JP2003065736A - ３次元モデリング装置 - Google Patents
３次元モデリング装置Info
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- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N2013/0074—Stereoscopic image analysis
- H04N2013/0081—Depth or disparity estimation from stereoscopic image signals
Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的大きい対象を容易に３次元モデリング
する。 【解決手段】 カメラ１４、１６の両方で、位置検出用
参照物体を撮影し、その結果によりカメラ１４、１６の
相対位置を検出しておく。次に、位置検出用の参照マー
ク１０ａが形成された回転台１０上に対象１８を位置さ
せ、回転台１０を回転させて、カメラ１４、１６で撮影
する。回転台１０の参照マークからカメラ１４と対象１
８の位置関係を認識し、カメラ１４、１６の相対位置に
基づき対象とカメラ１６との位置関係を認識する。そし
て、カメラ１４、１６の両方の撮影画像から対象の３次
元モデルを生成する。
する。 【解決手段】 カメラ１４、１６の両方で、位置検出用
参照物体を撮影し、その結果によりカメラ１４、１６の
相対位置を検出しておく。次に、位置検出用の参照マー
ク１０ａが形成された回転台１０上に対象１８を位置さ
せ、回転台１０を回転させて、カメラ１４、１６で撮影
する。回転台１０の参照マークからカメラ１４と対象１
８の位置関係を認識し、カメラ１４、１６の相対位置に
基づき対象とカメラ１６との位置関係を認識する。そし
て、カメラ１４、１６の両方の撮影画像から対象の３次
元モデルを生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３次元モデリング
装置およびその方法ならびに３次元モデリングプログラ
ムに関する。
装置およびその方法ならびに３次元モデリングプログラ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータグラフィックスが各
種分野で利用されており、３次元グラフィックス画像も
広く利用されている。この３次元グラフィック画像を得
るためには、その対象物体について３次元モデルデータ
が必要になるが、このデータは膨大な量であり、その初
期入力の効率化が望まれる。
種分野で利用されており、３次元グラフィックス画像も
広く利用されている。この３次元グラフィック画像を得
るためには、その対象物体について３次元モデルデータ
が必要になるが、このデータは膨大な量であり、その初
期入力の効率化が望まれる。
【０００３】そこで、３次元対象物体の形状およびテク
スチャ（色彩および模様）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いる。
スチャ（色彩および模様）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いる。
【０００４】例えば、特開２００１−１０８４２１号公
報には、位置検出用マークを付与した回転台上に載置し
た対象物体を回転台とともにカメラで撮影し、その複数
の撮影画像の各画像における位置検出マークから撮影位
置情報を、またその撮影画像からシルエット画像を得
て、立体モデルを生成する３次元モデリング装置が開示
されている。
報には、位置検出用マークを付与した回転台上に載置し
た対象物体を回転台とともにカメラで撮影し、その複数
の撮影画像の各画像における位置検出マークから撮影位
置情報を、またその撮影画像からシルエット画像を得
て、立体モデルを生成する３次元モデリング装置が開示
されている。
【０００５】このような３次元スキャナを使用すること
によって、予め作成した３次元対象物体についての３次
元グラフィックデータを得ることができ、初期入力作業
をほとんど０にすることができる。
によって、予め作成した３次元対象物体についての３次
元グラフィックデータを得ることができ、初期入力作業
をほとんど０にすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
００１−１０８４２１号公報の装置では、常に撮影画像
中に回転台と対象物体全体を収めなければならない。従
って、対象物体が大きい場合には、カメラを対象物体か
ら離さなければならない。そこで、形状の精度とテクス
チャの精細度が悪くなり、また撮影に広いスペースを要
するという問題がある。
００１−１０８４２１号公報の装置では、常に撮影画像
中に回転台と対象物体全体を収めなければならない。従
って、対象物体が大きい場合には、カメラを対象物体か
ら離さなければならない。そこで、形状の精度とテクス
チャの精細度が悪くなり、また撮影に広いスペースを要
するという問題がある。
【０００７】本発明は、上記課題に鑑みなされたもの
で、簡易かつ安価で大きな対象物体にも対応する３次元
モデリング装置およびその方法ならびに３次元モデリン
グプログラムを記録した媒体を提供することを目的とし
ている。
で、簡易かつ安価で大きな対象物体にも対応する３次元
モデリング装置およびその方法ならびに３次元モデリン
グプログラムを記録した媒体を提供することを目的とし
ている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数台のカメ
ラから得られる位置検出用参照物体の撮影画像から、各
カメラ間の相対位置を算出する相対位置算出手段と、複
数台のカメラから得られる、位置検出用参照マーク付き
回転台上において回転台とともに回転するモデリング対
象物の撮影画像からモデリング対象物の３次元モデルを
生成する３次元モデル生成手段と、を有し、前記３次元
モデル生成手段は、前記回転台が撮影されているカメラ
からの撮影画像からそのカメラと回転台との位置情報を
算出し、この位置情報と前記相対位置算出手段で得られ
た相対位置を利用して回転台が撮影されていないカメラ
の回転台との位置情報を算出し、得られた各カメラの位
置情報と、各カメラからの撮影画像とに基づいてモデリ
ング対象物の３次元モデルを生成することを特徴とす
る。
ラから得られる位置検出用参照物体の撮影画像から、各
カメラ間の相対位置を算出する相対位置算出手段と、複
数台のカメラから得られる、位置検出用参照マーク付き
回転台上において回転台とともに回転するモデリング対
象物の撮影画像からモデリング対象物の３次元モデルを
生成する３次元モデル生成手段と、を有し、前記３次元
モデル生成手段は、前記回転台が撮影されているカメラ
からの撮影画像からそのカメラと回転台との位置情報を
算出し、この位置情報と前記相対位置算出手段で得られ
た相対位置を利用して回転台が撮影されていないカメラ
の回転台との位置情報を算出し、得られた各カメラの位
置情報と、各カメラからの撮影画像とに基づいてモデリ
ング対象物の３次元モデルを生成することを特徴とす
る。
【０００９】このように、複数のカメラを利用するた
め、比較的大きなモデリング対象についても近くで撮影
して、全体を捉えることができる。従って、高精度のモ
デリングを小型の装置で行うことができ、装置を全体と
して安価にすることができる。そして、複数のカメラ間
の調整は、位置検出用参照物体を撮影するだけでよいた
め、カメラの位置決めなどに精密な調整が不要であり、
その操作が簡易なものとなる。
め、比較的大きなモデリング対象についても近くで撮影
して、全体を捉えることができる。従って、高精度のモ
デリングを小型の装置で行うことができ、装置を全体と
して安価にすることができる。そして、複数のカメラ間
の調整は、位置検出用参照物体を撮影するだけでよいた
め、カメラの位置決めなどに精密な調整が不要であり、
その操作が簡易なものとなる。
【００１０】また、前記複数台のカメラは、回転台上の
モデリング対象物体を上下方向ずれて撮影するように上
下方向に離間して配置されていることが好適である。こ
れによって、人などの縦長の対象についてその全体を容
易に捉えることができる。
モデリング対象物体を上下方向ずれて撮影するように上
下方向に離間して配置されていることが好適である。こ
れによって、人などの縦長の対象についてその全体を容
易に捉えることができる。
【００１１】また、前記回転台を連続回転させている状
態で、前記モデリング対象物を前記複数台のカメラを同
期させて複数回撮影することが好適である。
態で、前記モデリング対象物を前記複数台のカメラを同
期させて複数回撮影することが好適である。
【００１２】連続回転とすることで、角加速度の変化を
小さくすることができ、人などのモデリング対象が姿勢
を保つのが容易になる。
小さくすることができ、人などのモデリング対象が姿勢
を保つのが容易になる。
【００１３】また、前記各カメラからの撮影画像につい
てそれぞれ別にボーティング処理してボクセルを生成
し、その後各ボクセル合成することが好適である。これ
によって、ボーティング処理自体は、１つのカメラの場
合と同一の処理でよく。得られたボクセルの論理和をと
るなどの簡易な方法で、３次元モデリングが行える。
てそれぞれ別にボーティング処理してボクセルを生成
し、その後各ボクセル合成することが好適である。これ
によって、ボーティング処理自体は、１つのカメラの場
合と同一の処理でよく。得られたボクセルの論理和をと
るなどの簡易な方法で、３次元モデリングが行える。
【００１４】また、前記各カメラからの撮影画像につい
て、各カメラの相対位置に基づいて合成処理し、その後
合成されたデータに基づいてボーティング処理してボク
セルを生成することが好適である。この方法によれば、
合成後のデータにおいて、対象の全体が捉えられればよ
い。このため、カメラ配置についての自由度が広がる。
て、各カメラの相対位置に基づいて合成処理し、その後
合成されたデータに基づいてボーティング処理してボク
セルを生成することが好適である。この方法によれば、
合成後のデータにおいて、対象の全体が捉えられればよ
い。このため、カメラ配置についての自由度が広がる。
【００１５】また、本発明は、上述のような装置を用い
た３次元モデリング方法またはこの方法に用いるプログ
ラムに関する。
た３次元モデリング方法またはこの方法に用いるプログ
ラムに関する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。
て、図面に基づいて説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施形態に係る３次元
モデリング装置の概略構成を示す図である。この装置で
は、回転台１０を有している。この回転台１０は、内蔵
モータによって回転可能であり、全体として円錐台の形
状となっている。そして、回転台の周面には、位置検出
用参照マーク１０ａが多数表示されている。この回転台
１０の構成は、基本的に特開２００１−１０８４２１号
公報に記載されたものと同一であり、予め定められた位
置に複数の色の参照円マーク１０ａが配置されている。
モデリング装置の概略構成を示す図である。この装置で
は、回転台１０を有している。この回転台１０は、内蔵
モータによって回転可能であり、全体として円錐台の形
状となっている。そして、回転台の周面には、位置検出
用参照マーク１０ａが多数表示されている。この回転台
１０の構成は、基本的に特開２００１−１０８４２１号
公報に記載されたものと同一であり、予め定められた位
置に複数の色の参照円マーク１０ａが配置されている。
【００１８】この回転台１０には、コンピュータ１２が
接続されており、このコンピュータ１２が回転台１０の
回転を制御する。
接続されており、このコンピュータ１２が回転台１０の
回転を制御する。
【００１９】また、コンピュータ１２には、上下に配置
されたカメラ１４、１６が接続されている。このカメラ
１４、１６による撮影は、その撮影範囲が異なるが、一
部は重複するように設定されている。
されたカメラ１４、１６が接続されている。このカメラ
１４、１６による撮影は、その撮影範囲が異なるが、一
部は重複するように設定されている。
【００２０】すなわち、回転台１０の上には、３次元モ
デリングの対象１８が載置される。この例では、対象１
８は人である。そして、上側のカメラ１６は対象１８の
中央部及び上部を撮影範囲とし、下側カメラ１４は対象
１８の中央部分及び下部、さらには回転台１０を撮影範
囲としている。
デリングの対象１８が載置される。この例では、対象１
８は人である。そして、上側のカメラ１６は対象１８の
中央部及び上部を撮影範囲とし、下側カメラ１４は対象
１８の中央部分及び下部、さらには回転台１０を撮影範
囲としている。
【００２１】そして、このような装置により、カメラ１
４、１６からの撮影画像をコンピュータ１２が処理し
て、対象１８の人を３次元モデルを生成するが、この動
作について次に説明する。
４、１６からの撮影画像をコンピュータ１２が処理し
て、対象１８の人を３次元モデルを生成するが、この動
作について次に説明する。
【００２２】まず、カメラ１４、１６の相対位置を算出
する。このために、図２に示すように、対象１８に代え
て、位置検出用参照物体２０をカメラ１４、１６の両方
に撮影できる位置に設置する。図２では、回転台１０の
上面に着脱自在であって、上方に伸びる支持棒２２によ
って位置検出用参照物体２０を対象１８の中央部に対応
する位置に設定する。
する。このために、図２に示すように、対象１８に代え
て、位置検出用参照物体２０をカメラ１４、１６の両方
に撮影できる位置に設置する。図２では、回転台１０の
上面に着脱自在であって、上方に伸びる支持棒２２によ
って位置検出用参照物体２０を対象１８の中央部に対応
する位置に設定する。
【００２３】また、図２において、位置検出用参照物体
２０は、回転台１０と同一の形状で同一の参照円マーク
を有するものとしたが、参照マークの形状（配置）が予
め分かっておりカメラ位置の位置検出ができればどのよ
うな形状でもよく、参照マークも円でなくてもよい。
２０は、回転台１０と同一の形状で同一の参照円マーク
を有するものとしたが、参照マークの形状（配置）が予
め分かっておりカメラ位置の位置検出ができればどのよ
うな形状でもよく、参照マークも円でなくてもよい。
【００２４】そして、カメラ１４によって撮影した位置
検出用参照物体２０の画像から、コンピュータ１２は位
置検出用参照物体２０とカメラ１４の相対位置を算出す
る。また、カメラ１６によって撮影した位置検出用参照
物体２０の画像から、コンピュータ１２は位置検出用参
照物体２０とカメラ１６の相対位置を算出する。例え
ば、位置検出用物体２０の所定位置を原点としてカメラ
１４、１６の位置を三次元座標として検出する。
検出用参照物体２０の画像から、コンピュータ１２は位
置検出用参照物体２０とカメラ１４の相対位置を算出す
る。また、カメラ１６によって撮影した位置検出用参照
物体２０の画像から、コンピュータ１２は位置検出用参
照物体２０とカメラ１６の相対位置を算出する。例え
ば、位置検出用物体２０の所定位置を原点としてカメラ
１４、１６の位置を三次元座標として検出する。
【００２５】このようにして、カメラ１４、１６の両方
について、共通する位置検出用参照物体２０に対する相
対位置が算出されるため、コンピュータ１２は、これら
の結果に基づいて、カメラ１４、１６の相対位置を検出
する。この例では、下側のカメラ１４が回転台を撮影す
る位置にあるため、下側のカメラ１４に対する上側のカ
メラ１６の相対位置を算出する。
について、共通する位置検出用参照物体２０に対する相
対位置が算出されるため、コンピュータ１２は、これら
の結果に基づいて、カメラ１４、１６の相対位置を検出
する。この例では、下側のカメラ１４が回転台を撮影す
る位置にあるため、下側のカメラ１４に対する上側のカ
メラ１６の相対位置を算出する。
【００２６】次に、回転台１０上に対象１８を載せ、一
回転させながらカメラ１４、１６で撮影する。回転台１
０には、予め定められた参照マーク１０ａが設けられて
おり、下側のカメラ１４によって撮影される。これによ
って、回転台１０とカメラ１４の相対位置が算出され
る。そして、回転台１０の上で、対象１８が動かないと
いう前提で、カメラ１４によって撮影した対象１８の画
像の各画素について、どのような方向の画像かが検出で
きる。
回転させながらカメラ１４、１６で撮影する。回転台１
０には、予め定められた参照マーク１０ａが設けられて
おり、下側のカメラ１４によって撮影される。これによ
って、回転台１０とカメラ１４の相対位置が算出され
る。そして、回転台１０の上で、対象１８が動かないと
いう前提で、カメラ１４によって撮影した対象１８の画
像の各画素について、どのような方向の画像かが検出で
きる。
【００２７】さらに、上述のようにして、カメラ１４と
カメラ１６の相対位置が分かっているため、回転台１０
とカメラ１６の相対位置も検出される。そして、カメラ
１４と、カメラ１６を同期して撮影することによって、
カメラ１６により撮影した画像についてもその方向（カ
メラ視点）が特定できる。
カメラ１６の相対位置が分かっているため、回転台１０
とカメラ１６の相対位置も検出される。そして、カメラ
１４と、カメラ１６を同期して撮影することによって、
カメラ１６により撮影した画像についてもその方向（カ
メラ視点）が特定できる。
【００２８】従って、両カメラ１４、１６のそれぞれで
得た各回転角度の撮影画像から対象１８のシルエット画
像を生成することができる。例えば、回転角度１０度お
きに３６枚の撮影画像を得ることで、カメラ１４、１６
のそれぞれにおいて３６枚の撮影画像が得られ、それぞ
れの画像から対象１８のシルエットが得られる。
得た各回転角度の撮影画像から対象１８のシルエット画
像を生成することができる。例えば、回転角度１０度お
きに３６枚の撮影画像を得ることで、カメラ１４、１６
のそれぞれにおいて３６枚の撮影画像が得られ、それぞ
れの画像から対象１８のシルエットが得られる。
【００２９】各シルエット画像は、回転台１０の角度、
すなわち対象１８の方向が分かっている。そこで、シル
エット画像をボーティング処理してボクセルを生成す
る。そして、得られたボクセルからポリゴン生成し、撮
影画像から各ポリゴンのテクスチャを獲得して割り付け
ることで、３次元モデルを生成する。
すなわち対象１８の方向が分かっている。そこで、シル
エット画像をボーティング処理してボクセルを生成す
る。そして、得られたボクセルからポリゴン生成し、撮
影画像から各ポリゴンのテクスチャを獲得して割り付け
ることで、３次元モデルを生成する。
【００３０】このように、本実施形態によれば、複数の
カメラ１４、１６を利用する。従って、比較的大きな対
象１８を近くで撮影することができる。従って、高精度
の３次元モデルを比較的小さな装置により、生成するこ
とができる。
カメラ１４、１６を利用する。従って、比較的大きな対
象１８を近くで撮影することができる。従って、高精度
の３次元モデルを比較的小さな装置により、生成するこ
とができる。
【００３１】また、カメラ１４、１６の位置検出は、位
置検出用参照物体２０の撮影によって行えるため、カメ
ラ１４、１６の相対位置を対象１８に応じて変更するこ
ともできる。さらに、カメラ１４、１６と回転台１０の
相対位置を変更してもよい。
置検出用参照物体２０の撮影によって行えるため、カメ
ラ１４、１６の相対位置を対象１８に応じて変更するこ
ともできる。さらに、カメラ１４、１６と回転台１０の
相対位置を変更してもよい。
【００３２】ここで、カメラ１４、１６で得られた別々
のものであり、かつ重複する部分がある。そこで、これ
らを合成する必要がある。この合成には、下記２つの方
法があり、いずれを採用することも可能である。
のものであり、かつ重複する部分がある。そこで、これ
らを合成する必要がある。この合成には、下記２つの方
法があり、いずれを採用することも可能である。
【００３３】（ｉ）各カメラ１４、１６ごとにそれぞれ
が得られた撮影画像に基づいてボーティング処理してボ
クセル生成し、その後得られたボクセルについて論理和
をとり、合成する。この手法では、処理が速いという効
果が得られる。一方、この手法では、図２のように、各
カメラ１４、１６のそれぞれにおいて対象１８について
のボクセルを生成する。そこで、各カメラ１４、１６の
それぞれの撮影範囲において対象１８の回転軸に直行す
る方向（水平方向）の全体を捉える必要がある。すなわ
ち、回転軸方向の領域分割は問題ないが、回転により対
象の一部が撮影範囲からはずれてはならない。
が得られた撮影画像に基づいてボーティング処理してボ
クセル生成し、その後得られたボクセルについて論理和
をとり、合成する。この手法では、処理が速いという効
果が得られる。一方、この手法では、図２のように、各
カメラ１４、１６のそれぞれにおいて対象１８について
のボクセルを生成する。そこで、各カメラ１４、１６の
それぞれの撮影範囲において対象１８の回転軸に直行す
る方向（水平方向）の全体を捉える必要がある。すなわ
ち、回転軸方向の領域分割は問題ないが、回転により対
象の一部が撮影範囲からはずれてはならない。
【００３４】（ｉｉ）両カメラ１４、１６の撮影画像の
対象１８全体を含む組合わせごとに、ボクセル空間で論
理和合成を行い、それらの結果をボーティング処理をし
てボクセル生成する。この手法は、比較的計算量が多く
なる。しかし、各カメラの撮影映像を組み合わせたもの
が対象の全体を捉えればよく、各カメラによって対象の
撮影範囲を任意に分割することができる。
対象１８全体を含む組合わせごとに、ボクセル空間で論
理和合成を行い、それらの結果をボーティング処理をし
てボクセル生成する。この手法は、比較的計算量が多く
なる。しかし、各カメラの撮影映像を組み合わせたもの
が対象の全体を捉えればよく、各カメラによって対象の
撮影範囲を任意に分割することができる。
【００３５】いずれの方法によっても、両カメラ１４、
１６による撮影画像を合成して３次元モデルを得ること
ができる。
１６による撮影画像を合成して３次元モデルを得ること
ができる。
【００３６】ここで、回転台１０の回転は、等角速度に
よる連続回転が好ましい。すなわち、図３に破線で示す
ように、ステップ的に回転させると、角速度は図４に破
線で示すように角速度は大きく変化する。一方、等速度
であれば、角速度は一定である。対象１８として人を考
えると、回転台１０をステップ的に回転駆動（動いたり
止まったり）すると加速度の影響を受けて姿勢が変化す
る可能性がある。一方、 連続回転(等角速度回転）によ
れば、対象１８の姿勢を安定しやすくすることができ
る。なお、等速回転の場合、例えば半回転で等速回転に
なり、その後の１回転で撮影を行い、半回転で停止する
等の方法をとるとよい。
よる連続回転が好ましい。すなわち、図３に破線で示す
ように、ステップ的に回転させると、角速度は図４に破
線で示すように角速度は大きく変化する。一方、等速度
であれば、角速度は一定である。対象１８として人を考
えると、回転台１０をステップ的に回転駆動（動いたり
止まったり）すると加速度の影響を受けて姿勢が変化す
る可能性がある。一方、 連続回転(等角速度回転）によ
れば、対象１８の姿勢を安定しやすくすることができ
る。なお、等速回転の場合、例えば半回転で等速回転に
なり、その後の１回転で撮影を行い、半回転で停止する
等の方法をとるとよい。
【００３７】なお、連続回転の場合、回転中に撮影する
ため、カメラ１４、１６が同期撮影することが必要とな
る。同期させることで、撮影角度を同一（または一定の
関係）にできる。なお、動画の撮影でもよい。ステップ
的な回転であれば、停止しているときに撮影すれば、カ
メラ１４、１６で同時に撮影する必要はない。しかし、
回転台が同じ位置において、全カメラで撮影する必要あ
る。
ため、カメラ１４、１６が同期撮影することが必要とな
る。同期させることで、撮影角度を同一（または一定の
関係）にできる。なお、動画の撮影でもよい。ステップ
的な回転であれば、停止しているときに撮影すれば、カ
メラ１４、１６で同時に撮影する必要はない。しかし、
回転台が同じ位置において、全カメラで撮影する必要あ
る。
【００３８】次に、カメラ配置についての条件をまとめ
ると、次のようになる。
ると、次のようになる。
【００３９】（Ｉ）すべてのカメラが下記の条件のうち
少なくとも１つを満たさねばならない。
少なくとも１つを満たさねばならない。
【００４０】（ａ）参照マーク付きの回転台１０を撮影
して撮影位置が計算できる、（ｂ）参照マーク付きの回
転台１０を撮影しているカメラと、同一かつ同位置の位
置検出用参照物体２０を撮影して撮影位置が計算でき
る、（ｃ）撮影位置が計算できるカメラと同一かつ同位
置の位置検出用参照物体を撮影して撮影位置が計算でき
る、（ＩＩ）さらに、合成方法として（ｉｉ）を適用す
る場合は、カメラの撮影画像全体で物体全体を捉える必
要があり、また合成方法として（ｉ）を適用する場合に
は、カメラ撮影範囲について、下記条件を満たす必要が
ある。
して撮影位置が計算できる、（ｂ）参照マーク付きの回
転台１０を撮影しているカメラと、同一かつ同位置の位
置検出用参照物体２０を撮影して撮影位置が計算でき
る、（ｃ）撮影位置が計算できるカメラと同一かつ同位
置の位置検出用参照物体を撮影して撮影位置が計算でき
る、（ＩＩ）さらに、合成方法として（ｉｉ）を適用す
る場合は、カメラの撮影画像全体で物体全体を捉える必
要があり、また合成方法として（ｉ）を適用する場合に
は、カメラ撮影範囲について、下記条件を満たす必要が
ある。
【００４１】回転中心軸方向で分割されるある区間にお
いて物体領域全体を撮影でき、その区間をすべて合わせ
ると物体の存在する領域全体となる。
いて物体領域全体を撮影でき、その区間をすべて合わせ
ると物体の存在する領域全体となる。
【００４２】なお、上述の実施形態においては、カメラ
を２台としたが、３台以上としてもよい。この場合、合
成方法として、（ｉ）の個別のカメラの撮影画像につい
てボーティング処理する場合には、図１に示すように、
回転軸方向で領域を分割しなければならない。
を２台としたが、３台以上としてもよい。この場合、合
成方法として、（ｉ）の個別のカメラの撮影画像につい
てボーティング処理する場合には、図１に示すように、
回転軸方向で領域を分割しなければならない。
【００４３】ここで、カメラ相対位置の算出について、
図５、図６および図７に基づいて説明する。ここで、図
５およびその説明で使用する表記について、Ｘi：各座
標系の座標値、Ｒij：ｉ→ｊへの変換行列（回転成
分）、Ｔij：ｉ→ｊへの変換行列（移動成分）を表し、
添え字ｉについては、Ｒ：位置検出用参照物体、Ｔ：回
転台、１：カメラ１４、２：カメラ１６を表す。
図５、図６および図７に基づいて説明する。ここで、図
５およびその説明で使用する表記について、Ｘi：各座
標系の座標値、Ｒij：ｉ→ｊへの変換行列（回転成
分）、Ｔij：ｉ→ｊへの変換行列（移動成分）を表し、
添え字ｉについては、Ｒ：位置検出用参照物体、Ｔ：回
転台、１：カメラ１４、２：カメラ１６を表す。
【００４４】カメラ１４、１６により、位置検出用参照
物体２０を撮影し、その撮影画像から各々のカメラ視点
位置パラメータ群（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，γ）を求める
（Ｓ１１）。ここで、ｘ，ｙ，ｚは各カメラと位置検出
用参照物体１８との相対位置についてのパラメータであ
り、α，β，γは、参照物体における座標系に対する各
カメラらの座標系の回転量についてのパラメータであ
る。
物体２０を撮影し、その撮影画像から各々のカメラ視点
位置パラメータ群（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，γ）を求める
（Ｓ１１）。ここで、ｘ，ｙ，ｚは各カメラと位置検出
用参照物体１８との相対位置についてのパラメータであ
り、α，β，γは、参照物体における座標系に対する各
カメラらの座標系の回転量についてのパラメータであ
る。
【００４５】次に、各パラメータ群（ｘ，ｙ，ｚ，α，
β，γ）から座標系変換行列ＲR1，ＴR1，ＲR2，ＴR2を
求める（Ｓ１２）。すなわち、参照物体２０の座標系に
おける座標値ＸRを、Ｘ1＝ＲR1ＸR＋ＴR1によりカメラ
１４の座標系に変換する変換行列ＲR1，ＴR1と、参照物
体２０の座標系における座標値ＸRを、Ｘ2＝ＲR2ＸR＋
ＴR2でカメラ１６の座標系に変換する変換行列ＲR2，Ｔ
R2を求める。
β，γ）から座標系変換行列ＲR1，ＴR1，ＲR2，ＴR2を
求める（Ｓ１２）。すなわち、参照物体２０の座標系に
おける座標値ＸRを、Ｘ1＝ＲR1ＸR＋ＴR1によりカメラ
１４の座標系に変換する変換行列ＲR1，ＴR1と、参照物
体２０の座標系における座標値ＸRを、Ｘ2＝ＲR2ＸR＋
ＴR2でカメラ１６の座標系に変換する変換行列ＲR2，Ｔ
R2を求める。
【００４６】次に、カメラ１４の座標値Ｘ１を参照物体
の座標値ＸＲに変換するために、Ｒ R1の逆行列ＲR1 -1を
求める（Ｓ１３）。そして、Ｘ1→ＸR変換と、ＸR→Ｘ2
変換を組み合わせてＸ1→Ｘ2変換の変換行列を求める
（Ｓ１４）。すなわち、Ｘ2＝Ｒ12Ｘ1＋Ｔ12であり、Ｒ
12＝ＲR2ＲR1 -1、Ｔ12＝ＴR2−ＲR2ＲR1 -1ＴR1であり、
これを用いてＸ1→Ｘ2の変換行列が得られる。
の座標値ＸＲに変換するために、Ｒ R1の逆行列ＲR1 -1を
求める（Ｓ１３）。そして、Ｘ1→ＸR変換と、ＸR→Ｘ2
変換を組み合わせてＸ1→Ｘ2変換の変換行列を求める
（Ｓ１４）。すなわち、Ｘ2＝Ｒ12Ｘ1＋Ｔ12であり、Ｒ
12＝ＲR2ＲR1 -1、Ｔ12＝ＴR2−ＲR2ＲR1 -1ＴR1であり、
これを用いてＸ1→Ｘ2の変換行列が得られる。
【００４７】また、回転台１０に対するカメラ１６の視
点位置の算出は、図７に示すように、カメラ１４による
回転台１０の参照マークの撮影画像からパラメータ群
（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，γ）を求める（Ｓ２１）。次に
パラメータ群（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，γ）から、座標系
変換行列ＲT1，ＴT1を求める（Ｓ２２）。すなわち、Ｘ
1＝ＲT1ＸT＋ＴT1という座標変換を行う変換行列を求め
る。
点位置の算出は、図７に示すように、カメラ１４による
回転台１０の参照マークの撮影画像からパラメータ群
（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，γ）を求める（Ｓ２１）。次に
パラメータ群（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，γ）から、座標系
変換行列ＲT1，ＴT1を求める（Ｓ２２）。すなわち、Ｘ
1＝ＲT1ＸT＋ＴT1という座標変換を行う変換行列を求め
る。
【００４８】そして、ＸＴ→Ｘ１変換と、Ｘ１→Ｘ２変
換を組み合わせて、ＸＴ→Ｘ２変換の変換行列を求め
る。このようにして、回転台１０に対するカメラ１６の
視点位置が算出できるため、回転台１０上の対象１８に
ついてのカメラ１６の撮影画像について、カメラ１４の
撮影画像と同様の処理が行える。
換を組み合わせて、ＸＴ→Ｘ２変換の変換行列を求め
る。このようにして、回転台１０に対するカメラ１６の
視点位置が算出できるため、回転台１０上の対象１８に
ついてのカメラ１６の撮影画像について、カメラ１４の
撮影画像と同様の処理が行える。
【００４９】なお、このような変換行列の求め方は、基
本的に特開平１１−９６３７４号公報に記載されたもの
と同一であり、詳しい説明は省略する。
本的に特開平１１−９６３７４号公報に記載されたもの
と同一であり、詳しい説明は省略する。
【００５０】このようにして、本実施形態の３次元モデ
リングにより、各種の対象について容易に３次元モデル
を得ることができる。例えば、各種商品の動画による３
次元表示や、アニメーションのキャラクタの初期データ
作成に利用できる。さらに、人のシルエットを作成する
ことで、洋服を作る際の採寸に代えることもできる。
リングにより、各種の対象について容易に３次元モデル
を得ることができる。例えば、各種商品の動画による３
次元表示や、アニメーションのキャラクタの初期データ
作成に利用できる。さらに、人のシルエットを作成する
ことで、洋服を作る際の採寸に代えることもできる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のカメラを利用するため、比較的大きなモデリング
対象についても近くで撮影して、全体を捉えることがで
きる。従って、高精度のモデリングを小型の装置で行う
ことができ、装置を全体として安価化にすることができ
る。そして、複数のカメラ間の調整は、位置検出用参照
物体を撮影するだけでよいため、カメラの位置決めなど
に精密な調整が不要であり、その操作が簡易なものとな
る。
複数のカメラを利用するため、比較的大きなモデリング
対象についても近くで撮影して、全体を捉えることがで
きる。従って、高精度のモデリングを小型の装置で行う
ことができ、装置を全体として安価化にすることができ
る。そして、複数のカメラ間の調整は、位置検出用参照
物体を撮影するだけでよいため、カメラの位置決めなど
に精密な調整が不要であり、その操作が簡易なものとな
る。
【００５２】また、前記複数台のカメラは、回転台上の
モデリング対象物体を上下方向ずれて撮影するように上
下方向に離間して配置されていることで、人などの縦長
の対象についてその全体を容易に捉えることができる。
モデリング対象物体を上下方向ずれて撮影するように上
下方向に離間して配置されていることで、人などの縦長
の対象についてその全体を容易に捉えることができる。
【００５３】また、前記回転台を連続回転とすること
で、角加速度の変化を小さくすることができ、人などの
モデリング対象が姿勢を保つのが容易になる。
で、角加速度の変化を小さくすることができ、人などの
モデリング対象が姿勢を保つのが容易になる。
【００５４】また、前記各カメラからの撮影画像につい
てそれぞれ別にボーティング処理してボクセルを生成
し、その後各ボクセル合成することで、ボーティング処
理自体は、１つのカメラの場合と同一の処理でよく、得
られたボクセルの論理和をとるなどの簡易な方法で、３
次元モデリングが行える。
てそれぞれ別にボーティング処理してボクセルを生成
し、その後各ボクセル合成することで、ボーティング処
理自体は、１つのカメラの場合と同一の処理でよく、得
られたボクセルの論理和をとるなどの簡易な方法で、３
次元モデリングが行える。
【００５５】また、前記各カメラからの撮影画像につい
て、各カメラの相対位置に基づいて合成処理し、その後
合成されたデータに基づいてボーティング処理してボク
セルを生成することで、合成後のデータにおいて、対象
の全体が捉えられればよい。このため、カメラ配置につ
いての自由度が広がる。
て、各カメラの相対位置に基づいて合成処理し、その後
合成されたデータに基づいてボーティング処理してボク
セルを生成することで、合成後のデータにおいて、対象
の全体が捉えられればよい。このため、カメラ配置につ
いての自由度が広がる。
【図１】 全体構成を示す図である。
【図２】 カメラ相対位置の検出を説明する図である。
【図３】 回転による角度変化を示す図である。
【図４】 回転による角速度変化を示す図である。
【図５】 座標変換の変換行列の算出を説明する図であ
る。
る。
【図６】 カメラ１４の視点座標からカメラ１６の視点
座標への変換行列を求める動作を示すフローチャートで
ある。
座標への変換行列を求める動作を示すフローチャートで
ある。
【図７】 回転台に対するカメラ１６の指定位置の算出
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
１０ 回転台、１２ コンピュータ、１４，１６ カメ
ラ、１８ 対象、２０位置検出用参照物体。
ラ、１８ 対象、２０位置検出用参照物体。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 北條 三木夫
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三
洋電機株式会社内
Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA04 AA20 AA51 AA53
BB05 BB27 CC16 DD06 DD07
FF05 FF61 JJ03 JJ05 JJ26
MM04 PP13 QQ21 QQ31 RR10
5B057 BA02 BA13 CA08 CA13 CA16
CB13 CB16 CD02 CD03 CE08
5B080 AA00 AA17 BA08 DA06
5C061 AA06 AB04
Claims (12)
- 【請求項１】 複数台のカメラから得られる位置検出用
参照物体の撮影画像から、各カメラ間の相対位置を算出
する相対位置算出手段と、 複数台のカメラから得られる、位置検出用参照マーク付
き回転台上において回転台とともに回転するモデリング
対象物の撮影画像からモデリング対象物の３次元モデル
を生成する３次元モデル生成手段と、 を有し、 前記３次元モデル生成手段は、前記回転台が撮影されて
いるカメラからの撮影画像からそのカメラと回転台との
位置情報を算出し、この位置情報と前記相対位置算出手
段で得られた相対位置を利用して回転台が撮影されてい
ないカメラの回転台との位置情報を算出し、 得られた各カメラの位置情報と、各カメラからの撮影画
像とに基づいてモデリング対象物の３次元モデルを生成
する３次元モデリング装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記複数台のカメラは、回転台上のモデリング対象物体
を上下方向ずれて撮影するように上下方向に離間して配
置されている３次元モデリング装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の装置におい
て、 前記回転台を連続回転させている状態で、前記モデリン
グ対象物を前記複数台のカメラを同期させて複数回撮影
する３次元モデリング装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１つに記載の装
置において、 前記各カメラからの撮影画像についてそれぞれ別にボー
ティング処理してボクセルを生成し、その後各ボクセル
合成する３次元モデリング装置。 - 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか１つに記載の装
置において、 前記各カメラからの撮影画像について、各カメラの相対
位置に基づいて合成処理し、その後合成されたデータに
基づいてボーティング処理してボクセルを生成する３次
元モデリング装置。 - 【請求項６】 位置検出用参照物体を複数台のカメラで
撮影し、各カメラ間の相対位置を算出する相対位置算出
工程と、 位置検出用参照マーク付き回転台上において回転台とと
もに回転するモデリング対象物を前記複数台のカメラで
撮影し、得られた撮影画像からモデリング対象物の３次
元モデルを生成する３次元モデル生成工程と、 を有し、 前記３次元モデル生成工程は、前記回転台が撮影されて
いるカメラからの撮影画像からそのカメラと回転台との
位置情報を算出し、この位置情報と前記相対位置算出手
段で得られた相対位置を利用して回転台が撮影されてい
ないカメラの回転台との位置情報を算出し、 得られた各カメラの位置情報と、各カメラからの撮影画
像とに基づいてモデリング対象物の３次元モデルを生成
する３次元モデリング方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の方法において、 前記回転台を連続回転させている状態で、前記モデリン
グ対象物を前記複数台のカメラを同期させて複数回撮影
する３次元モデリング方法。 - 【請求項８】 請求項６または７に記載の方法におい
て、 前記各カメラからの撮影画像についてそれぞれ別にボー
ティング処理してボクセルを生成し、その後各ボクセル
合成する３次元モデリング方法。 - 【請求項９】 請求項６または７に記載の方法におい
て、 前記各カメラからの撮影画像について、各カメラの相対
位置に基づいて合成処理し、その後合成されたデータに
基づいてボーティング処理してボクセルを生成する３次
元モデリング方法。 - 【請求項１０】 コンピュータに、カメラによって撮影
したモデリング対象物の撮影画像からモデリング対象物
の３次元モデルを生成させる３次元モデリングプログラ
ムであって、 複数台のカメラから得られる位置検出用参照物体の撮影
画像から、各カメラ間の相対位置を算出させ、 複数台のカメラから得られる、位置検出用参照マーク付
き回転台上において回転台とともに回転するモデリング
対象物の撮影画像からモデリング対象物の３次元モデル
を生成させるとともに、 ３次元モデル生成させるときには、前記回転台が撮影さ
れているカメラからの撮影画像からそのカメラと回転台
との位置情報を算出させ、この位置情報と前記相対位置
算出手段で得られた相対位置を利用して回転台が撮影さ
れていないカメラの回転台との位置情報を算出させ、 得られた各カメラの位置情報と、各カメラからの撮影画
像とに基づいてモデリング対象物の３次元モデルを生成
させる３次元モデリングプログラム。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載のプログラムにおい
て、 前記各カメラからの撮影画像についてそれぞれ別にボー
ティング処理してボクセルを生成し、その後各ボクセル
合成する３次元モデリングプログラム。 - 【請求項１２】 請求項１０に記載のプログラムにおい
て、 前記各カメラからの撮影画像について、各カメラの相対
位置に基づいて合成処理し、その後合成されたデータに
基づいてボーティング処理してボクセルを生成する３次
元モデリングプログラム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001255261A JP2003065736A (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | ３次元モデリング装置 |
| US10/225,382 US6809728B2 (en) | 2001-08-24 | 2002-08-21 | Three dimensional modeling apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001255261A JP2003065736A (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | ３次元モデリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003065736A true JP2003065736A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=19083269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001255261A Pending JP2003065736A (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | ３次元モデリング装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6809728B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003065736A (ja) |
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| KR20220153082A (ko) | 2020-03-30 | 2022-11-17 | 가부시키가이샤 반다이나무꼬 엔터테인먼트 | 컴퓨터 시스템, 가상 모델 생성 제어 방법, 및 프로그램 |
| JP7460532B2 (ja) | 2018-10-10 | 2024-04-02 | 株式会社Preferred Networks | システム、方法及び装置 |
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