JPH07113623A - 3次元形状データの位置合わせのための方法と装置 - Google Patents

3次元形状データの位置合わせのための方法と装置

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JPH07113623A
JPH07113623A JP5261044A JP26104493A JPH07113623A JP H07113623 A JPH07113623 A JP H07113623A JP 5261044 A JP5261044 A JP 5261044A JP 26104493 A JP26104493 A JP 26104493A JP H07113623 A JPH07113623 A JP H07113623A
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JP
Japan
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dimensional shape
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Withdrawn
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JP5261044A
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English (en)
Inventor
Junichiro Umeya
潤一郎 梅屋
Emiko Takasu
恵美子 高須
Izumi Horii
和泉 堀井
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Shiseido Co Ltd
Original Assignee
Shiseido Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2次元平面上の各点における深さの値からな
る3次元形状データを基準データに位置合わせするため
の方法と装置に関し、測定された3次元形状データ内の
各部位を基準データに正確に位置合わせするための方法
と装置を提供することを目的とする。 【構成】 通常照明により広視野用カメラ14及び狭視
野用カメラ12で得られるビジュアル画像を用いて手動
により位置合わせを行なった後、レーザ光源24,26
からの線状レーザ光により3次元計測を行なって高さ画
像を得る。得られた高さ画像について、2次元低域フィ
ルタにより基準面補正を行なった後、必要があれば変形
補正演算を行なってひずみ補正を行ない、並進と回転を
組み合わせたSSDA法により自動位置合わせを行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2次元平面上の各点に
おける高さの値からなる3次元形状データを基準データ
に位置合わせするための方法と装置に関する。本発明の
方法及び装置は、皮膚の表面の3次元計測を行なって皮
膚表面のシワの状態の変化を数値的に測定することによ
って、薬剤・化粧品の効果を定量的に評価するために特
に有用である。
【0002】
【従来の技術】皮膚表面のシワの状態を改善するための
薬剤・化粧品の研究開発において、シワの皮膚表面形態
を数値的に測定し、それが薬剤・化粧品の効果によりい
かに変化したかを定量的に把握することが要望されてい
る。シワの皮膚表面形態の数値的な測定に適した手法と
して、レーザスリット光を用いた光切断法(星野敏、P
IXEL,45,121,1992)が開発されてい
る。この手法では、物体表面に斜め方向から角度を変え
ながら線状のレーザ光を照射し、反射光を正面からCC
Dカメラで撮像し、画像処理の手法を用いて物体の3次
元形状データを得ている。この手法によれば短時間で5
μの小ジワまでが測定可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】3次元形状測定により
皮膚表面形態のデータが得られたとしても、化粧品の効
果を評価するためには、使用前後の形状データを比較し
なければならず、その場合、比較する部位が正確に位置
合わせされていないとシワ、小ジワの変化を正しく評価
することができない。また、使用前後のデータにおける
表情のずれにも対応できなければならない。
【0004】したがって本発明の目的は、測定された3
次元形状データ内の各部位を基準データに正確に位置合
わせするための方法と装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段並びに作用】本発明によれ
ば2次元平面上の各点における高さの値からなる3次元
形状データ内の各部位の位置合わせ方法であって、対象
データの低周波成分を2次元フィルタで除去し、該低周
波成分が除去された対象データの各値と基準データの各
値との差の総和を計算し、該総和が最小となるように該
対象データの2次元平面上での位置を動かすステップを
具備することを特徴とする3次元形状データの位置合わ
せ方法が提供される。
【0006】本発明によれば、2次元平面上の各点にお
ける高さの値からなる3次元形状データの位置合わせ装
置であって、対象データの低周波成分を除去する2次元
フィルタと、該低周波成分が除去された対象データの各
値と基準データの各値との差の総和を計算する手段と、
該総和が最小となるように該対象データの2次元平面上
での位置を動かす手段とを具備することを特徴とする3
次元形状データの位置合わせ装置もまた提供される。
【0007】
【実施例】図1は本発明に係る位置合わせ機構を備えた
皮膚レプリカの計測・評価システムの概略構成を表わす
システム構成図である。皮膚レプリカ10とCCDカメ
ラ12,14との間にはミラーボックス16が置かれ
る。ミラーボックス16が図1の実線の位置にあるとき
は、皮膚レプリカ10からの光はミラーボックス内の反
射鏡18,20で反射されて広視野用CCDカメラ14
へ入射される。ミラーボックス16のレバー22を押し
込んでミラーボックス16が図の破線の位置に移動する
と、皮膚レプリカ10からの光は直接狭視野用CCDカ
メラ12へ入射する。
【0008】皮膚レプリカ10のビジュアル画像デー
タ、すなわち、2次元平面上の各点(x,y)における
輝度データa(x,y)を得るときは、皮膚レプリカ1
0は通常の照明で照明され、CCDカメラ12又は14
で撮像される。皮膚レプリカの高さ画像データ、すなわ
ち、2次元平面上の各点(x,y)における高さデータ
f(x,y)を得るときは、皮膚レプリカ10にレーザ
光源24又は26からの線状レーザ光が当てられ、CC
Dカメラ12で撮像される。レーザ光源24,26から
の線状レーザ光の仰角θは高さ画像演算装置28からの
制御信号に従って、所定の範囲で連続的にスキャンされ
る。高さ画像演算装置28はこの間にCCDカメラ12
から出力される画像信号を入力し、各画像点(x,y)
について、輝度a(x,y)の最大値am(x,y)及
びそのときのレーザ光の仰角θをθ(x,y)として記
憶する。スキャンが終了すると、次式に従って高さデー
タf(x,y)を算出して出力する。
【0009】 f(x,y)=z0 −(x0 −x)tanθ(x,y) ただし、図2に示されるようにx0 は光源のx座標、z
0 は光源のz座標である。レーザ光源24,26を両側
に1対設けたのは、それぞれから得られる高さデータf
(x,y)をつき合わせることによって、レーザ光の死
角をできるだけなくすためである。
【0010】CCDカメラ12及び14でそれぞれ得ら
れる狭視野画像及び広視野画像、及び高さ画像演算装置
28からの高さ画像はデータ処理装置30に入力され、
ディスプレイ32上に表示される。データ処理装置30
には画像データ等の保存のため外部記憶装置34が接続
される。最初に、手動による粗い位置合わせについて説
明する。データ処理装置30の外部記憶装置34から、
化粧品を使用する前の皮膚からとられたレプリカの広視
野画像を読み出し、基準静止画像Bとしてディスプレイ
32上に表示する。レバー22を引いてミラーボックス
16を図1の実線の位置とし、使用後の皮膚レプリカ1
0を通常の照明で照明して、CCDカメラ14において
20mm×20mmの広視野画像を得、ディスプレイ32上
に動画像Aとして表示する。ディスプレイ32上の表示
をみながら、画像Aが画像Bと同じ部位の画像になるよ
うに皮膚レプリカ10の位置を調節する。
【0011】手動による細かい位置合わせは10mm×1
0mmの狭視野画像により行なう。外部記憶装置34から
使用前の皮膚レプリカの狭視野画像を読み出し、基準静
止画像Bとしてディスプレイ32上に表示する。レバー
22を押し込んでミラーボックス16を図1の破線の位
置とし、CCDカメラ12において狭視野画像を得、デ
ィスプレイ上に動画像Aとして表示する。図3に示され
るように、基準静止画像B上で特徴的なる点D,E,F
をマウス等の入力デバイスで指定すると、基準静止画像
B上に3角形が表示されると同時に、動画像Aの画面上
の同じ位置にも3角形が表示される。これを目標とし
て、動画像A上の対応する部位が表示された3角形の頂
点に一致するようにレプリカ10の位置を調節する。
【0012】手動による粗い位置合わせと細かい位置合
わせが完了したら、照明が消されて、線状レーザ光によ
る3次元形状測定が行なわれ、得られた高さ画像が高さ
画像演算装置28からデータ処理装置30へ入力され
る。皮膚レプリカから得られる高さ画像には、一般に、
レプリカのうねりによる基準面のうねりを含んでいるの
で、これを除去する必要がある。うねりの空間周波数
(以下周波数という)はシワの周波数よりも低いので
(逆に言えば、シワの周波数よりも低い周波数成分をう
ねりと考えると)、所定の周波数以下の周波数成分のみ
を通過させる公知の2次元デジタル低域フィルタの演算
を施して低周波成分を算出し、これを差し引くことによ
って、基準面を補正することができる。低域フィルタの
カットオフ周波数は、補正後の高さデータを表示したと
きにシワがシワらしく見える上限値近くに設定する。図
4はこの2次元低域フィルタで基準面が補正される様子
を図示が簡単になるように1次元で表わしたものであ
る。図4において、(a)欄の基準面のうねりを含む高
さデータは(b)欄の低周波成分を除去することによっ
て、(c)欄に示すように補正され、シワの定量的な評
価が可能となる。
【0013】2次元デジタル低域フィルタの演算は例え
ば次のような演算により実現される。
【0014】
【数1】
【0015】次に、使用前のデータと使用後のデータと
における表情の変化に伴う変形の補正について説明す
る。図5に示すように、使用前の基準画像Bと測定画像
Aをディスプレイ32上に表示する。表示する画像とし
ては、ビジュアル画像でも、高さ画像の高さを輝度又は
色の変化に変換したものでも良い。基準画像B上で特徴
的な部位を4点指定し、それに対応する部位を測定画像
A上で4点指定すると、A画面及びB画面にそれぞれ4
角形が表示される。変形補正が指示されると、A画面上
の4角形がB画面上の4角形に重なり合うような変形補
正演算が基準面補正を行なった後の高さ画像に対して実
行される。この変形補正演算としては、多項式を用いた
座標変換による公知の変形補正演算で良い。
【0016】次に、前述の基準面補正を行ない、必要が
あれば変形補正を行なった後の高さ画像について、SS
DA法(Sequential Similarity Detection Algorithm)
を用いて自動位置合わせを行なう。SSDA法による本
発明の自動位置合わせを以下に説明する。図6に示され
るように、M×M画素のB画像(基準画像)に対してA
画像の中央からN×N(0.9M×0.9M)の画像を
切り出して、A画像に重ね合わせ、重なり合った部分に
ついて、各画素が有する高さの値の差の絶対値の総和を
算出する。そして、この値が最小となるA画面の移動量
を最適移動量とする。
【0017】従来のSSDA法では並進が評価されるだ
けであるので、必要があればこれと回転を組み合わせた
評価を行なうことが望ましい。画像の回転は具体的に
は、いくつかの角度について画像を回転させ、基準画像
との差の絶対値の総和が最小となる角度を最適回転角度
とする。この場合、画面の中央が必ずしも最適な回転の
中心であるとは限らないので、並進の評価と回転の評価
を交互に実行する。
【0018】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、物体表面の3次元形状データの正確な位置合わせが
可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る位置合わせ機構を備えた皮膚レプ
リカの計測・評価システムの概略構成を表わすシステム
構成図である。
【図2】図1のシステムにおける3次元計測の原理を説
明するための図である。
【図3】手動による細かい位置合わせを説明するための
図である。
【図4】基準面補正を説明するための図である。
【図5】変形補正を説明するための図である。
【図6】自動位置合わせを説明するための図である。
【符号の説明】
10…皮膚レプリカ 12,14…CCDカメラ 16…ミラーボックス 18,20…反射鏡 24,26…レーザ光源

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元平面上の各点における高さの値か
    らなる3次元形状データ内の各部位の位置合わせ方法で
    あって、 対象データの低周波成分を2次元フィルタで除去し、 該低周波成分が除去された対象データの各値と基準デー
    タの各値との差の総和を計算し、 該総和が最小となるように該対象データの2次元平面上
    での位置を動かすステップを具備することを特徴とする
    3次元形状データの位置合わせ方法。
  2. 【請求項2】 前記位置を動かすステップは、前記対象
    データの並進及び回転を交互に繰り返すことを含む請求
    項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記対象データ及び前記基準データのそ
    れぞれについて相互に対応する4つの点を2次元平面上
    で指定し、 該4つの点が一致するように該対象データを2次元平面
    上で変形するステップをさらに具備する請求項1または
    2記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記2次元平面上の各点における輝度の
    値からなる画像データを用いて予め手動により位置合わ
    せを行なうステップをさらに具備する請求項1,2又は
    3記載の方法。
  5. 【請求項5】 2次元平面上の各点における高さの値か
    らなる3次元形状データの位置合わせ装置であって、 対象データの低周波成分を除去する2次元フィルタと、 該低周波成分が除去された対象データの各値と基準デー
    タの各値との差の総和を計算する手段と、 該総和が最小となるように該対象データの2次元平面上
    での位置を動かす手段とを具備することを特徴とする3
    次元形状データの位置合わせ装置。
JP5261044A 1993-10-19 1993-10-19 3次元形状データの位置合わせのための方法と装置 Withdrawn JPH07113623A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007013662A1 (ja) 2005-07-26 2007-02-01 Shiseido Company, Ltd. しわ防止・改善剤
US8691944B2 (en) 2005-10-04 2014-04-08 The Research Foundation For The State University Of New York Fibronectin polypeptides and methods of use
US8759300B2 (en) 2007-06-14 2014-06-24 The Research Foundation For The State University Of New York Polypeptides and methods of use
JP2017032361A (ja) * 2015-07-30 2017-02-09 株式会社キーエンス 画像検査装置、画像検査方法および画像検査プログラム
WO2024135313A1 (ja) * 2022-12-19 2024-06-27 株式会社資生堂 位置特定方法及び位置特定装置

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WO2024135313A1 (ja) * 2022-12-19 2024-06-27 株式会社資生堂 位置特定方法及び位置特定装置

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