JP2003024305A - ３次元モデリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人体を回転させながら撮影する方式の３次元
モデリング装置において、人体を揺らすことなく回転さ
せて、欠落のない３次元形状データを得る。 【解決手段】 本発明に係る３次元モデリング装置は、
撮影対象となる人体を鉛直軸回りに回転させる回転台１
を具え、該回転台１は、床面上に設置されるべき支持ベ
ース１１と、支持ベース１１上に回転可能に配置された
天板９と、支持ベース１１上に天板９の中央部を支持す
るためのころ軸受２３及び玉軸受３１と、支持ベース１
１上に天板９の外周部を支持するためのリング型スラス
トベアリング２７とを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影対象となる人
体を鉛直軸回りに回転させながら該人体を周囲から撮影
して、該人体の３次元形状データを作成する３次元モデ
リング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、３次元対象物の３次元グラフィッ
ク画像を得るために、対象物の形状及びテクスチャ(色
彩及び模様)をコンピュータに入力する種々の３次元ス
キャナが開発されており、その一つとして、回転テーブ
ル上の対象物を単眼カメラによって撮影し、複数のシル
エット画像を得ることによって、その対象物の立体モデ
ルを生成する３次元モデリング装置が提案されている
(例えば特開平5-135155号)。又、対象物の周囲に複数台
のカメラを設置して、これらのカメラによって対象物を
周囲から撮影して、３次元形状データを作成する３次元
モデリング装置が提案されている(特開平11-96374号、
特開平11-120372号、特開平11-149576号)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、撮影すべき
対象物として人体を想定した場合、上述の如く対象物の
周囲に複数台のカメラを設置する方式では、装置が大掛
かりとなって、例えば店舗の片隅等、狭いスペースに設
置することが困難となる。これに対し、回転テーブル上
の対象物を撮影する方法によれば、装置のコンパクト化
が可能であるが、回転テーブル上に重量の大きな人体を
載せて回転させたとき、回転テーブルに作用する荷重の
偏り等によって回転テーブルに僅かなローリングが発生
し、特に人体の上半身に大きな揺れを引き起こす。この
結果、回転テーブルの回転中に撮影した複数枚の画像
が、姿勢の異なる人体を撮影したものとなって、これら
の画像に基づいて３次元形状データを作成した場合、人
体の一部の形状データが欠落することになる。

【０００４】そこで本発明の目的は、人体を回転させな
がら撮影する方式の３次元モデリング装置において、人
体を揺らすことなく回転させて、欠落のない３次元形状
データを得ることである。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る３次元モデリ
ング装置は、撮影対象となる人体を鉛直軸回りに回転さ
せる回転台と、該回転台上の人体を撮影する１或いは複
数台のカメラと、該カメラからの画像信号に基づいて人
体の３次元形状データを作成する画像処理回路とを具え
ている。ここで、回転台は、床面上に設置されるべきベ
ース体と、人体を載せるための天板を具え、前記ベース
体上に回転可能に配置された回転体と、ベース体と回転
体が対向する領域の中央部に配備され、ベース体上に回
転体を回転可能に支持する第１のベアリング機構と、ベ
ース体と回転体が対向する領域の外周部に配備され、ベ
ース体上に回転体を回転可能に支持する第２のベアリン
グ機構と、ベース体と回転体の間に介在して、回転体を
回転駆動する駆動機構とを具えている。

【０００６】上記第１ベアリング機構は、天板に相対回
転不能に連繋する回転側リング部材と、ベース体に相対
回転不能に連繋するベース側リング部材と、両リング部
材の間に転動可能に介在する複数の転動体とから構成す
ることが可能であり、該ベアリング機構によって、ラジ
アル方向の荷重とスラスト方向の荷重を同時に受け止め
ることが出来る。

【０００７】又、上記第２ベアリング機構は、天板の裏
面に相対回転不能に連繋するリング状の上方レース部材
と、ベース体の表面に相対回転不能に連繋するリング状
の下方レース部材と、両レース部材の間に転動可能に介
在する複数の転動体とから構成することが可能であっ
て、該ベアリング機構によって、スラスト方向の荷重を
受け止めることが出来る。

【０００８】上記本発明の３次元モデリング装置におい
ては、天板を具えた回転体の中央部が第１ベアリング機
構によって回転可能に支持されると同時に、回転体の外
周部が第２ベアリング機構によって回転可能に支持され
るので、仮に人体による荷重が天板の端部に偏って作用
したとしても、第２ベアリング機構の支持によって、天
板は傾くことなく、水平面上で回転することになる。従
って、人体に揺れが生じることはなく、この結果、欠落
のない３次元形状データを得ることが出来る。

【０００９】尚、具体的構成において、回転体は、天板
の外周部近傍から下方へ向かって拡がるスカート部材を
具え、該スカート部材は、その外形が多角柱若しくは多
角錐台を呈している。これによって、回転体のスカート
部材の撮影画像を、人体の撮影画像の座標や色彩の基準
として用いることが出来る。

【００１０】

【発明の効果】本発明に係る３次元モデリング装置によ
れば、人体を揺らすことなく回転させて、欠落のない３
次元形状データを得ることが出来る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係る３次
元モデリング装置は、図１に示す如く、起立姿勢の人体
を載せて回転させるための回転台(１)と、回転台(１)上
の人体を撮影するための２台のＣＣＤカメラ(５)(６)
と、両ＣＣＤカメラ(５)(６)からの画像信号に周知の画
像処理を施して人体の３次元形状データを作成するパー
ソナルコンピュータ(７)と、回転台(１)の回転を制御す
る回転コントローラ(８)とを具えている。

【００１２】回転台(１)の後方位置には、回転台(１)上
の人体の背景となる背景パネル(４)が立設されている。
又、回転台(１)の上方位置には、回転台(１)上の人体の
頭部を支持して、頭部の揺れを阻止する頭部支持具(２)
が、高さ調節の可能な昇降バー(３)に取り付けられてい
る。

【００１３】図２に示す如く、上方のＣＣＤカメラ(５)
は、回転台(１)上の人体の上半身と頭部支持具(２)とを
１画面内に撮影するべく、所定の高さ位置に設置されて
いる。又、下方のＣＣＤカメラ(６)は、回転台(１)上の
人体の下半身と回転台(１)とを１画面内に撮影するべ
く、所定の高さ位置に設置されている。又、上方ＣＣＤ
カメラ(５)による撮影領域と下方ＣＣＤカメラ(６)によ
る撮影領域の間には、人体の腹部若しくは腰部にて重複
が生じる様、互いの間隔が設定されている。この様に、
２台のＣＣＤカメラ(５)(６)によって回転台(１)上の人
体を上半身と下半身に分けて撮影することによって、２
台のＣＣＤカメラ(５)(６)と回転台(１)の間の距離を短
縮し、装置の小型化を図っている。

【００１４】回転台(１)は、裾拡がりの六角錐台状を呈
しており、その外周面には、複数の色彩を用いた所定の
模様が施されており、下方ＣＣＤカメラ(６)による回転
台(１)の撮影画像に基づいて、人体の撮影画像に画像処
理を施す際の座標や色彩の基準が定められ、下方ＣＣＤ
カメラ(６)についてのキャリブレーションが行なわれ
る。

【００１５】又、図３に示す如く、回転台(１)上に、ベ
ース板(61)、脚(62)及びスカート部材(63)からなるキャ
リブレーション用の回転台(64)を設置して、上方ＣＣＤ
カメラ(５)によってキャリブレーション用回転台(64)を
撮影すると共に、下方ＣＣＤカメラ(６)によって両回転
台(64)(１)を撮影することによって、人体の撮影画像に
画像処理を施す際の座標や色彩の基準が定められ、上方
ＣＣＤカメラ(５)についてのキャリブレーションが行な
われる。

【００１６】図４は、回転台(１)の具体的な構造を表わ
しており、床面上に設置されるべき直方体状の支持ベー
ス(11)の上方位置に、円形の天板(９)が回転可能に配備
され、該天板(９)の裏面側に設けられた円形の裏板部(9
a)の外周部に、裾拡がりの六角錐台を呈するスカート部
材(10)が連結されている。天板(９)の裏板部(9a)の裏面
中央部には、内筒部材(20)が下向きに突設される一方、
支持ベース(11)の上板(11a)の中央開口部には、前記内
筒部材(20)を包囲して、外筒部材(22)が固定され、内筒
部材(20)と外筒部材(22)の間に複数のころ(21)が転動可
能に介在し、内筒部材(20)、外筒部材(22)及び複数のこ
ろ(21)によって、ころ軸受(23)が構成されている。該こ
ろ軸受(23)は、ラジアル方向の荷重を受け止めると共
に、スラスト方向の荷重を受け止めることが可能であ
る。

【００１７】又、内筒部材(20)の下端部には、円筒状の
スピンドル(19)が下向きに突設され、該スピンドル(19)
の基端部に、ウォームホイール(18)が固定されている。
スピンドル(19)の下端部には、軸部材(32)が固定され、
該軸部材(32)は、内輪(28)、外輪(30)及び複数のボール
(29)からなる玉軸受(31)を介して、支持ベース(11)の下
板(11b)に連結されている。該玉軸受(31)は、ラジアル
方向の荷重を受け止めると共に、スラスト方向の荷重を
受け止めることが可能である。斯くして、天板(９)は、
ころ軸受(23)と玉軸受(31)によって、裏板部(9a)の中央
部が支持ベース(11)上に回転可能に支持されることにな
る。

【００１８】回転台(１)の上板(11a)の表面と天板(９)
の裏板部(9a)の裏面との間には、天板(９)の回転軸と同
軸上に、リング型のスラストベアリング(27)が介在して
いる。該スラストベアリング(27)は、リング状に成型さ
れた下方レース部材(24)と、リング状に成型されて下方
レース部材(24)と相対回転可能に嵌合する上方レース部
材(26)と、両レース部材(24)(26)間に転動可能に介在す
る複数のボール(25)とから構成されており、スラスト方
向の荷重を受け止めることが出来る。斯くして、天板
(９)は、スラストベアリング(27)によって、裏板部(9a)
の外周部が支持ベース(11)上に回転可能に支持されるこ
とになる。

【００１９】支持ベース(11)には、モータ(13)が設置さ
れ、該モータ(13)の出力軸には原動プーリ(14)が取り付
けられている。原動プーリ(14)は、ベルト(15)を介し
て、支持ベース(11)に取り付けられた従動プーリ(16)に
繋がっている。従動プーリ(16)には同軸上に、ウォーム
(17)が固定され、該ウォーム(17)は前記ウォームホイー
ル(18)と噛合している。従って、モータ(13)の回転は、
原動プーリ(14)、ベルト(15)、従動プーリ(16)、及びウ
ォーム(17)を経て、ウォームホイール(18)に伝わり、ス
ピンドル(19)が回転駆動される。これによって、天板
(９)及びスカート部材(10)が回転することになる。

【００２０】上述の如く、本発明に係る回転台(１)にお
いて、天板(９)は、その中央部がころ軸受(23)と玉軸受
(31)によって支持されると同時に、その外周部がリング
型スラストベアリング(27)によって支持されて、例えば
天板(９)に作用する全荷重の３０％がころ軸受(23)と玉
軸受(31)によって、残りの７０％がリング型スラストベ
アリング(27)によって受け止められる。従って、天板
(９)の上に人体が載った場合に、人体による荷重が天板
(９)の端部に偏って作用したとしても、該偏心荷重はリ
ング型スラストベアリング(27)によって確実に受け止め
られ、天板(９)が傾くことはない。

【００２１】従来の回転テーブルにおいては、天板の中
央部のみがベアリングによって回転可能に支持され、天
板の外周部に作用する荷重は、天板自体の強度によって
受け止める構造が採用されていたため、天板の端部に偏
った荷重が作用した場合、天板が僅かに傾くこととな
り、この傾きが天板上の人体に大きな揺れを起こすこと
となっていたのである。又、天板の外周部に作用する荷
重を、天板自体の強度によって受け止めるべく、天板は
十分な厚さの金属板によって形成されていたために、回
転テーブルの重量が大きなものとなっていた。

【００２２】これに対して、本発明に係る回転台(１)に
おいては、上述の如く、天板(９)に偏心荷重が作用した
としても、天板(９)が傾くことはないので、天板(９)上
の人体に大きな揺れが発生することはない。又、天板
(９)はその中央部及び外周部にて支持されているので、
天板(９)自体に大きな強度は不要であり、例えば木製若
しくは合成樹脂製とすることが可能である。これによっ
て、回転台(１)の軽量化が実現される。

【００２３】更に本発明に係る３次元モデリング装置に
おいては、図１に示す如く、回転台(１)上の人体の頭部
が頭部支持具(２)によって支持され、回転台(１)の回転
に伴う人体の揺れが阻止される。頭部支持具(２)におい
ては、図５に示す如く、支持板(41)の裏面に所定の角度
差で３本の脚(42)(42)(42)が突設され、各脚(42)の下端
部に、頭部に圧接されるべき球形の圧接部材(43)が取り
付けられている。又、支持板(41)の表面には、互いに相
対回転可能に嵌合する下方ガイド部材(44)と上方ガイド
部材(45)の間に複数のボール(図示省略)を介在させてな
るスラストベアリング(46)が配備されている。

【００２４】スラストベアリング(46)の上方ガイド部材
(45)の表面には、下方アーム部材(47)及び上方アーム部
材(48)を介して、Ｌ字状部材(50)が連結されている。こ
こで、下方アーム部材(47)と上方アーム部材(48)は、締
結具(49)(49)によって互いに相対回転不能に締結され、
上方アーム部材(48)とＬ字状部材(50)は締結具(51)によ
って互いに相対回転不能に締結されている。又、Ｌ字状
部材(50)の側面にはＵ字状部材(52)が配備され、Ｌ字状
部材(50)とＵ字状部材(52)とは、締結具(53)(53)によっ
て互いに着脱可能に締結されている。上述の如く複数の
部材を締結具によって締結してなる頭部支持具(２)の構
造によって、頭部支持具(２)の回転中心軸が回転台(１)
の回転中心軸と正確に一致する様、位置決め時の位置調
節が可能となる。

【００２５】頭部支持具(２)は、Ｌ字状部材(50)とＵ字
状部材(52)の間に昇降バー(３)を挟持して、昇降バー
(３)に固定される。この際、スラストベアリング(46)の
回転中心軸が前記回転台(１)の回転中心軸と一致する
様、頭部支持具(２)の位置決めが行なわれる。又、図１
の如く回転台(１)上に人体を載せた状態で、該人体の頭
部に頭部支持具(２)の圧接部材(43)が圧接される様、昇
降バー(３)の高さが調節される。

【００２６】人体の３次元モデル化に際しては、回転台
(１)を回転駆動して、人体を一定速度で回転させなが
ら、上方ＣＣＤカメラ(５)によって人体の上半身を撮影
すると共に、下方ＣＣＤカメラ(６)によって人体の下半
身及び回転台(１)を撮影する。この過程で、回転台(１)
上の人体は、頭部が頭部支持具(２)によって回転台(１)
の回転軸上に支持されているので、回転中の姿勢は安定
し、上半身が揺れることはない。この結果、欠落のない
３次元形状データが得られ、精度の高い３次元モデルを
得ることが出来る。

【００２７】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、回転台(１)において、天板
(９)の中央部を支持するためのベアリング機構は、実施
例のころ軸受(23)及び玉軸受(31)からなる構成に限ら
ず、スラスト軸受とラジアル軸受の機能を発揮すべき１
以上の軸受を採用することが出来る。又、天板(９)の外
周部を支持するためのベアリング機構は、実施例のスラ
ストベアリング(27)に限らず、周知の種々のスラストベ
アリングを採用することが出来る。更に、頭部支持具
(２)は、回転台(１)の回転に伴って自由に回転する構造
に限らず、回転台(１)の回転に同期させて頭部支持具
(２)を回転させる構成を採用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３次元モデリング装置の機器構成
を示す図である。

【図２】回転台上の人体を撮影している様子を表わす斜
視図である。

【図３】キャリブレーション用回転台を用いたキャリブ
レーションの様子を表わす斜視図である。

【図４】回転台の断面図である。

【図５】頭部支持具の斜視図である。

【符号の説明】

(１) 回転台 (２) 頭部支持具 (３) 昇降バー (４) 背景パネル (５) 上方ＣＣＤカメラ (６) 下方ＣＣＤカメラ (７) パーソナルコンピュータ (８) 回転コントローラ (９) 天板 (10) スカート部材 (11) 支持ベース (13) モータ (14) 原動プーリ (16) 従動プーリ (17) ウォーム (18) ウォームホイール (19) スピンドル (23) ころ軸受 (31) 玉軸受 (41) 支持板 (43) 圧接部材 (46) スラストベアリング (50) Ｌ字状部材 (52) Ｕ字状部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影対象となる人体を鉛直軸回りに回転
   させる回転台と、該回転台上の人体を撮影する１或いは
   複数台のカメラと、該カメラからの画像信号に基づいて
   人体の３次元形状データを作成する画像処理回路とを具
   えた３次元モデリング装置であって、回転台は、 床面上に設置されるべきベース体と、 人体を載せるための天板を具え、前記ベース体上に回転
   可能に配置された回転体と、 ベース体と回転体が対向する領域の中央部に配備され、
   ベース体上に回転体を回転可能に支持する第１のベアリ
   ング機構と、 ベース体と回転体が対向する領域の外周部に配備され、
   ベース体上に回転体を回転可能に支持する第２のベアリ
   ング機構と、 ベース体と回転体の間に介在して、回転体を回転駆動す
   る駆動機構とを具えていることを特徴とする３次元モデ
   リング装置。
2. 【請求項２】 回転体は、天板の外周部近傍から下方へ
   向かって拡がるスカート部材を具え、該スカート部材
   は、その外形が多角柱若しくは多角錐台を呈している請
   求項１に記載の３次元モデリング装置。
3. 【請求項３】 第１のベアリング機構は、天板に相対回
   転不能に連繋する回転側リング部材と、ベース体に相対
   回転不能に連繋するベース側リング部材と、両リング部
   材の間に転動可能に介在する複数の転動体とから構成さ
   れ、ラジアル方向の荷重とスラスト方向の荷重を同時に
   受け止めることが出来る請求項１又は請求項２に記載の
   ３次元モデリング装置。
4. 【請求項４】 第２のベアリング機構は、天板の裏面に
   相対回転不能に連繋するリング状の上方レース部材と、
   ベース体の表面に相対回転不能に連繋するリング状の下
   方レース部材と、両レース部材の間に転動可能に介在す
   る複数の転動体とから構成され、スラスト方向の荷重を
   受け止めることが出来る請求項１乃至請求項３の何れか
   に記載の３次元モデリング装置。