JP4608293B2 - Hand three-dimensional measuring apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、厚みのある被計測物を高精度且つ高密度で計測する装置及方法に関し、特にイージーオーダーにより手袋を製作するために必要な手の立体形状データを得るのに適した立体計装置及び方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for measuring a thick object to be measured with high accuracy and high density, and in particular, a stereometer apparatus suitable for obtaining three-dimensional shape data of a hand necessary for manufacturing gloves according to an easy order. And a method.

手袋製品のサイズは、一部のスポーツ手袋を除いてS、M、Lの3種類か、フリーサイズが一般的であるが、このサイズ表記には明文化された基準がなく、製造メーカによる独自の判断に任されているのが現状である。また、手袋の設計では、型紙を作成する作業がサイズを決定する作業である。この型紙は現在も、経験豊かな職人による手書きの図面作成により設計されている。このため、手袋の型紙の部位の対応については、経験的に理解されているだけであった。   There are three sizes of glove products, S, M, and L, except for some sports gloves, and free sizes are common, but there is no written standard for this size notation, and it is unique by the manufacturer. The current situation is up to the decision. In the design of gloves, the work of creating a pattern is the work of determining the size. This pattern is still designed by hand-drawn drawings created by experienced craftsmen. For this reason, the correspondence of the part of the pattern of the glove was only understood empirically.

一方、上記の問題を解決する装置として、図1に示す装置がある。この装置は、モノクロCCD(Charge Coupled Diode)カメラ(100)、ライン(101)、リニアスライダ(102)、照明パネル(103)、制御装置(104)で構成されており、モノクロCCDカメラ(100)とライン(101)の位置関係は固定されており、リニアスライダ(102)によって位置関係を保ったまま移動可能である。リニアスライダ(102)は測定面である照明パネル(103)の面に対して平行に移動する。ライン(101)によるレーザー光と照明パネル(103)は常時照射されており、計測時に制御しているのはリニアスライダ(102)とモノクロCCDカメラ(100)のみである。   On the other hand, there is an apparatus shown in FIG. 1 as an apparatus for solving the above problem. This device is composed of a monochrome CCD (Charge Coupled Diode) camera (100), a line (101), a linear slider (102), a lighting panel (103), and a control device (104). A monochrome CCD camera (100) The line (101) is fixed in a positional relationship and can be moved by the linear slider (102) while maintaining the positional relationship. The linear slider (102) moves parallel to the surface of the illumination panel (103) that is the measurement surface. The laser light from the line (101) and the illumination panel (103) are constantly irradiated, and only the linear slider (102) and the monochrome CCD camera (100) are controlled during measurement.

上記従来の装置は、はじめにリニアスライダ(102)を所定の位置に移動し、モノクロCCDカメラ(100)によって、照明パネル(103)による透過照明とライン(101)によるレーザー光が照射されている手を撮像する。撮像された画像は画像入力ボートを介して取り込む。次に、モノクロCCDカメラ(100)とライン(101)の位置を所定の位置に移動を繰り返す。最終的に、複数回の撮像で得た画像をもとに、パソコン(105)で画像処理を行い、三次元形状の計測と計測部位の測定を行う。   In the conventional apparatus described above, the linear slider (102) is first moved to a predetermined position, and the monochrome CCD camera (100) is irradiated with the transmitted light from the illumination panel (103) and the laser light from the line (101). Image. The captured image is captured via an image input boat. Next, the positions of the monochrome CCD camera (100) and the line (101) are repeatedly moved to predetermined positions. Finally, based on the images obtained by multiple times of imaging, the personal computer (105) performs image processing to measure the three-dimensional shape and the measurement site.

しかしながら、従来の方法では、手の甲側の画像と三次元計測結果を用いて手の輪郭線を抽出し、その結果に基づいて手の各部を推定しなくてはならないという問題があった。具体的には、手の輪郭線の曲率に注目し、曲率が大きく変化する部分が指の先や付け根であることを利用して指の位置を推定しなくてはならなないという問題があった。
また、前腕と手首の境界についても同様に曲率を用いて求めていたが、曲率だけではその部位の推定が不正確であるという問題があった。
However, the conventional method has a problem that it is necessary to extract the contour of the hand using the image on the back side of the hand and the three-dimensional measurement result, and to estimate each part of the hand based on the result. Specifically, there is a problem that the position of the finger must be estimated by paying attention to the curvature of the contour of the hand and using the fact that the part where the curvature changes greatly is the tip or root of the finger. It was.
Further, the boundary between the forearm and the wrist is similarly obtained using the curvature, but there is a problem that the estimation of the part is inaccurate only with the curvature.

そこで、手の甲側からの画像認識に加えて掌側からの画像認識をすること、その際、手を透明板である基準台に置いて撮像し、掌側を二次元画像として撮像し、甲側を三次元画像として撮像すること、それらの撮像を画像処理した上で、手の甲側の画像は立体計測のために利用し、掌側から撮像した画像は手の各部位の推定のために利用して画像を合成すること、合成画像から立体寸法を計測すること、計測した立体寸法を立体形状データとして蓄積し、データベースとすることを特徴とする手の立体計測法とその装置が提言されている(特許文献1)。
特開2004−3086号公報
Therefore, in addition to image recognition from the back side of the hand, image recognition from the palm side is performed. At that time, the hand is placed on a reference plate which is a transparent plate, and the palm side is imaged as a two-dimensional image. 3D images, and after processing those images, the back side image is used for stereoscopic measurement, and the image taken from the palm side is used for estimation of each part of the hand. 3D measurement method and apparatus have been proposed, characterized by combining images, measuring 3D dimensions from synthesized images, accumulating the measured 3D dimensions as 3D shape data and creating a database. (Patent Document 1).
JP 2004-3086 A

しかしながら、特許文献1の発明では、次の点で改善が要望されている。
(1)操作性
手の位置合わせを正確に行わなくては、十分な計測を行うことができない場合があった。
また、従来はカメラの撮像画像から原点を求めていたため、基準台(透明のアクリル板)に汚れ等が付着した場合、原点が狂った位置に認識される場合があった。このような状況においては、プログラムを再起動しても汚れ等が除去されない限り再び違った位置を原点としてしまうことがあった。従って、正しい原点を設定するためには、目視でライン光の位置を確認して原点を決める作業が必要であった。
また、ミラーの駆動にステップモータを使っているため、プログラム動作中に外力によってモータが回転すると、外力による回転をコンピュータが認識できない為、それ以降の測定は正しく出来ないことがあった。
(2)安全性
レーザー光を用いた装置構成においては、レーザー光漏洩防止のための仕組みが要望されていた。
(3)計測精度
画像処理を行うために、良質の原画像を得ることができない場合があった。原因としては、手と背景画像の切り分けが難しいこと、外光の影響があることなどがある。
(4)計測速度
特許文献1の装置では、1回の測定に2〜3分の計測時間(印刷時間除く)が掛かるため、計測速度の改善が求められていた。
However, in the invention of Patent Document 1, improvements are desired in the following points.
(1) Ease of operation Sufficient measurement may not be possible without accurate hand positioning.
Conventionally, since the origin is obtained from a captured image of the camera, when the reference base (transparent acrylic plate) is contaminated, the origin may be recognized at a position out of place. In such a situation, even if the program is restarted, a different position may be used as the origin unless the dirt is removed. Therefore, in order to set the correct origin, it is necessary to visually confirm the position of the line light and determine the origin.
In addition, since the step motor is used to drive the mirror, if the motor is rotated by an external force during the program operation, the computer cannot recognize the rotation due to the external force, and the subsequent measurement may not be performed correctly.
(2) Safety In the device configuration using laser light, a mechanism for preventing laser light leakage has been demanded.
(3) Measurement accuracy In order to perform image processing, there was a case where a good quality original image could not be obtained. This is because it is difficult to separate the hand and the background image and there is an influence of external light.
(4) Measurement speed Since the apparatus of Patent Document 1 requires a measurement time of 2 to 3 minutes (excluding printing time) for one measurement, improvement of the measurement speed has been demanded.

そこで、本発明は、上記課題を解決することが可能な立体計測装置及び方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional measurement apparatus and method capable of solving the above-described problems.

本発明では、次の仕組みを採用することにより、上記課題を解決している。
(1)操作性向上の仕組み
基準台(拡散板)上に凸状のストッパーを設けることにより被計測者に触覚で位置を知らせること、あるいは光センサーと基準台に基準線を引き、光センサーとの組み合わせによりずれを知らせることにより、計測位置のずれが生じないようにした。
また、操作手順を音声及び/又は画面表示ガイダンスすることで、適切な位置へ被計測物(手)を導くようにしている。
基準台の汚れによるずれについては、ライン光発生器をサーボモータで直接回転しているため、モータ自身が回転(位置)情報を有しており、このモータの回転情報から原点を求めているため、基準台の状態に左右されずに原点を求めることが出来る。また、サーボモータを用いることにより外部からの耐衝撃性を高めている。
耐衝撃性については、モータ自身が位置情報をもって位置決めしているため、外力が加わってもプログラムで指定した角度位置を保持しようとする機能があり、これによりプログラム動作中は外力によるモータ制御のずれは生じにくくなっている。
The present invention solves the above problem by adopting the following mechanism.
(1) Mechanism for improving operability By providing a convex stopper on the reference table (diffusion plate), the position to be measured is notified to the person being measured, or a reference line is drawn between the optical sensor and the reference table. By notifying the deviation by the combination of the measurement position, the measurement position is not displaced.
Further, the object to be measured (hand) is guided to an appropriate position by providing voice and / or screen display guidance for the operation procedure.
Regarding deviation due to contamination of the reference table, the line light generator is directly rotated by the servo motor, so the motor itself has rotation (position) information, and the origin is obtained from this rotation information of the motor. The origin can be obtained regardless of the state of the reference table. Moreover, the impact resistance from the outside is improved by using a servo motor.
With regard to impact resistance, since the motor itself is positioned with position information, there is a function to keep the angular position specified by the program even when an external force is applied. Is less likely to occur.

(2)安全性向上の仕組み
ア.ソフトウェアによるライン光路の規制
制御プログラムにより、ライン光路が観測機器外に出ないようにレーザー光路の動作範囲を制限する。
イ.ハードウエアによるレーザー光路の規制
レーザー光源と挿入孔との同一直線上に光漏洩防止板物を設け、制御プログラムの異常や設定ミスによって想定外の動作をしてもレーザー光が観測機器外に出ないようにする。
また、図2に示すように、ストッパーを設けることにより、物理的に振り角度を制限している。
(2) Mechanism for improving safety a. Restriction of line optical path by software A control program restricts the operating range of the laser optical path so that the line optical path does not go outside the observation equipment.
I. Restriction of the laser beam path by hardware A light leakage prevention plate is installed on the same straight line between the laser light source and the insertion hole, and the laser beam is emitted outside the observation equipment even if an unexpected operation occurs due to an abnormality in the control program or a setting error. Do not.
Further, as shown in FIG. 2, the swing angle is physically limited by providing a stopper.

(3)計測精度向上の仕組み
透過光源としてLED(Light Emitting Diode)を拡散板と組み合わせて使用する。具体的には、LED光源の配列を、拡散板上の光輪が概ね隣接するように配置することで、光を平均化することを特徴とする。
被計測物の形状が概ね同一の場合には、被測定物の平面形状の輪郭線に沿ってLED光源を配置してもよい。また、撮像手段に光学フィルタを装着することで外乱光の影響を最小限とする。
(3) Mechanism for improving measurement accuracy An LED (Light Emitting Diode) is used in combination with a diffuser as a transmissive light source. Specifically, the light sources are averaged by arranging the LED light sources so that the halos on the diffusion plate are substantially adjacent to each other.
When the shapes of the objects to be measured are substantially the same, the LED light source may be arranged along the outline of the planar shape of the objects to be measured. In addition, the influence of disturbance light is minimized by attaching an optical filter to the imaging means.

(4)計測速度向上の仕組み
計測ピッチを可変にすることにより計測精度の必要な部位は計測ピッチを小さくして計測密度を上げ、計測密度の必要でない部位では計測ピッチを大きくとることにより、計測時間の短縮を図ることができる。
また、計測時間を長くすることで精度を向上させるのではなく、計測精度の必要な部位のみ計測密度を上げることで計測時間を短縮しつつ精度を落とさないようにしている。
(4) Mechanism for improving measurement speed By making the measurement pitch variable, the measurement pitch is reduced by increasing the measurement density by reducing the measurement pitch, and by increasing the measurement pitch at the part where measurement density is not required. Time can be shortened.
In addition, the accuracy is not improved by increasing the measurement time, but the measurement time is shortened by increasing the measurement density only at the site where measurement accuracy is required, so that the accuracy is not lowered.

すなわち、第1の発明は、被計測物を載置する拡散板と、該拡散板の下に設置された1以上の照明用光源と、該拡散板に上方からライン光を照射する投光装置と、被計測物の上方に配置された撮像手段と、被計測物挿入孔と、制御部と、画像処理部を備えた立体計測装置であって、前記撮像手段は、択一的になされたライン光の照射と照明用光源の照射を撮像し、前記画像処理部は、照明用光源照射時の画像から被計測物の2次元形状情報を算出し、ライン光照射時の画像から被計測物の高さ情報を算出し、これらの情報から被計測物の立体計測情報を算出することを特徴とする立体計測装置である。   That is, the first invention is a diffusion plate for placing an object to be measured, one or more illumination light sources installed under the diffusion plate, and a light projection device for irradiating the diffusion plate with line light from above And an imaging means disposed above the object to be measured, an object insertion hole, a control unit, and an image processing unit, wherein the imaging means is alternatively made The irradiation of the line light and the illumination light source is imaged, and the image processing unit calculates two-dimensional shape information of the measurement object from the image at the time of illumination light source irradiation, and the measurement object from the image at the time of line light irradiation. This is a three-dimensional measuring device characterized in that the three-dimensional measurement information of the object to be measured is calculated from these pieces of information.

第2の発明は、第1の発明において、前記照明用光源は、前記拡散板上における光輪の外周が概ね隣接するように配置されることを特徴とする。   A second invention is characterized in that, in the first invention, the illumination light source is arranged such that outer peripheries of the optical rings on the diffusion plate are substantially adjacent to each other.

第3の発明は、第1又は2の発明において、前記投光装置と前記照明用光源の中心波長が概ね同一であり、前記撮像手段は、当該中心波長に透過波長域を有するフィルタを備えることを特徴とする。   According to a third invention, in the first or second invention, a central wavelength of the light projecting device and the illumination light source is substantially the same, and the imaging unit includes a filter having a transmission wavelength region at the central wavelength. It is characterized by.

第4の発明は、第1ないし3のいずれかの発明において、前記ライン光はラインレーザー光であり、前記照明用光源はLED光源であることを特徴とする。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the line light is a line laser light, and the illumination light source is an LED light source.

第5の発明は、第1ないし4のいずれかの発明において、前記拡散板は、ポリアセタールであることを特徴とする。   A fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the diffusion plate is polyacetal.

第6の発明は、第1ないし5のいずれかの発明において、さらに、前記投光装置の回転角度を制御するストッパーを有することを特徴とする。   According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the invention further includes a stopper for controlling a rotation angle of the light projecting device.

第7の発明は、第1ないし6のいずれかの発明において、さらに、前記投光装置と前記挿入孔と概ね同一直線上に光漏洩防止板を有することを特徴とする。   A seventh invention is characterized in that, in any one of the first to sixth inventions, a light leakage preventing plate is further provided on substantially the same straight line as the light projecting device and the insertion hole.

第8の発明は、第1ないし7のいずれかの発明において、さらに、被計測物の撮像をリアルタイムで表示する画面パネルを有することを特徴とする。   An eighth invention is characterized in that in any one of the first to seventh inventions, there is further provided a screen panel for displaying imaging of the measurement object in real time.

第9の発明は、第1ないし8のいずれかの発明において、前記制御部は、予め設定された情報にもとづき、前記投光装置の駆動を制御することを特徴とする。   According to a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions, the control unit controls the driving of the light projecting device based on preset information.

第10の発明は、第1ないし9のいずれかの発明において、前記制御部は、予め設定された情報にもとづき、被計測物の計測ピッチを可変とすることを特徴とする。   A tenth invention is characterized in that, in any one of the first to ninth inventions, the control section makes the measurement pitch of the object to be measured variable based on preset information.

第11の発明は、第1ないし10のいずれかの発明において、前記拡散板は載置基準を有し、さらに、被計測物と当該載置基準のずれを検知するセンサーを有することを特徴とする。   An eleventh invention is characterized in that, in any one of the first to tenth inventions, the diffusion plate has a placement reference, and further includes a sensor for detecting a deviation between the measurement object and the placement reference. To do.

第12の発明は、第1ないし11のいずれかの発明において、さらに、前記拡散板と前記被計測物挿入孔間に載置場所確認用鏡を有することを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the invention, in any one of the first to eleventh aspects, a placement location confirmation mirror is further provided between the diffusion plate and the measurement object insertion hole.

第13の発明は、第1ないし12のいずれかの発明において、前記被計測物が、手又は足であることを特徴とする。   A thirteenth invention is characterized in that, in any one of the first to twelfth inventions, the object to be measured is a hand or a foot.

第14の発明は、被計測物に下方から照明光を照射して平面画像を撮像し、当該平面画像から、被計測物の輪郭を抽出し、2次元距離を算出する第1の工程、被計測物に上方からライン光を照射して立体画像を撮像し、当該立体画像から被計測物画像を切り出し、重心位置を算出し、高さを算出する第2の工程、第1の工程及び第2の工程の算出結果に基づき、立体形状を算出する第3の工程からなる立体計測方法である。   In a fourteenth aspect of the present invention, a first step of irradiating an object to be measured with illumination light from below to capture a planar image, extracting a contour of the object to be measured from the planar image, and calculating a two-dimensional distance, The measurement object is irradiated with line light from above to capture a stereoscopic image, the measurement object image is cut out from the stereoscopic image, the position of the center of gravity is calculated, and the height is calculated. This is a three-dimensional measurement method including a third step of calculating a three-dimensional shape based on the calculation result of the second step.

第15の発明は、第14の発明において、さらに、被計測物の載置時に載置位置を測定し、基準位置にない場合には、音声及び/又は文字・画像情報を画面パネルに表示することにより通知する工程を有することを特徴とする。   In a fifteenth aspect based on the fourteenth aspect, the mounting position is measured when the object to be measured is mounted, and if the measured object is not at the reference position, the voice and / or text / image information is displayed on the screen panel. It has the process of notifying by this.

第16の発明は、第14又は15の発明において、前記被計測物が、手又は足であることを特徴とする。   According to a sixteenth aspect, in the fourteenth or fifteenth aspect, the object to be measured is a hand or a foot.

本発明においては、LED光源と拡散板を使用することにより、もともと消費電力が少ないLED光源を最小の配置数とすることができ、しかも高価な面発光光源を用いる必要がないため、コスト性に優れる。   In the present invention, by using the LED light source and the diffusion plate, it is possible to minimize the number of LED light sources that originally have low power consumption, and it is not necessary to use an expensive surface emitting light source. Excellent.

また、拡散板を使用することにより、光を拡散させるために光源と手を置く基準面との距離を取る必要がないため、装置構成を小型化することができる。
また、レーザー光を用いた装置構成においても、漏洩防止の機構を設けることにより、安全性を確保している。
さらには、従来装置と比べ計測時間を大幅に短縮することができた。
Further, by using the diffusion plate, it is not necessary to take a distance between the light source and the reference surface on which the hand is placed in order to diffuse the light, so that the apparatus configuration can be reduced in size.
Even in an apparatus configuration using laser light, safety is ensured by providing a mechanism for preventing leakage.
Furthermore, the measurement time can be greatly shortened compared with the conventional apparatus.

本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて説明する。
1.装置構成
まず、本発明に係る装置の基本構成を、図3〜7を用いて説明する。図3に示すように、本発明に係る装置は、被計測者に誘導アナウンスを行うための表示画面兼タッチパネル(6)と、撮像用CCDカメラ(1)(図示せず)と、被計測物を下方から照らすLED光源(37)と、拡散板(22)と、被計測物を上方から照らすラインレーザー光投光装置(37)と、投光装置駆動用のサーボモータ(8)とから構成される。また、図示していないが、被計測者に被計測物の載置状況を通知する音声出力装置(6)も有する。
The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
1. Device Configuration First, the basic configuration of a device according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the apparatus according to the present invention includes a display screen / touch panel (6) for performing a guidance announcement to a person to be measured, a CCD camera for imaging (1) (not shown), and an object to be measured. LED light source (37) that illuminates from below, diffuser plate (22), line laser light projector (37) that illuminates the object to be measured from above, and servo motor (8) for driving the projector Is done. Moreover, although not shown in figure, it also has an audio | voice output apparatus (6) which notifies a to-be-measured person the mounting condition of a to-be-measured object.

図4は本発明に係る装置を横から見た図である。CCDカメラ(1)には、フィルタ(39)が取り付けられており、照射するレーザー光の中心波長(例えば635nm)±10nm程度の波長の光しか透過させないことにより、外乱光によるノイズを低減している。
上記各部材を収納する筐体(20)は、測定者の手を挿入する挿入口(21)が設けられており、筐体(20)内部には測定する手を載置する拡散板(22)が設けられており、拡散板(22)には被計測者が手の位置を決めるための凸状基準線である手首ストッパー(38)が設けられている。上記筐体(20)の上部に配置されたライン投光装置(36)は、公知のレーザー光源(例えば、株式会社オーディオテクニカ社製LM-6)であり、サーボモータ(8)により回転制御される。
FIG. 4 is a side view of the apparatus according to the present invention. The CCD camera (1) is equipped with a filter (39), which reduces the noise caused by ambient light by transmitting only light with a wavelength of the center wavelength (eg, 635 nm) ± 10 nm of the irradiated laser light. Yes.
The housing (20) for housing each member is provided with an insertion port (21) for inserting a measurer's hand, and a diffusion plate (22) for placing the hand to be measured is placed inside the housing (20). ) And a wrist stopper (38), which is a convex reference line for the measurement subject to determine the position of the hand, is provided on the diffusion plate (22). The line projector (36) disposed at the upper part of the housing (20) is a known laser light source (for example, LM-6 manufactured by Audio-Technica Co., Ltd.), and is rotationally controlled by a servo motor (8). The

図5は、上方から拡散板(22)を見た図面である。被計測物である手の外形を取得するために、25個のLED光源(例えばLumileds Lighting社製HP-WT-MH又はKingbright社製L-7676CSEC-H)が配置されており、各LED光源からの光が拡散された状態を示している。拡散板(22)の材質としては、例えばポリアセタールが考えられる。結晶性プラスチックで透明性が高く、光の拡散が大きいことを特徴とするためである。   FIG. 5 is a view of the diffusion plate (22) viewed from above. 25 LED light sources (for example, Lumileds Lighting's HP-WT-MH or Kingbright's L-7676CSEC-H) are arranged to obtain the external shape of the hand being measured. This shows a state in which the light of the light is diffused. As a material of the diffusion plate (22), for example, polyacetal can be considered. This is because it is a crystalline plastic and has high transparency and large light diffusion.

図6は、本発明に係る立体計測装置の横断面図であり、ライン光が筐体(20)の外に出ないように、光漏洩防止板(41)を設けた構成の例である。ライン投光装置(36)から照射されるレーザー光はソフトウェア及びストッパーにより、拡散板(22)外を照射しないように制御されるが、光漏洩防止板(41)を設けることにより、確実にレーザー光の漏洩を防止することができる。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the three-dimensional measuring apparatus according to the present invention, which is an example of a configuration in which a light leakage prevention plate (41) is provided so that line light does not go out of the housing (20). The laser light emitted from the line projector (36) is controlled by the software and stopper so as not to irradiate the outside of the diffuser plate (22). Light leakage can be prevented.

図7は、本発明に係る立体計測装置のシステムのブロック図である。本発明に係る装置は汎用的なパーソナルコンピュータをその構成要素の一部としており、計測装置を制御するほか、計測装置が取得した計測データはインターネット又はLANを介してデータベースサーバーに転送すること、CD-RW等の記憶媒体によりデータ連携を図ること、被計測者に個人データの記憶媒体を提供することなどの機能を実現することができる。
本立体計測装置を制御するプログラムは、被計測者の個人情報を入力するためのパーソナルデータ入力プログラムと、レーザー光を規則通りに照射するためにモータ駆動命令を出し、計測装置の作動を制御する撮像用プログラムと、撮像された画像を形状データに変換し、計測データにもとづき必要寸法を計算し、計算結果をデータエリアに記憶させるための演算プログラムとで構成されている。
また、計測時に付加的に入力されるパーソナルデータ又は計測データに基づき、検索又は検索設定範囲内での平均、最大、最小データを計測結果に加えて蓄積することも可能である。
FIG. 7 is a block diagram of the system of the three-dimensional measuring apparatus according to the present invention. The apparatus according to the present invention includes a general-purpose personal computer as a part of its constituent elements, and controls the measurement apparatus. In addition, the measurement data acquired by the measurement apparatus is transferred to the database server via the Internet or LAN, and the CD. Functions such as data linkage using a storage medium such as -RW and provision of a personal data storage medium to the measurement subject can be realized.
The program for controlling the three-dimensional measuring device is a personal data input program for inputting personal information of the person to be measured, and a motor drive command for irradiating laser light regularly, and controls the operation of the measuring device. The imaging program includes an imaging program and an arithmetic program for converting a captured image into shape data, calculating a necessary dimension based on measurement data, and storing the calculation result in a data area.
Further, based on personal data or measurement data additionally input at the time of measurement, it is also possible to accumulate average, maximum, and minimum data within a search or search setting range in addition to the measurement result.

なお、上記計測装置は登録された秘密鍵を持ち、採取されたデータを記録する際にこの計測装置で採取された証明となる電子署名を付加された上でデータ登録され、上記の秘密鍵に対応した公開鍵により署名の正当性を認められた計測データのみで構成されるデータベースとすることが好ましい。   The measuring device has a registered secret key, and when the collected data is recorded, the electronic signature as a proof collected by the measuring device is added and the data is registered. It is preferable that the database is composed only of measurement data whose signature is confirmed by the corresponding public key.

2.撮像手法
立体画像の撮像は、従来公知の「光切断法」(例えば、井口征士、佐藤宏介著「3次元画像計測」照晃堂)によって行う。手の各部位の推定は、従来の方法では、手の甲側の画像と三次元計測結果を用いて手の輪郭線を抽出した結果から求めていた。具体的には、手の輪郭線の曲率に注目し、曲率が大きく変化する部分が指の先や付け根であることを利用して指の位置を推定していた。また、手の付け根についても同様に曲率を用いて求めていた。しかし、本発明は、ライン光により立体計測を行い、輪郭線の抽出は拡散板の裏側からLED光源を照射した際の影を撮像したものを利用する。
2. Imaging Method Stereoscopic imaging is performed by a conventionally known “light cutting method” (for example, “Three-dimensional image measurement” by Shoji Iguchi and Kosuke Sato “Sheraido”). In the conventional method, each part of the hand is estimated from the result of extracting the contour line of the hand using the back side image and the three-dimensional measurement result. Specifically, attention is paid to the curvature of the contour of the hand, and the position of the finger is estimated using the fact that the portion where the curvature greatly changes is the tip or root of the finger. Similarly, the base of the hand was also calculated using the curvature. However, in the present invention, three-dimensional measurement is performed using line light, and the contour line is extracted using an image of a shadow when the LED light source is irradiated from the back side of the diffusion plate.

「光切断法」により、1本のスリット光をカメラで撮影し、その撮像から高さを求める方法は、図8に示すように、ライン光と対象面の角度θ、スリット光が対象に照射された場合のカメラの視線と対象面がなす角度θ、対象面でのライン光照射位置と、視線位置の距離をLとすると、高さDは次の式1で求められる。 As shown in FIG. 8, the method of photographing one slit light with a camera by the “light cutting method” and obtaining the height from the image is directed to the angle θ 1 between the line light and the target surface, and the slit light. When the angle θ 2 formed between the line of sight of the camera and the target surface when irradiated and the distance between the line light irradiation position on the target surface and the line of sight position is L, the height D is obtained by the following equation (1).

また、複数本のライン光が照射される構成とした場合には、各ライン光に対して上記の式1を適用して高さを求めていくことになるが、その際に画像中にある光がどのライン光に対応するかを決定する必要がある。この問題を解決するためにコード化パターン法を用いるか、手の形状に関する制約条件を用いることとなる。ここで、θはミラーの回転角度とライン光によって求めることが可能であり、θはCCDカメラの画素により求めることが可能である。さらに、Lについても、対象面に照射した各ライン光がCCDカメラのどの画素に見えているかという初期位置をあらかじめ記憶しておけば簡単に求めることができる。 Further, in the case of a configuration in which a plurality of line lights are irradiated, the above formula 1 is applied to each line light to obtain the height. It is necessary to determine which line light the light corresponds to. In order to solve this problem, a coding pattern method is used, or constraints on the shape of the hand are used. Here, θ 1 can be obtained from the rotation angle of the mirror and the line light, and θ 2 can be obtained from the pixel of the CCD camera. Further, L can be easily obtained by storing in advance the initial position of which pixel of the CCD camera each line light irradiated on the target surface is seen.

そこで、初期設定によって、θ、θと初期位置をあらかじめ求めておくことで、計測時にはライン光がカメラのどの画素に見えているかを調べるだけで高さを求めることが可能となる。 Therefore, by obtaining the initial positions θ 1 and θ 2 in advance by initial setting, it is possible to obtain the height simply by examining which pixel of the camera the line light is seen at the time of measurement.

拡散板上に掌側が接触するように載置した手を、拡散板の裏側からのLED光照射時に二次元画像を撮像し、ライン光照射時に三次元画像を撮像し、それらの撮像を画像処理した上で合成し、立体寸法を計測し、その計測結果にもとづき手袋の型紙を作成するか、計測結果を蓄積したものを手袋型紙の製造用データベースとする。   A hand placed on the diffuser so that the palm side is in contact takes a two-dimensional image when irradiating LED light from the back side of the diffuser, a three-dimensional image is taken when irradiating line light, and these images are processed by image processing. Then, the three-dimensional dimensions are measured and a three-dimensional dimension is measured, and a glove paper pattern is created based on the measurement result, or a database for manufacturing the glove paper pattern is stored.

本発明によれば、例えばイージーオーダーにより手袋を製作するための手の立体形状データ又は必要長さを得るために応用することができる。そのために、手の形状画像も撮像し、手袋製造に必要となる手の部位を簡単にかつ正確に計測することができる。これらの計測データを蓄積し、例えば成人男子の手の形がどのようなものであるか、それを定量的に示す基本データの作成に寄与することができる。通常のカメラ撮像では前腕と手首の境界を判別するための特徴がほとんどないので、撮像を行う前に基準位置に手を配置してもらうためのアナウンスを行う。   According to the present invention, it can be applied to obtain three-dimensional shape data of a hand or a necessary length for producing a glove, for example, by an easy order. Therefore, a hand shape image can also be taken, and a hand part necessary for glove manufacture can be measured easily and accurately. These measurement data can be accumulated to contribute to the creation of basic data that quantitatively indicates, for example, the shape of an adult male hand. Since normal camera imaging has few features for distinguishing the boundary between the forearm and wrist, an announcement is made to have the hand placed at the reference position before imaging.

3.画像処理
次に、図9〜11により、画像の処理方法を説明する。
《平面画像の処理》
平面画像による計測にもとづく測定寸法の種類としては、各指の長さ、手長等が有り、図9上の、A、Bをあらかじめ計測しておき撮像された各ポイントが写される画像の位置からXY座標系への位置変換が行えるようにしておき、平面画像の処理は各画素の位置をXY絶対座標系に換算した平面データにしてから行う。なお、レンズの収差補正のためにはさらに多くのポイントを設けておいてもよい。また、立体画像の撮像時に、ライン光が拡散板で反射して立体計測時に計測の障害になるのを防ぐため平面撮像した後、絶対座標に変換した手の領域以外は、立体側側撮像からマスクする操作を行うことが好ましい。
3. Image Processing Next, an image processing method will be described with reference to FIGS.
《Planar image processing》
The types of measurement dimensions based on the measurement using the planar image include the length of each finger, the length of the hand, etc., and the position of the image where each point captured by measuring A and B in FIG. The position of each pixel can be converted into the XY coordinate system, and the processing of the plane image is performed after converting the position of each pixel into plane data converted into the XY absolute coordinate system. It should be noted that more points may be provided for lens aberration correction. In addition, when capturing a stereoscopic image, the line light is reflected on the diffuser plate to prevent the measurement from being obstructed during stereoscopic measurement. It is preferable to perform a masking operation.

《立体画像の処理》
立体画像の撮像にあたっては、平面画像と同じく、図10上の、A、B寸法はあらかじめ計測しておき撮像された各ポイントが写される画素の位置から基準点からのXYZ絶対座標系への位置変換が行えるようにしておく。また、平面画像の撮像の場合と同様に、レンズの収差補正のためにはさらに多くのポイントを設けておいてもよい。
《Stereoscopic image processing》
In capturing a three-dimensional image, the dimensions A and B on FIG. 10 are measured in advance as in the case of a planar image, and the position of the pixel where each captured point is copied from the reference point to the XYZ absolute coordinate system. Make sure that position conversion is possible. Further, as in the case of capturing a planar image, more points may be provided for correcting the aberration of the lens.

《画像の合成と立体寸法計測》
図11に示すように、上記の処理をなされた平面画像と立体画像とを、以下の工程を経てデータリンクする。
(i)初期設定:板上にいくつかのポイントを置き、それがCCDカメラのどの画素に写るかをあらかじめ調べる。
(ii)画素位置対応:(i)からLED光照射時の撮像の各画素で見えている点が、ライン光照射時の撮像の各画素のどの位置で見えるかを特定できるようにしておく。
(iii)LED光照射時の画像で計測位置・箇所を特定・選択
(iv)ライン光照射時の撮像との計算により、2.5次元(それぞれの二次元位置とその高さ)を計測する。
(v)ライン光照射時の座標値とLED光源照射時の座標値の整合性を(i)(ii)による補正によりとる。
(vi)(iii)の計測位置での高さから立体形状の断面の輪郭線を出して必要寸法を得る。したがって、立体画像から計測された立体データと平面画像から計測された平面形状データ、どちらも基準点からのXY、又はXYZ絶対座標系になっているので単純にデータ合成することができる。
《Image composition and three-dimensional measurement》
As shown in FIG. 11, the planar image and the three-dimensional image that have been subjected to the above processing are data-linked through the following steps.
(i) Initial setting: Place some points on the board and check in advance which pixel of the CCD camera it is.
(ii) Corresponding to pixel position: From (i), it is possible to specify at which position of each pixel of image pickup at the time of line light irradiation the point visible at each pixel of image pickup at the time of LED light irradiation is specified.
(iii) Specify / select measurement position / location with LED light irradiation image
(iv) Measure 2.5 dimensions (each 2D position and its height) by calculation with imaging at the time of line light irradiation.
(v) Consistency between the coordinate value at the time of line light irradiation and the coordinate value at the time of LED light source irradiation is obtained by correction according to (i) and (ii).
(vi) From the height at the measurement position of (iii), a contour of a three-dimensional cross section is drawn to obtain a necessary dimension. Therefore, since both the stereoscopic data measured from the stereoscopic image and the planar shape data measured from the planar image are in the XY or XYZ absolute coordinate system from the reference point, the data can be simply combined.

平面画像の処理により設定した特徴点から必要な立体形状寸法の断面の輪郭を抽出し、外周寸法を計測する。図で示しているのは手囲寸法で小指の付け根と手首の間を三等分した点の手首側の点と人指し指の外側の付け根と親指の内側の付け根を二等分した点を結ぶ周囲長の計測を表示する。なお、ライン光が当たらない掌側の陰は楕円近似を用いることで対応する。   The outline of a cross section having a necessary three-dimensional shape dimension is extracted from the feature points set by the processing of the planar image, and the outer peripheral dimension is measured. The figure shows the circumference that connects the point on the wrist side divided into three parts between the base of the little finger and the wrist, and the point that bisected the outer base of the index finger and the base of the thumb in the hand size. Display long measurements. Note that the shadow on the palm side where the line light does not strike is dealt with by using an elliptical approximation.

4.計測方法
次に、図12のフローチャートを参考に、本発明の立体計測装置を用いて手の立体形状を計測する方法を説明する。
まず、手を置く位置に関する注意事項が、図13に示すように文字とイラストで画面上に表示され、同時に音声によるアナウンスが流れる(STEP1)。被計測者は、被計測物である手の平を拡散板上に配置する(STEP2)。このとき、図14に示すように、画面には拡散板上の手の状態がリアルタイムに表示され、被計測者は、手の位置を正しいかどうかを確認することができる(STEP3)。被計測者(または操作をする第三者)は、正しい位置に手を置いているかどうかの判断を行い(STEP4)、位置が不適切な場合は被計物である手の位置を修正する(STEP5)。手の配置位置が正しくなったら、信号入力装置は、ライン光発生器とサーボモータを制御して、上方からライン光を照射した状態で立体画像を撮像する(STEP6)。この際、サーボモータの回転ピッチは予め設定されており、精度を必要とする部分(例えば手の甲部分)は細かいピッチ(例えば0.288°)であり、精度を必要としない部分(例えば指部分)は荒いピッチ(例えば0.720°)でライン光が照射され、全体で80本のライン光による画像80枚を取得する。
4). Measurement Method Next, a method for measuring the three-dimensional shape of the hand using the three-dimensional measurement apparatus of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, as shown in FIG. 13, notes regarding the position where the hand is placed are displayed on the screen as characters and illustrations, and at the same time, a voice announcement flows (STEP 1). The person to be measured places the palm as the object to be measured on the diffusion plate (STEP 2). At this time, as shown in FIG. 14, the state of the hand on the diffusion plate is displayed on the screen in real time, and the measurement subject can confirm whether or not the position of the hand is correct (STEP 3). The person to be measured (or the third party who performs the operation) determines whether the hand is in the correct position (STEP 4), and corrects the position of the hand that is the object to be measured if the position is inappropriate (STEP 4) STEP5). When the hand placement position is correct, the signal input device controls the line light generator and the servo motor to capture a three-dimensional image while irradiating the line light from above (STEP 6). At this time, the rotation pitch of the servo motor is set in advance, the portion requiring accuracy (for example, the back of the hand) has a fine pitch (for example, 0.288 °), and the portion not requiring accuracy (for example, the finger portion) is rough. Line light is irradiated at a pitch (for example, 0.720 °), and 80 images of 80 line lights in total are acquired.

立体画像取得後、拡散板の下に配置された照明光源が点灯され、平面画像を撮像する(STEP7)。撮像した平面画像からまずは手の輪郭線を算出する。具体的には、手のない状態で撮像した画像から、手のある状態の画像を差分し、その結果画像を2値化処理することによって手の輪郭線(領域)を抽出する。指の部位の推定方法は、従来通り輪郭線の曲率であり、前腕と手首の境界、手囲いの親指側の開始点は、手囲いの親指側の開始点、及び前腕と手首の境界:ストッパーに密着している部分の手首側の端とする。これらの算出結果にもとづいて、推定部位間の2次元距離を算出する(STEP8)。   After obtaining the stereoscopic image, the illumination light source arranged under the diffusion plate is turned on to capture a planar image (STEP 7). First, the contour of the hand is calculated from the captured planar image. Specifically, a hand contour line (region) is extracted by subtracting an image with a hand from an image captured without a hand and binarizing the resulting image. The estimation method of the finger part is the curvature of the contour line as before, the boundary between the forearm and wrist, the starting point on the thumb side of the hand enclosure, the starting point on the thumb side of the hand enclosure, and the boundary between the forearm and wrist: stopper The end on the wrist side of the part that is in close contact with. Based on these calculation results, a two-dimensional distance between the estimated parts is calculated (STEP 8).

次に、手の領域以外の拡散板上で発生するライン光の反射成分を除去するために、先の80枚の画像から手の領域の画像のみを切り出す処理を行う。手の領域のみのライン光画像が得られると、そこからライン光を抽出しその重心位置を求める。具体的には、横方向の成分に感度のある2階差分処理を行った後、2値化処理して得られた成分について、縦方向の輝度値の加重平均を行って重心位置を求める。さらに求めた重心位置からカメラの視線角度を求め、それを前記式(1)に代入することで高さ方向を求める(STEP9)。なお、STEP7〜9の順番は、7-8-6-9の順で行ってもよいし、7-6-8-9の順で行ってもよい。   Next, in order to remove the reflection component of the line light generated on the diffusing plate other than the hand region, a process of cutting out only the hand region image from the previous 80 images is performed. When the line light image of only the hand region is obtained, the line light is extracted from the line light image to obtain the position of the center of gravity. Specifically, after performing the second-order difference process that is sensitive to the horizontal component, the weighted average of the luminance values in the vertical direction is performed on the component obtained by the binarization process to obtain the barycentric position. Further, the viewing angle of the camera is obtained from the obtained position of the center of gravity, and the height direction is obtained by substituting it into the equation (1) (STEP 9). In addition, the order of STEP7-9 may be performed in the order of 7-8-6-9, and may be performed in the order of 7-6-8-9.

上記の処理の結果、高さ計測と各部位の位置推定、推定部位間の二次元的な距離が求められる。そこで、手囲いなどの立体的な形状値については、計測した高さと各部位の位置から立体的な断面の輪郭の外周寸法を求める(STEP10)。最後に、これら求めた計測結果と画像を表示し、計測データを外部記憶装置に保存する事で、1人の形状計測が終了することになる(STEP11)。
本発明によれば、撮像に20〜30秒、計算に25〜30秒程度で計測を行うことができた。
As a result of the above processing, height measurement, position estimation of each part, and two-dimensional distance between the estimated parts are obtained. Therefore, for a three-dimensional shape value such as a hand enclosure, the outer dimension of the contour of the three-dimensional cross section is obtained from the measured height and the position of each part (STEP 10). Finally, the obtained measurement results and images are displayed, and the measurement data is stored in the external storage device, whereby one person's shape measurement is completed (STEP 11).
According to the present invention, measurement can be performed in about 20 to 30 seconds for imaging and about 25 to 30 seconds for calculation.

なお、上記説明は手の立体計測に関する説明に特化したが、足についても全く同様の手法で立体計測を行うことができるのは言うまでもない。
以下では、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
In addition, although the said description specialized in the description regarding the three-dimensional measurement of a hand, it cannot be overemphasized that a three-dimensional measurement can be performed also about a leg | foot with the completely same method.
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

図15は、実施例1に係る装置構成図であり、同図において、(13)は高輝度LEDをマトリックス状に配置したものを光源とし、シリンドリカルレンズ(14)と凸レンズ(15)を経路に配置し、手の甲付近にスリット光(16)を設定された間隔で発生させるLEDスリット光投光装置(18)であり、(17)は投光装置からのスリット光を手の甲方向に屈折させる反射鏡であり、(8)は反射鏡を固定するとスリット光を受光できない箇所が発生するためのミラー駆動用のモータである。
拡散板(22)には、基準線が引かれており、左右の光センサ(5)は被計測者の手の配置位置にずれがある場合には信号をCPUへ送信し、CPUは音声及び画面パネルに表示された画像・文字情報によって、位置の修正を促す。
FIG. 15 is a block diagram of an apparatus according to the first embodiment. In FIG. 15, (13) uses a high-brightness LED arranged in a matrix as a light source, and a cylindrical lens (14) and a convex lens (15) as a path. LED slit light projector (18) that is arranged and generates slit light (16) at a set interval near the back of the hand, (17) is a reflector that refracts the slit light from the projector toward the back of the hand (8) is a mirror driving motor for generating a portion where slit light cannot be received when the reflecting mirror is fixed.
A reference line is drawn on the diffuser plate (22), and the left and right optical sensors (5) send a signal to the CPU when there is a deviation in the position of the measurement subject's hand. The user is prompted to correct the position based on the image / character information displayed on the screen panel.

筐体(20)内部上方に配置され、手の甲側上部に複数のスリット光(16)を照射するLEDスリット光投光装置(18)は詳しくは、マトリックス状に配置された高輝度LEDから指向性をもって発行させた光を被検査体である手の甲付近で平行な複数のライン状になるように1方向には拡散、それとクロスする方向には収束するようにシリンドリカルレンズ(14)と凸レンズ(15)を配置され、光の経路上にモータ(8)に取り付けられた反射鏡(17)により反射させ、モータ(8)の制御によって手の全域にわたって計測可能に構成されている。
上記LEDスリット投光装置(18)によると、LEDで作られた4本のスリット光(16)は反射鏡(17)によって下方に向きを変え、手に照射される。反射鏡(17)を回転させることでスリット光(16)を図15の左右方向に移動するため、手全体に対してスリット光(16)を照射することが可能となり、また、回転する反射鏡(17)を用いることによって、LED光源(13)、シリンドリカルレンズ(14)、凸レンズ(15)、反射鏡(17)、CCDカメラ(1)をほぼ同じ高さに配置することが可能となり、立体計測のための光学系がコンパクトに構成できる。
The LED slit light projector (18), which is arranged in the upper part of the housing (20) and irradiates multiple slit lights (16) on the upper part of the back of the hand, is more direct from the high-brightness LEDs arranged in a matrix The cylindrical lens (14) and the convex lens (15) are diffused in one direction so as to form a plurality of parallel lines near the back of the hand, which is the object to be inspected, and converged in the direction crossing it. Is reflected by a reflecting mirror (17) attached to the motor (8) on the light path, and can be measured over the entire hand by the control of the motor (8).
According to the LED slit projector (18), the four slit lights (16) made of LEDs are turned downward by the reflecting mirror (17) and irradiated to the hand. Since the slit light (16) is moved in the left-right direction in FIG. 15 by rotating the reflecting mirror (17), it is possible to irradiate the entire hand with the slit light (16), and the rotating reflecting mirror By using (17), it becomes possible to arrange the LED light source (13), cylindrical lens (14), convex lens (15), reflector (17), CCD camera (1) at almost the same height. The optical system for measurement can be configured compactly.

また、割り出し制御される反射鏡駆動用のモータ(8)と、モータを駆動する反射鏡駆動部と、反射鏡角度信号を反射鏡駆動部に出力する入力装置と、反射鏡(17)の角度に応じた反射鏡角度信号を出力するミラー駆動部と、反射鏡駆動部からの反射鏡角度信号にもとづいてLEDスリット光投光装置(18)のLEDを点灯制御し、立体画像が撮像される。LED光源(37)は、LEDスリット投光装置(18)と択一的に点灯制御され、平面画像が撮像される。また、LEDスリット光投光装置(18)及びLED光源(37)の波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタ(図示せず)をCCDカメラ(1)の前面に設置し、外光に影響されずに安定した撮像を可能に構成されている。なお、本装置では、オレンジ色の高輝度LEDを使用し、CCDカメラ(1)前面に赤色透過フィルタを使用したが、高輝度赤外LEDと赤外光フィルタをバンドパスフィルタとして利用すれば、さらに外光の影響を受けにくく好ましい。
なお、本実施例では反射鏡を用いた投光装置を用いた構成例を示しているが、投光装置を直接モータ(8)で駆動させる方式としてもよい。
In addition, the reflector driving motor (8) to be indexed, the reflecting mirror driving unit that drives the motor, the input device that outputs the reflecting mirror angle signal to the reflecting mirror driving unit, and the angle of the reflecting mirror (17) A mirror drive unit that outputs a reflector angle signal according to the light source, and lighting control of the LED of the LED slit light projector (18) based on the reflector angle signal from the reflector drive unit, and a three-dimensional image is captured . The LED light source (37) is alternatively controlled to be turned on with the LED slit projector (18), and a planar image is taken. In addition, a band-pass filter (not shown) that allows only the light of the LED slit light projector (18) and LED light source (37) to pass through is installed in front of the CCD camera (1), and is affected by external light. Therefore, stable imaging can be performed. In this device, an orange high-brightness LED is used, and a red transmission filter is used on the front of the CCD camera (1), but if a high-brightness infrared LED and an infrared light filter are used as a bandpass filter, Furthermore, it is less susceptible to the influence of external light.
In addition, although the present Example shows the structural example using the light projector using a reflecting mirror, it is good also as a system which drives a light projector directly with a motor (8).

本実施例は、被計測物の載置場所確認用鏡を設けた構成の立体計測装置である。
図16に示すように、拡散板(3)の手前(被検査者側)には、拡散板(3)より低い位置に載置場所確認用鏡(4)が設けられており、拡散板(3)上に載せた被検査者の手の拡散板(3)よりはみ出した部分を、検査者または被検査者が視認できるようになっている。
拡散板(3)上に手を載せた被検査者は、載置場所確認用鏡(4)に映し出された像を見ながら手を前後させ、掌と手首の境面が視認できる位置に合わせることにより、掌を拡散板の正確な位置に載置することができる。
なお、載置場所確認用鏡(4)は映像を視認しやすいように手前を低く傾斜させて設けるのが好ましい。
The present embodiment is a three-dimensional measurement apparatus having a configuration in which a mirror for confirming the placement location of an object to be measured is provided.
As shown in FIG. 16, a mounting location confirmation mirror (4) is provided at a position lower than the diffusion plate (3) in front of the diffusion plate (3) (inspected person side). 3) The inspector or the person to be inspected can visually recognize the portion protruding from the diffusion plate (3) of the hand of the person to be inspected placed on the top.
The examinee who placed his / her hand on the diffuser (3) moves his / her hand back and forth while looking at the image projected on the placement location confirmation mirror (4), so that the boundary between the palm and wrist is visible. Thus, the palm can be placed at an accurate position of the diffusion plate.
In addition, it is preferable that the mounting location confirmation mirror (4) is provided with the front inclined low so that an image can be easily seen.

本発明によれば、図17に示すような、ユーザーが店頭の測定器で手のサイズを測定し、インターネット経由で測定データを送信し、測定データに基づいて製品を製作するイージーオーダーシステムの構築が可能である。
また、本発明は手又は足の立体計測のみならず、立体計測が必要な任意の被計測物に適用できる。本発明の他の適用場面としては、既に販売中止となった機械部品の複製、整形外科における義手、義足の作成、コンピュータグラフィックスの元データの収集などが例示される。
According to the present invention, as shown in FIG. 17, an easy order system is constructed in which a user measures the size of a hand with a measuring instrument in a store, transmits measurement data via the Internet, and manufactures a product based on the measurement data. Is possible.
Further, the present invention can be applied not only to three-dimensional measurement of hands or feet, but also to any object to be measured that requires three-dimensional measurement. Other application scenes of the present invention include replicating machine parts that have already been discontinued, creation of prosthetic hands and orthopedic legs in orthopedics, and collection of original data of computer graphics.

従来の手の立体計測装置の概略図である。It is the schematic of the conventional hand three-dimensional measurement apparatus. レーザー光の漏洩防止手段の説明図である。It is explanatory drawing of the leakage prevention means of a laser beam. 手の立体計測装置の概略図である。It is the schematic of a three-dimensional measuring device of a hand. 手の立体計測装置の詳細図である。It is detail drawing of the three-dimensional measurement apparatus of a hand. 上方から拡散板を見た図面である。It is drawing which looked at the diffusion plate from the upper part. ライン光の漏洩防止板の説明図である。It is explanatory drawing of the leakage prevention board of a line light. 手の立体計測装置の実施例1のブロック図である。It is a block diagram of Example 1 of a solid measurement device of a hand. 光切断法の説明図である。It is explanatory drawing of a light cutting method. 平面画像の処理説明図である。It is processing explanatory drawing of a plane image. 立体画像の処理説明図である。It is processing explanatory drawing of a stereo image. 画像の合成方法の説明図である。It is explanatory drawing of the composition method of an image. 立体計測における処理手順である。It is a processing procedure in three-dimensional measurement. 手を配置する前のアナウンス画面の例である。It is an example of the announcement screen before arranging a hand. 手を配置した後のアナウンス画面の例である。It is an example of the announcement screen after arrange | positioning a hand. 実施例1に係る装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施例2に係る装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an apparatus according to a second embodiment. 本発明を用いたイージーオーダーシステムの適用モデルである。It is an application model of an easy order system using the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 撮像用CCDカメラ
4 載置場所確認用鏡
5 光センサー
6 音声部
7 画面パネル
8 位置決め用モータ
11 CPU
12 メモリ
13 光源
14 シリンドリカルレンズ
15 凸レンズ
16 スリット光
17 反射鏡
18 スリット光投光装置
20 筐体
21 挿入孔
22 拡散板
36 ライン光投光装置
37 LED光源
38 手首ストッパー
41 光漏洩防止板
100 モノクロCCDカメラ
101 ライン
102 リニアスライダ
103 照明パネル
104 制御装置
105 パソコン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CCD camera for image pick-up 4 Mirror for mounting location confirmation 5 Optical sensor 6 Sound part 7 Screen panel 8 Positioning motor
11 CPU
12 memory
13 Light source
14 Cylindrical lens
15 Convex lens
16 Slit light
17 Reflector
18 Slit light projector
20 enclosure
21 Insertion hole
22 Diffuser
36 line light projector
37 LED light source
38 Wrist stopper
41 Light leakage prevention plate
100 monochrome CCD camera
101 lines
102 Linear slider
103 Lighting panel
104 Control device
105 PC

Claims (11)

側を載置する透光性の拡散板を有する基準台と、基準台の下方に配置された照明用光源と、基準台に上方からライン光を照射する投光装置と、基準台の上方に配置された撮像手段と、手の挿入孔を有する本体とを備えた手袋を製造するための手の立体計測装置であって、
基準台は、前腕と手首の境界を規定する手首係止部材を有し、
投光装置から照射角度を変えながらライン光を複数回照射して撮像手段により手の各指および甲部分を含むライン光画像を複数取得する第1の手段と、
照明用光源から照明光を照射して撮像手段により手の平面影画像を取得する第2の手段と、
前記平面影画像に基づき輪郭線情報および指部位の位置推定情報を含む手の2次元形状情報を算出する第3の手段と、
前記各ライン光画像について手の断面の輪郭線情報を算出する第4の手段と、
前記手首係止部材の位置に基づき前腕と手首の境界を算出する第5の手段と、
前記2次元形状情報および前記各輪郭線情報から手の立体計測情報を算出する第6の手段とを備えることを特徴とする手の立体計測装置。
A reference table having a translucent diffuser plate on which the palm side is placed, an illumination light source disposed below the reference table, a light projecting device for irradiating the reference beam from above, and an upper part of the reference table A three-dimensional measuring device for a hand for manufacturing a glove comprising an imaging means arranged in a body and a body having a hand insertion hole,
The reference table has a wrist locking member that defines the boundary between the forearm and the wrist,
First means for irradiating line light multiple times while changing the irradiation angle from the light projecting device and acquiring a plurality of line light images including each finger and back part of the hand by the imaging means;
Second means for irradiating illumination light from an illumination light source and obtaining a plane shadow image of a hand by an imaging means;
Third means for calculating two-dimensional shape information of the hand including contour line information and finger part position estimation information based on the planar shadow image;
A fourth means for calculating contour information of the cross section of the hand for each line light image;
A fifth means for calculating a boundary between the forearm and the wrist based on the position of the wrist locking member;
A three-dimensional measurement apparatus for a hand, comprising: sixth means for calculating three-dimensional measurement information of the hand from the two-dimensional shape information and each of the outline information.
前記基準台は、基準点を有する拡散板であり、基準点に基づき前記平面影画像および前記各ライン光画像を絶対座標系に変換する手段を備えることを特徴とする請求項1の手の立体計測装置。   The three-dimensional hand of claim 1, wherein the reference table is a diffusion plate having a reference point, and includes means for converting the planar shadow image and each line light image into an absolute coordinate system based on the reference point. Measuring device. 前記照明用光源は、前記基準台上における光輪の外周が概ね隣接するように配置される複数のLED光源からなることを特徴とする請求項1または2の手の立体計測装置。   The three-dimensional measuring apparatus for a hand according to claim 1 or 2, wherein the illumination light source includes a plurality of LED light sources arranged so that outer peripheries of halos on the reference table are substantially adjacent to each other. 前記第1の手段は、指部分へのピッチを荒くし、その他の部分へのピッチを細かくしてライン光を照射することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの手の立体計測装置。   4. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the first means irradiates the line light with a rough pitch to the finger part and a fine pitch to the other part. . 前記第4の手段は、ライン光画像から手の領域の画像のみを切り出し、当該手の領域の画像からライン光を抽出しその重心位置を求め、その重心位置から撮像手段の視線角度を求めて光切断法により高さ情報を各ライン光画像について算出することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの手の立体計測装置。   The fourth means cuts out only the image of the hand region from the line light image, extracts the line light from the image of the hand region, obtains the position of the center of gravity, and obtains the line-of-sight angle of the imaging means from the position of the center of gravity. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein height information is calculated for each line light image by a light cutting method. 透光性の拡散板を有する基準台上に側を載置し、基準台の上方に配置された撮像手段により撮像して手袋の製造するための手の立体計測を行う方法であって、
基準台は、前腕と手首の境界を規定する手首係止部材を有し、
基準台上に載置された手に、基準台の上方に配置された投光装置から照射角度を変えながらライン光を複数回照射して撮像手段により手の各指および甲部分を含むライン光画像を複数取得する第1の工程と、
基準台の下方に配置された照明用光源から照明光を照射して撮像手段により手の平面影画像を取得する第2の工程と、
前記平面影画像に基づき輪郭線情報および指部位の位置推定情報を含む手の2次元形状情報を算出する第3の工程と、
前記各ライン光画像について手の断面の輪郭線情報を算出する第4の工程と、
前記手首係止部材の位置に基づき前腕と手首の境界を算出する第5の工程と、
前記2次元形状情報および前記各輪郭線情報から立体計測情報を算出する第6の工程を含んでなる手の立体計測方法。
A method for performing three-dimensional measurement of a hand for manufacturing a glove by placing a palm side on a reference table having a translucent diffuser plate and imaging by an imaging means disposed above the reference table,
The reference table has a wrist locking member that defines the boundary between the forearm and the wrist,
Line light including each finger and back part of the hand by the imaging means by irradiating the hand placed on the reference table a plurality of times with the line light from the light projecting device arranged above the reference table while changing the irradiation angle A first step of acquiring a plurality of images;
A second step of irradiating illumination light from an illumination light source disposed below the reference table and acquiring a plane shadow image of the hand by the imaging means;
A third step of calculating two-dimensional shape information of the hand including contour line information and finger part position estimation information based on the planar shadow image;
A fourth step of calculating the contour information of the cross section of the hand for each line light image;
A fifth step of calculating a boundary between the forearm and the wrist based on the position of the wrist locking member;
A three-dimensional measurement method for a hand comprising a sixth step of calculating three-dimensional measurement information from the two-dimensional shape information and each contour information.
前記基準台は、基準点を有する拡散板であり、
前記第1の工程において、前記各ライン光画像を前記基準点に基づき絶対座標系に変換し、
前記第2の工程において、前記平面影画像を前記基準点に基づき絶対座標系に変換することを特徴とする請求項6の手の立体計測方法。
The reference table is a diffusion plate having a reference point,
In the first step, each line light image is converted into an absolute coordinate system based on the reference point ,
The three-dimensional measurement method for a hand according to claim 6, wherein, in the second step, the planar shadow image is converted into an absolute coordinate system based on the reference point .
前記照明用光源は、前記基準台上における光輪の外周が概ね隣接するように配置される複数のLED光源からなることを特徴とする請求項6または7の手の立体計測方法。   The three-dimensional measurement method for a hand according to claim 6 or 7, wherein the illumination light source includes a plurality of LED light sources arranged so that outer circumferences of halos on the reference table are substantially adjacent to each other. 前記第1の工程において、指部分へのピッチを荒くし、その他の部分へのピッチを細かくしてライン光を照射することを特徴とする請求項6ないし8のいずれかの立体計測方法。   9. The three-dimensional measurement method according to claim 6, wherein in the first step, the line light is irradiated with a rough pitch to the finger portion and a fine pitch to the other portion. 前記第4の工程において、ライン光画像から手の領域の画像のみを切り出し、当該手の領域の画像からライン光を抽出しその重心位置を求め、その重心位置から撮像手段の視線角度を求めて光切断法により高さ情報を各ライン光画像について算出することを特徴とする請求項6ないし9のいずれかの手の立体計測方法。   In the fourth step, only the image of the hand region is cut out from the line light image, the line light is extracted from the image of the hand region, the centroid position is obtained, and the line-of-sight angle of the imaging unit is obtained from the centroid position. 10. The three-dimensional measurement method according to claim 6, wherein height information is calculated for each line light image by a light cutting method. 請求項6ないし10のいずれかの立体計測法により取得した手の立体寸法に基づき作成した手袋の型紙を用いて手袋を製造することを特徴とする手袋の製造方法。   A glove manufacturing method comprising manufacturing a glove using a glove pattern created based on a three-dimensional dimension of a hand obtained by the three-dimensional measurement method according to claim 6.
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