JPH10307914A - 動的形状解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 縞状光パターンを用いて動的物体の動的な立
体形状を計測する場合、物体の表面の色彩に影響するこ
となく、また、縞状光パターンが途切れたときでも正確
に物体の動的な立体形状を計測することが可能な動的形
状解析装置を提供する。 【解決手段】 有彩色を含む縞状光パターンを発生する
一台乃至複数台の投光部２１と、前記投光部２１から被
計測体に対し投光した前記縞状光パターンの投影像を撮
像し、この撮像したアナログ画像信号を出力する一台乃
至複数台のビデオカメラ２２と、該アナログ画像信号を
デジタル画像データに変換する画像データ変換手段３１
と、前記デジタル画像データから所定の色画像データを
抽出する色画像データ抽出手段３２と、前記色画像デー
タをフレーム単位に順次取り込む画像取り込み手段４
と、該色画像データを順次蓄積する記憶手段４２と、前
記蓄積された各色画像データを順次読み出して当該被計
測体の形状を解析する解析手段４３と、を備えた構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動的物体の形状計
測を非接触で行う動的形状解析装置に関し、特に物体の
立体的形状を動的に計測する動的形状解析装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、側わん症等の医療分野やアパレル
分野などでは人体の形状を計測して解析することがなさ
れ、このような場合に用いられる計測装置として、レー
ザー光による形状計測装置が知られている。このレーザ
ー光による形状計測装置（図示省略）は、複数（例え
ば、１０個）のレーザー光を発光させる投光部を備え、
該投光部から発する光ビームを被験者の上部から下部へ
と数秒間走査させ、それをビデオカメラなどで撮影する
ことによりその光の当たっている輝点と投光部の間の距
離を算出して被験者の表面形状の画像データを作成し、
この画像データをパーソナルコンピュータなどで解析す
る装置である。このレーザー光による形状計測装置は、
レーザー光を利用しているため、レントゲン装置のよう
に人体に害を及ぼすことがないことが利点である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の光スポット式形状計測装置では、１回（一画面）の
計測に時間がかかるため計測中に被験者が動いてしまっ
て正確なデータが得られないという問題点があった。ま
た、動いている状態での形状計測が出来ないという問題
点があった。

【０００４】そこで本発明者らは、「特願平８−３３１
１７８」において、被験者が動いている状態での形状計
測が可能な「動的形状解析装置」の発明を提案した。こ
の動的形状解析装置は、被験者に白黒の縞状光パターン
を投影させ、この投影像をビデオカメラで撮像し、この
撮像した画像データに基づいて被験者の動的な立体形状
を計測する装置である。

【０００５】しかしながら、上記動的形状解析装置で
は、白黒の縞状光を用いていたため、例えば、被験者が
黒っぽい服を着た場合には、白黒のコントラストがうま
く取れず縞の認識がし難いという問題点を有し、この問
題を回避するため縞状光の光量を強くした場合には、被
験者はまぶしく感じてしまうという問題があった。ま
た、上記動的形状解析装置では、例えば、手を計測した
場合には、指と指の間の縞が途切れるとどの縞がどの縞
と繋がるのか判断がつかなくなり、画像データを自動で
解析することが難しいという問題点があった。

【０００６】このような場合に、例えば、バーコードの
ように縞の太さの異なる縞模様を何種類か被計測体に投
影させることにより縞が途中でとぎれてもどれが何番目
の縞であるか認識させる方法も考えられているが、この
方法でも、被計測体が黒っぽい場合には効果がないとと
もに、太さの異なるバーコードを何種類か切り換えるこ
とにより計測していたため一画面（１フレーム）の計測
に時間を要するので動きのある形状計測には不向きであ
るという問題点があった。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、縞状光パターンを用いて動的物体の
動的な立体形状を計測する場合、物体の表面の色彩に影
響することなく、また、縞状光パターンが途切れたとき
でも正確に物体の動的な立体形状を計測することが可能
な動的形状解析装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、動的形状解析装置におい
て、有彩色を含む縞状光パターンを発生する一台乃至複
数台の投光部と、前記投光部から被計測体に対し投光し
た前記縞状光パターンの投影像を撮像し、この撮像した
アナログ画像信号を出力する一台乃至複数台のビデオカ
メラと、前記ビデオカメラから入力された前記アナログ
画像信号をデジタル画像データに変換する画像データ変
換手段と、前記デジタル画像データから所定の色画像デ
ータを抽出する色画像データ抽出手段と、前記色画像デ
ータをフレーム単位に順次取り込む画像取り込み手段
と、前記画像取り込み手段により取り込まれた色画像デ
ータを順次蓄積する記憶手段と、前記記憶手段により蓄
積された各色画像データを順次読み出して前記被計測体
の形状を解析する解析手段と、を備えていることを特徴
としている。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、有彩色を含
む縞状光パターンが一台乃至複数台の投光部によって発
生され、この投光部から被計測体に対し投光した縞状光
パターンの投影像が一台乃至複数のビデオカメラによっ
て撮像されるとともにこの撮像されたアナログ画像信号
が画像データ変換手段によってデジタル画像データに変
換され、このデジタル画像データから所定の色画像デー
タが色画像データ抽出手段によって抽出され、この色画
像データがフレーム単位に画像取り込み手段に順次取り
込まれるとともに順次記憶手段に蓄積され、この蓄積さ
れた各色画像データが順次読み出されて当該被計測体の
形状が解析手段により解析される。従って、被計測体の
動的な形状を計測することが出来るとともに、例えば、
被計測体が黒っぽい場合、白黒の縞状光パターンのとき
のように縞の判別がし難くなることがなく色により縞を
認識出来るので、縞の認識率が高くなる。

【００１０】また、例えば、手を計測した場合、指と指
の間の縞が途切れてどの縞が何番目の縞か判断がつかな
くなることがなく、色により確実に判断出来るととも
に、いくつかの色を組み合わせれば、色により縞番号を
区別することができることとなって自動計測も比較的楽
に行うことが出来る。

【００１１】ここで、有彩色を含む縞状光パターンとし
ては、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）が順番に
繰り返されるパターンのものや、３本毎に赤（Ｒ）が現
れるものなど、どのような組み合わせでもよく、色の種
類も任意に定めてよい。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の動的形状解析装置において、前記画像データ変換手
段は、前記ビデオカメラから入力された複数の前記アナ
ログ画像信号を同期させてデジタル画像データに変換す
るように構成されているとともに、前記色画像データ抽
出手段により抽出された各色画像データをフレーム単位
で水平方向に所定の倍率で圧縮し、この圧縮した各色画
像データを合成して１フレームの合成色画像データを生
成する画像合成手段と、前記画像取り込み手段により取
り込まれ、前記記憶手段により蓄積された前記合成色画
像データを順次読み出して分離し、この分離された各色
画像データを伸張して１フレームの色画像データとし、
この伸張された色画像データを色認識に基づいて所定の
演算処理によりつなぎ合わせて立体的な画像データに合
成する立体画像合成手段と、を備えていることを特徴と
している。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、画像データ
変換手段は、ビデオカメラから入力された複数のアナロ
グ画像信号を同期させてデジタル画像データに変換する
ように構成され、画像合成手段によって、色画像データ
抽出手段により抽出された各色画像データがフレーム単
位で水平方向に所定の倍率で圧縮された後、合成されて
１フレームの合成色画像データが生成される。そして、
立体画像合成手段によって、合成色画像データが順次記
憶手段から読み出されて分離されるとともに伸張されて
１フレームのデジタル画像データとされ、この伸張され
た色画像データが色認識に基づいて所定の演算処理によ
りつなぎ合わされて立体的な画像データに合成される。
従って、複数のビデオカメラにより撮影された有彩色の
縞状光パターンにより動的な立体形状が計測されること
となって、被計測体の表面の色彩に影響されることな
く、また、色認識に基づいて画像データの立体合成がな
されるので、確実に動的な立体形状の計測を行うことが
できる。

【００１４】ここで、所定の演算処理とは、例えば、ス
プライン関数等を用いた演算処理をいう。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の動的形状解析装置において、前記投光部は、前記物
体の色彩に応じて有彩色を含む縞状光パターンを変更可
能な格子スリットを備えていることを特徴としている。

【００１６】請求項３記載の発明によれば、投光部に備
えられた格子スリットは、物体の色彩に応じて有彩色を
含む縞状光パターンを変更可能になっているので、被計
測体に応じた縞状光パターンを用いることにより被計測
体の表面の色彩に影響されず確実に計測することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
動的形状解析装置の実施の形態について詳細に説明す
る。図１は、本発明の動的形状解析装置の要部構成を示
すブロック図である。図１に示す動的形状解析装置１
は、撮像装置２、画像データ処理装置３、パーソナルコ
ンピュータ４、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube）５、カラー
プリンタ６等で構成されている。

【００１８】前記撮像装置２は、投光部としての格子プ
ロジェクター２１（図２）、ビデオカメラ２２（図２）
等で構成され、本実施の形態の動的形状解析装置１にお
いては、３台の撮像装置２を具備している。

【００１９】前記格子プロジェクター２１は、図２に示
すように、格子スリット２１ａと光源発生装置２１ｂを
有し、この光源発生装置２１ｂから出力される光（例え
ば、ハロゲン光）を格子スリット２１ａに通過させるこ
とにより、水平方向の縞状光パターンを発生する装置で
ある。前記格子スリット２１ａは、有彩色のセロハンを
格子に貼り付けたものであり、被計測体の色彩に応じて
有彩色パターンを変更可能であり、例えば、図３に示す
ように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色を交互に貼り
付けたものや３本につき一本を赤色にしたものなどがあ
る。

【００２０】前記ビデオカメラ２２，２２，２２は、図
１に示すように、撮影タイミングの同期を取るための同
期ケーブル２ａ，２ａが相互に接続されており、この同
期ケーブル２ａ，２ａを介して受信した同期信号に基づ
いて撮影動作を同期させることができるようになってい
る。そして、このビデオカメラ２２，２２，２２は、図
示しないが、例えば、撮像素子として所定解像度のＣＣ
Ｄ（Charge Coupled Device ：電荷結合素子）が搭載さ
れ、撮影中の映像信号を出力する外部端子を備え、各々
のビデオカメラ２２は被測定物を撮影する所定位置に配
置され、その撮影位置での撮影映像をＮＴＳＣ（Nation
al Television System Committee）方式のアナログ映像
信号として画像データ処理装置３に出力する。このＮＴ
ＳＣ方式のアナログ画像信号は、走査線数５２５本、６
０フィールド、２：１インターレス走査のものが用いら
れ、各色の輝度、彩度、色相を示すＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の３原色信号は輝度信号、色差信号に
変換されて出力される。

【００２１】具体的には、図２に示すように、格子プロ
ジェクター２１から有彩色の縞状光パターンを被計測物
に投影させてこれを投影方向とは異なる点で観察する
と、この縞状光パターンが被計測物の表面形状に応じて
変形されて観察される。そして、ビデオカメラ２２はこ
の変形された縞状光パターン画像を撮影し、その映像を
アナログ映像信号として画像データ処理装置３に出力す
る。

【００２２】前記画像データ処理装置３は、図４に示す
ように、画像データ変換手段としてのＡ／Ｄ変換回路３
１、色画像データ抽出手段としての色画像データ抽出器
３２、フレーム画像メモリ３３、画像圧縮回路３４（画
像合成手段）、画像合成回路３５（画像合成手段）、Ｄ
／Ａ変換回路３６などを有している。

【００２３】前記Ａ／Ｄ変換回路３１は、ビデオカメラ
２２から入力されたＮＴＳＣ方式のアナログ映像信号を
ＲＧＢのデジタル画像データに変換して色画像データ抽
出器３２に出力する。

【００２４】前記色画像データ抽出器３２は、ＣＰＵ
（Central Processing Unit ）３２ａ、ワークメモリ３
２ｂを備え、ワークメモリ３２ｂを作業領域として前記
ＲＧＢデジタル画像データと予め色学習させた所定の色
相、彩度、輝度を有する基準データとを比較して当該デ
ータに該当するか否かをＣＰＵ３２ａで判別し、該当し
た前記デジタル画像データを色画像データとして抽出し
てフレーム画像メモリ３３に出力する。

【００２５】前記フレーム画像メモリ３３は、抽出され
た所定の色画像データをフレーム単位でそれぞれ記憶す
る。

【００２６】前記画像圧縮回路３４は、前記フレーム画
像メモリ３３に記憶した各フレーム画像データを表示画
面内の右１／３画面、中１／３画面、左１／３画面で表
示するように１／３に圧縮し、画像合成回路３５に出力
する。

【００２７】前記画像合成回路３５は、前記画像圧縮回
路３４で圧縮した各１／３画像データを１フレームの画
像に合成し、Ｄ／Ａ変換回路３６に出力する。

【００２８】前記Ｄ／Ａ変換回路３６は、前記画像合成
回路３５で合成した１フレームのデジタル画像データを
合成ＮＴＳＣアナログ画像信号に変換してパーソナルコ
ンピュータ４に出力する。

【００２９】前記パーソナルコンピュータ４は、その内
部に画像取り込み手段としてのビデオキャプチャーボー
ド４１、記憶手段としてのハードディスク４２、立体画
像合成手段及び解析手段としてのＣＰＵ４３を備えると
ともに、図示しないプログラムメモリ及び展開メモリを
備えている。

【００３０】前記ビデオキャプチャーボード４１は、画
像データ処理装置３から入力される合成ＮＴＳＣアナロ
グ映像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像データとし、
このデジタル画像データを所定の圧縮方式（例えば、Ｊ
ＰＥＧ（静止画圧縮方式））により圧縮し、この圧縮さ
れた画像データをビッドマップデータに変換して、パー
ソナルコンピュータ４のハードディスク４２に順次書き
込ませる制御等の機能を有する。

【００３１】前記ハードディスク４２は、ビデオキャプ
チャーボード４１から入力されるビッドマップデータを
順次書き込む。プログラムメモリ（図示省略）は、ＰＲ
ＯＭ等から構成され、動的形状解析処理に必要な各種制
御プログラムの書き換えを行うとともに書き換えた各種
制御プログラムを格納する。展開メモリ（図示省略）
は、ＲＡＭ等で構成され、指定された動的形状解析モー
ドに応じてプログラムメモリ（図示省略）から対応する
制御プログラムを読み出して展開するとともに処理中の
データを一時的に格納する。

【００３２】前記ＣＰＵ４３は、プログラムメモリ（図
示省略）に格納された各種制御プログラムを読み出して
展開メモリ（図示省略）に展開し、ハードディスク４２
に格納されているビッドマップデータについて各種の動
的形状解析処理を実行して、その処理結果をＣＲＴ５、
或いはカラープリンタ６に出力する。

【００３３】ＣＲＴ５は、パーソナルコンピュータ４に
より動的形状解析処理された処理結果を入力して表示す
る。

【００３４】カラープリンタ６は、パーソナルコンピュ
ータ４により動的形状解析処理された処理結果を入力し
て印字出力する。

【００３５】次に、本発明に係る動的形状解析装置１に
よる動的形状解析処理の動作を説明する。まず、画像デ
ータ処理装置３において行われる画像データ処理フロー
を図５に示すフローチャート、及び図６から図８に示す
画像データ処理フローを詳細に説明した図を用いて説明
する。

【００３６】この画像データ処理では、まず、ステップ
Ｓ１では、図６に示すように、ビデオカメラ２２，２
２，２２から各画像入力チャンネルｃｈ１、ｃｈ２、ｃ
ｈ３に入力される各ＮＴＳＣ方式のアナログ画像信号の
奇数フィールドの起点を検出して同期させる処理を行
い、ステップ２に移行する。

【００３７】ステップＳ２では、同期させたＮＴＳＣ方
式のアナログ画像信号ＮＴＳＣアナログ画像信号をデジ
タル画像データにＡ／Ｄ変換した後、ステップＳ３に移
行し、ステップＳ３では、このデジタル画像データから
所定の色画像データを抽出する色画像データ抽出処理を
行い、ステップＳ４に移行する。

【００３８】ステップＳ４では、該色画像データをチャ
ンネルｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３別にフレーム単位にフレ
ーム画像メモリ３３に記憶する処理を行って、ステップ
Ｓ５に移行する。

【００３９】ステップＳ５では、図７に示すように、フ
レーム画像メモリ３３に書き込んだフレーム単位の色画
像データを読み出して、表示画面内の左１／３詰みと中
１／３詰みと右１／３詰みで表示するように、チャンネ
ルｃｈ１側のフレーム画像データを左１／３詰みに圧縮
し、チャンネルｃｈ２側のフレーム画像データを中１／
３詰みに圧縮し、チャンネルｃｈ３側のフレーム画像デ
ータを右１／３詰みに圧縮する。そして、この１／３に
圧縮した各フレーム画像データを左１／３詰み、中１／
３詰み、右１／３詰みで再びフレーム画像メモリ３３に
書き込む処理を行った後、ステップＳ６に移行する。

【００４０】ステップＳ６では、図８に示すように、フ
レーム画像メモリ３３に書き込んだ左詰み、中詰み、右
詰みの各１／３フレームの色画像データを読み出し、こ
の読み出した各１／３フレームの色画像データを１フレ
ームに合成処理し、この合成した１フレームの合成色画
像データを再度フレーム画像メモリ３３に書き込んだ
後、ステップＳ７に移行する。

【００４１】ステップＳ７では、フレーム画像メモリ３
３に書き込んだフレーム単位の合成色画像データを読み
出してＤ／Ａ変換した後、圧縮した１／３画像データを
１フレームに合成する画像合成処理を行った後、この合
成した色画像データを合成アナログ映像信号にＤ／Ａ変
換し、ステップＳ８でこの合成ＮＴＳＣアナログ映像信
号をパーソナルコンピュータ４のビデオキャプチャーボ
ード４１に出力する処理を行った後、本画像データ処理
を終了する。

【００４２】次に、パーソナルコンピュータ４で行われ
る入力した合成ＮＴＳＣアナログ映像信号に基づく色画
像データ処理について図９のフローチャート、及び図１
０から図１２に示す色画像データ処理フローを詳細に説
明した図を用いて説明する。

【００４３】この色画像データ処理においては、まず、
ステップＳ１０で、図１０に示すように、パーソナルコ
ンピュータ４のビデオキャプチャーボード４１において
画像データ処理装置３から入力される合成ＮＴＳＣアナ
ログ画像信号をＡ／Ｄ変換してデジタルの色画像データ
とするＡ／Ｄ変換処理を行い、その後ステップＳ１１
で、この色画像データを所定の圧縮方式（例えば、ＪＰ
ＥＧ（静止画圧縮方式））により圧縮し、この色画像デ
ータをビッドマップデータに変換するビッドマップデー
タ変換処理を行い、ステップＳ１２で、該ビッドマップ
データをパーソナルコンピュータ４内のハードディスク
４２に順次書き込む処理を行った後、ステップＳ１３に
移行する。

【００４４】ステップＳ１３では、図１１に示すよう
に、ハードディスク４２に書き込まれたビッドマップデ
ータを順次解凍して読み出し（ＪＰＥＧに基づく複号化
処理）、１フレームの合成ビットマップデータとする解
凍処理を行い、ステップＳ１４では、この１フレームの
合成ビットマップデータを画像分離して、１フレーム内
で、左１／３詰みビットマップデータ、中１／３詰みビ
ットマップデータ、右１／３詰みビットマップデータと
する画像分離処理を行う。次いで、ステップＳ１５にお
いて、これら分離したビットマップデータを、それぞれ
画像伸張し、各々１フレームのビットマップデータとす
る画像伸張処理を行った後、ステップＳ１６に移行す
る。

【００４５】ステップ１６では、パーソナルコンピュー
タ４のＣＰＵ４３は、プログラムメモリ（図示省略）に
格納した立体的画像の繋ぎ合わせプログラムを読み出し
て展開メモリ（図示省略）に展開し、ステップＳ１５で
生成した３つの１フレームのビットマップデータの立体
的画像への繋ぎ合わせを行う立体画像合成処理を行い、
その後ステップＳ１７にて、得られた立体的なビットマ
ップデータに対し、プログラムメモリ（図示省略）に格
納した各種の解析プログラムに従って解析処理を行い、
その後ステップＳ１８にて、得られた解析結果をＣＲＴ
５或いはカラープリンタ６に出力する。

【００４６】次に、本発明に係る動的形状解析装置１に
より実行される被験者の動的な立体形状の解析処理につ
いて以下に説明する。まず、３台の格子プロジェクター
２１（投光部）とビデオカメラ２２を１ユニットとした
撮像装置２を被験者の周囲にほぼ等角度、且つ、同じ高
さで３ユニット配置する。このとき、被験者の衣服の色
に合わせて格子スリット２１ａの有彩色パターンを決定
する。ここでは、図３に示した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の有彩色パターンの格子スリット２１ａを用い
る。

【００４７】そして、図２に示すように、格子プロジェ
クター２１から赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の縞状光
パターンを計測対象物である被験者に投影させると、こ
の縞状光パターンが被験者の表面形状に応じて変形す
る。この変形した縞状の光パターン像をビデオカメラ２
２で撮像して、撮像したＮＴＳＣ方式のアナログ映像信
号を画像データ処理装置３に出力する。

【００４８】次に、画像データ処理装置３において、ビ
デオカメラ２２から入力したＮＴＳＣ方式のアナログ映
像信号をＡ／Ｄ変換回路３１（画像データ変換手段）で
同期を取りながらデジタル画像データに変換し、このＡ
／Ｄ変換したデジタル画像データの中から赤色、緑色、
青色に相当する色画像データを色画像データ抽出器３２
（色画像データ抽出手段）によって抽出し、この抽出し
た色画像データをフレーム単位でフレーム画像メモリ３
３にそれぞれ記憶する。続いて、この記憶した各色画像
データを画像圧縮回路３４（画像合成手段）により表示
画面内の右１／３画面、中１／３画面、左１／３画面で
表示するように１／３に圧縮し、この圧縮した１／３色
画像データを画像合成回路３５（画像合成手段）で１フ
レームの合成色画像データに合成し、この合成した合成
色画像データをＤ／Ａ変換して合成ＮＴＳＣアナログ画
像信号とし、パーソナルコンピュータ４内のビデオキャ
プチャーボード４１（画像取り込み手段）に出力する。

【００４９】そして、ビデオキャプチャーボード４１で
は、取り込んだ色画像データを所定の圧縮方式（例え
ば、ＪＰＥＧ（静止画圧縮方式））により圧縮し、この
画像データをビッドマップデータに変換して、パーソナ
ルコンピュータ４内のハードディスク４２（記憶手段）
に順次記憶させる。

【００５０】続いて、パーソナルコンピュータ４内のＣ
ＰＵ４３（立体画像合成手段）は、ビデオキャプチャー
ボード４１によりハードディスク４３に書き込まれたビ
ッドマップデータを順次呼び出して解凍処理（例えば、
ＪＰＥＧに基づく複合化処理）してフレーム単位の合成
ビットマップデータとし、この合成ビットマップデータ
を画像分離処理して、１フレーム内で左１／３画面に圧
縮された分離ビットマップデータ、中１／３画面に圧縮
された分離ビットマップデータ、右１／３画面に圧縮さ
れた分離ビットマップデータを、それぞれ画像伸張処理
し、それぞれフレーム単位の各色のビットマップデータ
を生成する。この各色のビットマップデータに基づくＣ
ＲＴ５画面上の映像の例を図１３に示す。

【００５１】そして、パーソナルコンピュータ４内のＣ
ＰＵ４３は、画像伸張処理した３つのフレーム単位の各
色のビットマップデータを、プログラムメモリ（図示省
略）から取り出したプログラムに従い、各色のビットマ
ップデータをスプライン関数等を用いて繋ぎ合わせる処
理を行い、１つの立体的な各色のビットマップデータを
生成する。この各色のビットマップデータに基づくＣＲ
Ｔ５画面上の画像の例を図１４に示す。

【００５２】そして、この立体的な各色のビットマップ
データに対し、プログラムメモリ（図示省略）に格納さ
れた各種動的形状解析処理に対応する制御プログラムに
従って、ＣＰＵ４３（解析手段）により、例えば、１フ
レームずつデジタイズ処理したり、また、この立体的な
各色のビットマップデータから個々の断面の重心を求め
てそれを繋いだ重心線を作成すること等が出来る。

【００５３】以上説明した本発明の実施の形態の動的形
状解析装置１によれば、格子プロジェクター２１（投光
部）から有彩色の縞状光パターンが被計測体に投影さ
れ、この投影された縞状光パターンに基づいて被計測体
の動的な立体形状を解析することができることとなって
例えば、被計測体が黒っぽい場合、有彩色の縞状光パ
ターンを被計測体に投影することにより、白黒の縞状光
パターンのように縞の判別し難くなることがなく確実に
縞を認識することが出来るようになる。

【００５４】また、例えば、手を計測した場合、指と指
の間の縞が途切れてどの縞が何番目の縞か判断がつかな
くなることがなく、色により確実に判断出来るとともに
自動計測も比較的楽に行うことが出来る。

【００５５】なお、上記実施の形態の動的形状解析装置
１では、撮像装置２（投光部とビデオカメラ）を３台備
えた構成としたが、例えば、顔面の形状を観察する場合
では、撮像装置２を一台として一方向から撮像するよう
にしてもよい。撮像装置２を一台とした場合には、同期
処理（ステップＳ１）、圧縮処理（ステップＳ５）、合
成処理（ステップＳ６）、画像分離処理（ステップＳ１
４）、画像伸張処理（ステップＳ１５）、及び立体画像
合成処理（ステップＳ１６）をする必要がないので構成
を比較的簡単にすることが可能となってコストを削減出
来る。

【００５６】また、ビデオキャプチャーボード４１へ画
像データを取り込む場合、アナログ画像信号としたが、
デジタル画像データでもよい。また、ハードディスク４
２の記憶量の負荷を低減するため、画像データの合成処
理或いは圧縮処理等を行っているが、ハードディスクの
記憶容量に余裕がある場合には、それらの処理の一部或
いは全部を省略してもよい。また、ビデオカメラ２１で
撮影した映像信号は、ＮＴＳＣ方式のアナログ画像信号
に変換しないで、ＲＧＢ信号のまま画像データ処理装置
３に出力するようにしてもよい。また、格子スリット２
１ａは、セロハンにより有彩色の縞状パターンを形成す
る以外にも、例えば、色付ガラスなどを用いてもよく、
光を透過させて色を発生させるものであればどのような
ものであってもよい。

【００５７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、有彩色を
含む縞状光パターンが一台乃至複数台の投光部によって
発生され、この投光部から被計測体に対し投光した縞状
光パターンの投影像が一台乃至複数のビデオカメラによ
って撮像されるとともにこの撮像されたアナログ画像信
号が画像データ変換手段によってデジタル画像データに
変換され、このデジタル画像データから所定の色画像デ
ータが色画像データ抽出手段によって抽出され、この色
画像データがフレーム単位に画像取り込み手段に順次取
り込まれるとともに順次記憶手段に蓄積され、この蓄積
された各色画像データが順次読み出されて当該動的物体
の形状が解析手段により解析されるので、被計測体の動
的な形状を計測することが出来るとともに、例えば、被
計測体が黒っぽい場合、白黒の縞状光パターンのときの
ように縞の判別がし難くなることがなく色により縞を認
識出来るので、縞の認識率が高くなる。

【００５８】また、例えば、手を計測した場合、指と指
の間の縞が途切れてどの縞が何番目の縞か判断がつかな
くなることがなく、色により確実に判断出来るととも
に、いくつかの色を組み合わせれば、色により縞番号を
区別することができることとなって自動計測も比較的楽
に行うことが出来る。

【００５９】請求項２記載の発明によれば、画像データ
変換手段は、ビデオカメラから入力された複数のアナロ
グ画像信号を同期させてデジタル画像データに変換する
ように構成され、画像合成手段によって、色画像データ
抽出手段により抽出された各色画像データがフレーム単
位で水平方向に所定の倍率で圧縮された後、合成されて
１フレームの合成色画像データが生成される。そして、
立体画像合成手段によって、合成色画像データが順次記
憶手段から読み出されて分離されるとともにこの分離さ
れた各色画像データが伸張されて１フレームのデジタル
画像データとされ、この伸張された色画像データが所定
の演算処理によりつなぎ合わされて立体的な画像データ
に合成されるので、複数のビデオカメラにより撮影され
た有彩色の縞状光パターンにより動的な立体形状が計測
されることとなって、被計測体の表面の色彩に影響され
ることなく、また、色認識に基づいて画像データの立体
合成がなされるので、確実に動的な立体形状の計測を行
うことができる。

【００６０】請求項３記載の発明によれば、投光部に備
えられた格子スリットは、物体の色彩に応じて有彩色を
含む縞状光パターンを変更可能になっているので、被計
測体に応じた縞状光パターンを用いることにより被計測
体の表面の色彩に影響されず確実に計測することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る動的形状解析
装置の要部構成を示すブロック図である。

【図２】撮像装置による対象物の撮影の一実施例を示し
た模式図である。

【図３】格子スリット２１ａの一実施例を模式的に示し
た図である。

【図４】画像データ処理装置３の要部構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】画像データ処理装置３において行われる画像信
号処理の流れを示すフローチャートである。

【図６】図５のステップＳ１〜４において、画像データ
処理装置３により行われる画像データの同期処理、Ａ／
Ｄ変換処理、色画像データ抽出処理、フレーム画像メモ
リ３３処理の流れを示す図である。

【図７】図５のステップＳ５において、画像データ処理
装置３により行われる色画像データの圧縮処理の流れを
示す図である。

【図８】図５のステップＳ６〜８において、画像データ
処理装置３により行われる圧縮した色画像データの合成
処理、Ｄ／Ａ変換処理の流れを示す図である。

【図９】パーソナルコンピュータ４で行われる入力した
合成ＮＴＳＣアナログ映像信号に基づく画像データ処理
のフローチャートである。

【図１０】図９のステップＳ１０〜１２において、パー
ソナルコンピュータ４で行われる画像データのＡ／Ｄ変
換処理、圧縮処理、記憶処理の流れを示す図である。

【図１１】図９のステップＳ１３〜１５において、パー
ソナルコンピュータ４で行われる画像データの解凍処
理、分離処理、伸張処理の流れを示す図である。

【図１２】図９のステップＳ１６〜１８において、パー
ソナルコンピュータ４で行われる画像データの立体的画
像への繋ぎ合わせ処理、解析処理、解析結果の出力処理
の流れを示す図である。

【図１３】画像伸張処理されたフレーム単位のデジタル
画像データに基づくＣＲＴ５画面上の映像の一実施例で
ある。

【図１４】３つのフレーム単位のデジタル画像データを
繋ぎ合わせ処理した後の合成デジタル画像データに基づ
くＣＲＴ５画面上の映像の一実施例である。

【符号の説明】

１ 動的形状解析装置 ２ 撮像装置 ３ 画像データ処理装置（画像データ変換手段、画像
合成手段） ４ パーソナルコンピュータ ５ ＣＲＴ ６ カラープリンタ ２１ 格子プロジェクター（投光部） ２１ａ 格子スリット ２２ ビデオカメラ ３１ Ａ／Ｄ変換回路（画像データ変換手段） ３２ 色画像データ抽出器（色画像データ抽出手段） ３３ フレーム画像メモリ ３４ 画像圧縮回路（画像合成手段） ３５ 画像合成回路（画像合成手段） ４１ ビデオキャプチャーボード（画像取り込み手
段） ４２ ハードディスク（記憶手段） ４３ ＣＰＵ（立体画像合成手段、解析手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有彩色を含む縞状光パターンを発生する
   一台乃至複数台の投光部と、 前記投光部から被計測体に対し投光した前記縞状光パタ
   ーンの投影像を撮像し、この撮像したアナログ画像信号
   を出力する一台乃至複数台のビデオカメラと、 前記ビデオカメラから入力された前記アナログ画像信号
   をデジタル画像データに変換する画像データ変換手段
   と、 前記デジタル画像データから所定の色画像データを抽出
   する色画像データ抽出手段と、 前記色画像データをフレーム単位で順次取り込む画像取
   り込み手段と、 前記画像取り込み手段により取り込まれた色画像データ
   を順次蓄積する記憶手段と、 前記記録手段により蓄積された各色画像データを順次読
   み出して前記被計測体の形状を解析する解析手段と、 を備えていることを特徴とする動的形状解析装置。
2. 【請求項２】 前記画像データ変換手段は、前記ビデオ
   カメラから入力された複数の前記アナログ画像信号を同
   期させてデジタル画像データに変換するように構成され
   ているとともに、 前記色画像データ抽出手段により抽出された各色画像デ
   ータをフレーム単位で水平方向に所定の倍率で圧縮し、
   この圧縮した各色画像データを合成して１フレームの合
   成色画像データを生成する画像合成手段と、 前記画像取り込み手段により取り込まれ、前記記憶手段
   により蓄積された前記合成色画像データを順次読み出し
   て分離し、この分離された各色画像データを伸張して１
   フレームの色画像データとし、この伸張された色画像デ
   ータを色認識に基づいて所定の演算処理によりつなぎ合
   わせて立体的な画像データに合成する立体画像合成手段
   と、 を備えていることを特徴とする請求項１に記載の動的形
   状解析装置。
3. 【請求項３】 前記投光部は、前記物体の色彩に応じて
   有彩色の縞状光パターンを変更可能な格子スリットを備
   えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の動的
   形状解析装置。