JP2002213923A - 三次元座標自動測定方法、これを用いた人体座標測定方法、三次元座標自動測定装置及び人体座標自動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体の三次元座標を簡単な装置で容易に測定
できる、三次元座標自動測定方法及びこれを用いた三次
元座標自動測定装置を提供する。 【解決手段】 特徴点に設けた測定補助手段に照明光を
照射するとともに、異なる視点に設定した一対の撮像手
段によって物体とともに上記測定補助手段を撮像して
（Ｓ１０４）、第１の画像と第２の画像を得、上記第１
の画像上の各特徴点に対応するエピ極線を第２の画像上
に求め（Ｓ１０７）、上記第２の画像上の各特徴点を上
記第１の画像上の一の特徴点に対応するエピ極線に近接
するものから順位付けし（Ｓ１０８）、上記第２の画像
上の各特徴点を、順位付けした順に上記第１の画像上の
一の特徴点に対応するものと仮定して座標演算を行い
（Ｓ１０９）、上記座標演算行程で得られた座標値が適
正な値であるかどうかを検証して（Ｓ１１０）、第１の
画像上の上記特徴点に対応する第２の画像上の特徴点を
決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、三次元座標自動
測定方法及び装置に関する。特に、物体や人体の所望の
部位の座標や寸法を、非接触で簡単に測定できる三次元
座標自動測定方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体の周囲の座標を非接触で自動的に計
測し、物体の三次元形状を特定して画像等に表す種々の
手法や装置が開発されている。ところが、上記のような
従来の装置で測定された三次元形状はデータ量が膨大で
あり、取り扱うのに性能の高い計算機や高度なプログラ
ムを必要とする。

【０００３】たとえば、人体の寸法等を計測して被服を
製作する場合、限られた特徴点のみの座標、寸法データ
等があれば足りる。一方、個人の完全な人体三次元形状
を測定するには、高価な三次元形状測定装置が必要であ
るばかりでなく、データ処理も複雑になる。さらに、上
記データから被服製作に必要な特徴点を抽出するための
特徴点抽出プログラムも必要になる。

【０００４】物体の所望の部位の三次元座標値を非接触
で簡単に求める方法として、たとえば、特開平６ ３４
８８４６号公報に記載されているもののようなステレオ
法が知られている。ステレオ法は、異なる視点に設けた
２台のカメラによって物体の像を撮像し、各々の投影像
における同一特徴点の異なる観測値に基づいてその点の
三次元座標を算出し、物体の輪郭形状や寸法を求める手
法である。

【０００５】上記ステレオ法において、上記２台のカメ
ラからの視線の交点が特徴点の位置となる。したがっ
て、２台のカメラの撮像特性（焦点距離、撮像面サイズ
等）、三次元位置及び２台のカメラによって得られた一
対の画像の対応する特徴点が判明すれば、上記特徴点の
座標が求まる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ステレオ法におい
て、上記２台のカメラの撮像特性及び三次元位置は容易
に得られるが、画像に多数の特徴点がある場合、２つの
画像の特徴点の対応関係は容易に判明するとは限らな
い。従来、上記対応関係を求めるために、エピ極線拘束
条件が用いられることが多い。エピ極線拘束条件とは、
一方の画像で検出される特徴点が、他方の画像ではある
直線（エピ極線）上に表れるという原理である。

【０００７】ところが、画像に認識される特徴点の数が
増加すると、上記エピ極線の数もその分増加し、二つの
画像の対応する特徴点を判別するのが非常に困難にな
る。また、上記カメラの設定座標や焦点距離等にも誤差
があり、求めたエピ極線上に対応する特徴点が必ず位置
するとは限らない。

【０００８】また、人体等の複雑な曲面から構成される
三次元物体の特徴点を少ない台数のカメラに自動的に精
度高く認識させるのも困難である。

【０００９】さらに、特徴点の座標が求まるにしても、
曲面に沿う距離等を測定するには多数の特徴点を設ける
必要があるが、そうすると、さらに画像上で対応させる
特徴点が増加して処理が複雑になる。

【００１０】本願発明は、上述の事情のもとで考え出さ
れたものであって、上記従来の問題を解決し、物体の三
次元座標を簡単な装置で容易に測定できる、三次元座標
自動測定方法及びこれを用いた三次元座標自動測定装置
を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明では次の技術的手段を講じている。

【００１２】本願発明は、物体の２以上の特徴点に光反
射部材を備える測定補助手段を取り付ける特徴点設定行
程と、上記測定補助手段に照明光を照射するとともに、
異なる視点に設定した一対の撮像手段によって物体とと
もに上記測定補助手段を撮像して、第１の画像と第２の
画像を得る撮像行程と、上記第１の画像上の各特徴点に
対応するエピ極線を第２の画像上に求めるエピ極線形成
行程と、上記第２の画像上の各特徴点を、上記第１の画
像上の一の特徴点に対応するエピ極線に近接するものか
ら順位付けする特徴点順位付け行程と、上記第２の画像
上の各特徴点を、順位付けした順に上記第１の画像上の
一の特徴点に対応するものと仮定して座標演算を行う座
標演算行程と、上記座標演算行程で得られた座標値が適
正な値であるかどうかを検証して、第１の画像上の上記
特徴点に対応する第２の画像上の特徴点を決定する座標
検証行程とを含み、上記特徴点順位付け行程から上記座
標検証行程を、上記第１の画像上の各特徴点について順
に行って物体の各特徴点の座標を求める三次元座標自動
測定方法に関する。

【００１３】物体の三次元座標を画像から自動的に求め
るには、特徴点を画像上で抽出する必要がある。本願発
明では、上記特徴点に光反射部材を設けた測定補助手段
を取り付ける。

【００１４】上記光反射部材として、請求項２に記載し
た発明のように、光を当てるとその光の照射方向に反射
をする再帰性反射材料を採用することができる。上記測
定補助手段として、上記光反射部材を物体の表面に保持
できるシール、ピン等種々の形態のものを採用できる。

【００１５】また、画像処理によって上記特徴点を自動
的に認識するために、得られた画像の特定の光成分から
２値化した画像を形成するのが望ましい。画像の２値化
を容易に行うため、請求項３に記載した発明のように、
上記照明光として赤色ＬＥＤ光を採用し、反射光の赤色
成分を抽出して、特徴点を認識させるように構成するこ
とができる。

【００１６】さらに、請求項４に記載した発明のよう
に、上記撮像手段として、デジタルカメラを採用でき
る。デジタルカメラの種類は特に限定されることはなな
く、静止画を撮像できるものであればよい。市販されて
いる汎用のデジタルカメラを使用できるため、測定装置
を安価に製作することができる。また、デジタルカメラ
を用いることにより、測定を短時間で行うことができ
る。このため、人体や変形する物体等の測定に好適であ
る。

【００１７】異なる視点に設定した一対のデジタルカメ
ラ等によって、第１の画像と第２の画像を撮像し、演算
装置に画像データを転送して、上記第１の画像上の各特
徴点に対応するエピ極線を第２の画像上に求める。

【００１８】本願発明では、上記第２の画像上の各特徴
点を、上記第１の画像上の一の特徴点に対応するエピ極
線に近接するものから順位付けする。すなわち、第２の
画像上に撮像された特徴点を特定のエピ極線に対して、
近接したものから順位を付ける。そして、順に上記第１
の画像上の一の特徴点に対応する特徴点として仮定して
特徴点の座標を計算により求める。

【００１９】特徴点の数が多いと、複数の特徴点が上記
エピ極線近傍に位置することがある。したがって、第１
順位の特徴点がエピ極線に対応したものになるとは限ら
ない。しかしながら、対応しない特徴点を用いて上記の
座標計算を行うと、得られた座標値が物体の存在しない
領域を示すことになる。本願発明は、上記の原理を利用
したものであり、エピ極線近傍に多数の特徴点が存在す
る場合でも、対応する特徴点を効率よく見つけることが
できる。

【００２０】上記座標演算行程で得られた座標値が適正
な値であるかどうかを検証するため、請求項５に記載し
た発明のように、物体の存在可能空間をあらかじめ設定
し、座標演算行程において得られた座標が上記空間内に
存在する場合に、上記座標が適正であると判断する一
方、上記空間内に存在しない場合には、次の順位の特徴
点を対応する特徴点と仮定して座標演算を行うように構
成する。

【００２１】本願の請求項６に記載した発明は、物体の
所定部位に巻き付けた所定長さの測定用ベルトの両端部
に測定補助手段を取り付けて上記両端部の座標を求め、
この座標から上記端部間の長さを演算するとともに、こ
の値に上記測定用ベルトの長さを加えて物体の周囲長を
測定するものである。

【００２２】曲面に沿う物体の周囲長等の寸法を表面の
座標値から求めるには、寸法線に沿う多数の特徴点を設
ける必要があり、計算が複雑になる。本願発明では、一
定の寸法の測定用ベルトの両端部に測定補助手段を設
け、これら測定補助手段の座標からベルト端部間の寸法
を求めることにより、物体の周囲長等を極めて簡単に求
めることができる。

【００２３】本願の請求項７に記載した発明は、上記一
対の撮像手段を、物体の正面側と背面側とにそれぞれ設
けて、物体の全周囲の特徴点の座標を求めるものであ
る。

【００２４】本願発明では、特徴点における光の反射を
利用して座標を求めるため、物体全周の座標を求めるに
は、少なくとも物体の正面側と背面側とにそれぞれ一対
の撮像手段を設ける必要がある。

【００２５】一方、物体の正面と背面とにのみ互いに対
向する撮像手段を設ける場合、上記一対の撮像手段で撮
影できる物体画像の境界領域の表面は、各撮像手段に対
して対向する角度が極めて小さくなり、撮像手段に光を
反射する測定補助手段を設けるのが困難な場合がある。

【００２６】本願の請求項８に記載した発明は、上記不
都合を回避するためのものであり、物体の正面側と背面
側の境界領域における特徴点において、一対の光反射部
材を所定距離離間させた状態で物体の特徴点から所定高
さで立設し、これら光反射部材の座標を求めることによ
り、上記境界領域における特徴点の座標を求めるもので
ある。

【００２７】光反射部材を物体の表面から立設すると、
撮像手段に対して光を確実に反射できるが、上記光反射
手段が物体の表面から離間しているため、光反射手段の
座標が特徴点の座標とはならない。また、立設した上記
光反射手段が傾斜していると、測定誤差も大きくなる。
そこで、一対の光反射部材を所定距離離間させた状態で
物体の特徴点から所定高さで立設し、上記光反射部材間
の距離及び光反射部材の特徴点からの距離を基に上記光
反射部材の傾斜状態及び座標を計算し、上記特徴点の座
標を求める。上記方法により、上記境界領域の座標を精
度高く求めることが可能となった。上記一対の光反射部
材を一方の撮像手段に向けて設けることもできるし、対
向する撮像手段にそれぞれ向けて設けることもできる。

【００２８】本願の請求項９に記載した発明は、物体の
周囲に３以上の撮像手段を配置し、これら撮像手段を組
み合わせて構成される複数対の撮像手段から、物体周囲
の各特徴点の座標を求めるものである。たとえば、物体
の周囲に３つの撮像手段を設ける場合、３対の撮像手段
を構成できる。

【００２９】本願の請求項１０は、上述した三次元座標
自動測定方法を用いて、人体各部の特徴点の座標及び寸
法を求めるものである。

【００３０】人体の表面形態は非常に複雑であるため、
精度の高い輪郭形状や寸法をもとめようとすると、多数
の特徴点を設定する必要がある。一方、被服を製作する
場合等においては、特定部位の座標と寸法とが測定でき
れば足りる。

【００３１】請求項１１に記載した発明は、上記の場合
等において、人体の特定部位の座標及び寸法を効率よく
測定するため、人体の特定部位の寸法を、別に設けた寸
法測定手段によって、上記撮像行程と同時に求めるよう
に構成したものである。

【００３２】請求項１２に記載した発明は、光反射部材
を備えるとともに、物体の２以上の特徴点に取り付けら
れる測定補助手段と、上記測定補助手段によって反射さ
れる光を照射する照明手段と、異なる視点に配置されて
上記物体とともに上記測定補助手段を撮像できる少なく
とも一対の撮像手段と、上記撮像手段により撮像された
少なくとも一対の画像に基づいて、上記特徴点の三次元
座標を検出する演算装置と、上記測定演算結果を出力す
る出力手段とを備える三次元座標自動測定装置であっ
て、上記演算装置は、一対の撮像手段の第１の撮像手段
によって得られた第１の画像上の各特徴点に対応するエ
ピ極線を、第２の撮像手段によって得られた第２の画像
上に求めるエピ極線形成手段と、上記第２の画像上の各
特徴点を、上記第１の画像上の一の特徴点に対応するエ
ピ極線に近接するものから順位付けする特徴点順位付け
手段と、上記第２の画像上の各特徴点を、順位付けした
順に上記第１の画像上の一の特徴点に対応するものとし
て座標演算を行う座標演算手段と、上記座標演算手段に
よって得られた座標値が適正な値であるかどうかを検証
して、第１の画像上の上記特徴点に対応する第２の画像
上の特徴点を決定する座標検証手段とを備えるものに関
する。

【００３３】上記測定補助手段は、物体の表面の特徴点
に取り付けることのできるものであれば種々の形態のも
のを採用できる。上記測定補助手段は、上記照明手段か
ら照射される光を反射できるように光反射部材を備えて
構成される。上記光反射部材として、再帰性反射材料を
採用することができる。

【００３４】たとえば、人体等の座標を効率よく撮像す
るために、請求項２０に記載した発明のように、上記測
定補助手段を、人体に装着する測定用ウエア上に設ける
こともできる。

【００３５】請求項１３に記載した発明のように、上記
照明手段を、各撮像手段のレンズを取り囲むように配置
するのが望ましい。また、請求項１４に記載した発明の
ように、照明手段として赤色ＬＥＤランプを採用すると
ともに、上記撮像手段として静止画像が得られるデジタ
ルカメラを採用できる。上記赤色ＬＥＤランプを採用す
ることにより、得られた画像から特徴点を容易に抽出す
ることができる。また、デジタルカメラを採用すること
により、装置の製造コストを低減させることができる。

【００３６】上記演算装置として、入出力手段を備える
パーソナルコンピュータを採用できる。上記演算装置に
おける各手段を、プログラムとしてハードディクスに格
納して、必要に応じてメモリ領域に呼び出して演算を行
わせることができる。

【００３７】上記出力手段も特に限定されることはな
く、フロッピディスク等種々の記憶手段に対して出力で
きる装置を採用できる。また、記憶装置のみならず、測
定データをインターネット等を介して、データを利用す
るコンピータに直接転送することもできる。

【００３８】物体を効率よく測定するために、請求項１
５に記載した発明のように、上記物体を所定の姿勢で載
置できるとともに、物体の存在可能空間を規定して上記
座標検証手段における座標の適正基準値を設定する測定
ステージを採用できる。

【００３９】上記測定ステージとして種々の形態のもの
を採用できる。たとえば、人体を計測する場合には、請
求項２５に記載した発明のように、人体を載せる台部
と、手指で握る握持バーとを備え、人体に所定の撮像姿
勢をとらせるとともに、人体の存在可能空間を規定する
ように構成することができる。

【００４０】請求項１６に記載した発明は、上記測定ス
テージが、上記撮像と同時に載置面から物体の所定部位
までの距離を測定して出力する測定手段を備えるもので
ある。ステレオ法では、作業が非効率になったり、精度
の高い測定を行うことができない場合に対応するもので
ある。

【００４１】請求項１７に記載した発明は、上記演算装
置は、特定の光成分から２値化した画像を形成し、上記
特徴点を抽出する二値化処理手段を備えるものである。
得られた画像を二値化することにより、特徴点を確実に
抽出して座標を求めることができる。

【００４２】請求項１８に記載した発明は、物体の正面
側と背面側とに上記一対の撮像手段をそれぞれ配置し
て、物体の全周囲の特徴点の座標を求めるように構成し
たものである。

【００４３】請求項１９に記載した発明は、上記測定補
助手段が、一対の光反射性部材と、これら一対の光反射
性部材を所定距離離間させた状態で物体の特徴点から所
定高さで立設できる支持部材とを備えて構成され、上記
一対の光反射性部材の座標を求めることにより特徴点の
座標を求めるように構成したものである。

【００４４】請求項２０に記載した発明は、物体の周囲
に配置される３以上の撮像手段を設け、これら撮像手段
を組み合わせて構成される複数対の撮像手段から、物体
周囲の各特徴点の座標を求めるように構成したものであ
る。

【００４５】請求項２１に記載した発明は、所定長さに
設定されるとともに両端部表面に撮像補助手段をそれぞ
れ設けたた規定寸法部と、この規定寸法部の端部を着脱
自在に連結する連結帯とを備え、上記物体の所定部位に
巻き付けて上記撮像補助手段の座標と、上記規定寸法部
の長さとから物体の周囲長を測定する測定用ベルトに関
するものである。上記測定用ベルトを用いることによ
り、物体の周囲長を極めて容易に測定できる。

【００４６】請求項２２に記載した発明は、人体の所定
の特徴点に測定補助手段を取りつけて、請求項１２から
請求項２１のいずれかに記載した三次元座標自動測定装
置を用いて人体各部の座標及び寸法を求める人体座標自
動測定装置であって、上記測定補助手段を、人体に装着
する測定用ウエア上に設けたものである。

【００４７】上記測定用ウエアを採用することにより、
衣服を着用したままで、各特徴点の座標を測定すること
が可能となる。なお、上記測定用ウエアは、一般的な上
衣、下衣等に限定されることはなく、人体の種々の部分
に装着できるものを含む概念である。

【００４８】請求項２３に記載した発明は、人体の特定
部位の寸法を上記撮像行程と同時に求める寸法測定手段
を備えるものである。人体等の複雑な曲面形状の座標や
寸法のすべてを、ステレオ法によって求めるのは困難な
場合がある。たとえば、請求項２４に記載した発明のよ
うに、股下寸法を測定する股下寸法測定装置を設けるこ
とにより、下着等を外さなくても寸法を測定できる。

【００４９】請求項２５に記載した発明は、人体を載せ
る台部と、手指で握る握持バーとを備え、人体に所定の
撮像姿勢をとらせるとともに、人体の存在可能空間を規
定する測定ステージを備えるものである。

【００５０】被服を製作するための座標・寸法を測定す
る場合、所定の姿勢を採らせることにより、精度の高い
測定値を得ることができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
に基づいて具体的に説明する。

【００５２】図１に、本願発明に係る三次元座標測定装
置の機器の概略構成を示す。なお、実施の形態は、本願
発明を被服等を製作する場合の人体の座標測定を行う人
体座標測定装置に適用したものである。

【００５３】座標測定装置１は、被測定者２の表面の複
数の特徴点に取り付けられる測定補助手段３と、被測定
者２に所定の姿勢をとらせる測定ステージ４と、一対の
デジタルカメラ５，６を異なる視点で保持するとともに
被測定者２の正面側に配置される第１の撮像アーム７
と、一対のデジタルカメラ８，９を備えて背面側に配置
される第２の撮像アーム１０と、上記各デジタルカメラ
５，６，８，９と、上記測定ステージ４からの測定出力
が転送されるコンピュータ装置１１とを備えて大略構成
される。

【００５４】本実施の形態では、被特定者２に測定用ウ
エア１２を着用させ、上記測定用ウエア１２上に上記測
定補助手段３を設ける。上記測定用ウエア１２は、衣服
の上から被測定者に着用させて被測定者の体の表面形態
に沿って密着させ、身体座標をより正確に測定するため
に用いられる。

【００５５】上記測定補助手段３は、再帰性反射部材を
表面に備えて構成されており、粘着剤をもちいて上記ウ
エア１２あるいは身体に貼着できるシールの形態に構成
されている。

【００５６】図２に示すように、上記撮像アーム７，１
０は、三脚１３の上に一対のデジタルカメラを所定距離
離間させて保持できるアーム部１４を備えて構成され
る。一対のデジタルカメラは、垂直方向及び水平方向に
視点が異なるように保持されている。

【００５７】上記デジタルカメラ５，６，８，９は、撮
影レンズ部１５を露出させた状態でケースに収容されて
いる。上記レンズ部１５の周囲には、複数の赤色ＬＥＤ
ランプ１６が環状に配置されており、デジタルカメラの
視線に沿って赤色ＬＥＤ光を照射できるように構成され
ている。

【００５８】図３に示すように、上記測定ステージ４
は、被測定者２を載せる台部１７と、この台部１７の中
央部から上方に突出する股下測定部１８と、上記台部１
７の両側において高さ調節可能に保持される握部１９と
を備えて構成される。

【００５９】上記台部１７は、被測定者の身長等に応じ
て図示しないブロックを積み重ねて高さ調整できるよう
に構成されている。上記股下測定部１８は、一対の基部
２０，２０と、これら基部２０，２０に伸縮可能保持さ
れる伸縮部２１，２１と、上記伸縮部２１，２１に掛け
渡し状に保持された股下測定バー２２とを備える、上記
基部２０には、上記伸縮部を伸縮させる図示しない駆動
部及び上記股下測定バー２２の台部１７表面からの高さ
を測定する測定装置が収容されている。上記駆動部及び
測定装置は、市販されている既知の部材を利用して構成
することができる。上記測定装置からの出力は、出力コ
ード２３を介して、上記コンピュータ装置１１に出力さ
れる。

【００６０】図４に示すように、本実施の形態では、円
形シール状の測定補助手段３を上記測定用ウエア１２及
び腕部の特徴点に取り付けてその部位の座標を測定する
とともに、被測定者２の胴部に複数の採寸ベルト２４を
巻き付けて、胴部の所定部位の周囲長を測定するように
構成されている。

【００６１】図７に示すように、上記採寸ベルト２４
は、所定の長さに設定された帯体２４ａの両端部に、矩
形状の再帰反射部材を備える測定補助手段２５を設ける
とともに、この両端部を面ファスナー２６を用いて所望
の位置で連結することができるように構成されている。
本実施の形態では、上記採寸ベルト２４を被測定者２の
バスト、ウエスト、ヒップ、胸囲測定部位に装着して、
これら部位の周囲長を測定するように構成している。

【００６２】さらに、図６に示すように、被測定者の肩
部の先端（肩峰点Ｒ）に設定される特徴点には、一対の
光反射性部材２７ａ，２７ｂを物体の特徴点Ｒから所定
高さの位置に保持できる測定補助手段２８が取り付けら
れている。上記測定補助手段２８は、肩部表面に貼着さ
れる基部２９と、この基部２９に立設されて上記一対の
光反射性部材２７ａ，２７ｂを、デジタルカメラに向け
て保持する支持部材３０とを備えて構成される。上記支
持部材３０の表面側と背面側には、上記光反射性部材２
７ａ，２７ｂが所定距離離間させた状態でそれぞれ貼着
されている。

【００６３】上述した構成の測定装置を用いた測定手順
を図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。

【００６４】被測定者２に測定用ウエア１２を着用させ
て、上記測定ステージ４上に載せる。上記測定用ウエア
１２を着用することにより下着等を皮膚に密着させて、
特徴点に各測定補助具３を正確に対応させることができ
る。また、上記測定用ウエア２に測定を行う特徴点の位
置を示す印を設けることもできる。

【００６５】被測定者２の手指で測定ステージ４の握り
部１９を握持した状態で起立させ、所定の特徴点に測定
補助具３を貼着する。また、上記採寸ベルト２４を胴部
の所定位置に装着し、股下測定部１８を作動させて、股
下測定バー２２を被測定者の股下まで上昇させる（Ｓ１
０１）。上記握り部１９を手指で握るとともに、股下測
定バー２２を被測定者の股下まで上昇させることによ
り、被測定者２に所定の撮像姿勢をとらせることができ
る（Ｓ１０２）。

【００６６】上記撮像姿勢を保持した状態で、赤色ＬＥ
Ｄランプ１６を点灯し、コンピュータ装置のモニタ３１
によって、各特徴点が光を反射していることを確認し
（Ｓ１０３）、各デジタルカメラ５，６，８，９を作動
させて撮像を行う（Ｓ１０４）。また、撮像と同時に、
上記股下測定部１８によって股下寸法を測定する。撮像
は瞬時に行われ、データは、コンピュータ装置に自動的
に転送される（Ｓ１０５）。

【００６７】コンピータ装置１１に転送された画像デー
タは、赤色成分の割合が多い部分を特徴点として認識
し、特徴点を抽出した二値の画像に変換される。また、
図８に示すように、本実施の形態では、測定用ウエア等
に貼着される円形の測定補助手段３と、採寸ベルトに設
けた矩形の測定補助手段とを用いることにより、上記円
形形状と矩形形状を二値画像上で自動的に識別して特徴
点を認識できるように構成している（Ｓ１０６）。

【００６８】以下の説明は、正面側のデジタルカメラ
５，６によって得られる画像に基づいて説明する。背面
側の画像処理も上記正面側の処理と同様に行われる。

【００６９】正面側の第１のデジタルカメラ５によって
得られる２値化した画像Ａを図８に示す。一対のデジタ
ルカメラ５，６の、撮像特性（焦点距離、撮像面サイズ
等）及び三次元位置はあらかじめ求められているため、
図９に示すように、上記第１のデジタルカメラ５によっ
て得られる第１の画像Ａの各特徴点Ｐに対応するエピ極
線Ｌを、第２のデジタルカメラ６によって得られる第２
の画像Ｂ上に求めることができる。

【００７０】なお、実施の形態では、採寸ベルト２４の
端部に設けた測定補助手段に対応するエピ極線Ｍは破線
で示してある。

【００７１】次に、第１の画像Ａの特徴点Ｐａ１に対応
する第２の画像の特徴点を求める手順を以下に説明す
る。

【００７２】理解を容易にするため、図１０に図９の肩
部の画像を拡大して示す。第２の画像Ｂ上の各特徴点Ｐ
ｂ１，Ｐｂ２，Ｐｂ３……を、上記特徴点Ｐａ１に対応
するエピ極線Ｌ１に対して近接したものから順に順位付
けする（Ｓ１０８）。なお、図８から図１０には、説明
に必要な特徴点のみ符号を付してある。

【００７３】図１０において、特徴点Ｐａ１に対応する
エピ極線Ｌ１に最も近接した特徴点はＰｂ１であるた
め、まず、上記特徴点Ｐｂ１を上記第１の画像上の特徴
点Ｐａ１に対応するものと仮定して、実際の特徴点Ｐ１
の座標を演算する（Ｓ１０９）。

【００７４】次に、上記演算から得られた座標値が適正
であるかどうかを検証する（Ｓ１１１）。本実施の形態
では、上記測定ステージ４上の空間があらかじめコンピ
ュータ装置１１に入力されており、上記座標値が上記空
間内に存在するものであれば（Ｓ１１０でＹＥＳ）、適
正な値であると判断して、上記特徴点Ｐａ１に対応する
特徴点がＰｂ１であると決定する（Ｓ１１２）。

【００７５】もし、上記座標値が、上記空間に存在しな
い場合には、第２順位の特徴点Ｐｂ２を特徴点Ｐａ１に
対応するもの仮定して（Ｓ１１１）座標を演算し（Ｓ１
０９）、上記と同様に求められた座標値を検証する。こ
の手順を順位付けした特徴点について順次行うことによ
り、第１の画像上の特徴点に対応する第２の画像上の特
徴点を効率よく決定することができる。

【００７６】上記Ｓ１０８からＳ１１２の行程は、第１
の画像上の全ての特徴点に対応する第２の画像上の特徴
点を検出するまで繰り返し行い（Ｓ１１３）、全ての特
徴点の座標値を自動的に求める。

【００７７】本実施の形態では、図７に示す採寸ベルト
２４を用いて胴周りの各寸法を求めるように構成され
る。上記採寸ベルト２４を用いた寸法の測定も、上述し
た座標を求める手法と同様に行うことができる。

【００７８】すなわち、採寸ベルト２４の端部に設けた
測定補助手段２５，２５間の座標Ｑ１，Ｑ２を上述した
手法で求め、これら座標から測定補助手段２５，２５間
の距離を算出する。そして、上記距離を採寸ベルトの寸
法に加えることにより、胴周りの寸法を自動的に求める
ことができる（Ｓ１１４）。

【００７９】また、本実施の形態では、図６に示す測定
補助手段２８から、肩峰点の座標を求める。正面側の光
反射性部材２７ａと背面側の光反射性部材２７ｂの座標
を上述した手法で求めると、支持部材３０の角度Ｔが求
まる。また、上記各光反射性部材２７ａ，２７ｂの間の
距離Ｈ緒よ比これら部材の特徴点からの距離も既知であ
るため、肩峰点Ｒの座標も容易に求まる。このため、正
面側と背面側とからの撮像によって、人体各部の座標を
精度高く求めることが可能となる。

【００８０】さらに、本実施の形態では、得られた特徴
点の座標から裄丈、肩幅を求めるようにプログラムを構
成している（Ｓ１１５）。

【００８１】上記手順によって、得られた体型データ
は、フロッピディスク等に出力され、被服製作に利用さ
れる。また、上記体型データは、ネットワーク等を介し
て被服製作用ＣＡＤシステムに直接転送することもでき
る。

【００８２】本願発明の範囲は上述した実施の形態に限
定されることはない。実施の形態では、本願発明を被服
製作用の人体測定に適用したが、他の物体の三次元座標
あるいは寸法を非接触で測定する場合に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る三次元座標測定装置の機器構成
を示す概略図である。

【図２】一対のデジタルカメラを保持する撮像アームの
構成を示す斜視図である。

【図３】測定ステージの外観を示す斜視図である。

【図４】被測定者に測定用ウエア及び測定補助手段を装
着した状態を示す正面図である。

【図５】被測定者に測定用ウエア及び測定補助手段を装
着した状態を示す背面図である。

【図６】被測定者の肩部の拡大側面図である。

【図７】採寸ベルトの斜視図である。

【図８】第１のデジタルカメラで撮像した第１の画像を
二値化した画像を示す図である。

【図９】第２のデジタルカメラで撮像した第２の画像を
二値化した画像に、第１の画像上の各特特徴点に対応す
るエピ極線を表示した画像である。

【図１０】図９の要部拡大図であり、対応する特徴点を
検出する手法を説明するための図である。

【図１１】三次元座標測定方法を人体の測定に用いる場
合の手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｓ１０４ 撮像行程 Ｓ１０７ エピ極線形成行程 Ｓ１０８ 特徴点順位付け行程 Ｓ１０９ 座標演算行程 Ｓ１１０ 座標検証行程

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 進 大阪府大阪市中央区谷町３丁目６番７号 株式会社サンリット産業内 (72)発明者 中山 副武 大阪府大阪市中央区谷町３丁目６番７号 株式会社サンリット産業内 (72)発明者 内田 勇治 大阪府大阪市西区千代崎３丁目南２番37号 株式会社オージス総研内 (72)発明者 福田 和生 大阪府大阪市西区千代崎３丁目南２番37号 株式会社オージス総研内 (72)発明者 安達 省泰 大阪府大阪市西区千代崎３丁目南２番37号 株式会社オージス総研内 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA53 BB28 CC16 DD06 DD07 FF05 FF63 GG07 GG14 GG17 GG21 JJ03 JJ05 JJ26 PP01 QQ04 QQ23 QQ31 5B057 AA20 BA02 BA15 CA13 CA16 DA07 DB03 DC03 5L096 AA09 CA05 FA09 FA64 FA69 HA01

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体の２以上の特徴点に光反射部材を備
   える測定補助手段を取り付ける特徴点設定行程と、 上記測定補助手段に照明光を照射するとともに、異なる
   視点に設定した一対の撮像手段によって物体とともに上
   記測定補助手段を撮像して、第１の画像と第２の画像を
   得る撮像行程と、 上記第１の画像上の各特徴点に対応するエピ極線を第２
   の画像上に求めるエピ極線形成行程と、 上記第２の画像上の各特徴点を、上記第１の画像上の一
   の特徴点に対応するエピ極線に近接するものから順位付
   けする特徴点順位付け行程と、 上記第２の画像上の各特徴点を、順位付けした順に上記
   第１の画像上の一の特徴点に対応するものと仮定して座
   標演算を行う座標演算行程と、 上記座標演算行程で得られた座標値が適正な値であるか
   どうかを検証して、第１の画像上の上記特徴点に対応す
   る第２の画像上の特徴点を決定する座標検証行程とを含
   み、 上記特徴点順位付け行程から上記座標検証行程を、上記
   第１の画像上の各特徴点について順に行って物体の各特
   徴点の座標を求める、三次元座標自動測定方法。
2. 【請求項２】 上記撮像行程は、各撮像手段近傍から上
   記照明光を再帰性反射部材を備える上記測定補助手段に
   向けて照射し、反射光によって得られた画像を特定の光
   成分を用いて２値化し、上記各特徴点を抽出する二値化
   処理行程を含む、請求項１に記載の三次元座標自動測定
   方法。
3. 【請求項３】 上記照明光として赤色ＬＥＤ光を照射す
   る、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の三次元座
   標自動測定方法。
4. 【請求項４】 上記撮像手段としてデジタルカメラを採
   用し、第１の画像と第２の画像とを同時に撮像する、請
   求項１から請求項３のいずれかに記載の三次元座標自動
   測定方法。
5. 【請求項５】 上記座標検証行程において、物体の存在
   可能空間をあらかじめ設定し、座標演算行程において得
   られた座標が上記空間内に存在する場合に、上記座標が
   適正であると判断する一方、上記空間内に存在しない場
   合には、次の順位の特徴点を対応点と仮定して座標演算
   を行う、請求項１から請求項４のいずれかに記載の三次
   元座標自動測定方法。
6. 【請求項６】 物体の所定部位に巻き付けた所定長さの
   測定用ベルトの両端部に測定補助手段を取り付けて上記
   両端部の座標を求め、この座標から上記端部間の長さを
   演算するとともに、この値に上記測定用ベルトの長さを
   加えて物体の周囲長を測定する、請求項１から請求項５
   のいずれかに記載の三次元座標自動測定方法。
7. 【請求項７】 上記一対の撮像手段を、物体の正面側と
   背面側とにそれぞれ設けて、物体の全周囲の特徴点の座
   標を求める、請求項１から請求項６のいずれかに記載の
   三次元座標自動測定方法。
8. 【請求項８】 物体の正面側と背面側の境界領域におけ
   る特徴点において、一対の光反射部材を所定距離離間さ
   せた状態で、上記特徴点から上記撮像手段に向けて所定
   高さで立設し、これら光反射部材の座標を求めることに
   より、上記境界領域における特徴点の座標を求める、請
   求項７に記載の三次元座標自動測定方法。
9. 【請求項９】 物体の周囲に３以上の撮像手段を配置
   し、これら撮像手段を組み合わせて構成される複数対の
   撮像手段から、物体周囲の各特徴点の座標を求める、請
   求項１から請求項６のいずれかに記載の三次元座標自動
   測定方法。
10. 【請求項１０】 上記請求項１から請求項９のいずれか
    に記載した三次元座標自動測定方法を用いて、人体各部
    の特徴点の座標及び／又は寸法を求める、人体座標自動
    測定方法。
11. 【請求項１１】 人体の特定部位の寸法を、別に設けた
    寸法測定手段によって上記撮像行程と同時に求める、請
    求項１０に記載の人体座標自動測定方法。
12. 【請求項１２】 光反射部材を備えるとともに、物体の
    ２以上の特徴点に取り付けられる測定補助手段と、 上記光反射部材によって反射される光を照射する照明手
    段と、 異なる視点に配置され、上記物体とともに上記測定補助
    手段を撮像できる少なくとも一対の撮像手段と、 上記撮像手段により撮像された少なくとも一対の画像に
    基づいて、上記特徴点の三次元座標を検出する演算装置
    と、 上記測定結果及び演算結果を出力できる出力手段とを備
    える三次元座標自動測定装置であって、 上記演算装置は、 一対の撮像手段の第１の撮像手段によって得られた第１
    の画像上の各特徴点に対応するエピ極線を、第２の撮像
    手段によって得られた第２の画像上に求めるエピ極線形
    成手段と、 上記第２の画像上の各特徴点を、上記第１の画像上の一
    の特徴点に対応するエピ極線に近接するものから順位付
    けする特徴点順位付け手段と、 上記第２の画像上の各特徴点を、順位付けした順に上記
    第１の画像上の上記一の特徴点に対応するものと仮定し
    て座標演算を行う座標演算手段と、 上記座標演算手段によって得られた座標値が適正な値で
    あるかどうかを検証して、第１の画像上の上記特徴点に
    対応する第２の画像上の特徴点を決定する座標検証手段
    とを備える、三次元座標自動測定装置。
13. 【請求項１３】 上記照明手段が、各撮像手段のレンズ
    を取り囲むように配置される、請求項１２に記載の三次
    元座標自動測定装置。
14. 【請求項１４】 上記照明手段が赤色ＬＥＤランプであ
    り、上記撮像手段がデジタルカメラである、請求項１２
    又は請求項１３のいずれかに記載の三次元座標自動測定
    装置。
15. 【請求項１５】 上記物体を所定の姿勢で載置できると
    ともに、物体の存在可能空間を規定して上記座標検証手
    段における座標の適正基準値を設定する測定ステージを
    備える、請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の
    三次元座標自動測定装置。
16. 【請求項１６】 上記測定ステージは、上記撮像と同時
    に載置面から物体の所定部位までの距離を測定して出力
    する測定手段を備える、請求項１５に記載の三次元座標
    自動測定装置。
17. 【請求項１７】 上記演算装置は、特定の光成分から２
    値化した画像を形成し、上記特徴点を抽出する二値化処
    理手段を備える、請求項１２から請求項１６のいずれか
    に記載の三次元座標自動測定装置。
18. 【請求項１８】 物体の正面側と背面側とに上記一対の
    撮像手段をそれぞれ配置して、物体の全周囲の特徴点の
    座標を求めるように構成した、請求項１２から請求項１
    ７のいずれかに記載の三次元座標自動測定装置。
19. 【請求項１９】 上記測定補助手段は、一対の光反射性
    部材と、これら一対の光反射性部材を所定距離離間させ
    た状態で物体の特徴点から所定高さで立設できる支持部
    材とを備えて構成され、 上記一対の光反射性部材の座標を求めることにより上記
    特徴点の座標を求めるように構成した、請求項１２から
    請求項１８のいずれかに記載の三次元座標自動測定装
    置。
20. 【請求項２０】 物体の周囲に配置される３以上の撮像
    手段を設け、これら撮像手段を組み合わせて構成される
    複数対の撮像手段から、物体周囲の特徴点の座標を求め
    るように構成した、請求項１２から請求項１９のいずれ
    かに記載の三次元座標自動測定装置。
21. 【請求項２１】 所定長さに設定されるとともに両端部
    表面に撮像補助手段をそれぞれ設けた規定寸法部と、こ
    の規定寸法部の端部を着脱自在に連結する連結帯とを備
    え、上記物体の所定部位に巻き付けて上記撮像補助手段
    の座標と、上記規定寸法部の長さとから物体の周囲長を
    測定する測定用ベルトを備える、請求項１２から請求項
    ２０のいずれかに記載の三次元座標自動測定装置。
22. 【請求項２２】 人体の所定の特徴点に測定補助手段を
    取り付けて、請求項１２から請求項２１のいずれかに記
    載した三次元座標自動測定装置を用いて人体各部の座標
    及び寸法を求める、人体座標自動測定装置であって、 上記測定補助手段を、人体に装着する測定用ウエア上に
    設けた、人体座標自動測定装置。
23. 【請求項２３】 人体の特定部位の寸法を上記撮像行程
    と同時に求める、寸法測定手段を備える、請求項２２に
    記載の人体座標自動測定装置。
24. 【請求項２４】 上記寸法測定装置が、股下寸法を測定
    する股下寸法測定装置である、請求項２２又は請求項２
    ３のいずれかに記載の人体座標自動測定装置。
25. 【請求項２５】 人体を載せる台部と、手指で握る握持
    バーとを備え、 人体に所定の撮像姿勢をとらせるとともに、人体の存在
    可能空間を規定する測定ステージを備える、請求項２２
    から請求項２４のいずれかに記載の人体座標自動測定装
    置。