元座標系で説明すると、被写体軸の方
向の情報量が少なく、被写体軸方向の分解能は他の残り
の２軸方向の分解能に比べて悪いものとなっていること
に起因しているのである。このように、フーリエ空間ロ
ーパスフィルタリング部は、図８に示した２つの欠損円
錐ＭＳの影響を低減させるように被写体軸（ωＺ軸）方
向にローパスフィルタをかけることが特徴となってい
る。
【００６２】具体的には、図１２に示すように、２つの
欠損円錐ＭＳが存在するフーリエ空間データ（３次元フ
ーリエ分布像）の被写体軸（ωＺ軸）方向に、逆投影処
理部５３でＸ，Ｙ軸と比べて例えば４倍長くした被写体
軸方向検出画素長に同等なローパスフィルタをかける。
すなわち、図１２（ｂ）に示すように、３次元フーリエ
分布像のＺ軸原点から高周波成分までを「４」とする
と、ガウス型関数のピークから半値幅ＦＷＨＭまでを
「１」とするようにしてローパスフィルタリングを行な
う。このように、ローパスフィルタリング処理前の図１
２に破線で示す３次元フーリエ分布像に対して、被写体
軸方向検出画素長の４倍に相当するローパスフィルタ関
数Ｍdepth （ωＺ）をかけると、被写体軸（ωＺ軸）方
向における高周波成分がカットされて、ローパスフィル
タリング処理後の図１２に実線で示す３次元フーリエ分
布像（ローパスフィルタ関数Ｍdepth （ωＺ）の半値幅
ＦＷＨＭが対応する部分の３次元フーリエ分布像）が生
成されることになる。図１２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ローパスフィルタリング処理後の３次元フーリエ分
布像全体に対する欠損円錐ＭＳの占める割合は、ローパ
スフィルタリング処理前の３次元フーリエ分布像全体に
対する欠損円錐ＭＳの占める割合と比べて小さくなって
いるので、３次元フーリエ分布像に対する欠損円錐ＭＳ
の影響を低減させることができ、これにより、後述の３
次元逆フーリエ変換して生成された３次元ボリュームデ
ータでの偽像が低減できるのである。
欠損円錐ＭＳが存在するフーリエ空間データ（３次元フ
ーリエ分布像）の被写体軸（ωＺ軸）方向に、逆投影処
理部５３でＸ，Ｙ軸と比べて例えば４倍長くした被写体
軸方向検出画素長に同等なローパスフィルタをかける。
すなわち、図１２（ｂ）に示すように、３次元フーリエ
分布像のＺ軸原点から高周波成分までを「４」とする
と、ガウス型関数のピークから半値幅ＦＷＨＭまでを
「１」とするようにしてローパスフィルタリングを行な
う。このように、ローパスフィルタリング処理前の図１
２に破線で示す３次元フーリエ分布像に対して、被写体
軸方向検出画素長の４倍に相当するローパスフィルタ関
数Ｍdepth （ωＺ）をかけると、被写体軸（ωＺ軸）方
向における高周波成分がカットされて、ローパスフィル
タリング処理後の図１２に実線で示す３次元フーリエ分
布像（ローパスフィルタ関数Ｍdepth （ωＺ）の半値幅
ＦＷＨＭが対応する部分の３次元フーリエ分布像）が生
成されることになる。図１２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ローパスフィルタリング処理後の３次元フーリエ分
布像全体に対する欠損円錐ＭＳの占める割合は、ローパ
スフィルタリング処理前の３次元フーリエ分布像全体に
対する欠損円錐ＭＳの占める割合と比べて小さくなって
いるので、３次元フーリエ分布像に対する欠損円錐ＭＳ
の影響を低減させることができ、これにより、後述の３
次元逆フーリエ変換して生成された３次元ボリュームデ
ータでの偽像が低減できるのである。
【００６３】３次元逆フーリエ変換部５６は、フーリエ
空間ローパスフィルタリング部でローパスフィルタリン
グされたフーリエ空間データを、次に示す式（11）に基
づいて、３次元逆フーリエ変換して３次元ボリュームデ
ータに戻す。なお、３次元フーリエ変換の数式は次に示
す式（11）で表され、ＦＭ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）はフィ
ルタリング処理された後の３次元フーリエ分布像であ
り、ｆｍ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は３次元逆フーリエ変換された
３次元ボリュームデータである。 ｆｍ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝１／８π3 ∫∫∫ＦＭ（ωＸ，ωＹ，ωＺ） ・exp ｛ｊ（ωＸ・Ｘ＋ωＹ・Ｙ＋ωＺ・Ｚ）｝ ｄωＸ・ｄωＹ・ｄωＺ … （11）
空間ローパスフィルタリング部でローパスフィルタリン
グされたフーリエ空間データを、次に示す式（11）に基
づいて、３次元逆フーリエ変換して３次元ボリュームデ
ータに戻す。なお、３次元フーリエ変換の数式は次に示
す式（11）で表され、ＦＭ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）はフィ
ルタリング処理された後の３次元フーリエ分布像であ
り、ｆｍ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は３次元逆フーリエ変換された
３次元ボリュームデータである。 ｆｍ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝１／８π3 ∫∫∫ＦＭ（ωＸ，ωＹ，ωＺ） ・exp ｛ｊ（ωＸ・Ｘ＋ωＹ・Ｙ＋ωＺ・Ｚ）｝ ｄωＸ・ｄωＹ・ｄωＺ … （11）
【００６４】画像情報記憶部５２は、３次元逆フーリエ
変換部５６で３次元逆フーリエ変換された３次元ボリュ
ームデータ（３次元被写体像）を記憶しており、３次元
被写体像のうちの被写体軸（Ｚ軸）に直交する任意の面
の被写体の画像情報が操作部１０から選択されると、そ
の任意の面の被写体像をモニタ６０に出力する。
変換部５６で３次元逆フーリエ変換された３次元ボリュ
ームデータ（３次元被写体像）を記憶しており、３次元
被写体像のうちの被写体軸（Ｚ軸）に直交する任意の面
の被写体の画像情報が操作部１０から選択されると、そ
の任意の面の被写体像をモニタ６０に出力する。
【００６５】モニタ６０は、画像情報記憶部５２から出
力された被写体像を画面表示するものである。なお、撮
影しようとする被写体に対しては、上述の画像再構成さ
れた３次元被写体像として十分なコントラストがつくよ
うに、十分な照明光が当てられている。
力された被写体像を画面表示するものである。なお、撮
影しようとする被写体に対しては、上述の画像再構成さ
れた３次元被写体像として十分なコントラストがつくよ
うに、十分な照明光が当てられている。
【００６６】次に、上述した構成を備えた第１実施例装
置の動作について説明する。まず、オペレータは、被写
体領域を撮影する前に、図２に示すように、撮影カメラ
部４０を円形に回転移動させるその円形軌道の直径距離
（例えば、１ｍ）や、撮影カメラ部４０を円形に回転移
動させる間にどの程度のピッチで撮影を行なうかという
ビュー数（例えば１００〜１０００）や、３次元格子群
Ｋの被写体軸（Ｚ軸）方向の格子間隔を、Ｘ，Ｙ軸方向
の格子間隔と比べて例えば２倍長くする設定などを操作
部１０から入力する。
置の動作について説明する。まず、オペレータは、被写
体領域を撮影する前に、図２に示すように、撮影カメラ
部４０を円形に回転移動させるその円形軌道の直径距離
（例えば、１ｍ）や、撮影カメラ部４０を円形に回転移
動させる間にどの程度のピッチで撮影を行なうかという
ビュー数（例えば１００〜１０００）や、３次元格子群
Ｋの被写体軸（Ｚ軸）方向の格子間隔を、Ｘ，Ｙ軸方向
の格子間隔と比べて例えば２倍長くする設定などを操作
部１０から入力する。
【００６７】図３に示すように、撮影カメラ部４０が被
写体に対向する平面内で被写体軸（Ｚ軸）周りに円形に
回転走査されて、被写体領域についての撮影が行なわ
れ、走査各位置で検出された、被写体領域についての一
群の撮影データが取得される。
写体に対向する平面内で被写体軸（Ｚ軸）周りに円形に
回転走査されて、被写体領域についての撮影が行なわ
れ、走査各位置で検出された、被写体領域についての一
群の撮影データが取得される。
【００６８】逆投影処理部５３は、上述したように、こ
の一群の撮影データを３次元格子群に単純逆投影（単純
ＢＰ）して単純ＢＰ中間像を生成する。
の一群の撮影データを３次元格子群に単純逆投影（単純
ＢＰ）して単純ＢＰ中間像を生成する。
【００６９】次に、３次元フーリエ変換部５４は、逆投
影処理部５３で生成された単純ＢＰ中間像を３次元フー
リエ変換して、実空間データからフーリエ空間データに
変換する。
影処理部５３で生成された単純ＢＰ中間像を３次元フー
リエ変換して、実空間データからフーリエ空間データに
変換する。
【００７０】次に、フーリエ空間フィルタリング部５５
は、上述したように、３次元フーリエ変換部５４で３次
元フーリエ変換されたフーリエ空間データにフィルタリ
ング（｜ω｜フィルタリングやローパスフィルタリン
グ）処理を施す。
は、上述したように、３次元フーリエ変換部５４で３次
元フーリエ変換されたフーリエ空間データにフィルタリ
ング（｜ω｜フィルタリングやローパスフィルタリン
グ）処理を施す。
【００７１】次に、３次元逆フーリエ変換部５６は、フ
ーリエ空間フィルタリング部５５でフィルタリング処理
が施されたフーリエ空間データを３次元逆フーリエ変換
して、フーリエ空間データから実空間データに戻し、３
次元ボリュームデータが生成される。このようにして、
被写体領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再
構成が行なわれる。
ーリエ空間フィルタリング部５５でフィルタリング処理
が施されたフーリエ空間データを３次元逆フーリエ変換
して、フーリエ空間データから実空間データに戻し、３
次元ボリュームデータが生成される。このようにして、
被写体領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再
構成が行なわれる。
【００７２】画像情報記憶部５２は、３次元逆フーリエ
変換部５６で３次元逆フーリエ変換された３次元ボリュ
ームデータを記憶する。画像情報記憶部５２に記憶され
た３次元ボリュームデータのうちの被写体軸（Ｚ軸）に
直交する各面の被写体像は、オペレータの操作によっ
て、適宜にモニタ６０に映し出される。例えば、オペレ
ータにより任意に選択された面の被写体像が３次元ボリ
ュームデータから読み出され、モニタ６０に映し出され
る。
変換部５６で３次元逆フーリエ変換された３次元ボリュ
ームデータを記憶する。画像情報記憶部５２に記憶され
た３次元ボリュームデータのうちの被写体軸（Ｚ軸）に
直交する各面の被写体像は、オペレータの操作によっ
て、適宜にモニタ６０に映し出される。例えば、オペレ
ータにより任意に選択された面の被写体像が３次元ボリ
ュームデータから読み出され、モニタ６０に映し出され
る。
【００７３】以上、上述した第１実施例では、走査機構
部３０は、被写体を撮影する撮影カメラ部４０と、被写
体とを相対的に移動させながら被写体を撮影するように
走査し、逆投影処理部５３は、走査各位置において撮影
された撮影データを、被写体領域に仮想的に設定される
３次元格子群Ｋの各格子点に逆投影して、３次元被写体
像を生成する画像再構成を行うので、３次元被写体像を
構成する被写界深度の浅い一群の撮影像、すなわち、被
写体と撮影カメラ部４０とを結ぶ直線である被写体軸
（Ｚ方向）方向に並べられた、被写界深度の浅い一群の
撮影像を得ることができる。
部３０は、被写体を撮影する撮影カメラ部４０と、被写
体とを相対的に移動させながら被写体を撮影するように
走査し、逆投影処理部５３は、走査各位置において撮影
された撮影データを、被写体領域に仮想的に設定される
３次元格子群Ｋの各格子点に逆投影して、３次元被写体
像を生成する画像再構成を行うので、３次元被写体像を
構成する被写界深度の浅い一群の撮影像、すなわち、被
写体と撮影カメラ部４０とを結ぶ直線である被写体軸
（Ｚ方向）方向に並べられた、被写界深度の浅い一群の
撮影像を得ることができる。
【００７４】ここで、図１に示すように、縦置きの黒い
楕円体ｍ１と、この縦置きの黒い楕円体ｍ１よりもカメ
ラ側に配置された横置きの白い楕円体ｍ２とを有する被
写体領域を、第１実施例の３次元光学カメラで撮影した
場合について、具体的に説明する。従来の光学カメラで
は被写界深度が浅くないので、図２５（ａ）〜（ｃ）に
示すように、各面の被写体像（Ａ面〜Ｃ面フォーカス
像）には、フォーカスされた面以外の面に位置する楕円
体がはっきりと写っていることから、高精度に３次元位
置情報が得られないことがわかる。しかし、この発明の
３次元光学カメラでは被写界深度を浅くできるので、図
１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、各面について再構成
された被写体像（Ａ面〜Ｃ面フォーカス像）には、フォ
ーカスされた面以外の面に位置する楕円体がぼやけてほ
とんど写っておらず、フォーカスされた面の被写体像の
みがはっきりと写るようになっていることから、高精度
に３次元位置情報が得られることがわかる。
楕円体ｍ１と、この縦置きの黒い楕円体ｍ１よりもカメ
ラ側に配置された横置きの白い楕円体ｍ２とを有する被
写体領域を、第１実施例の３次元光学カメラで撮影した
場合について、具体的に説明する。従来の光学カメラで
は被写界深度が浅くないので、図２５（ａ）〜（ｃ）に
示すように、各面の被写体像（Ａ面〜Ｃ面フォーカス
像）には、フォーカスされた面以外の面に位置する楕円
体がはっきりと写っていることから、高精度に３次元位
置情報が得られないことがわかる。しかし、この発明の
３次元光学カメラでは被写界深度を浅くできるので、図
１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、各面について再構成
された被写体像（Ａ面〜Ｃ面フォーカス像）には、フォ
ーカスされた面以外の面に位置する楕円体がぼやけてほ
とんど写っておらず、フォーカスされた面の被写体像の
みがはっきりと写るようになっていることから、高精度
に３次元位置情報が得られることがわかる。
【００７５】また、被写体に対向して撮影カメラ部４０
側に設定される平面は、この平面内の特定点である回転
中心点と被写体とを結ぶ被写体軸（Ｚ軸）に直交する平
面とし、走査機構部３０は、前記平面内でその回転中心
周りに撮影カメラ部４０を回転移動させるので、撮影カ
メラ部４０を回転移動走査させて、３次元被写体像を生
成する画像再構成を行うための撮影が行える。
側に設定される平面は、この平面内の特定点である回転
中心点と被写体とを結ぶ被写体軸（Ｚ軸）に直交する平
面とし、走査機構部３０は、前記平面内でその回転中心
周りに撮影カメラ部４０を回転移動させるので、撮影カ
メラ部４０を回転移動走査させて、３次元被写体像を生
成する画像再構成を行うための撮影が行える。
【００７６】また、３次元格子群Ｋの被写体軸（Ｚ軸）
方向の格子間隔長さは、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの
１画素分が被写体軸（Ｚ軸）に投影された長さである被
写体軸方向検出画素長に基づいて設定されるので、被写
体軸（Ｚ軸）から最も離れた走査位置にある撮影カメラ
部４０と被写体とを結ぶ直線と、被写体軸（Ｚ軸）との
なす角度に応じて被写体軸（Ｚ軸）方向の格子間隔の長
さが設定され、３次元格子群Ｋの被写体軸（Ｚ軸）方向
の格子間隔長さを好適に設定することができる。
方向の格子間隔長さは、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの
１画素分が被写体軸（Ｚ軸）に投影された長さである被
写体軸方向検出画素長に基づいて設定されるので、被写
体軸（Ｚ軸）から最も離れた走査位置にある撮影カメラ
部４０と被写体とを結ぶ直線と、被写体軸（Ｚ軸）との
なす角度に応じて被写体軸（Ｚ軸）方向の格子間隔の長
さが設定され、３次元格子群Ｋの被写体軸（Ｚ軸）方向
の格子間隔長さを好適に設定することができる。
【００７７】また、逆投影処理部５３は、撮影された被
写体領域に仮想的に設定される３次元格子群Ｋの直交３
軸方向の各格子間隔のうちの被写体軸（Ｚ軸）方向の格
子間隔を、他の２方向（Ｘ，Ｙ軸方向）の格子間隔より
も長くし、走査各位置で撮影された撮影データを、被写
体軸方向の格子間隔を長くした３次元格子群Ｋの所定の
格子点に逆投影して、被写体領域の３次元ボリュームデ
ータを生成する画像再構成を行なっているので、各３軸
方向の格子間隔が等間隔に設定された３次元格子群に逆
投影する場合と比べて、３次元格子群Ｋの被写体軸方向
の格子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くしている
分逆投影するデータ量を低減することができ、画像再構
成に係る処理時間を短縮できるし、被写体軸方向の画像
情報を無駄にすることなく逆投影できる。
写体領域に仮想的に設定される３次元格子群Ｋの直交３
軸方向の各格子間隔のうちの被写体軸（Ｚ軸）方向の格
子間隔を、他の２方向（Ｘ，Ｙ軸方向）の格子間隔より
も長くし、走査各位置で撮影された撮影データを、被写
体軸方向の格子間隔を長くした３次元格子群Ｋの所定の
格子点に逆投影して、被写体領域の３次元ボリュームデ
ータを生成する画像再構成を行なっているので、各３軸
方向の格子間隔が等間隔に設定された３次元格子群に逆
投影する場合と比べて、３次元格子群Ｋの被写体軸方向
の格子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くしている
分逆投影するデータ量を低減することができ、画像再構
成に係る処理時間を短縮できるし、被写体軸方向の画像
情報を無駄にすることなく逆投影できる。
【００７８】また、フーリエ空間ローパスフィルタリン
グ部は、走査各位置で撮影された撮影データを３次元格
子群の各格子点に逆投影して生成した単純ＢＰ像を３次
元フーリエ変換したフーリエ空間データの被写体軸（ω
Ｚ軸）方向に対して、走査軌道に応じたフィルタリング
（ローパスフィルタリング）をかけているので、そのロ
ーパスフィルタリング後のフーリエ空間データを３次元
逆フーリエ変換して生成された３次元ボリュームデータ
における欠損円錐による偽像を低減できる。
グ部は、走査各位置で撮影された撮影データを３次元格
子群の各格子点に逆投影して生成した単純ＢＰ像を３次
元フーリエ変換したフーリエ空間データの被写体軸（ω
Ｚ軸）方向に対して、走査軌道に応じたフィルタリング
（ローパスフィルタリング）をかけているので、そのロ
ーパスフィルタリング後のフーリエ空間データを３次元
逆フーリエ変換して生成された３次元ボリュームデータ
における欠損円錐による偽像を低減できる。
【００７９】また、フーリエ空間ローパスフィルタリン
グ部により、被写体軸（Ｚ軸）方向検出画素長の４倍以
上にぼかすローパスフィルタリングをかけることは、ロ
ーパスフィルタリングのシミュレーション結果から、偽
像低減効果が十分得られる最低限の値として得られるこ
とが知見によりわかった。勿論、これ以上のローパスフ
ィルタリングをかければ、さらに偽像は低減できるが、
その分独立した被写体像の枚数は減少することになる。
グ部により、被写体軸（Ｚ軸）方向検出画素長の４倍以
上にぼかすローパスフィルタリングをかけることは、ロ
ーパスフィルタリングのシミュレーション結果から、偽
像低減効果が十分得られる最低限の値として得られるこ
とが知見によりわかった。勿論、これ以上のローパスフ
ィルタリングをかければ、さらに偽像は低減できるが、
その分独立した被写体像の枚数は減少することになる。
【００８０】＜第２実施例＞続いて、この発明に係る第
２実施例の３次元光学カメラについて説明する。図１４
は、この発明の３次元光学カメラの第２実施例に係るブ
ロック図である。第２実施例の３次元光学カメラは、第
１実施例の３次元演算部５１以外については、前述の第
１実施例と同様であるので、第２実施例の３次元演算部
５１ａの構成およびその機能について特に詳細に説明す
るものとする。
２実施例の３次元光学カメラについて説明する。図１４
は、この発明の３次元光学カメラの第２実施例に係るブ
ロック図である。第２実施例の３次元光学カメラは、第
１実施例の３次元演算部５１以外については、前述の第
１実施例と同様であるので、第２実施例の３次元演算部
５１ａの構成およびその機能について特に詳細に説明す
るものとする。
【００８１】ここで、この３次元演算部５１ａにおけ
る、被写体領域の３次元ボリュームデータを生成する画
像再構成の一連の処理手順について、図１５を参照しな
がら概説する。図１５に示すように、撮影カメラ部４０
を円形に回転走査することで、被写体すなわち被写体領
域についての撮影を行ない、走査各位置で検出された、
被写体領域についての一群の撮影データを取得する。図
１５には、この一群の撮影データを「撮影像群」として
示している。次に、これらの撮影データ、すなわち、２
Ｄ（２次元）データに対して、後述する２Ｄフィルタリ
ング処理を施す（｜ω｜フィルタリング（絶対値オメガ
フィルタリング）やローパスフィルタリング）。次に、
２Ｄフィルタリング処理された一群の撮影データを、被
写体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子点
に逆投影（フィルタードバックプロジェクション：Filt
ered Back Projection）して３次元ボリュームデータ
（３次元被写体像）を生成する画像再構成を行なう。
る、被写体領域の３次元ボリュームデータを生成する画
像再構成の一連の処理手順について、図１５を参照しな
がら概説する。図１５に示すように、撮影カメラ部４０
を円形に回転走査することで、被写体すなわち被写体領
域についての撮影を行ない、走査各位置で検出された、
被写体領域についての一群の撮影データを取得する。図
１５には、この一群の撮影データを「撮影像群」として
示している。次に、これらの撮影データ、すなわち、２
Ｄ（２次元）データに対して、後述する２Ｄフィルタリ
ング処理を施す（｜ω｜フィルタリング（絶対値オメガ
フィルタリング）やローパスフィルタリング）。次に、
２Ｄフィルタリング処理された一群の撮影データを、被
写体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各格子点
に逆投影（フィルタードバックプロジェクション：Filt
ered Back Projection）して３次元ボリュームデータ
（３次元被写体像）を生成する画像再構成を行なう。
【００８２】このように、前述の第１実施例では、走査
各位置の撮影データを３次元格子群Ｋに逆投影する画像
再構成を行なうことで生成した３次元被写体像を３次元
フーリエ変換したフーリエ空間データに対してフィルタ
リング処理を施していたが、この第２実施例では、走査
各位置の撮影データ、すなわち、２Ｄ（２次元）データ
に対してフィルタリング処理を施した後に、フィルタリ
ング処理後の一群の撮影データを３次元格子群Ｋに逆投
影する画像再構成を行なっている。なお、オペレータ
は、この３次元被写体像から任意の面の被写体画像を選
択することで、選択した面の被写体画像が見られる（図
１５には、最右端に表示された厚みの薄い円柱状のもの
をＺ軸方向から見ているものに対応する）。上述したよ
うに、一群の撮影データに２Ｄフィルタリング処理を施
して逆投影するという手法を、２Ｄ（２次元）フィルタ
リング法と呼ぶ。
各位置の撮影データを３次元格子群Ｋに逆投影する画像
再構成を行なうことで生成した３次元被写体像を３次元
フーリエ変換したフーリエ空間データに対してフィルタ
リング処理を施していたが、この第２実施例では、走査
各位置の撮影データ、すなわち、２Ｄ（２次元）データ
に対してフィルタリング処理を施した後に、フィルタリ
ング処理後の一群の撮影データを３次元格子群Ｋに逆投
影する画像再構成を行なっている。なお、オペレータ
は、この３次元被写体像から任意の面の被写体画像を選
択することで、選択した面の被写体画像が見られる（図
１５には、最右端に表示された厚みの薄い円柱状のもの
をＺ軸方向から見ているものに対応する）。上述したよ
うに、一群の撮影データに２Ｄフィルタリング処理を施
して逆投影するという手法を、２Ｄ（２次元）フィルタ
リング法と呼ぶ。
【００８３】前述した第１実施例では、図２（ａ）に示
すように、走査各位置において撮影カメラ部４０の撮像
面Ｄの横軸方向（Ｕ方向）は常にＸ軸方向と平行になる
ようにしていた、すなわち、撮像面Ｄ自体は自転せずに
非回転としていたが、この第２実施例では、図１６
（ａ），（ｂ）に示すように、走査各位置において撮影
カメラ部４０の撮像面Ｄの横軸方向（Ｕ方向）が、走査
軌道である円形軌道に接する接線方向となるように、撮
影カメラ部４０の撮像面Ｄ自体を自転させている。
すように、走査各位置において撮影カメラ部４０の撮像
面Ｄの横軸方向（Ｕ方向）は常にＸ軸方向と平行になる
ようにしていた、すなわち、撮像面Ｄ自体は自転せずに
非回転としていたが、この第２実施例では、図１６
（ａ），（ｂ）に示すように、走査各位置において撮影
カメラ部４０の撮像面Ｄの横軸方向（Ｕ方向）が、走査
軌道である円形軌道に接する接線方向となるように、撮
影カメラ部４０の撮像面Ｄ自体を自転させている。
【００８４】図１４に示すように、３次元演算部５１ａ
は、円形に回転走査して得られた被写体領域についての
一群の撮影データに、所定の２Ｄフィルタリング処理を
施す（｜ω｜フィルタリングやローパスフィルタリン
グ）２Ｄフィルタリング部５８を備えている。
は、円形に回転走査して得られた被写体領域についての
一群の撮影データに、所定の２Ｄフィルタリング処理を
施す（｜ω｜フィルタリングやローパスフィルタリン
グ）２Ｄフィルタリング部５８を備えている。
【００８５】２Ｄフィルタリング部５８は、走査各位置
で得られた撮影データの円形軌道に接する接線方向、す
なわち、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの横方向（Ｕ方
向）に｜ω｜フィルタリングをかける｜ω｜フィルタリ
ング部と、走査各位置で得られた撮影データの円形軌道
に接する接線方向に垂直な方向、すなわち、撮影カメラ
部４０の撮像面Ｄの縦方向（Ｖ方向）にローパスフィル
タリングをかけるローパスフィルタリング部とを備えて
いる。
で得られた撮影データの円形軌道に接する接線方向、す
なわち、撮影カメラ部４０の撮像面Ｄの横方向（Ｕ方
向）に｜ω｜フィルタリングをかける｜ω｜フィルタリ
ング部と、走査各位置で得られた撮影データの円形軌道
に接する接線方向に垂直な方向、すなわち、撮影カメラ
部４０の撮像面Ｄの縦方向（Ｖ方向）にローパスフィル
タリングをかけるローパスフィルタリング部とを備えて
いる。
【００８６】｜ω｜フィルタリング部における｜ω｜フ
ィルタリングの関数特性は、前述の第１実施例で図１１
（ｂ），（ｃ）および式（７）〜（10）で示したＭｒ
（ωｒ）・Ｍω（ωＲ）となる。また、ローパスフィル
タリング部におけるローパスフィルタリングの関数特性
は、前述の第１実施例で図１１（ａ）および式（６）で
示したＭdepth （ωＺ）となる。
ィルタリングの関数特性は、前述の第１実施例で図１１
（ｂ），（ｃ）および式（７）〜（10）で示したＭｒ
（ωｒ）・Ｍω（ωＲ）となる。また、ローパスフィル
タリング部におけるローパスフィルタリングの関数特性
は、前述の第１実施例で図１１（ａ）および式（６）で
示したＭdepth （ωＺ）となる。
【００８７】ここで、２Ｄフィルタリング部５８による
｜ω｜フィルタリングとローパスフィルタリングとにつ
いて、図１７を用いて概説する。図１７（ａ）に示すよ
うに、走査各位置で得られた撮影データを、一旦、２次
元フーリエ空間像にフーリエ変換し、図１７（ｂ）に示
すように、この２次元フーリエ空間像のωV 方向（撮影
カメラ部４０の撮像面Ｄの縦方向（Ｖ方向）に対応す
る）にローパスフィルタリングをかけるとともに、２次
元フーリエ空間像のωU 方向（撮影カメラ部４０の撮像
面Ｄの横方向（Ｕ方向）に対応する）に｜ω｜フィルタ
リングをかける、いわゆる、２Ｄフィルタリングをか
け、図１７（ｃ）に示すように、２Ｄフィルタリング後
の２次元フーリエ空間像を実空間像に戻す逆フーリエ変
換を行なっている。ここでは説明の便宜上、走査各位置
で得られた撮影データをフーリエ空間データに変換して
２Ｄフィルタリング処理を施すことについて説明してい
るが、走査各位置で得られた撮影データに対して実空間
上で２Ｄフィルタリング処理を施してもよく、これらは
数学的に全く等価な処理である。上述したように、図１
７（ａ）に示す撮影データに２Ｄフィルタリング処理を
施して、図１７（ｃ）に示すように、撮影データを適切
にぼかしておくことで、後段の逆投影処理部５３で３次
元格子群Ｋに逆投影して生成される３次元被写体像での
欠損円錐による偽像を低減している点が２Ｄフィルタリ
ング部５８の特徴である。すなわち、走査各位置の撮影
データに対して上述の２Ｄフィルタリング処理を施さず
に、後段の逆投影処理部５３によって走査各位置の撮影
データを３次元格子群Ｋに逆投影して３次元被写体像を
生成すると、図１８（ａ）に示すように、フーリエ空間
上の３次元被写体像において被写体軸（ωＺ軸）を中心
軸とする２つの欠損円錐ＭＳが生じてしまい、この欠損
円錐ＭＳの影響によって３次元被写体像に偽像が生じる
ことになる。そこで、上述したように走査各位置の撮影
データに対して２Ｄフィルタリング処理を施して走査各
位置の撮影データを適切にぼかして３次元格子群Ｋに逆
投影して３次元被写体像を生成すると、図１８（ｂ）に
示すように、フーリエ空間上の３次元被写体像における
欠損データＭＤは図１８（ａ）に示す２つの欠損円錐Ｍ
Ｓに比べて小さくなった葉巻型の形状のものとなり、３
次元被写体像での欠損円錐ＭＳによる偽像を低減できる
のである。
｜ω｜フィルタリングとローパスフィルタリングとにつ
いて、図１７を用いて概説する。図１７（ａ）に示すよ
うに、走査各位置で得られた撮影データを、一旦、２次
元フーリエ空間像にフーリエ変換し、図１７（ｂ）に示
すように、この２次元フーリエ空間像のωV 方向（撮影
カメラ部４０の撮像面Ｄの縦方向（Ｖ方向）に対応す
る）にローパスフィルタリングをかけるとともに、２次
元フーリエ空間像のωU 方向（撮影カメラ部４０の撮像
面Ｄの横方向（Ｕ方向）に対応する）に｜ω｜フィルタ
リングをかける、いわゆる、２Ｄフィルタリングをか
け、図１７（ｃ）に示すように、２Ｄフィルタリング後
の２次元フーリエ空間像を実空間像に戻す逆フーリエ変
換を行なっている。ここでは説明の便宜上、走査各位置
で得られた撮影データをフーリエ空間データに変換して
２Ｄフィルタリング処理を施すことについて説明してい
るが、走査各位置で得られた撮影データに対して実空間
上で２Ｄフィルタリング処理を施してもよく、これらは
数学的に全く等価な処理である。上述したように、図１
７（ａ）に示す撮影データに２Ｄフィルタリング処理を
施して、図１７（ｃ）に示すように、撮影データを適切
にぼかしておくことで、後段の逆投影処理部５３で３次
元格子群Ｋに逆投影して生成される３次元被写体像での
欠損円錐による偽像を低減している点が２Ｄフィルタリ
ング部５８の特徴である。すなわち、走査各位置の撮影
データに対して上述の２Ｄフィルタリング処理を施さず
に、後段の逆投影処理部５３によって走査各位置の撮影
データを３次元格子群Ｋに逆投影して３次元被写体像を
生成すると、図１８（ａ）に示すように、フーリエ空間
上の３次元被写体像において被写体軸（ωＺ軸）を中心
軸とする２つの欠損円錐ＭＳが生じてしまい、この欠損
円錐ＭＳの影響によって３次元被写体像に偽像が生じる
ことになる。そこで、上述したように走査各位置の撮影
データに対して２Ｄフィルタリング処理を施して走査各
位置の撮影データを適切にぼかして３次元格子群Ｋに逆
投影して３次元被写体像を生成すると、図１８（ｂ）に
示すように、フーリエ空間上の３次元被写体像における
欠損データＭＤは図１８（ａ）に示す２つの欠損円錐Ｍ
Ｓに比べて小さくなった葉巻型の形状のものとなり、３
次元被写体像での欠損円錐ＭＳによる偽像を低減できる
のである。
【００８８】上述した撮像面Ｄの自転は、図１６（ｂ）
に示すように、撮影データの縦方向（Ｖ方向）にローパ
スフィルタリングをかけ、撮影データの横方向（Ｕ方
向）に｜ω｜フィルタリングをかければよいということ
から、撮影データに対するフィルタリング方向が走査各
位置において変化していくことなく固定であるという利
点がある。仮に、前述の第１実施例のように撮像面Ｄ自
体を自転させずに固定とした場合には、図２（ａ）に示
すように、走査各位置において形成される面（被写体領
域の中心点Ｏと円軌道走査中心点ＤＳと撮像面Ｄとを結
ぶことで形成される三角形Ｏ−ＤＳ−Ｄ）が撮影カメラ
部４０の撮像面Ｄ（撮影データ）に交差する方向にロー
パスフィルタリングをかけ、撮影カメラ部４０の撮像面
Ｄ（撮影データ）のローパスフィルタリング方向に垂直
な方向に｜ω｜フィルタリングをかければよく、撮影デ
ータに対するフィルタリング方向は走査各位置において
上述のように変化していくことになる。
に示すように、撮影データの縦方向（Ｖ方向）にローパ
スフィルタリングをかけ、撮影データの横方向（Ｕ方
向）に｜ω｜フィルタリングをかければよいということ
から、撮影データに対するフィルタリング方向が走査各
位置において変化していくことなく固定であるという利
点がある。仮に、前述の第１実施例のように撮像面Ｄ自
体を自転させずに固定とした場合には、図２（ａ）に示
すように、走査各位置において形成される面（被写体領
域の中心点Ｏと円軌道走査中心点ＤＳと撮像面Ｄとを結
ぶことで形成される三角形Ｏ−ＤＳ−Ｄ）が撮影カメラ
部４０の撮像面Ｄ（撮影データ）に交差する方向にロー
パスフィルタリングをかけ、撮影カメラ部４０の撮像面
Ｄ（撮影データ）のローパスフィルタリング方向に垂直
な方向に｜ω｜フィルタリングをかければよく、撮影デ
ータに対するフィルタリング方向は走査各位置において
上述のように変化していくことになる。
【００８９】３次元演算部５１ａは、２Ｄフィルタリン
グ処理した走査各位置の撮影を３次元格子群Ｋの各格子
点に逆投影して、被写体領域の３次元ボリュームデータ
を生成する画像再構成を行う逆投影処理部５３を備えて
いる。具体的には、逆投影処理部５３は、前述の第１実
施例と同様に、３次元格子群Ｋの直交３軸方向の各格子
間隔のうちの被写体軸方向の格子間隔を他の２方向の格
子間隔よりも長くしている。また、図１６（ａ）に示す
ように、走査各位置において撮影カメラ部４０の撮像面
Ｄの横軸方向（Ｕ方向）が、走査軌道である円形軌道に
接する接線方向となるように、撮影カメラ部４０の撮像
面Ｄ自体を自転させた状態のままで、その走査各位置の
撮影データを３次元格子群の各格子点に逆投影してい
る。
グ処理した走査各位置の撮影を３次元格子群Ｋの各格子
点に逆投影して、被写体領域の３次元ボリュームデータ
を生成する画像再構成を行う逆投影処理部５３を備えて
いる。具体的には、逆投影処理部５３は、前述の第１実
施例と同様に、３次元格子群Ｋの直交３軸方向の各格子
間隔のうちの被写体軸方向の格子間隔を他の２方向の格
子間隔よりも長くしている。また、図１６（ａ）に示す
ように、走査各位置において撮影カメラ部４０の撮像面
Ｄの横軸方向（Ｕ方向）が、走査軌道である円形軌道に
接する接線方向となるように、撮影カメラ部４０の撮像
面Ｄ自体を自転させた状態のままで、その走査各位置の
撮影データを３次元格子群の各格子点に逆投影してい
る。
【００９０】次に、上述した構成を備えた第２実施例装
置の動作について説明する。まず、オペレータは、被写
体領域を撮影する前に、図１６（ａ）に示すように、撮
影カメラ部４０を円形に回転移動させるその円形軌道の
直径距離（例えば、１ｍ）や、撮影カメラ部４０を円形
に回転移動させる間にどの程度のピッチで撮影を行なう
かというビュー数（例えば１００〜１０００）や、３次
元格子群Ｋの被写体軸（Ｚ軸）方向の格子間隔を、Ｘ，
Ｙ軸方向の格子間隔と比べて例えば２倍長くする設定な
どを操作部１０から入力する。
置の動作について説明する。まず、オペレータは、被写
体領域を撮影する前に、図１６（ａ）に示すように、撮
影カメラ部４０を円形に回転移動させるその円形軌道の
直径距離（例えば、１ｍ）や、撮影カメラ部４０を円形
に回転移動させる間にどの程度のピッチで撮影を行なう
かというビュー数（例えば１００〜１０００）や、３次
元格子群Ｋの被写体軸（Ｚ軸）方向の格子間隔を、Ｘ，
Ｙ軸方向の格子間隔と比べて例えば２倍長くする設定な
どを操作部１０から入力する。
【００９１】図１６（ａ）に示すように、撮影カメラ部
４０が被写体に対向する平面内で被写体軸（Ｚ軸）周り
に円形に回転走査されて、被写体領域についての撮影が
行なわれ、走査各位置で検出された、被写体領域につい
ての一群の撮影データが取得される。
４０が被写体に対向する平面内で被写体軸（Ｚ軸）周り
に円形に回転走査されて、被写体領域についての撮影が
行なわれ、走査各位置で検出された、被写体領域につい
ての一群の撮影データが取得される。
【００９２】次に、２Ｄフィルタリング部５８は、これ
らの一群の撮影データに対して、上述の２Ｄフィルタリ
ング（｜ω｜フィルタリングやローパスフィルタリン
グ）処理を施す。
らの一群の撮影データに対して、上述の２Ｄフィルタリ
ング（｜ω｜フィルタリングやローパスフィルタリン
グ）処理を施す。
【００９３】逆投影処理部５３は、上述の２Ｄフィルタ
リング処理された一群の撮影データを３次元格子群に逆
投影（バックプロジェクション）して、３次元ボリュー
ムデータを生成する。このようにして、被写体領域の３
次元ボリュームデータ（３次元被写体像）を生成する画
像再構成が行なわれる。
リング処理された一群の撮影データを３次元格子群に逆
投影（バックプロジェクション）して、３次元ボリュー
ムデータを生成する。このようにして、被写体領域の３
次元ボリュームデータ（３次元被写体像）を生成する画
像再構成が行なわれる。
【００９４】画像情報記憶部５２は、２Ｄフィルタリン
グ処理された一群の撮影データを逆投影処理部５３で逆
投影した３次元ボリュームデータ（３次元被写体像）を
記憶する。画像情報記憶部５２に記憶された３次元ボリ
ュームデータのうちの被写体軸（Ｚ軸）に直交する各面
の被写体像は、オペレータの操作によって、適宜にモニ
タ６０に映し出される。例えば、オペレータにより任意
に選択された面の被写体像が３次元ボリュームデータか
ら読み出され、モニタ６０に映し出される。
グ処理された一群の撮影データを逆投影処理部５３で逆
投影した３次元ボリュームデータ（３次元被写体像）を
記憶する。画像情報記憶部５２に記憶された３次元ボリ
ュームデータのうちの被写体軸（Ｚ軸）に直交する各面
の被写体像は、オペレータの操作によって、適宜にモニ
タ６０に映し出される。例えば、オペレータにより任意
に選択された面の被写体像が３次元ボリュームデータか
ら読み出され、モニタ６０に映し出される。
【００９５】以上、上述した第２実施例では、２Ｄフィ
ルタリング部５８は、走査各位置で撮影された撮影デー
タの走査軌道により決まるフィルタリング方向に対し
て、走査軌道に応じたフィルタリングをかけて逆投影処
理部５３に出力するので、前述の第１実施例と同様の効
果を有し、欠損円錐の影響による偽像を低減した３次元
被写体像が得られる。
ルタリング部５８は、走査各位置で撮影された撮影デー
タの走査軌道により決まるフィルタリング方向に対し
て、走査軌道に応じたフィルタリングをかけて逆投影処
理部５３に出力するので、前述の第１実施例と同様の効
果を有し、欠損円錐の影響による偽像を低減した３次元
被写体像が得られる。
【００９６】この発明は、上記各実施例に限られるもの
ではなく、下記のように変形実施することができる。
ではなく、下記のように変形実施することができる。
【００９７】（１）上述の各実施例では、走査機構部３
０は、図２，１６に示すように撮影カメラ部４０を円形
に回転走査させているが、以下に説明するような種々の
走査を採用してもよい。例えば、図１９（ａ）に示すよ
うに、撮影カメラ部４０が被写体に対して所定位置にあ
るときのこの被写体と撮影カメラ部４０とを結ぶ被写体
軸（Ｚ軸）に直交する直線軌道上に、撮影カメラ部４０
を直線移動させた場合には、撮影カメラ部４０を直線移
動走査させて、３次元被写体像を生成する画像再構成を
行うための撮影を行なうことができる。なお、この直線
移動走査の場合で前述の第２実施例の２Ｄフィルタリン
グ処理を施す場合には、図１９（ｂ）に示すように、撮
影カメラ部４０の直線移動方向、すなわち、撮影カメラ
部４０の撮像面Ｄの横方向（Ｕ方向）に、その走査各位
置に応じたローパスフィルタリングを施すようにすれば
よい。具体的には、直線走査軌道上の中心位置である＃
２位置では、ローパスフィルタリングの通過帯域を他の
走査位置に比して最も大きくしたローパスフィルタリン
グを施すようにしており、＃１，＃３位置では、＃２位
置から離れるにつれてローパスフィルタリングの通過帯
域を小さくしたローパスフィルタリングを施すようにし
ている。
０は、図２，１６に示すように撮影カメラ部４０を円形
に回転走査させているが、以下に説明するような種々の
走査を採用してもよい。例えば、図１９（ａ）に示すよ
うに、撮影カメラ部４０が被写体に対して所定位置にあ
るときのこの被写体と撮影カメラ部４０とを結ぶ被写体
軸（Ｚ軸）に直交する直線軌道上に、撮影カメラ部４０
を直線移動させた場合には、撮影カメラ部４０を直線移
動走査させて、３次元被写体像を生成する画像再構成を
行うための撮影を行なうことができる。なお、この直線
移動走査の場合で前述の第２実施例の２Ｄフィルタリン
グ処理を施す場合には、図１９（ｂ）に示すように、撮
影カメラ部４０の直線移動方向、すなわち、撮影カメラ
部４０の撮像面Ｄの横方向（Ｕ方向）に、その走査各位
置に応じたローパスフィルタリングを施すようにすれば
よい。具体的には、直線走査軌道上の中心位置である＃
２位置では、ローパスフィルタリングの通過帯域を他の
走査位置に比して最も大きくしたローパスフィルタリン
グを施すようにしており、＃１，＃３位置では、＃２位
置から離れるにつれてローパスフィルタリングの通過帯
域を小さくしたローパスフィルタリングを施すようにし
ている。
【００９８】また、走査機構部３０は、被写体周りの円
周軌道の一部である単一の円弧軌道上に撮影カメラ部４
０を移動させるようにしてもよい。この場合は、撮影カ
メラ部４０を円弧走査させて、３次元被写体像を生成す
る画像再構成を行うための撮影が行える。
周軌道の一部である単一の円弧軌道上に撮影カメラ部４
０を移動させるようにしてもよい。この場合は、撮影カ
メラ部４０を円弧走査させて、３次元被写体像を生成す
る画像再構成を行うための撮影が行える。
【００９９】また、図２０（ａ）に示すように、被写体
Ｍに対向して撮影カメラ部４０側に設定される平面は、
この平面内の特定点と被写体Ｍとを結ぶ被写体軸（Ｚ
軸）に直交する平面とし、撮影カメラ部４０は、前記平
面内でその特定点から離れた任意点に固定配置され、走
査機構部３０は、被写体Ｍを被写体軸（Ｚ軸）周りに回
転させてもよい。この場合は、被写体Ｍ自体を回転させ
ることでこの被写体Ｍを走査する、３次元被写体像を生
成する画像再構成を行うための撮影が行える。
Ｍに対向して撮影カメラ部４０側に設定される平面は、
この平面内の特定点と被写体Ｍとを結ぶ被写体軸（Ｚ
軸）に直交する平面とし、撮影カメラ部４０は、前記平
面内でその特定点から離れた任意点に固定配置され、走
査機構部３０は、被写体Ｍを被写体軸（Ｚ軸）周りに回
転させてもよい。この場合は、被写体Ｍ自体を回転させ
ることでこの被写体Ｍを走査する、３次元被写体像を生
成する画像再構成を行うための撮影が行える。
【０１００】また、図２０（ｂ）に示すように、被写体
Ｍに対向して撮影カメラ部４０側に設定される平面は、
この平面内の特定点である回転中心点と被写体Ｍとを結
ぶ被写体軸（Ｚ軸）に直交する平面とし、撮影カメラ部
４０は、被写体軸（Ｚ軸）上に被写体Ｍに向けるように
して配設され、走査機構部３０によって被写体軸（Ｚ
軸）周りに回転させられながら、被写体軸（Ｚ軸）に対
して傾いた方向から撮影した光学像を反射させて撮影カ
メラ部４０に結像させる回転型光学ミラー７１を備えて
もよい。この場合は、撮影カメラ部４０をＺ軸上に固定
したままで回転型光学ミラー７１のみを回転走査させる
ことで、３次元被写体像を生成する画像再構成を行うた
めの撮影が行える。例えば、撮影しようとする被写体Ｍ
に対しては、画像再構成された３次元被写体像として十
分なコントラストがつくように、図２０（ａ）に示すよ
うに照明手段７２によって被写体Ｍ全体に一様な照明光
を当てるようにしたり、図２０（ｂ）に示すように照明
手段７２によって特定方向からのみ被写体Ｍに照明光を
当てるようにしてもよい。
Ｍに対向して撮影カメラ部４０側に設定される平面は、
この平面内の特定点である回転中心点と被写体Ｍとを結
ぶ被写体軸（Ｚ軸）に直交する平面とし、撮影カメラ部
４０は、被写体軸（Ｚ軸）上に被写体Ｍに向けるように
して配設され、走査機構部３０によって被写体軸（Ｚ
軸）周りに回転させられながら、被写体軸（Ｚ軸）に対
して傾いた方向から撮影した光学像を反射させて撮影カ
メラ部４０に結像させる回転型光学ミラー７１を備えて
もよい。この場合は、撮影カメラ部４０をＺ軸上に固定
したままで回転型光学ミラー７１のみを回転走査させる
ことで、３次元被写体像を生成する画像再構成を行うた
めの撮影が行える。例えば、撮影しようとする被写体Ｍ
に対しては、画像再構成された３次元被写体像として十
分なコントラストがつくように、図２０（ａ）に示すよ
うに照明手段７２によって被写体Ｍ全体に一様な照明光
を当てるようにしたり、図２０（ｂ）に示すように照明
手段７２によって特定方向からのみ被写体Ｍに照明光を
当てるようにしてもよい。
【０１０１】また、図２０（ｃ）に示すように、走査機
構部３０は、被写体Ｍが撮影カメラ部４０に対して所定
位置にあるときのこの被写体Ｍと撮影カメラ部４０とを
結ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、被写体Ｍを直線
移動させるとともに、この移動中の被写体Ｍを追従して
撮影するように撮影カメラ部４０を首振りさせるように
してもよい。この場合は、被写体Ｍを直線移動させるこ
とでこの被写体Ｍを走査する、３次元被写体像を生成す
る画像再構成を行うための撮影が行える。
構部３０は、被写体Ｍが撮影カメラ部４０に対して所定
位置にあるときのこの被写体Ｍと撮影カメラ部４０とを
結ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、被写体Ｍを直線
移動させるとともに、この移動中の被写体Ｍを追従して
撮影するように撮影カメラ部４０を首振りさせるように
してもよい。この場合は、被写体Ｍを直線移動させるこ
とでこの被写体Ｍを走査する、３次元被写体像を生成す
る画像再構成を行うための撮影が行える。
【０１０２】（２）また、図２１に示すように、この３
次元光学カメラは屋外撮影も行なえる。図２１（ａ），
（ｂ）に示すように撮影カメラ部４０を所定メートル
（例えば４〜５ｍ）直線移動させる走査をしたり、図２
１（ｃ），（ｄ）に示すように撮影カメラ部４０を所定
メートル（例えば１ｍ）円形移動させる走査をしたりす
ることもできる。図２１には、被写体を例えば木立の背
後に位置する人としている。従来の光学カメラでは、人
にピントを合わせたとしても、木立の影響を受けてしま
い、木立に隠れた人の映像しか得られないが、この３次
元光学カメラによれば、木立などの繊維状の前景障害物
を取り除いた状態での人の映像が得られる。
次元光学カメラは屋外撮影も行なえる。図２１（ａ），
（ｂ）に示すように撮影カメラ部４０を所定メートル
（例えば４〜５ｍ）直線移動させる走査をしたり、図２
１（ｃ），（ｄ）に示すように撮影カメラ部４０を所定
メートル（例えば１ｍ）円形移動させる走査をしたりす
ることもできる。図２１には、被写体を例えば木立の背
後に位置する人としている。従来の光学カメラでは、人
にピントを合わせたとしても、木立の影響を受けてしま
い、木立に隠れた人の映像しか得られないが、この３次
元光学カメラによれば、木立などの繊維状の前景障害物
を取り除いた状態での人の映像が得られる。
【０１０３】（３）また、図２２に示すように、走査各
位置における撮影データの位置校正を行なうためのマー
カＭＫを被写体領域に配置しておき、逆投影処理部５３
は、走査各位置において撮影された撮影データを、その
撮影データ内のマーカＭＫを基準に位置合わせするよう
に３次元格子群Ｋの各格子点に逆投影して、３次元被写
体像を生成する画像再構成を行うようにしてもよい。上
述のマーカＭＫとしては、図２２（ａ），（ｂ）に示す
白黒ストライプのポール状のマーカＭＫや、図２２
（ｃ），（ｄ）に示す弓の的のような同心円状に濃淡が
変化するマーカＭＫなど、種々の模様や形状のものが挙
げられる。なお、このマーカは、一群の撮影期間中、被
写体に対して不動であるとしている。
位置における撮影データの位置校正を行なうためのマー
カＭＫを被写体領域に配置しておき、逆投影処理部５３
は、走査各位置において撮影された撮影データを、その
撮影データ内のマーカＭＫを基準に位置合わせするよう
に３次元格子群Ｋの各格子点に逆投影して、３次元被写
体像を生成する画像再構成を行うようにしてもよい。上
述のマーカＭＫとしては、図２２（ａ），（ｂ）に示す
白黒ストライプのポール状のマーカＭＫや、図２２
（ｃ），（ｄ）に示す弓の的のような同心円状に濃淡が
変化するマーカＭＫなど、種々の模様や形状のものが挙
げられる。なお、このマーカは、一群の撮影期間中、被
写体に対して不動であるとしている。
【０１０４】（４）上述の各実施例では、逆投影処理部
５３は、被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群
Ｋを四角柱形状（例えば正方体形状）としているが、図
２３（ａ）に示すように、３次元格子群を、撮影カメラ
部４０から離れるに従って末広がりとなる四角錐形状と
することもできる。図２３（ａ）に示す四角錐形状の３
次元格子群Ｋは、種々のスケールのものとすることがで
きるが、ここでは例えば、両対数スケールのものとして
いる。図２３（ａ）に示す四角錐形状の３次元格子群Ｋ
の３次元光学カメラから１０ｍ，１００ｍ，１ｋｍ，１
０ｋｍの各位置の被写体像を、それぞれ図２３（ｂ）〜
（ｅ）に示している。図２３（ｂ）に示す被写体像のサ
イズは３．１６ｍ角であり、図２３（ｃ）に示す被写体
像のサイズは１０ｍ角であり、図２３（ｄ）に示す被写
体像のサイズは３１．６ｍ角であり、図２３（ｅ）に示
す被写体像のサイズは１００ｍ角である。上述したよう
に、被写体領域を、遠景物を含むような広範囲に設定す
るような場合に、３次元格子群を四角錐形状とすること
で、好適な３次元格子群が設定できる。
５３は、被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群
Ｋを四角柱形状（例えば正方体形状）としているが、図
２３（ａ）に示すように、３次元格子群を、撮影カメラ
部４０から離れるに従って末広がりとなる四角錐形状と
することもできる。図２３（ａ）に示す四角錐形状の３
次元格子群Ｋは、種々のスケールのものとすることがで
きるが、ここでは例えば、両対数スケールのものとして
いる。図２３（ａ）に示す四角錐形状の３次元格子群Ｋ
の３次元光学カメラから１０ｍ，１００ｍ，１ｋｍ，１
０ｋｍの各位置の被写体像を、それぞれ図２３（ｂ）〜
（ｅ）に示している。図２３（ｂ）に示す被写体像のサ
イズは３．１６ｍ角であり、図２３（ｃ）に示す被写体
像のサイズは１０ｍ角であり、図２３（ｄ）に示す被写
体像のサイズは３１．６ｍ角であり、図２３（ｅ）に示
す被写体像のサイズは１００ｍ角である。上述したよう
に、被写体領域を、遠景物を含むような広範囲に設定す
るような場合に、３次元格子群を四角錐形状とすること
で、好適な３次元格子群が設定できる。
【０１０５】（５）上述の各実施例では、撮影カメラ部
４０は被写体からの反射光（可視光）によってその被写
体を撮影できるものとしているが、可視光に限らず、赤
外線や紫外線などあらゆる波長帯域の電磁波によってそ
の被写体を撮影できる３次元光学カメラにも適用可能で
ある。
４０は被写体からの反射光（可視光）によってその被写
体を撮影できるものとしているが、可視光に限らず、赤
外線や紫外線などあらゆる波長帯域の電磁波によってそ
の被写体を撮影できる３次元光学カメラにも適用可能で
ある。
【０１０６】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、請求
項１に記載の３次元光学カメラによれば、被写体を撮影
する撮影カメラ部と被写体とを相対的に移動させながら
被写体を撮影するように走査する走査機構部と、走査各
位置において撮影された撮影データを、被写体領域に仮
想的に設定される３次元格子群の各格子点に逆投影し
て、３次元被写体像を生成する画像再構成を行う逆投影
処理部とを備えているので、３次元被写体像を構成する
被写界深度の浅い一群の撮影像、すなわち、被写体と撮
影カメラ部とを結ぶ直線である被写体軸の方向に並べら
れた、被写界深度の浅い一群の撮影像を得ることができ
る。
項１に記載の３次元光学カメラによれば、被写体を撮影
する撮影カメラ部と被写体とを相対的に移動させながら
被写体を撮影するように走査する走査機構部と、走査各
位置において撮影された撮影データを、被写体領域に仮
想的に設定される３次元格子群の各格子点に逆投影し
て、３次元被写体像を生成する画像再構成を行う逆投影
処理部とを備えているので、３次元被写体像を構成する
被写界深度の浅い一群の撮影像、すなわち、被写体と撮
影カメラ部とを結ぶ直線である被写体軸の方向に並べら
れた、被写界深度の浅い一群の撮影像を得ることができ
る。
【０１０７】また、請求項２に記載の３次元光学カメラ
によれば、走査機構部は、撮影カメラ部が被写体に対し
て所定位置にあるときのこの被写体と撮影カメラ部とを
結ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、撮影カメラ部を
直線移動させるので、撮影カメラ部を直線移動走査させ
て、３次元被写体像を生成する画像再構成を行うための
撮影を行なうことができる。
によれば、走査機構部は、撮影カメラ部が被写体に対し
て所定位置にあるときのこの被写体と撮影カメラ部とを
結ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、撮影カメラ部を
直線移動させるので、撮影カメラ部を直線移動走査させ
て、３次元被写体像を生成する画像再構成を行うための
撮影を行なうことができる。
【０１０８】また、請求項３に記載の３次元光学カメラ
によれば、被写体に対向して撮影カメラ部側に設定され
る平面は、この平面内の特定点である回転中心点と被写
体とを結ぶ被写体軸に直交する平面とし、走査機構部
は、前記平面内でその回転中心周りに撮影カメラ部を回
転移動させるので、撮影カメラ部を回転移動走査させ
て、３次元被写体像を生成する画像再構成を行うための
撮影を行なうことができる。
によれば、被写体に対向して撮影カメラ部側に設定され
る平面は、この平面内の特定点である回転中心点と被写
体とを結ぶ被写体軸に直交する平面とし、走査機構部
は、前記平面内でその回転中心周りに撮影カメラ部を回
転移動させるので、撮影カメラ部を回転移動走査させ
て、３次元被写体像を生成する画像再構成を行うための
撮影を行なうことができる。
【０１０９】また、請求項４に記載の３次元光学カメラ
によれば、走査機構部は、被写体周りの円周軌道の一部
である単一の円弧軌道上に撮影カメラ部を移動させるの
で、撮影カメラ部を円弧走査させて、３次元被写体像を
生成する画像再構成を行うための撮影を行うことができ
る。
によれば、走査機構部は、被写体周りの円周軌道の一部
である単一の円弧軌道上に撮影カメラ部を移動させるの
で、撮影カメラ部を円弧走査させて、３次元被写体像を
生成する画像再構成を行うための撮影を行うことができ
る。
【０１１０】また、請求項５に記載の３次元光学カメラ
によれば、被写体に対向して撮影カメラ部側に設定され
る平面は、この平面内の特定点と被写体とを結ぶ被写体
軸に直交する平面とし、撮影カメラ部は、前記平面内で
その特定点から離れた任意点に固定配置され、走査機構
部は、被写体を被写体軸周りに回転させるので、被写体
自体を回転させることでこの被写体を走査する、３次元
被写体像を生成する画像再構成を行うための撮影を行う
ことができる。
によれば、被写体に対向して撮影カメラ部側に設定され
る平面は、この平面内の特定点と被写体とを結ぶ被写体
軸に直交する平面とし、撮影カメラ部は、前記平面内で
その特定点から離れた任意点に固定配置され、走査機構
部は、被写体を被写体軸周りに回転させるので、被写体
自体を回転させることでこの被写体を走査する、３次元
被写体像を生成する画像再構成を行うための撮影を行う
ことができる。
【０１１１】また、請求項６に記載の３次元光学カメラ
によれば、被写体に対向して撮影カメラ部側に設定され
る平面は、この平面内の特定点である回転中心点と被写
体とを結ぶ被写体軸に直交する平面とし、撮影カメラ部
は、被写体軸上に被写体に向けるようにして配設され、
回転型光学ミラーは、走査機構部によって被写体軸周り
に回転させられながら、被写体軸に対して傾いた方向か
ら撮影した光学像を反射させて撮影カメラ部に結像させ
るので、回転型光学ミラーを回転走査させて、３次元被
写体像を生成する画像再構成を行うための撮影を行なう
ことができる。
によれば、被写体に対向して撮影カメラ部側に設定され
る平面は、この平面内の特定点である回転中心点と被写
体とを結ぶ被写体軸に直交する平面とし、撮影カメラ部
は、被写体軸上に被写体に向けるようにして配設され、
回転型光学ミラーは、走査機構部によって被写体軸周り
に回転させられながら、被写体軸に対して傾いた方向か
ら撮影した光学像を反射させて撮影カメラ部に結像させ
るので、回転型光学ミラーを回転走査させて、３次元被
写体像を生成する画像再構成を行うための撮影を行なう
ことができる。
【０１１２】また、請求項７に記載の３次元光学カメラ
によれば、走査機構部は、被写体が撮影カメラ部に対し
て所定位置にあるときのこの被写体と撮影カメラ部とを
結ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、被写体を直線移
動させるとともに、この移動中の被写体を追従して撮影
するように撮影カメラ部を首振りさせるので、被写体を
直線移動させることでこの被写体を走査する、３次元被
写体像を生成する画像再構成を行うための撮影を行なう
ことができる。
によれば、走査機構部は、被写体が撮影カメラ部に対し
て所定位置にあるときのこの被写体と撮影カメラ部とを
結ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、被写体を直線移
動させるとともに、この移動中の被写体を追従して撮影
するように撮影カメラ部を首振りさせるので、被写体を
直線移動させることでこの被写体を走査する、３次元被
写体像を生成する画像再構成を行うための撮影を行なう
ことができる。
【０１１３】また、請求項８に記載の発明によれば、逆
投影処理部は、３次元格子群の直交３軸方向の各格子間
隔のうち、被写体軸方向の格子間隔を他の２方向の格子
間隔よりも長くして３次元被写体像を生成するので、各
３軸方向の格子間隔が等間隔に設定された３次元格子群
に逆投影する場合と比べて、３次元格子群の被写体軸方
向の格子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くしてい
る分逆投影するデータ量が低減され、画像再構成に係る
処理時間が短縮される。
投影処理部は、３次元格子群の直交３軸方向の各格子間
隔のうち、被写体軸方向の格子間隔を他の２方向の格子
間隔よりも長くして３次元被写体像を生成するので、各
３軸方向の格子間隔が等間隔に設定された３次元格子群
に逆投影する場合と比べて、３次元格子群の被写体軸方
向の格子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くしてい
る分逆投影するデータ量が低減され、画像再構成に係る
処理時間が短縮される。
【０１１４】また、請求項９に記載の３次元光学カメラ
によれば、３次元格子群の被写体軸方向の格子間隔長さ
は、撮影カメラ部の撮像面Ｄの１画素分が被写体軸に投
影された長さである被写体軸方向検出画素長に基づいて
設定されるので、被写体軸から最も離れた走査位置にあ
る撮影カメラ部と被写体とを結ぶ直線と、被写体軸との
なす角度に応じて被写体軸方向の格子間隔の長さが設定
される。
によれば、３次元格子群の被写体軸方向の格子間隔長さ
は、撮影カメラ部の撮像面Ｄの１画素分が被写体軸に投
影された長さである被写体軸方向検出画素長に基づいて
設定されるので、被写体軸から最も離れた走査位置にあ
る撮影カメラ部と被写体とを結ぶ直線と、被写体軸との
なす角度に応じて被写体軸方向の格子間隔の長さが設定
される。
【０１１５】また、請求項１０に記載の３次元光学カメ
ラによれば、フィルタリング部は、走査各位置で撮影さ
れた撮影データまたはそれらを画像再構成して生成され
た３次元被写体像に対して、画像再構成して生成された
３次元被写体像における偽像を低減するためのフィルタ
リングをかけるので、欠損円錐などの欠損データの影響
による偽像を低減した３次元被写体像が得られる。
ラによれば、フィルタリング部は、走査各位置で撮影さ
れた撮影データまたはそれらを画像再構成して生成され
た３次元被写体像に対して、画像再構成して生成された
３次元被写体像における偽像を低減するためのフィルタ
リングをかけるので、欠損円錐などの欠損データの影響
による偽像を低減した３次元被写体像が得られる。
【０１１６】また、請求項１１に記載の発明によれば、
２Ｄフィルタリング部は、走査各位置で撮影された撮影
データの走査軌道により決まるフィルタリング方向に対
して、走査軌道に応じたフィルタリングをかけて逆投影
処理部に出力するので、欠損円錐などの欠損データの影
響による偽像を低減した３次元被写体像が得られる。
２Ｄフィルタリング部は、走査各位置で撮影された撮影
データの走査軌道により決まるフィルタリング方向に対
して、走査軌道に応じたフィルタリングをかけて逆投影
処理部に出力するので、欠損円錐などの欠損データの影
響による偽像を低減した３次元被写体像が得られる。
【０１１７】また、請求項１２に記載の発明によれば、
逆投影処理部で生成された３次元被写体像を３次元フー
リエ変換したフーリエ空間データの被写体軸方向にロー
パスフィルタリングをかけて、実空間データの３次元被
写体像に戻すので、欠損円錐などの欠損データの影響に
よる偽像を低減した３次元被写体像が得られる。
逆投影処理部で生成された３次元被写体像を３次元フー
リエ変換したフーリエ空間データの被写体軸方向にロー
パスフィルタリングをかけて、実空間データの３次元被
写体像に戻すので、欠損円錐などの欠損データの影響に
よる偽像を低減した３次元被写体像が得られる。
【０１１８】また、請求項１３に記載の発明によれば、
走査各位置における撮影データの位置校正を行なうため
のマーカを被写体領域に配置しておき、逆投影処理部
は、走査各位置において撮影された撮影データを、その
撮影データ内のマーカを基準に位置合わせするように３
次元格子群の各格子点に逆投影して、３次元被写体像を
生成する画像再構成を行うので、撮影データ内のマーカ
に基づいて、走査各位置における撮影データの位置校正
が行なえる。
走査各位置における撮影データの位置校正を行なうため
のマーカを被写体領域に配置しておき、逆投影処理部
は、走査各位置において撮影された撮影データを、その
撮影データ内のマーカを基準に位置合わせするように３
次元格子群の各格子点に逆投影して、３次元被写体像を
生成する画像再構成を行うので、撮影データ内のマーカ
に基づいて、走査各位置における撮影データの位置校正
が行なえる。
【０１１９】また、請求項１４に記載の発明によれば、
逆投影処理部は、被写体領域に仮想的に設定される３次
元格子群を、撮影カメラ部から離れるに従って末広がり
となる四角錐形状とするので、被写体領域を、遠景物を
含むような広範囲に設定するような場合に、好適な３次
元格子群が設定できる。
逆投影処理部は、被写体領域に仮想的に設定される３次
元格子群を、撮影カメラ部から離れるに従って末広がり
となる四角錐形状とするので、被写体領域を、遠景物を
含むような広範囲に設定するような場合に、好適な３次
元格子群が設定できる。
【図１】この発明の第１実施例に係る３次元光学カメラ
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】（ａ）は第１実施例の撮影カメラ部の一走査形
態を示す模式図であり、（ｂ）は＃１〜３位置での撮影
データを示す図である。
態を示す模式図であり、（ｂ）は＃１〜３位置での撮影
データを示す図である。
【図３】第１実施例の３次元演算部における一連の処理
手順を説明するための模式図である。
手順を説明するための模式図である。
【図４】走査各位置で撮影された撮影データを３次元格
子群に逆投影する状態を示す説明図である。
子群に逆投影する状態を示す説明図である。
【図５】（ａ）は針穴写真機の撮影メカニズムを示す説
明図であり、（ｂ）はＸ線透視像撮影装置におけるＸ線
透視像の撮影メカニズムを示す説明図である。
明図であり、（ｂ）はＸ線透視像撮影装置におけるＸ線
透視像の撮影メカニズムを示す説明図である。
【図６】この発明の逆投影処理部における逆投影手法を
説明するための模式図である。
説明するための模式図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は３次元格子群の各軸の検出画
素長とフラットパネル型Ｘ線検出器の１画素ピッチとの
関係を説明するための模式図である。
素長とフラットパネル型Ｘ線検出器の１画素ピッチとの
関係を説明するための模式図である。
【図８】ωＺ軸方向に欠損円錐が存在する３次元フーリ
エ分布像を示す模式図である。
エ分布像を示す模式図である。
【図９】ωＸ−ωＹ平面の半径ωｒを示す模式図であ
る。
る。
【図１０】第１実施例のフィルタリング部のフィルタ関
数を３次元フーリエ分布像に重畳して示した模式図であ
る。
数を３次元フーリエ分布像に重畳して示した模式図であ
る。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は第１実施例のフィルタリン
グ部の各フィルタ関数を示す特性図である。
グ部の各フィルタ関数を示す特性図である。
【図１２】（ａ）はωＺ軸方向に欠損円錐が存在する３
次元フーリエ分布像を模式的に示す斜視図であり、
（ｂ）は（ａ）の側面図である。
次元フーリエ分布像を模式的に示す斜視図であり、
（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は第１実施例の３次元光学カ
メラで撮影されて再構成された各面の再構成像を示す模
式図である。
メラで撮影されて再構成された各面の再構成像を示す模
式図である。
【図１４】この発明の第２実施例に係る３次元光学カメ
ラを示すブロック図である。
ラを示すブロック図である。
【図１５】第２実施例の３次元演算部における一連の処
理手順を説明するための模式図である。
理手順を説明するための模式図である。
【図１６】（ａ）は第２実施例の撮影カメラ部の一走査
形態を示す模式図であり、（ｂ）は＃１〜３位置での撮
影データを示す図である。
形態を示す模式図であり、（ｂ）は＃１〜３位置での撮
影データを示す図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、撮影データに２Ｄフィル
タリング処理を施すことを説明するための様式図であ
る。
タリング処理を施すことを説明するための様式図であ
る。
【図１８】（ａ）は２Ｄフィルタリング処理を施さない
場合の３次元被写体像における欠損円錐を示す模式図で
あり、（ｂ）は２Ｄフィルタリング処理により欠損円錐
が小さく葉巻型形状になることを示す模式図である。
場合の３次元被写体像における欠損円錐を示す模式図で
あり、（ｂ）は２Ｄフィルタリング処理により欠損円錐
が小さく葉巻型形状になることを示す模式図である。
【図１９】（ａ）は撮影カメラ部の一走査形態を示す模
式図であり、（ｂ）は＃１〜３位置での撮影データを示
す図である。
式図であり、（ｂ）は＃１〜３位置での撮影データを示
す図である。
【図２０】（ａ）は被写体を回転させる走査形態を示す
模式図であり、（ｂ）は回転型光学ミラーを回転させる
走査形態を示す模式図であり、（ｃ）は被写体を直線移
動させてこの被写体を撮影カメラ部で追従撮影する走査
形態を示す模式図である。
模式図であり、（ｂ）は回転型光学ミラーを回転させる
走査形態を示す模式図であり、（ｃ）は被写体を直線移
動させてこの被写体を撮影カメラ部で追従撮影する走査
形態を示す模式図である。
【図２１】（ａ）は３次元光学カメラによる屋外撮影を
説明するための模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ
側面図であり、（ｃ）は３次元光学カメラによる屋外撮
影を説明するための模式図であり、（ｄ）は（ｃ）のＢ
−Ｂ側面図である。
説明するための模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ
側面図であり、（ｃ）は３次元光学カメラによる屋外撮
影を説明するための模式図であり、（ｄ）は（ｃ）のＢ
−Ｂ側面図である。
【図２２】（ａ）は被写体領域にマーカを設けたことを
示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ側面図であ
り、（ｃ）は被写体領域にマーカを設けたことを示す模
式図であり、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ側面図である。
示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ側面図であ
り、（ｃ）は被写体領域にマーカを設けたことを示す模
式図であり、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ側面図である。
【図２３】（ａ）は四角錐形状の３次元格子群を示す模
式図であり、（ｂ）〜（ｅ）は被写体軸上の各位置にお
ける被写体像を示す模式図である。
式図であり、（ｂ）〜（ｅ）は被写体軸上の各位置にお
ける被写体像を示す模式図である。
【図２４】従来の光学カメラでの撮影状態を説明するた
めの模式図である。
めの模式図である。
【図２５】（ａ）〜（ｃ）は従来の３次元光学カメラで
撮影された各面のフォーカス像を示す模式図である。
撮影された各面のフォーカス像を示す模式図である。
３０ … 走査機構部 ４０ … 撮影カメラ部 ５１ … ３次元演算部 ５１ａ… ３次元演算部 ５３ … 逆投影処理部 ５４ … ３次元フーリエ変換部 ５５ … フーリエ空間フィルタリング部 ５６ … ３次元逆フーリエ変換部 ５７ … フィルタリング部 ５８ … ２Ｄフィルタリング部 ７１ … 回転型光学ミラー Ｄ … 撮像面 Ｋ … ３次元格子群 ＭＫ … マーカ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ａ ５Ｃ０６１ 5/232 13/02 13/02 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA53 BB27 DD00 EE00 FF04 FF41 JJ03 JJ07 JJ08 JJ26 LL13 LL62 MM07 MM09 MM26 QQ00 QQ16 QQ24 QQ33 QQ42 2H054 AA01 BB02 CD00 2H059 AA08 AA12 AA18 5B047 AA07 BA04 BB04 CA11 CB09 CB22 DC09 5C022 AA13 AB21 AB62 AC51 5C061 AA20 AB02
Claims (14)
- 【請求項１】 （ａ）被写体を撮影する撮影カメラ部
と、（ｂ）前記撮影カメラ部と被写体とを相対的に移動
させながら被写体を撮影するように走査する走査機構部
と、（ｃ）走査各位置において撮影された撮影データ
を、被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群の各
格子点に逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再
構成を行う逆投影処理部とを備えたことを特徴とする３
次元光学カメラ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の３次元光学カメラにお
いて、前記走査機構部は、前記撮影カメラ部が被写体に
対して所定位置にあるときのこの被写体と前記撮影カメ
ラ部とを結ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、前記撮
影カメラ部を直線移動させることを特徴とする３次元光
学カメラ。 - 【請求項３】 請求項１に記載の３次元光学カメラにお
いて、被写体に対向して前記撮影カメラ部側に設定され
る平面は、この平面内の特定点である回転中心点と被写
体とを結ぶ被写体軸に直交する平面とし、前記走査機構
部は、前記平面内でその回転中心周りに前記撮影カメラ
部を回転移動させることを特徴とする３次元光学カメ
ラ。 - 【請求項４】 請求項１に記載の３次元光学カメラにお
いて、前記走査機構部は、被写体周りの円周軌道の一部
である単一の円弧軌道上に前記撮影カメラ部を移動させ
ることを特徴とする３次元光学カメラ。 - 【請求項５】 請求項１に記載の３次元光学カメラにお
いて、被写体に対向して前記撮影カメラ部側に設定され
る平面は、この平面内の特定点と被写体とを結ぶ被写体
軸に直交する平面とし、前記撮影カメラ部は、前記平面
内でその特定点から離れた任意点に固定配置され、前記
走査機構部は、被写体を被写体軸周りに回転させること
を特徴とする３次元光学カメラ。 - 【請求項６】 請求項１に記載の３次元光学カメラにお
いて、被写体に対向して前記撮影カメラ部側に設定され
る平面は、この平面内の特定点である回転中心点と被写
体とを結ぶ被写体軸に直交する平面とし、前記撮影カメ
ラ部は、被写体軸上に被写体に向けるようにして配設さ
れ、前記走査機構部によって被写体軸周りに回転させら
れながら、被写体軸に対して傾いた方向から撮影した光
学像を反射させて前記撮影カメラ部に結像させる回転型
光学ミラーを備えたことを特徴とする３次元光学カメ
ラ。 - 【請求項７】 請求項１に記載の３次元光学カメラにお
いて、前記走査機構部は、被写体が前記撮影カメラ部に
対して所定位置にあるときのこの被写体と前記撮影カメ
ラ部とを結ぶ被写体軸に直交する直線軌道上に、被写体
を直線移動させるとともに、この移動中の被写体を追従
して撮影するように前記撮影カメラ部を首振りさせるこ
とを特徴とする３次元光学カメラ。 - 【請求項８】 請求項１から請求項７のいずれかに記載
の３次元光学カメラにおいて、前記逆投影処理部は、３
次元格子群の直交３軸方向の各格子間隔のうち、被写体
軸方向の格子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くし
て３次元被写体像を生成することを特徴とする３次元光
学カメラ。 - 【請求項９】 請求項８に記載の３次元光学カメラにお
いて、３次元格子群の被写体軸方向の格子間隔長さは、
前記撮影カメラ部の撮像面の１画素分が被写体軸に投影
された長さである被写体軸方向検出画素長に基づいて設
定されることを特徴とする３次元光学カメラ。 - 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれかに記
載の３次元光学カメラにおいて、走査各位置で撮影され
た撮影データまたはそれらを画像再構成して生成された
３次元被写体像に対して、画像再構成して生成された３
次元被写体像における偽像を低減するためのフィルタリ
ングをかけるフィルタリング部を備えていることを特徴
とする３次元光学カメラ。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の３次元光学カメラ
において、前記フィルタリング部は、走査各位置で撮影
された撮影データの走査軌道により決まるフィルタリン
グ方向に対して、走査軌道に応じたフィルタリングをか
けて前記逆投影処理部に出力する２Ｄフィルタリング部
を備えていることを特徴とする３次元光学カメラ。 - 【請求項１２】 請求項１０に記載の３次元光学カメラ
において、前記フィルタリング部は、前記逆投影処理部
で生成された３次元被写体像を３次元フーリエ変換する
３次元フーリエ変換部と、３次元フーリエ変換したフー
リエ空間データの被写体軸方向にローパスフィルタリン
グをかけるフーリエ空間ローパスフィルタリング部と、
ローパスフィルタリングしたフーリエ空間データを３次
元逆フーリエ変換して３次元被写体像に戻す３次元逆フ
ーリエ変換部とを備えていることを特徴とする３次元光
学カメラ。 - 【請求項１３】 請求項１から請求項１２のいずれかに
記載の３次元光学カメラにおいて、走査各位置における
撮影データの位置校正を行なうためのマーカを被写体領
域に配置しておき、前記逆投影処理部は、走査各位置に
おいて撮影された撮影データを、その撮影データ内のマ
ーカを基準に位置合わせするように３次元格子群の各格
子点に逆投影して、３次元被写体像を生成する画像再構
成を行うことを特徴とする３次元光学カメラ。 - 【請求項１４】 請求項１から請求項１３のいずれかに
記載の３次元光学カメラにおいて、前記逆投影処理部
は、被写体領域に仮想的に設定される３次元格子群を、
前記撮影カメラ部から離れるに従って末広がりとなる四
角錐形状とすることを特徴とする３次元光学カメラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001121191A JP5103697B2 (ja) | 2001-04-19 | 2001-04-19 | ３次元光学カメラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001121191A JP5103697B2 (ja) | 2001-04-19 | 2001-04-19 | ３次元光学カメラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002311523A true JP2002311523A (ja) | 2002-10-23 |
| JP5103697B2 JP5103697B2 (ja) | 2012-12-19 |
Family
ID=18971117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001121191A Expired - Fee Related JP5103697B2 (ja) | 2001-04-19 | 2001-04-19 | ３次元光学カメラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5103697B2 (ja) |
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