JP2000182063A - 三次元の対象に関するデ―タを引き出すための処理方法及びシステム - Google Patents

三次元の対象に関するデ―タを引き出すための処理方法及びシステム

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JP2000182063A
JP2000182063A JP11309463A JP30946399A JP2000182063A JP 2000182063 A JP2000182063 A JP 2000182063A JP 11309463 A JP11309463 A JP 11309463A JP 30946399 A JP30946399 A JP 30946399A JP 2000182063 A JP2000182063 A JP 2000182063A
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grid
face
curve
projection
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JP11309463A
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English (en)
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Etienne Pierre Philiponet
ピエール フィリポネ エティエンヌ
Julien Serge Roger
セルジュ ロジェ ジュリアン
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Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1077Measuring of profiles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象の表現を得るために三次元での対象に関
するデータを引き出し、対象の表現が如何なる角度でも
見られ、歪ませられるように対象の表現を得る。 【解決手段】 グリッドを通して一の主方向に光線を用
いて対象上でグリッド投影を得るために対象の少なくと
も一部分を照明し;光軸が光線の主方向と90゜と等し
い又はそれより小さい角度をなすように配置された記録
装置を用いてショットを撮影することにより照明された
対象の一部分の少なくとも一枚の画像を記録し;グリッ
ド投影に対応する記録された画像の輝度の差の間の通過
を表す記録曲線により対象の部分のグリッド投影の輪郭
を抽出し;そこで得られた曲線から対象の表面を用いら
れたグリッドにより構成し;対象の表面に対象のテクス
チャーに対応するテクスチャーを適用する各段階からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は三次元の対象に関す
るデータを引き出すための処理に関し、より詳細には例
えばそのような対象の如何なる角度からのビュー、特に
歪まされた顔の表現を得ることに関する。
【0002】
【従来の技術】対象の三次元表現を得るためには対象に
関連するデータのある量がまず得られ、次に三次元の対
象が再生されたデータから再構成されなければならな
い。米国特許第4825263号は顔の三次元の変化を
光学的に決定する処理を開示している。この処理は顔の
四角に区切られた表現を得るために二方向から四角に区
切られた構造を通して顔を照明することからなる。照明
された顔はつぎにビデオ信号を発生するためにビデオカ
メラにより写される。ビデオ信号は次にデジタル形式に
変換され記憶される。顔の四角に区切られた表現は記録
されたビデオ信号から決定される。次に四角に区切られ
た表現の交点の座標の位置が光学的な相関から決定され
る。2つの交線を表現するイメージェット(image
tte)は交差の位置を決定するために画像上の全てに
適用される。次に交点の曲率が決定される。顔の表面は
交点の座標及び曲率から三次元的に再構成される。他方
で、捜索された交差は顔の上のグリッドの投影の後に幾
分歪まされた曲線により形成される。故にそれらは容易
にマークされない。そのような処理は非常にロバストで
はない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は対象の
表現を得るために三次元での対象に関するデータを引き
出す処理を提供することにある。本発明の目的はまた対
象の表現が如何なる角度でも見られ、歪ませられるよう
に対象の表現を得ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、対象の表現を
得るために三次元で対象に関する記録データを処理する
方法であって、 a) グリッドを通して一の主方向に光線を用いて対象
上にグリッド投影を得るために対象の少なくとも一部分
を照射し; b) 光軸が光線の主方向と90゜と等しい又はそれよ
り小さい角度をなすように配置された記録装置を用いて
ショットを撮影することにより照明された対象の部分の
少なくとも一枚の画像を記録し; c) 記録された画像のグリッド投影に対応する輝度の
差の間の通過を表す記録曲線により対象の部分のグリッ
ド投影の輪郭を抽出し; d) c)で得られた曲線から対象の表面を用いられた
グリッドにより構成し; e) 対象の表面に対象のテクスチャーに対応するテク
スチャーを適用する各段階からなる方法を提供する。
【0005】
【発明の実施の形態】他の特徴は図面を参照した以下の
説明により明らかとなる。以下に説明される本発明の処
理方法は例えばコンピュータスクリーンで如何なる角度
でも見ることが可能な対象の表現を得るために三次元の
対象に関するデータを引き出すことを提供する。一方
で、対象の表面が、他方でそのテクスチャーが再生され
るようにこの処理はデータが引き出されることを可能に
する。この記録されたデータを用いて、ユーザーは例え
ば対象の表面の一以上の部分を歪ませる。
【0006】本発明の処理を用いた装置は図1に例示さ
れる。この装置は対象20の少なくとも一部分を照明す
るよう設けられた光源10からなる。光源10は一の主
方向d1に光線を出射する。以下でグリッドと称される
構造30は光源10と対象20との間に配置される。グ
リッド及び光源に関する対象の位置は以下に見られるよ
うにデータが再生されるように対象の大きさに依存す
る。構造30は例えば平行なバーを有する要素である。
ヘリンボン構造、同心円又は他の如何なるモチーフの使
用はまた可能である。グリッドは対象上に再生されるよ
う要求されたデータの精度により選択される。対象のよ
り正確な表現が要求される場合には、グリッドの2つの
連続したモチーフの間のピッチはより小さくなる。好ま
しくはグリッドは平行及び垂直バーと共に用いられ、そ
れは特定の同一な幅の暗いゾーンと明るいゾーンを有す
る。記録装置40はグリッド30により照明された対象
20の画像を記録するために配置される。記録装置は例
えばデジタルカメラである。従来のカメラが用いられ得
ることは明らかであるが、後の画像処理のためにデジタ
ル画像が用いられなければならない。この場合に例えば
スキャナが用いられなければならない。記録装置40は
それの光軸d2の方向が光線の主方向と90゜以下の角
度Aをなすように配置あれる。例えば60゜の角度が選
択される。セントラルプロセッサ50が記録装置により
記録されたデータを処理するために設けられる。それは
曲線を得るために対象の部分上のグリッド投影の輪郭を
抽出する手段と、曲線から表面を構成する手段とを含
む。
【0007】本発明の処理は特に頭に適用されるように
提供され、特に、顔に関するデータを引き出すよう提供
される。以下の記述では頭部は標準の大きさを有すると
考えられる。顔に関するデータを記録するために顔20
がまず光源10を用いて顔上にグリッドの投影を得るた
めにグリッド30を通して照明される。好ましくは光源
は顔全体を照明するために顔に対向するように配置され
る。記録装置40は約60度に等しい角度Aで配置さ
れ、画像には鼻と耳との間のデータである顔の約半分に
対応する決定された頭の部分が記録されている。図2に
示される記録された画像はグリッド投影30に対応する
異なる照明のバンドからなる。このデジタル画像を含む
ファイルは次にセントラルプロセッサ50に送信され、
それによりデータが回復される。
【0008】顔の上のグリッド投影の輪郭の抽出のため
に、デジタルフィルタが例えば以下のような型の傾斜フ
ィルタFが用いられる:
【0009】
【数1】
【0010】このフィルタは決定されるべき暗ゾーンか
ら明ゾーン及び明ゾーンから暗ゾーンへの通過を可能に
する。このフィルタFは各画素が各画素に対する新たな
値を得るためにグレーレベル値を有する画像全体に適用
される。閾値は画素が異なる輝度の2つのゾーン間の通
過に対応すると考えられる上に設定される。カラー画像
に対して、当業者に良く知られている計算は白黒画像を
得るためになされる。一以上のフィルタはノイズを除去
し、曲線を平滑にするために用いられる。曲線が概略グ
リッドの方向にある異なる輝度の2つのゾーン間の通過
に対応するように再生することは明らかである。このよ
うにして図3に示されるような画像が得られ、これは記
録された顔の決定された部分上へのグリッド投影の輪郭
に対応する点を含む。この点は顔へのグリッド投影に対
応する数学的な曲線のある数を形成する。一以上の曲線
が例えば図3に示される首のように顔のあるゾーンで中
断されたときに、この中断はキュービック平滑化を用い
ることにより同じ曲線の要素を連結することにより完成
される。
【0011】得られた曲線は用いられたグリッドを考慮
に入れた顔の表面を構成するように提供される。顔の表
面を再構成する段階は幾つかの方法を用いて達成され
る。以下に記載される方法は対象は顔であり、鼻を通る
対称軸を有すると仮定する。顔の半分である前に決定さ
れた顔の部分に対応する再生された曲線に基づき、顔の
他の半分に対応する曲線が対称性により再生される。
【0012】第一の方法により、顔の表面は再生された
画素の組により構成され曲線から再構成される。これら
の曲線は次にその曲線を変更するように作用可能な制御
点のある数からなる”NURBS”(Non−Unif
orm RationalB−Splines)と称さ
れる数学的な曲線に変換される。好ましくはこれらの曲
線は表面を構成する前に処理され、この処理は主に制御
点の数、これらの位置及び歪みを変更することによりな
される。次に顔のNURBS表面は構成される。
【0013】第二の方法により、顔の表面の標準モデル
が用いられる。この標準モデルは当業者に知られている
三次元モデリング用のプログラムにより得られたNUR
BS表面により構成される。標準モデルはNURBS曲
線を含み、その方向は対象へのグリッド投影の方向に概
略対応する。用いられた実施例では標準頭部モデルは図
4に表されたように決定される。標準モデルの大きさは
標準の頭部の大きさに対応する。方向が鼻と耳との間の
グリッド投影に概略対応するNURBS曲線の数Nは標
準頭部の顔の決定された部分でのグリッドの投影の後に
再生された曲線の数と等しくならなければならない。ず
っと小さい頭部に関するデータを引き出すことが要求さ
れたときに、頭部はシューティングされたときに顔の部
分へのグリッド投影がNの曲線が鼻と耳との間の顔の決
定された部分上のグリッドの投影の後に再生されるよう
に配置される。モデルのNURBS曲線はその制御点
(control point)での動作により回復さ
れた顔の決定された部分の画像の曲線に向かって描かれ
る。顔から再生された第一の曲線は鼻の先を通過するよ
うに考えられている。鼻の先を通過するモデル曲線から
開始することにより顔からの曲線に対応するようにな
る。故に、この曲線の制御点の位置は顔の曲線にそれを
対応させるよう変更される。それから、同様にして予め
処理されたモデル曲線と連続する各曲線は処理される。
各曲線に対して、幾つかの一連の調整が必要とされる。
顔の表面の開始モデルは斯くして顔の表面の表現を得る
ために歪まされる。
【0014】第三の方法により、通常後部である頭部の
一部分の表面を形成するNURBS曲線が用いられ、再
生された曲線は顔である頭部の他の部分の表面を形成す
るNURBSに変換されるように付加される。それから
頭部のNURBS表面が形成される。上記の方法では多
角形の表面がNURBS表面を形成するのではなく、再
生された曲線から形成される。多角形モデルはまた得ら
れたNURBS表面からも計算される。
【0015】グリッドを通る幾つかのショットは顔の接
続されない部分に対応するデータを再生するために用い
られる。種々のショットは連続的に撮影され、各ショッ
トに対して、発明の処理全体が適用される。斯くして顔
の表面全体が再構成される。しかしながら例えば顔の場
合のように対象が対称的でない場合には顔の一の側の単
一のショットが撮影される。他の側は補間により構成さ
れる。
【0016】三次元の表示は斯くして得られるが、これ
はテクスチャーを含まない。対象の標準テクスチャーを
表示に適用する例を示す。例えば頭部の場合には頭髪の
ような対象の一部分がフォルム及び標準テクスチャーを
用いて引き出される。本発明の一実施例により、更なる
処理はこの場合にはグリッドを投影しない第二の記録装
置400を用いた対象の第二のショットを含む。好まし
くはこのショットは対象の顔全体を記録するよう撮影さ
れる。次にこのショットは対象のテクスチャーが再生さ
れることを許容する。このテクスチャーは次に表示に適
用される。これは再び顔の場合では鼻のような対象の特
定のマークされた点を用いることにより達成され、テク
スチャーは顔の表現に配置される。得られた表現は高い
精度を有する。
【0017】他の実施例によれば、対象は例えば可視光
放射のような第一のスペクトルの波長を有する放射で照
明される。グリッドはまた例えば赤外線のような第一の
スペクトルと異なる第二の波長のスペクトルを有する放
射で投影される。この実施例では、対象でのグリッド投
影を記録するために設けられた記録装置40は第二のス
ペクトルに属する波長の放射にのみ感応するセンサを含
む。対象のテクスチャーを記録するために設けられた第
二の記録装置400は第一のスペクトルに属する波長の
放射にのみ感応するセンサを含む。2つの同時のショッ
トが撮影され、一はグリッド投影を有する対象の一部分
の記録を許容し、他はグリッド投影のない対象のテクス
チャーの記録を許容する。
【0018】テクスチャーと対象上のグリッド投影の輪
郭を同時に単一の記録で記録し、このデータを対象、グ
リッド、光源が同時に記録可能なことを許容するアルゴ
リズムを用いることによりこのデータを再生することが
可能であることは明らかである。上記の本発明は得られ
た三次元の一方で対象の表面、他方でそのテクスチャー
の対象の表現を可能にする。
【0019】そのような表現は画像歪み(ディストーシ
ョン)プログラムにより歪みの目的に対して用いられ
る。顔の場合には、例えば一部を拡大し、一方で顔全体
の正確な表面を保つことが可能である。本発明は特にそ
の好ましい実施例を参照して詳細に説明してきたが、変
更及び改良は本発明の範囲及び精神の範囲内で有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理を適用するために用いられた装置
の第一の実施例の概略を示す。
【図2】対象上にグリッドを投影した後に得られた画像
を表す。
【図3】対象の輪郭に対応する点を有する画像を示す。
【図4】前記対象のモデルを示す。
【符号の説明】
10 光源 20 対象 30 グリッド 40 記録装置 50 セントラルプロセッサ 400 第二の記録装置 d1 主方向 d2 光軸

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象の表現を得るために三次元で対象に
    関する記録データを処理する方法であって、 a) グリッドを通して一の主方向に光線を用いて対象
    上にグリッド投影を得るために対象の少なくとも一部分
    を照射し; b) 光軸が光線の主方向と90゜と等しい又はそれよ
    り小さい角度をなすように配置された記録装置を用いて
    ショットを撮影することにより照明された対象の部分の
    少なくとも一枚の画像を記録し; c) 記録された画像のグリッド投影に対応する輝度の
    差の間の通過を表す記録曲線により対象の部分のグリッ
    ド投影の輪郭を抽出し; d) c)で得られた曲線から対象の表面を用いられた
    グリッドにより構成し; e) 対象の表面に対象のテクスチャーに対応するテク
    スチャーを適用する各段階からなる方法。
  2. 【請求項2】 段階d)は標準モデルの一部分を歪ませ
    るためにc)で得られた曲線に向かって対象上に投影さ
    れたグリッドの方向に概略対応する方向を有する対象の
    表面の標準モデルに属する曲線を描くことにより得られ
    る請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 − 一の主方向に光線を出射する光源と; − 光源と対象との間に配置されたグリッドと; − その光軸が光線の主方向と90゜又はそれより小さ
    い角をなすように配置された少なくとも一つの記録装置
    と; − 曲線を得るために対象の一部分へのグリッド投影の
    輪郭を抽出する手段と、曲線から表面を構成する手段と
    を有するセントラルプロセッサとを含む該対象の表現を
    得るために三次元の対象に関するデータを引き出すシス
    テム。
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