JP2004003086A - Three-dimensional measuring method for hand or foot and apparatus therefor - Google Patents
Three-dimensional measuring method for hand or foot and apparatus therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004003086A JP2004003086A JP2003101801A JP2003101801A JP2004003086A JP 2004003086 A JP2004003086 A JP 2004003086A JP 2003101801 A JP2003101801 A JP 2003101801A JP 2003101801 A JP2003101801 A JP 2003101801A JP 2004003086 A JP2004003086 A JP 2004003086A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hand
- dimensional
- foot
- image
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手又は足の立体計測法及びその装置に関する。手の立体形状計測においては、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の手の立体計測に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
一方、上記の問題を解決する装置として、図１４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）、ラインレーザ（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）とラインレーザ（１０１）に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。ラインレーザ（１０１）によるレーザ光と照明パネル（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。
【０００４】
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レーザ（１０１）によるレーザ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）とラインレーザ（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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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。
そこで、本発明は、手又は足の簡単にして正確な立体計測法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手又は足の立体計測法を要旨としている。
（１）手又は足の甲側からの画像認識に加えて掌側又は足の裏側からの画像認識をすること、その際、手又は足を透明板である基準台に置いて撮像し、掌側又は足の裏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、手又は足の甲側の画像は立体計測のために利用し、掌側または足の裏側から撮像した画像は手又は足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又は足の立体計測法。
（２）上記データを採取する際にパーソナルデータをデータに付加するように対話プログラムを付加された計測プログラムを備えたことを特徴とする上記（１）の手又は足の立体計測法。
（３）手の立体形状計測に際し、前記下からの二次元画像は手相が判別可能であり、これらのカメラ画像と立体形状データを元に、生命線の親指側の発生点と、感情線の小指側発生点又は小指の付け根から外縁を手首に向かい、手首までの２／３の長さのいずれかの外周部の位置とを特徴点とし手の形状寸法に対する、２つの特徴点を結ぶ直線上を通過する、垂直断面の輪郭の周囲長を計算する上記（１）又は（２）の手又は足の立体計測法。
【０００７】
（３’−１）上記データを採取する際にパーソナルデータをデータに付加するように対話プログラムを付加された計測プログラムを備えたことを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかの手又は足の立体計測法。
（３’−２）手の立体形状計測に際し、前記下からの二次元画像は手相が判別可能であり、これらのカメラ画像と立体形状データを元に、生命線の親指側の発生点と、感情線の小指側発生点又は小指の付け根から外縁を手首に向かい、手首までの２／３の長さのいずれかの外周部の位置とを特徴点とし手の形状寸法に対する、二つの特徴点を結ぶ直線上を通過する、垂直断面の輪郭の周囲長を計算する上記（３）又は（３’−１）の手又は足の立体計測法。
（３’−３）手の立体形状計測に際し、手首の位置決めのために前腕の支持体と掌の支持体の間に浅い角度を付けたことを特徴とする上記（１）ないし（５）のいずれかの手又は足の立体計測法。
（３’−４）採取した際に付加されるパーソナルデータ又は計測データで検索又は検索設定範囲内での平均、最大、最小データ、度数分布を表示可能な本体内、ネットワーク上、インターネット上にあるデータベースに提供することを特徴とする上記（３）ないし（３’−３）のいずれかの手又は足の立体計測法。
（３’−５）前記データベースが、パーソナルデータ（注文主の氏名、住所等）から、計測した個人の計測データをオーダーメード、イージーオーダー用として引き出すことのできるデータベースである上記（３）ないし（３’−４）のいずれかの手又は足の立体計測法。
（３’−６）手の立体形状計測に際し、前記データベースが、パーソナルデータの検索設定範囲（年齢、性別など）又は計測寸法データの検索設定範囲（手囲い等）から表示指寸法の平均、最大、最小データ、度数分布を表示し、量産手袋型作成用データとして引き出せるデータベースである上記（３’−４）又は（３’−５）の手又は足の立体計測法。
【０００８】
本発明は、以下の手又は足の立体計測装置を要旨としている。
（４）測定する手を載置する透明板と、手又は足の甲側上部にスリット光を照射するスリット光投光装置と、該投光装置と離れて手又は足の甲側上部に配置された撮像装置と、該撮像装置で撮像された画像のうち、スリット光の反射のみを認識するように撮像され、また画像処理された画像により、板から手又は足の甲のスリット光が当たる点までの最短高さを計算する画像処理装置と、透明板の下に設置し手又は足の全体の二次元画像を撮像する撮像装置を備え、該撮像装置により撮像された二次元画像データと前記撮像装置及び画像処理装置により得られた立体形状データが整合性を持って組み合わされるように修正する演算装置と、該演算装置によって得られたデータを記憶する媒体とを備えた、又は接続したことを特徴とする手又は足の立体計測装置。
（５）上記の撮像装置がカメラであり、スリット光投光装置が１本又は複数のスリット光を照射するスリット光投光装置またはレーザ光投光装置である上記（４）の手又は足の立体計測装置。
（６）上記の甲側上部に配置された撮像装置がカメラであり、二次元画像を撮像する撮像装置がフラットベッドスキャナに変えられている上記（５）の手又は足の立体計測装置。
（７）上記スリット光投光装置は、マトリックス状に配置された高輝度ＬＥＤから発光させた光を、被検査体である手又は足付近で平行な１本又は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と凸レンズが配置され、光の経路上に角度割出用モータの軸に取り付けられたミラーにより反射させ、割出モータの制御によって手又は足の全域にわたって計測可能なようにしたことを特徴とする上記（５）又は（６）の手又は足の立体計測装置。
（８）上記レーザ光投光装置は、ラインレーザ投光装置からのスリット光を手又は足の甲方向に屈折させるように、光の経路上に角度割出用モータの軸に取り付けられたミラーにより反射させ、割出モータの制御によって手又は足の全域にわたって計測可能なようにしたことを特徴とする上記（５）又は（６）の手又は足の立体計測装置。
（８’−１）光源の波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタをカメラの前面に設置し、外光に影響されずに安定した撮像を可能にしたことを特徴とする上記（４）ないし（８）のいずれかの手又は足の立体計測装置。
（９）上記データを採取する際にパーソナルデータをデータに付加するように対話プログラムを付加された計測プログラムを備えたことを特徴とする上記（４）ないし（８’−１）のいずれかの手又は足の立体計測装置。
（１０）上記（４）ないし（９）のいずれかの手又は足の立体形状計測装置であって、手の立体形状計測に際し、前記下からの二次元画像は手相が判別可能であり、これらのカメラ画像と立体形状データを元に、生命線の親指側の発生点と、感情線の小指側発生点又は小指の付け根から外縁を手首に向かい、手首までの２／３の長さのいずれかの外周部の位置とを特徴点とし手の形状寸法に対する、二つの特徴点を結ぶ直線上を通過する、垂直断面の輪郭の周囲長を計算することを特徴とする装置。
（１０’−１）手首の位置決めのために前腕の支持体と掌の支持体の間に浅い角度を付けたことを特徴とする上記（１０）の装置。
（１１）採取した際に付加されるパーソナルデータ又は計測データで検索又は検索設定範囲内での平均、最大、最小データ、度数分布を表示可能な本体内、ネットワーク上、インターネット上にあるデータベースに提供することを特徴とする上記（４）ないし（１０）のいずれかの手又は足の立体計測装置。
（１２）前記データベースが、パーソナルデータ（注文主の氏名、住所等）から、計測した個人の計測データをオーダーメード、イージーオーダー用として引き出すことのできるデータベースであることを特徴とする上記（４）ないし（１１）のいずれかの手又は足の立体計測装置。
（１３）前記データベースが、パーソナルデータの検索設定範囲（年齢、性別など）又は計測寸法データの検索設定範囲（手囲い等）から表示指寸法の平均、最大、最小データ、度数分布を表示し、量産手袋型作成用データとして引き出せるデータベースであることを特徴とする上記（１１）又は（１２）の手又は足の立体計測装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の手の立体計測の、撮像装置がカメラであり、スリット光投光装置が１本又は複数のスリット光を照射するスリット光投光装置である態様について、すなわち、測定する手を載置する透明板と、手の甲側上部に１本又は複数のスリット光を照射するスリット光投光装置と、該投光装置と離れて手の甲側上部に配置されたカメラと、該カメラで撮像された画像のうち、スリット光の反射のみを認識するように撮像され、また画像処理された画像により、板から手の甲のスリット光が当たる点までの最短高さを計算する画像処理装置と、透明板の下に設置し手の全体の２次元画像を撮像するカメラを備え、該カメラにより撮像された２次元画像データと前記カメラ及び画像処理装置により得られた立体形状データが整合性を持って組み合わされるように修正する演算装置と、該演算装置によって得られたデータを記憶する媒体とを備えた、又は接続したことを特徴とする、ならびに、上記スリット光投光装置はマトリックス状に配置された高輝度ＬＥＤから発光させた光を、被検査体である手付近で平行な１本又は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と凸レンズを配置され、光の経路上に角度割出用モータの軸に取り付けられたミラーにより反射させ、割出モータの制御によって手の全域にわたって計測可能なようにした手又は足の立体計測装置の態様について、以下に説明する。
【００１０】
まず、本発明の基本となる、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）照明による立体計測を、図１及び２を用いて説明する。
基本的な光学系は、立体を計測する機能が上側のＬＥＤ照明（３）とカメラ（１）で、手の各部位の推定機能が下側のＬＥＤ照明（図示省略）とカメラ（２）で行われる。ここで、上側のＬＥＤ照明（３）はスリット光を照射するために４×４の合計１６個で構成している。なお、下側のＬＥＤ照明（図示省略）は単に光源用のＬＥＤであり、格別の制御は行っていない。図１は、上側のＬＥＤ照明（３）として上下方向に４つのＬＥＤを並べ、その前にシリンドリカルレンズ（４）と凸レンズ（５）を配置している様子を上から見た場合を、図２は同様の様子を横からみた場合を示している。横から見た場合、凸レンズ（５）のみが影響して４つのＬＥＤは照射面で４つに分かれ、上から見た場合には、シリンドリカルレンズ（４）と凸レンズ（５）の両方の作用により、照射面で横に広がる。これによって、照射面では上下方向に４本のスリット光が得られる。この図では上下方向に並んだ４個のＬＥＤを用いているが、実際には、１個のＬＥＤを横に拡げるとスリット光の光量が足りないために、明るく見えない。そこで、横方向にも複数個のＬＥＤを並べることによって、光量を確保している。
【００１１】
手の甲側の立体画像の撮像は、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が、しかし、本発明は、手の甲側の画像は立体計測のためだけに利用し、各部位の推定は掌側から撮像した画像のみを利用する。
【００１２】
「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４に示すように、ＬＥＤの照射方向と対象面の角度θ１、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θ２、対象面でのＬＥＤ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。
【数１】
【００１４】
そこで、初期設定によって、θ１、θ２とスリット位置をあらかじめ求めておくことで、計測時にはＬＥＤ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。
【００１５】
【作用】
透明板上に掌側が接触するように載置した手を、手の上下方向に配置したＣＣＤカメラの一方のＣＣＤカメラで掌側を二次元画像として撮像し、他方のＣＣＤカメラでスリットパターンを用いて甲側を三次元画像として撮像し、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。
【００１６】
手又は足の立体計測において、例えばイージーオーダ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、手相も撮像し、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。手の甲側から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、手の甲側に加えて掌側からもカメラ撮像を行う。これは、掌側からの画像であれば、前腕と手首の境界の特徴として、しわなど用いることが可能となるためである。
さらに、手袋サイズの基本と考えられている手囲いは、「左手の小指の付け根と手首を結んだ線の、手首から１／３の距離の点と生命線の始点とを結んだ周りの長さ」と定義されており、掌側からの画像があれば生命線の始点も正確に推定可能であるため、手囲いの定義通りの正確な位置を求めることも可能となる。
【００１７】
【実施例】
図面にもとづいて本発明の装置の実施例を説明するが、本発明の細部の構成はこの実施例により特定されるものではない。
【００１８】
実施例１
図１、２は、本発明の一実施例であり、手の立体計測装置は、投光部とカメラとからなる計測部と、計測部の作動を制御するするとともに、撮像カメラによって撮像された画像を処理する制御・画像処理部と、操作盤及びモニターとで構成されており、計測部と制御・画像処理部とは一体にしても別体に形成しても良い。
【００１９】
図１及び図２において、（１）は甲側立体画像撮像用ＣＣＤカメラであり、（２）は掌側平面画像撮像用ＣＣＤカメラであり、（３）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（４）と凸レンズ（５）を経路に配置し、手の甲付近にスリット光（６）を設定された間隔で発生させるＬＥＤスリット光投光装置であり、（７）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ミラーであり、（８）はミラー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位置決め用ステップモータ（ミラー駆動用の割出モータ）であり、モータドライバー（９）が信号入出力装置（１０）からの割出指令により割出動作させミラー（７）を割出すためのものであり、（１１）はＣＰＵ、（１２）はメモリであり、投光装置（３）の各列ごとにＬＥＤ点灯消灯信号及びステップモータ（８）の駆動信号の送受信を行う信号入出力装置は図示省略しており、ＣＣＤカメラ（１），（２）への撮像タイミング信号の送信、ＣＣＤカメラ（１），（２）からの画像信号を行い、また、ＣＣＤカメラ（１），（２）からの画像をプログラムにより画像処理して、若しくは、そのままハードデイスク（図示省略）に記憶させる画像信号入出力装置である。
【００２０】
上記投光装置によると、ＬＥＤで作られた４本のスリット光はミラーによって下方に向きを変え、手に照射される。ミラーを回転させることでスリット光を図２の左右方向に移動するため、手全体に対してスリット光を照射することが可能となる。また、回転ミラーを用いることによって、ＬＥＤ、レンズ類、ミラー、ＣＣＤカメラ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。
【００２１】
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孔（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透明板（２２）が設けられており、手首の位置決めのために前腕の支持体と掌の支持体の間に浅い角度（１０〜４５度）が付けられている。
【００２２】
上記のとおり、掌側からの画像を得るために、手を置く基準台を透明板（２２）にしたので、曲率に加えて新しく手相、透明板との接触度の二つの特徴が利用可能となった。そこで、指の付け根については、従来通り輪郭線の曲率を用いるが、新しい特徴を用いて以下の位置を推定することとする。
・手囲いの親指側の開始点：手相を見て生命線の開始点
・前腕と手首の境界：透明板に密着している部分の手首側の端
なお、手の甲側を撮像する際には、透明板と接触している部分は明るく、離れている部分は暗くするように、手元および手先側から斜光照明を行った。これにより、透明板との接触度が明確になることが期待できる。
【００２３】
上記筐体（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（６）を照射するスリット光投光装置は、詳しくは、マトリックス状に配置された高輝度ＬＥＤから発光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（４）と凸レンズ（５）を配置され、光の経路上に角度割出用モータの軸に取り付けられたミラー（７）により反射させ、位置決めモータ（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。なお、ＬＥＤ光源は点光源であることが好ましい。
【００２４】
また、割り出し制御されるミラー駆動用の位置決めモータ（８）と、モータを駆動するミラー駆動部と、ミラー角度信号をミラー駆動部に出力する出力装置と、ミラー（７）の角度に応じたミラー角度信号を出力するミラー駆動部と、ミラー駆動部からのミラー角度信号にもとづいて光源（３）のＬＥＤを点灯制御される。また、光源（３）の波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタ（図示省略）をＣＣＤカメラ（１），（２）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），（２）の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けにくく好ましい。
【００２５】
上記スリット光投光装置と離して筐体（２０）の内部の透明板（２２）の上方に配置され、甲から反射した光を撮像し、上部立体画像情報を提供する甲撮像用ＣＣＤカメラ（１）と、筐体（２０）内部の透明板（２２）の下方に配置され、透明板を通過した光を撮像し、下部平面情報を提供する掌撮像用ＣＣＤカメラ（２）とで構成されており、甲撮像用ＣＣＤカメラ（１）はスリット光の反射のみを認識するように撮像し、ＣＣＤカメラ（２）は、透明板（２３）を透過した光を認識するように手の二次元画像を撮像すべく構成されている。
【００２６】
図３は、本発明の手の立体計測装置の一例のブロック図である。ＣＣＤカメラ（１），（２）により撮像され画像処理された画像により、板から手の甲のスリット光が当たる点までの最短高さを計算する画像処理装置と、ＣＣＤカメラ（１），（２）により撮像された二次元データと前記カメラ及び画像処理装置により得られた立体形状データが整合性を持って組み合わされるように修正する演算装置と、演算装置によって得られたデータを記憶する媒体を備えている。
【００２７】
前記下からの二次元画像は手相が判別可能であり、これらのカメラ画像と立体形状データを元に、生命線の親指側の発生点と、感情線の小指側発生点又は小指の付け根から外縁を手首に向かい、手首までの２／３の長さのいずれかの外周部の位置とを特徴点とし手の形状寸法に対する、二つの特徴点を結ぶ直線上を通過する、垂直断面の輪郭の周囲長を計算する。上記データを採取する際にパーソナルデータをデータに付加するように対話プログラムを付加された計測プログラムを備えている。
【００２８】
なお、本発明の手の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、スリット光を規則通りに照射するためにモータ駆動命令（ミラー割出）し、ＬＥＤパターン発光命令をし、さらに、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。
【００２９】
また、図３は、本発明の手の立体計測装置（図３中、２点鎖線で囲った部分）によって採取した計測結果を、データベースとして提供できるようにしたシステムのブロック図であり、採取した際に付加されるパーソナルデータ又は計測データで検索又は検索設定範囲内での平均、最大、最小データを表示可能な本体内、ネットワーク上、インターネット上にあるデータベースに提供するために、データ記憶装置に加えて計測結果を蓄積することでデータベースとして提供できるようにしたものであり、ＣＰＵ（１１）は、手の甲側及び掌側の画像、立体・平面形状データ、計測寸法データを、インターネット又はＬＡＮを介してデータベース／サーバに転送するか、ＣＤ−ＲＷ等の記憶媒体を介してデータベース／サーバに転送する。
【００３０】
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。
【００３１】
次に、図５、６、７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５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、ＬＥＤ光が透明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。
【００３２】
《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６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。
【００３３】
《画像の合成と立体寸法計測》
図７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。
▲１▼ 初期設定：板上にいくつかのポイントを置き、それがどちらかのＣＣＤカメラのどの画素に写る。その反対側ＣＣＤカメラのどの画素に写るかをあらかじめ調べる。
▲２▼ 画素位置対応：▲１▼から掌側撮像の各画素で見えている点が甲側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。
▲３▼ 掌画像で計測位置・箇所を特定・選択
▲４▼ 甲側撮像と計算により、２．５次元（それぞれの二次元位置とその高さ）を計測する。
▲５▼ 甲側の座標値と掌側の座標値の整合性を▲１▼▲２▼による補正によりとる。
▲６▼ ▲３▼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。
【００３４】
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生命線発生点を結ぶ周囲長の計測を表示する。なお、光線が当たらない掌側の陰は円筒近似を用いることで対応する。
【００３５】
次に、図８のフローチャートを参考に、本発明の手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、掌側から画像を撮像し、その画像から手の領域を抽出する。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領域を抽出する。次に、上のＬＥＤ照明とステッピングモータを制御しながら、スリット光照射画像を撮像する。ここで、本実施例では、１回の撮像で４本あるＬＥＤスリット光の偶数番目か奇数番目のいずれか２本を照射するため、同一のミラー角度ではＬＥＤの制御を行って２回撮像することとなる。ミラーは１回に０．７度の角度で１６回回転させることから合計３２枚の画像が得られ、この結果として６４本のスリット光による立体計測が可能である。
【００３６】
次に、この３２枚のスリット光照射画像から手の領域の画像のみを切り出す、この処理は、手の領域以外の透明板上で発生するＬＥＤ光の反射成分を除去することを目的としている。手の領域のみのスリット光画像が得られると、そこからスリット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。
【００３７】
高さ方向の次は、手の各部位の推定処理を行う。まず、掌側からの画像から手の輪郭線や、生命線を抽出し、それに基づいて各部位を推定する。ここで、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：手相を見て生命線の開始点、及び、前腕と手首の境界：透明板に密着している部分の手首側の端とする。
【００３８】
上記の処理の結果、高さ計測と各部位の位置推定が完了する。そこで、推定部位間の二次元的な距離を求めるとともに、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。最後に、これら求めた計測結果と画像を表示し、パーソナルデータを入力することで計測データをハードディスクに保存し、１人の形状計測が終了することになる。
【００３９】
実施例２
この実施例は、測定する手を載置する透明板と、手の甲側上部に１本または複数のスリット光を照射するレーザ光投光装置と、該投光装置と離れて手の甲側上部に配置されたカメラと、該カメラで撮像された画像のうち、スリット光の反射のみを認識するように撮像され、また画像処理された画像により、板から手の甲のスリット光が当たる点までの最短高さを計算する画像処理装置と、透明板の下に設置し手の全体の２次元画像を撮像するフラットベッドスキャナーを備え、該カメラにより撮像された２次元画像データと前記カメラ及び画像処理装置により得られた立体形状データが整合性を持って組み合わされるように修正する演算装置と、該演算装置によって得られたデータを記憶する媒体とを備えた、または接続したことを特徴とする態様の手の立体計測装置である。
図９及び図１０は、本発明の他の実施例であり、この実施例は、投光部にラインレーザ投光装置を用いて細くはっきりとしたライン光の投射を可能にしたこと、及び、掌の計測にフラットベッドスキャナを用い、掌側の照明装置を不要にしたこと、により装置全体の小型化を可能にした点で実施例１と相違している。
以下、その構成を説明するが、説明中実施例１と共通部分には同一符号を付してある。
【００４０】
図９及び図１０において、（１）は甲側立体画像撮像用ＣＣＤカメラであり、（３７）は掌側平面画像撮像用フラットベッドスキャナであり、（３６）はスリット光を投光するラインレーザ投光装置であり、（７）はラインレーザ投光装置（３６）からのスリット光を手の甲方向に屈折させるミラーであり、（８）はミラー駆動用のステップモータであり、モータードライバー（９）が信号入力装置（１０）からの割出指令により割出動作させミラー（７）を割出すためのものである。
【００４１】
したがって、ラインレーザ投光装置（３６）からのスリット光はミラーによって下向きに変え、手に照射される。ミラーを回転させることでスリット光を図１０の左右方向に移動するため、手全体に対してスリット光を照射することが可能となり、また、回転ミラーを用いることによって、レーザ光源、ミラー、ＣＣＤカメラ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、フラットベッドスキャナを用いたので、ＣＣＤカメラを採用した実施例１の手の立体計測装置に比べ装置全体の高さを低くすることができる。
【００４２】
また、図中、（１１）はＣＰＵ、（１２）はメモリ、（１４）はステップモータ（８）の駆動信号の送受信を行う信号入出力装置であり、ＣＣＤカメラ（１）及びフラットベッドスキャナ（３７）への撮像タイミング信号の送信、ＣＣＤカメラ（１）及びフラットベッドスキャナ（３７）からの画像信号を行い、また、ＣＣＤカメラ（１）及びフラットベッドスキャナ（３７）からの画像をプログラムにより画像処理して、若しくは、そのままハードディスク（１３）に記憶させる画像信号入出力装置である。
【００４３】
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透明板（２２）が設けられている。本実施例では、掌側の撮像には公知のフラットベッドスキャナ（例えば、キャノン株式会社製ＣａｎｏＳｃａｎ ＬｉＤＥ３０）を用い、上記透明板（２２）フラットベッドスキャナ（３７）の上面透明板で兼用している。
なお、フラットベッドスキャナによる手の領域の抽出は、実施例１における下方のＣＣＤカメラ（２）と同様であるが、明るさの閾値をもって輪郭の判断が可能になり、閾値を変えることで手相の判定が可能になり特定点の抽出を安定して行えるようになる。
【００４４】
また、上記筐体（２０）の上部には、公知のレーザ光源（例えば、エフエムレーザーテック株式会社製ＬＭＬ−１２−６７０−３）が配設されており、非球面レンズ、シリンドリカルレンズ等とでラインレーザ投光装置（３６）を構成している。
ラインレーザ投光装置（３６）の発光とミラーの駆動用の位置決めモータ（８）は、実施例１の場合と同様に、割り出し制御されるミラー駆動用の位置決めモータ（８）と、モータを駆動するミラー駆動部と、ミラー角度信号をミラー駆動部に出力する入力装置と、ミラー（７）の角度に応じたミラー角度信号を出力するミラー駆動部と、ミラー駆動部からのミラー角度信号にもとづいて光源（３）のＬＥＤを点灯制御される。
【００４５】
図１１は、手の立体計測装置（図中２点鎖線で囲った部分）及び同装置によって採取された計測結果を、データベースとして提供できるようにしたシステムのブロック図であり、手の立体計測装置は、ＣＣＤカメラにより撮像され画像処理された画像により、透明板から手の甲のスリット光が当たる点までの最短高さを計算する画像処理装置と、フラットベッドスキャナにより撮像された二次元データと前記ＣＣＤカメラ及び画像処理装置により得られた立体形状データが整合性を持って組み合わされるように修正する演算装置と、演算装置によって得られたデータを記憶する媒体を備えている。
【００４６】
前記下からの二次元画像は手相が判別可能であり、フラットベッドスキャナ画像と立体形状データを元に、生命線の親指側の発生点と、感情線の小指側発生点又は小指の付け根から外縁を手首に向かい、手首までの２／３の長さのいずれかの外周部の位置とを特徴点として手の形状寸法に対する、二つの特徴点を結ぶ直線上を通過する、垂直断面の輪郭の周囲長を計算する。上記データを採取する際にパーソナルデータをデータに付加するように対話プログラムを付加された計測プログラムを備えている。
【００４７】
なお、本実施例の手の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、レーザ光を規則通りに照射するためにモータ駆動命令（ミラー割出）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。
【００４８】
また、図１１は、本実施例の手の立体計測装置（図１１中、２点鎖線で囲った部分）によって採取した計測結果を、データベースとして提供できるようにしたシステムのブロック図であり、採取した際に付加されるパーソナルデータ又は計測データで検索又は検束設定範囲内での平均、最大、最小データを表示可能な本体内、ネットワーク上、インターネット上にあるデータベースに提供するために、データ記憶装置に加えて計測結果を蓄積することでデータベースとして提供できるようにしたものでありＣＰＵは、甲側及び掌側画像、立体・平面形状データ、計測寸法データを、インターネット又はＬＡＮを介してデータベース／サーバに転送するか、ＣＤ−ＲＷ等の記憶媒体を介してデータベース／サーバに転送する。
【００４９】
なお、この実施例においても前記実施例１と同様に、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。
【００５０】
この実施例における、平面画像の処理、立体画像の処理、画像の合成と立体寸法計測は、図５、図６及び図７に示す前記実施例１と同様に行い、また、手の立体計測装置を用いて手の立体形状を計測する方法は、図１２のフローチャートに示す実施例１と同様で有る。
【００５１】
次に、図１３にしたがって、本発明の手の立体計測装置を用いて手袋製造用の型紙を作成する方法、及び、手の立体計測装置を用いて計測した結果をデータベース化して手袋の製造に利用する例を説明する。
【００５２】
データベースには、手の立体計測装置を用いて計測した多数人のパーソナルデータ（年齢、性別等）、甲側立体画像及び掌側平面画像、並びに、立体形状データ及び平面形状データが蓄積されており、このデータベースを用いて手袋の型紙を作成する場合（イージーオーダによる作成）には、製造者は手袋作成依頼人のパーソナルデータ入力し、パーソナルデータにもとづきデータベースから必要項目の計測寸法、掌側平面画像を呼び出し掌側平面画像で確認すると共に、計測寸法にもとづき型紙を製作することができる。
【００５３】
また、計測寸法を検索対象にすると手囲い等とその他の手の形状データの相関関係について平均値や度数分布を知ることが、型の寸法決定に役立ち、想定された層の人々に適合する型を作る場合には、想定された人々のパーソナルデータを検索範囲に設定し平均値や度数分布により、より多くの人々にマッチする型を得ることができる。
【００５４】
例えば４〜５歳の日本人男子の場合には、表１及び表２に示すように、手囲１０３ｍｍ、手長１１３ｍｍの寸法が呼び出されるので、手袋製造業者はその数値にもとづいて手袋を製造することにより、４〜５歳の日本人男子の手に合う手袋が容易に提供することができる。
【００５５】
【表１】
なお、「手囲い」を上記のように定義したが、この定義は必ずしも統一されたものではないが、本発明の装置によれば、手の特徴とする点が撮像されているので、実際の使用にあったては、各使用者が使用している定義にもとづいて、求める寸法を計測することが可能であり、その定義の例としては次のようなものがある。
・手を広げたときの人差し指の付け根と小指の付け根の周囲
・親指側の生命線発生点と小指側の感情線発生点の周囲
・親指側の生命線発生点小指の付け根から外縁を手首に向かい、手首までの２／３の長さの位置の周囲
・親指の手首側の付け根の位置と小指の付け根から外縁を手首に向かい、手首までの２／３の長さの位置の周囲
・親指の手首付け根の位置と小指側の感情線発生点の周囲
【００５７】
【表２】
製造依頼人の手に確実にフィットする手袋の型紙を作成（オーダーによる作成）する場合には、手の立体計測装置により必要項目の寸法を計測し、その計測結果をオンライン又は記録媒体を介して製造者に送り、製造者はそのデータにもとづき型紙を作成する。なお、この場合、計測結果は、パーソナルデータと共にデータベースに登録して、データベースの内容を充実させることが好ましい。
【００５９】
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できる。
【００６０】
実施例３
《足の立体形状の計測》
図１５及び１６は、本発明の他の実施例であり、この実施例は、足の立体形状の計測装置に関するものである。
【００６１】
該装置の構成は、基本的には手の立体計測装置と同様であるが、筐体を被測定者が、爪先及び踵を上方のカメラに向けて載置できるように構成し、また、制御部が、爪先側から撮像し画像処理された合成画像と、踵側から撮像し画像処理された合成画像とを、さらに、足裏側を一致させて合成して足の三次元画像を形成する機能を有するように構成した点で相違している。
【００６２】
図１５により足の立体計測装置を用いて足を立体計測する方法を説明する。
計測すべき足の爪先を上方のカメラで撮像できるように透明板上に載置し、上方のカメラで足の爪先側の三次元画像を撮像し、下方のカメラで足の裏の二次元画像を撮像し、両画像を合成し爪先側の合成画像を得る（図１５（ａ））。次に、計測すべき足の載置方向を変えて足の踵を上方のカメラで撮像できるように透明板上に載置し、上方のカメラで足の踵側の三次元画像を撮像し、下方のカメラで足の裏の二次元画像を撮像し、両画像を合成し踵側の合成画像を得る（図１５（ｂ））。
【００６３】
次いで、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、（平面）ＸＹ座標と（立体）ＸＹＺ座標の合成データを足に貼り付けたどちらかのポイントから他方のポイントへの方向をＶ軸とする３軸の直交座標の合成データに変換し２組のデータを合成する。
【００６４】
上記方法によって撮像された足の立体形状によると、甲の高さ、幅、土踏まずの形状等が靴の製造に必要な条件を簡単に特定できるので、靴等履き物の製造に有用である。
【００６５】
【発明の効果】
上記構成の、本発明の手又は足の立体計測装置は、手又は足の甲側からの画像認識に加えて掌又は足の裏側からの画像認識することにより、掌又は足の裏側の特徴を決定条件として利用するので、手袋等の製造に必要なデータを正確に計測し、イージーオーダシステムを可能にし、また、極めて容易に多くの手形等の形状データを得ることができ、さらには、特定の層の人間に限定したなかで平均的な手形等を得ることができる。
【００６６】
また、本発明の手又は足の立体計測装置は、小型化が可能であり、販売店の店頭に置くことで、数多くのサイズのなかから自分に合ったサイズのゴルフ手袋等を素早く選ぶことを可能とする。さらに、手袋等の型を見直す際に、購入した各個人のサイズをもとに再設計をすることが可能になる。
【００６７】
さらに、本発明の手の立体計測装置は、筐体の構造を一部改良することにより、足の立体形状等、周面全体の特徴を考慮する必要のある物体の計測にも転用でき、利用分野の拡張が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】手の立体計測装置の実施例１の概略図である。
【図２】手の立体計測装置の実施例１の詳細図である。
【図３】手の立体計測装置の実施例１のブロック図である。
【図４】光切断法の説明図である。
【図５】平面画像の処理説明図である。
【図６】立体画像の処理説明図である。
【図７】手の立体計測装置による画像の合成方法の説明図である。
【図８】実施例１における手の立体計測の全体フローである。
【図９】手の立体計測装置の実施例２の概略図である。
【図１０】手の立体計測装置の実施例２の詳細図である。
【図１１】手の立体計測装置の実施例２のブロック図である。
【図１２】実施例２における手の立体計測の全体フローである。
【図１３】本発明の手の立体計測装置を手袋の製造に応用したブロック図である。
【図１４】従来の手の立体計測装置の概略図である。
【図１５】足の立体計測装置の概略図である。
【図１６】足の立体計測装置による画像の合成方法の説明図である。
【符号の説明】
１ 甲側立体画像撮像用ＣＣＤカメラ
２ 掌側平面画像撮像用ＣＣＤカメラ
３ 高輝度ＬＥＤをマトリックス状に配置したものを光源
４ シリンドリカルレンズ
５ 凸レンズ
６ スリット光
７ ミラー
８ 位置決め用ステップモータ（ミラー駆動用の割出モータ）
９ モータドライバー
１０ 信号入出力装置
１１ ＣＰＵ
１２ メモリ
１３ ハードディスク
１４ 画像信号入出力装置
２０ 筐体
２１ 挿入孔
２２ 透明板
３０ モノクロＣＣＤカメラ
３１ ラインレーザ
３２ リニアスライダ
３３ 照明パネル
３４ 制御装置
３５ パソコン
３６ ラインレーザ投光装置
３７ フラットベッドスキャナ
１００ モノクロＣＣＤカメラ
１０１ ラインレーザ
１０２ リニアスライダ
１０３ 照明パネル
１０４ 制御装置
１０５ パソコン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional measurement method for hands or feet and an apparatus therefor. The three-dimensional shape measurement of a hand relates to three-dimensional shape data of a hand for manufacturing a glove by an easy order or a three-dimensional measurement of a hand for obtaining a required length.
[0002]
[Prior art]
Except for some sports gloves, gloves are generally available in three sizes, S, M, and L, or in one-size-fits-all sizes. It is the current situation that is left to judgment. In the design of gloves, the operation of creating a pattern is the operation of determining the size. This pattern is still designed by hand-drawn drawings by experienced craftsmen. For this reason, the correspondence of the pattern part of the glove was only empirically understood.
[0003]
On the other hand, as an apparatus for solving the above problem, there is an apparatus shown in FIG. This device includes a monochrome CCD (Charge Coupled Diode) camera (100), a line laser (101), a linear slider (102), an illumination panel (103), and a control device (104). ) And the line laser (101) have a fixed positional relationship, and can be moved while maintaining the positional relationship by the linear slider (102). The linear slider (102) moves parallel to the surface of the illumination panel (103) that is the measurement surface. The laser beam from the line laser (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.
[0004]
In the above-mentioned conventional apparatus, first, the linear slider (102) is moved to a predetermined position, and the monochrome CCD camera (100) irradiates the transmitted illumination by the illumination panel (103) and the laser beam by the line laser (101). Image the hand. The captured image is taken in through the image input boat. Next, the positions of the monochrome CCD camera (100) and the line laser (101) are repeatedly moved to predetermined positions. Finally, image processing is performed by the personal computer (105) on the basis of the images obtained by a plurality of times of imaging to measure the three-dimensional shape and the measurement site.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method has a problem that the contour of the hand must be extracted using the image of the back of the hand and the three-dimensional measurement result, and each part of the hand must be estimated 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 utilizing the fact that the portion where the curvature changes greatly is the tip or base of the finger. Was.
Further, the boundary between the forearm and the wrist is similarly obtained by using the curvature, but there is a problem that the estimation of the part is inaccurate using only the curvature.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a simple and accurate three-dimensional measurement method for hands or feet and an apparatus therefor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is the following three-dimensional measurement method of a hand or foot.
(1) In addition to image recognition from the back of the hand or foot, image recognition from the palm or the back of the foot is performed. At this time, the hand or foot is placed on a transparent reference board and images are taken. Take a two-dimensional image of the side or back of the foot as a two-dimensional image, and take a three-dimensional image of the instep, and after processing those images, use the image of the back of the hand or foot for stereoscopic measurement. The image taken from the palm side or the sole of the foot is used for estimating each part of the hand or foot, and the images are combined, the three-dimensional dimensions are measured from the composite image, and the measured three-dimensional dimensions are converted into three-dimensional shape data. A three-dimensional measurement method for a hand or foot, which is stored as a database.
(2) The three-dimensional hand or foot measurement method according to (1), further comprising a measurement program to which an interactive program is added so that personal data is added to the data when the data is collected.
(3) In measuring the three-dimensional shape of the hand, the palm can be distinguished from the two-dimensional image from below. Based on the camera image and the three-dimensional shape data, the generation point on the thumb side of the life line and the little finger of the emotion line are determined. On the straight line connecting the two feature points to the shape and size of the hand, with the outer edge facing the wrist from the side generation point or the base of the little finger toward the wrist, and the position of the outer periphery of any length of 2/3 up to the wrist as the feature point (1) or (2), wherein the perimeter of the contour of the vertical cross section passing through is calculated.
[0007]
(3'-1) Any one of the above (1) to (3), further comprising a measurement program to which an interactive program is added so that personal data is added to the data when the data is collected. 3D measurement of hands or feet.
(3′-2) When measuring the three-dimensional shape of the hand, the palm can be discriminated from the two-dimensional image from below. Based on these camera images and three-dimensional shape data, the generation point on the thumb side of the lifeline and the emotion From the point of origin of the little finger on the line or the base of the little finger toward the wrist, the position of the outer periphery of any length of 2/3 to the wrist is a feature point, and two feature points for the shape and size of the hand are defined. The three-dimensional measuring method for a hand or foot according to the above (3) or (3′-1), which calculates a perimeter of a contour of a vertical section passing through a connecting straight line.
(3'-3) In measuring the three-dimensional shape of the hand, a shallow angle is provided between the support of the forearm and the support of the palm for positioning the wrist. Stereometry of either hand or foot.
(3′-4) Search in personal data or measurement data added at the time of collection or in a main body capable of displaying average, maximum, minimum data and frequency distribution within a search setting range, on a network, on the Internet The method for measuring a three-dimensional hand or foot according to any one of the above (3) to (3′-3), which is provided to a database.
(3′-5) The above-mentioned database (3) to (3), wherein the database is a database that can extract personal measured data from personal data (name, address, etc. of the orderer) for order-made and easy order. 3'-4) The three-dimensional measurement method for any hand or foot.
(3′-6) When measuring the three-dimensional shape of the hand, the database uses the search setting range of personal data (age, gender, etc.) or the search setting range of measurement dimension data (hand fence, etc.) to calculate the average and maximum of display finger dimensions. (3'-4) or (3'-5), the method for measuring a three-dimensional hand or foot, which is a database that displays the minimum data and the frequency distribution and can be extracted as data for producing mass-produced glove molds.
[0008]
The gist of the present invention is the following hand or foot three-dimensional measurement device.
(4) A transparent plate on which a hand to be measured is placed, a slit light projecting device for irradiating slit light on the upper back of the hand or foot, and a light emitting device is disposed on the upper back of the hand or foot apart from the light projecting device. Imaged device, and, among the images captured by the image capturing device, the image is captured so as to recognize only the reflection of the slit light, and the image-processed image illuminates the slit light of the instep of the hand or foot from the plate. An image processing device that calculates the shortest height to a point, and an imaging device that is installed under a transparent plate and captures a two-dimensional image of the entire hand or foot, and two-dimensional image data captured by the imaging device. An arithmetic device for correcting the three-dimensional shape data obtained by the imaging device and the image processing device so as to be combined with consistency, and a medium for storing data obtained by the arithmetic device, or connected. A hand or Three-dimensional measuring device.
(5) The hand or foot according to (4), wherein the imaging device is a camera, and the slit light projecting device is a slit light projecting device or a laser beam projecting device for irradiating one or a plurality of slit lights. 3D measurement device.
(6) The three-dimensional hand or foot measuring apparatus according to (5), wherein the imaging device arranged on the upper back side is a camera, and the imaging device for capturing a two-dimensional image is changed to a flatbed scanner.
(7) The slit light projecting device converts the light emitted from the high-brightness LEDs arranged in a matrix into one or a plurality of parallel lines near the hand or foot as the object to be inspected. As described above, a cylindrical lens and a convex lens are arranged so as to diffuse in one direction and converge in a direction crossing the same, and the light is reflected by a mirror attached to a shaft of an angle indexing motor on a light path. The three-dimensional hand or foot measuring apparatus according to the above (5) or (6), wherein measurement is possible over the entire area of the hand or foot by controlling the output motor.
(8) The laser beam projector is a mirror mounted on the axis of an angle indexing motor on a light path so that slit light from the line laser projector is refracted in the direction of the hand or foot. (5) or (6), wherein the three-dimensional measuring device for a hand or foot is characterized in that it can be reflected over the entire surface of the hand or foot by control of an indexing motor.
(8'-1) A band-pass filter that allows only light having a wavelength of a light source to pass therethrough is provided in front of the camera to enable stable imaging without being affected by external light. (8) The three-dimensional measuring device for any hand or foot.
(9) Any one of the above (4) to (8'-1), further comprising a measurement program to which an interactive program is added so that personal data is added to the data when the data is collected. Hand or foot three-dimensional measuring device.
(10) The hand or foot three-dimensional shape measuring apparatus according to any one of (4) to (9), wherein a hand phase can be determined from the two-dimensional image from below when measuring the three-dimensional shape of the hand. Based on the camera image and the three-dimensional shape data, either the generation point on the thumb side of the lifeline and the generation point on the little finger side of the emotion line or the outer edge from the base of the little finger to the wrist and the length of 2/3 to the wrist And calculating the perimeter of a contour of a vertical cross section passing through a straight line connecting the two feature points with respect to the shape and size of the hand using the position of the outer peripheral portion as a feature point.
(10'-1) The apparatus according to (10), wherein a shallow angle is provided between the forearm support and the palm support for wrist positioning.
(11) Search by personal data or measurement data added at the time of collection, and provide average, maximum, minimum data and frequency distribution within the search setting range to the database inside the main unit, on the network, or on the Internet The three-dimensional measuring apparatus for a hand or foot according to any one of the above (4) to (10).
(12) The above-mentioned (4), wherein the database is a database capable of extracting personal measurement data from personal data (name, address, etc. of the orderer) for order-made and easy order. The three-dimensional measuring device for a hand or foot according to any one of (11) to (11).
(13) The database displays average, maximum, minimum data and frequency distribution of display finger dimensions from a search setting range of personal data (age, gender, etc.) or a search setting range of measurement dimension data (hand fence, etc.), The three-dimensional hand / foot measuring apparatus according to the above (11) or (12), which is a database that can be extracted as mass-production glove mold making data.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the aspect of the three-dimensional measurement of the hand of the present invention, the imaging device is a camera, and the slit light projecting device is a slit light projecting device that irradiates one or a plurality of slit lights. A transparent plate, a slit light projecting device for irradiating one or a plurality of slit lights to the upper back side of the hand, a camera arranged on the upper back side of the hand away from the light projecting device, and an image captured by the camera Among them, an image processing device that calculates the shortest height from the plate to a point where the slit light of the back of the hand hits, based on the image that is imaged so as to recognize only the reflection of the slit light and the image processed image, and under the transparent plate And a camera that captures a two-dimensional image of the entire hand, and combines the two-dimensional image data captured by the camera with the three-dimensional shape data obtained by the camera and the image processing device with consistency. And a medium for storing data obtained by the arithmetic device, or the slit light projecting device is arranged in a matrix. The light emitted from the high-intensity LED is diffused in one direction so as to form one or more parallel lines near the hand to be inspected, and cylindrical so as to converge in the direction crossing it. A three-dimensional measurement of a hand or foot, in which a lens and a convex lens are arranged, reflected by a mirror attached to the axis of an angle indexing motor on the path of light, and can be measured over the entire area of the hand by controlling the indexing motor An embodiment of the device will be described below.
[0010]
First, three-dimensional measurement by LED (Light Emitting Diode) illumination, which is the basis of the present invention, will be described with reference to FIGS.
In the basic optical system, the function of measuring a three-dimensional object is the upper LED illumination (3) and the camera (1), and the function of estimating each part of the hand is the lower LED illumination (not shown) and the camera (2). Done. Here, the upper LED lighting (3) is composed of a total of 16 (4 × 4) for irradiating slit light. Note that the lower LED illumination (not shown) is merely an LED for a light source, and does not perform any particular control. FIG. 1 shows a case where four LEDs are vertically arranged as an upper LED illumination (3), and a cylindrical lens (4) and a convex lens (5) are arranged in front of the LEDs, and FIG. Indicates a similar situation viewed from the side. When viewed from the side, only the convex lens (5) influences, and the four LEDs are divided into four on the irradiation surface. When viewed from above, the action of both the cylindrical lens (4) and the convex lens (5) causes , Spread sideways on the irradiated surface. Thereby, four slit lights are obtained in the vertical direction on the irradiation surface. In this figure, four LEDs arranged in the vertical direction are used. However, when one LED is expanded horizontally, the amount of slit light is insufficient, so that the LED does not look bright. Therefore, the light amount is secured by arranging a plurality of LEDs in the horizontal direction.
[0011]
The imaging of the three-dimensional image of the back of the hand is performed by a conventionally known “light-section method” (for example, “3D image measurement” by Seiji Iguchi and Kosuke Sato, Terukodo). In the conventional method, each part of the hand is estimated from the result of extracting the contour of the hand using the image of the back of the hand 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 changes significantly is the tip or base of the finger. In addition, the base of the hand was similarly obtained by using the curvature, however, in the present invention, the image of the back of the hand is used only for three-dimensional measurement, and the estimation of each part is performed only by the image taken from the palm side. Use
[0012]
According to the “light cutting method”, one slit light is photographed by a camera, and the height is obtained from the photographed image. As shown in FIG. 1 , The angle θ between the line of sight of the camera and the target surface when the slit light is applied to the target 2 If the distance between the LED irradiation position on the target surface and the line-of-sight position is L, the height D can be obtained by the following equation (1).
(Equation 1)
[0014]
Therefore, by initial setting, θ 1 , Θ 2 By obtaining the slit position in advance, the height can be obtained only by examining which pixel of the camera the LED looks at during measurement.
[0015]
[Action]
The hand placed on the transparent plate so that the palm side is in contact is taken as a two-dimensional image of the palm side with one of the CCD cameras arranged in the vertical direction of the hand, and the other CCD camera uses a slit pattern. The back side is imaged as a three-dimensional image, the images are processed and combined, and the three-dimensional dimensions are measured. Based on the measurement results, a glove pattern is created, or the measurement results are stored in a glove. A database for the production of paper patterns.
[0016]
In the three-dimensional measurement of a hand or a foot, for example, it can be applied to obtain three-dimensional shape data of a hand or a required length for manufacturing a glove according to an easy order. For this reason, the palm can also be imaged, and the part of the hand required for glove production can be easily and accurately measured. By accumulating these measurement data, for example, it is possible to contribute to the creation of basic data that quantitatively indicates the shape of the hand of an adult male. Since camera imaging from the back of the hand has almost no feature for determining the boundary between the forearm and the wrist, camera imaging is performed not only on the back of the hand but also on the palm. This is because an image from the palm side can use wrinkles or the like as a feature of the boundary between the forearm and the wrist.
In addition, the glove-sized hand girth is considered to be "the length of the line connecting the base of the little finger of the left hand and the wrist, connecting the
[0017]
【Example】
An embodiment of the device of the present invention will be described with reference to the drawings, but the detailed configuration of the present invention is not specified by this embodiment.
[0018]
Example 1
1 and 2 show an embodiment of the present invention, in which a three-dimensional measuring device for a hand controls a measuring unit including a light emitting unit and a camera, and controls the operation of the measuring unit, and is imaged by an imaging camera. It comprises a control / image processing unit for processing images, an operation panel and a monitor, and the measuring unit and the control / image processing unit may be formed integrally or separately.
[0019]
1 and 2, (1) is a CCD camera for capturing the instep stereo image, (2) is a CCD camera for capturing the palm-side planar image, and (3) is a matrix of high-brightness LEDs. An LED slit light projecting device that uses a light source as a light source, arranges a cylindrical lens (4) and a convex lens (5) in a path, and generates slit light (6) near the back of the hand at a set interval. A mirror for refracting the slit light from the light projecting device toward the back of the hand. Reference numeral (8) denotes a positioning step motor (index motor for driving the mirror) for generating a portion where the slit light cannot be received when the mirror is fixed. There is a motor driver (9) for performing an indexing operation in accordance with an indexing command from a signal input / output device (10) to index a mirror (7), (11) is a CPU, and (12) is A signal input / output device for transmitting and receiving an LED on / off signal and a drive signal for the step motor (8) for each column of the light projecting device (3) is omitted from the drawing, and the CCD cameras (1), ( 2) sending an imaging timing signal to the camera, performing image signals from the CCD cameras (1) and (2), and processing images from the CCD cameras (1) and (2) by a program, or This is an image signal input / output device that is stored directly on a hard disk (not shown).
[0020]
According to the light emitting device, the four slit lights formed by the LEDs are turned downward by the mirror and are irradiated on the hand. By rotating the mirror, the slit light is moved in the left-right direction in FIG. 2, so that the entire hand can be irradiated with the slit light. Further, by using the rotating mirror, the LED, the lenses, the mirror, and the CCD camera can be arranged at substantially the same height, and the optical system for stereoscopic measurement can be made compact.
[0021]
The housing (20) for accommodating the above members is provided with an insertion hole (21) for inserting a hand of a measurer, and a transparent plate (22) on which a hand to be measured is placed inside the housing (20). ) Is provided, and a shallow angle (10-45 degrees) is provided between the forearm support and the palm support for wrist positioning.
[0022]
As described above, in order to obtain an image from the palm side, the reference base on which the hand is placed is made of a transparent plate (22), so that in addition to the curvature, two features of the palm and the degree of contact with the transparent plate can be used. became. Therefore, for the base of the finger, the curvature of the contour line is used as before, but the following positions are estimated using new features.
-Starting point on the thumb side of the fence: Starting point of the lifeline looking at the palm
-Boundary between forearm and wrist: the end of the wrist side that is in close contact with the transparent plate
When imaging the back side of the hand, oblique illumination was performed from the near side and the near side so that a portion in contact with the transparent plate was bright and a portion away from the transparent plate was dark. Thereby, it can be expected that the degree of contact with the transparent plate becomes clear.
[0023]
The slit light projecting device arranged above the inside of the housing (20) and irradiating a plurality of slit lights (6) to the upper back side of the hand is, specifically, light emitted from high-brightness LEDs arranged in a matrix. A cylindrical lens (4) and a convex lens (5) are arranged so that the light is diffused in one direction so as to form a plurality of parallel lines near the back of the hand to be inspected, and converges in the direction crossing the line. Is reflected by a mirror (7) attached to the axis of an angle indexing motor on the path of (1), and can be measured over the entire area of the hand by the control of a positioning motor (8). The LED light source is preferably a point light source.
[0024]
A mirror driving positioning motor (8) to be indexed; a mirror driving unit for driving the motor; an output device for outputting a mirror angle signal to the mirror driving unit; and a mirror according to the angle of the mirror (7) An LED of the light source (3) is controlled to be turned on based on a mirror driving unit that outputs an angle signal and a mirror angle signal from the mirror driving unit. In addition, a band-pass filter (not shown) that allows only light having the wavelength of the light source (3) to pass therethrough is installed in front of the CCD cameras (1) and (2), thereby enabling stable imaging without being affected by external light. It is configured. In this apparatus, an orange high-brightness LED is used, and a red transmission filter is used in front of the CCD cameras (1) and (2). It is more preferable that it is not easily affected by external light.
[0025]
An instep imaging CCD camera (which is disposed above the transparent plate (22) inside the housing (20) apart from the slit light projecting device and images light reflected from the instep and provides upper stereoscopic image information) 1) and a palm imaging CCD camera (2) which is disposed below the transparent plate (22) inside the housing (20), captures light passing through the transparent plate, and provides lower plane information. The CCD camera for instep imaging (1) captures an image so as to recognize only the reflection of the slit light, and the CCD camera (2) performs two-dimensional imaging of the hand so as to recognize the light transmitted through the transparent plate (23). It is configured to capture an image.
[0026]
FIG. 3 is a block diagram of an example of a three-dimensional hand measuring apparatus according to the present invention. An image processing device that calculates the shortest height from the board to the point where the slit light of the back of the hand hits, based on the images captured and image-processed by the CCD cameras (1) and (2), and the CCD cameras (1) and (2) An arithmetic unit that corrects the two-dimensional data captured by the camera and the three-dimensional shape data obtained by the camera and the image processing device so that they are combined with consistency, and a medium that stores the data obtained by the arithmetic device. ing.
[0027]
The palm of the two-dimensional image from the bottom can be distinguished, based on these camera images and three-dimensional shape data, the origin of the lifeline on the thumb side, the little finger side of the emotion line or the outer edge from the base of the little finger. Around a contour of a vertical cross-section that passes on a straight line connecting two characteristic points with respect to the shape and size of the hand, with the characteristic point being the position of one of the outer peripheral portions of 2/3 of the length toward the wrist and up to the wrist. Calculate the length. A measurement program is provided with a dialogue program so that personal data is added to the data when the data is collected.
[0028]
In addition, the program for controlling the three-dimensional measuring device of the hand of the present invention includes a personal data input program for inputting personal information of a person to be measured, and a motor drive instruction (mirror indexing) for irradiating slit light in a regular manner. Then, an LED pattern emission command is issued, and further, an imaging program for controlling the operation of the measuring device, the captured image is converted into shape data, the required dimensions are calculated based on the measurement data, and the calculation result is stored in a data area. And an arithmetic program to be stored in the memory.
[0029]
FIG. 3 is a block diagram of a system in which measurement results collected by the three-dimensional measuring device for a hand of the present invention (a portion surrounded by a two-dot chain line in FIG. 3) can be provided as a database. In order to provide the average, maximum, minimum data within the search or search setting range with the personal data or measurement data added at the time of the display, in the main body, on the network, on the Internet, and to provide the data storage device with the data storage device In addition, by accumulating the measurement results, the data can be provided as a database. The CPU (11) transmits the image of the back of the hand and the palm, the three-dimensional / planar shape data, and the measurement dimension data via the Internet or a LAN. To the database / server or via a storage medium such as a CD-RW.
[0030]
The measuring device has a registered secret key, and when recording the collected data, adds a digital signature as a proof obtained by the measuring device, registers the data, and registers the data with the secret key. It is preferable that the database is composed of only measurement data whose signature is validated by the corresponding public key.
[0031]
Next, an image processing method will be described with reference to FIGS.
《Planar image processing》
The types of measurement dimensions based on the measurement based on the planar image include the length and hand length of each finger, and FIG. 5 shows an image in which A and B are measured in advance, and each captured point is captured. The position conversion from the position to the XY coordinate system is performed in advance, 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. Note that more points may be provided for correcting the aberration of the lens. Also, when capturing a stereoscopic image, after capturing a planar image to prevent the LED light from being reflected by the transparent plate and obstructing the measurement during the stereoscopic measurement, except for the hand area converted into the absolute coordinates, It is preferable to perform a masking operation.
[0032]
《Processing of stereoscopic images》
When capturing a stereoscopic image, similarly to the plane image, the dimensions A and B in FIG. 6 are measured in advance, and the positions of the pixels where the captured points are captured are calculated from the reference point to the XYZ absolute coordinate system from the reference point. Be prepared to perform position conversion. Further, as in the case of capturing a planar image, more points may be provided for correcting the aberration of the lens.
[0033]
《Image synthesis and 3D measurement》
As shown in FIG. 7, the two-dimensional image and the three-dimensional image subjected to the above processing are data-linked through the following steps.
{Circle around (1)} Initial setting: Place some points on the board, and they are reflected on which pixel of either CCD camera. It is checked in advance which pixel of the opposite CCD camera is to be photographed.
(2) Pixel position correspondence: From (1), it is possible to specify at which position of each pixel of the back side imaging the point seen by each pixel of the palm side imaging is visible.
▲ 3 ▼ Identify and select measurement position / location in palm image
{Circle around (4)} 2.5 dimensions (each two-dimensional position and its height) are measured by the back side imaging and calculation.
(5) Consistency between the coordinate value on the instep side and the coordinate value on the palm side is obtained by the correction (1) and (2).
(6) From the height at the measurement position (3), the contour of the cross section of the three-dimensional shape is drawn to obtain the required dimensions.
Therefore, since both the three-dimensional data measured from the three-dimensional image and the two-dimensional shape data measured from the two-dimensional image are in the XY or XYZ absolute coordinate system from the reference point, the data can be simply synthesized.
[0034]
The contour of the cross section of the required three-dimensional shape is extracted from the feature points set by the processing of the plane image, and the outer dimension is measured. The figure shows the measurement of the perimeter that connects the point on the wrist side of the point where the base of the little finger and the wrist are divided into three equal parts in the wrist dimension and the lifeline occurrence point. The shadow on the palm side where the light beam does not hit is dealt with by using cylindrical approximation.
[0035]
Next, a method of measuring the three-dimensional shape of the hand using the three-dimensional hand measurement device of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, an image is captured from the palm side, and a hand region is extracted from the image. Specifically, an image in a state with a hand is subtracted from an image captured in a state without a hand, and the resulting image is binarized to extract a hand region. Next, a slit light irradiation image is captured while controlling the LED lighting and the stepping motor. Here, in this embodiment, in order to irradiate any two of the even or odd number of the four LED slit lights in one imaging, the LED is controlled and the imaging is performed twice at the same mirror angle. It will be. Since the mirror is rotated 16 times at an angle of 0.7 degrees at a time, a total of 32 images can be obtained. As a result, stereoscopic measurement using 64 slit lights is possible.
[0036]
Next, only the image of the hand region is cut out from the 32 slit light irradiation images. This processing is intended to remove the reflection component of the LED light generated on the transparent plate other than the hand region. When a slit light image of only the hand region is obtained, the slit light is extracted therefrom, and the position of the center of gravity is obtained. Specifically, after performing a second-order difference process that is sensitive to the horizontal component, the center of gravity is obtained by performing a weighted average of the vertical luminance values of the components obtained by the binarization process. Further, the line-of-sight angle of the camera is obtained from the obtained position of the center of gravity, and the height direction is obtained by substituting the angle into the equation (1).
[0037]
Next to the height direction, estimation processing of each part of the hand is performed. First, the outline of the hand and the lifeline are extracted from the image from the palm side, and each part is estimated based on the extracted contour and lifeline. Here, the method of estimating the finger part is the curvature of the contour line as in the related art, and the boundary between the forearm and the wrist, the starting point on the thumb side of the hand fence is the starting point on the thumb side of the hand fence: a lifeline looking at the palm Starting point and the boundary between the forearm and the wrist: the end on the wrist side of the portion that is in close contact with the transparent plate.
[0038]
As a result of the above processing, height measurement and position estimation of each part are completed. Therefore, a two-dimensional distance between the estimated parts is obtained, and for a three-dimensional shape value such as a fence, an outer peripheral dimension of a three-dimensional cross-sectional contour is obtained from the measured height and the position of each part. Finally, the obtained measurement result and image are displayed, and the personal data is input to save the measurement data on the hard disk, thereby completing the shape measurement of one person.
[0039]
Example 2
In this embodiment, a transparent plate on which a hand to be measured is placed, a laser beam projecting device for irradiating one or a plurality of slit lights on the upper back side of the hand, and a laser beam projecting device which is arranged apart from the flood projecting device on the back side of the hand Camera, the image taken by the camera is captured so as to recognize only the reflection of the slit light, the image processed image, the shortest height from the board to the point where the slit light of the back of the hand hits An image processing device for calculating, and a flatbed scanner that is installed under a transparent plate and captures a two-dimensional image of the entire hand is obtained, and two-dimensional image data captured by the camera and obtained by the camera and the image processing device. An arithmetic unit for correcting the three-dimensional shape data so as to be combined with consistency, and a medium for storing data obtained by the arithmetic unit. A three-dimensional measuring device of the hand aspects.
FIGS. 9 and 10 show another embodiment of the present invention, in which a thin and clear line light can be projected on a light projecting section by using a line laser projecting device. This embodiment differs from the first embodiment in that a flatbed scanner is used for palm measurement, and an illumination device on the palm side is not required, thereby making it possible to reduce the size of the entire device.
Hereinafter, the configuration will be described. In the description, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0040]
9 and 10, (1) is a CCD camera for capturing the back side stereoscopic image, (37) is a flatbed scanner for capturing the palm side flat image, and (36) is a line laser that emits slit light. (7) a mirror for refracting the slit light from the line laser projector (36) toward the back of the hand; (8) a step motor for driving the mirror; and a motor driver (9). Is for performing an indexing operation in accordance with an indexing command from the signal input device (10) to index the mirror (7).
[0041]
Therefore, the slit light from the line laser light projecting device (36) is turned downward by the mirror and is irradiated on the hand. By rotating the mirror, the slit light moves in the left-right direction in FIG. 10, so that the entire hand can be irradiated with the slit light. In addition, by using a rotating mirror, a laser light source, a mirror, and a CCD camera can be used. Can be arranged at approximately the same height, the optical system for stereoscopic measurement can be made compact, and a flatbed scanner is used. The height of the entire device can be reduced.
[0042]
In the figure, (11) is a CPU, (12) is a memory, and (14) is a signal input / output device for transmitting and receiving a drive signal of a step motor (8), and includes a CCD camera (1) and a flatbed scanner ( 37) transmits an imaging timing signal to the camera, performs image signals from the CCD camera (1) and the flatbed scanner (37), and outputs images from the CCD camera (1) and the flatbed scanner (37) by a program. An image signal input / output device that processes or stores the image signal in the hard disk (13) as it is.
[0043]
The housing (20) for accommodating each of the above members is provided with an insertion port (21) for inserting a hand of a measurer, and a transparent plate (22) on which a hand to be measured is placed inside the housing (20). ) Is provided. In the present embodiment, a known flatbed scanner (for example, CanoScan LiDE30 manufactured by Canon Inc.) is used for imaging of the palm side, and the transparent plate (22) is also used as the upper transparent plate of the flatbed scanner (37). .
The extraction of the hand region by the flatbed scanner is the same as that of the lower CCD camera (2) in the first embodiment, but the contour can be determined by using the threshold value of the brightness. The determination can be made, and the specific point can be extracted stably.
[0044]
A known laser light source (for example, LML-12-670-3 manufactured by FM Lasertec Co., Ltd.) is provided in the upper part of the housing (20), and is lined with an aspheric lens, a cylindrical lens, and the like. The laser projector (36) is included.
The positioning motor (8) for emitting light of the line laser light emitting device (36) and driving the mirror is the same as in the first embodiment. A mirror driving unit, an input device for outputting a mirror angle signal to the mirror driving unit, a mirror driving unit for outputting a mirror angle signal corresponding to the angle of the mirror (7), and a mirror driving unit based on the mirror angle signal from the mirror driving unit. The lighting of the LED of the light source (3) is controlled.
[0045]
FIG. 11 is a block diagram of a hand three-dimensional measurement device (a part surrounded by a two-dot chain line in the figure) and a system that can provide measurement results collected by the device as a database. Is an image processing device that calculates the shortest height from the transparent plate to the point where the slit light of the back of the hand hits, based on the image captured and image-processed by the CCD camera, and the two-dimensional data captured by the flatbed scanner and the CCD. An arithmetic unit for correcting the three-dimensional shape data obtained by the camera and the image processing device so as to be combined with consistency, and a medium for storing the data obtained by the arithmetic unit are provided.
[0046]
The palm is distinguishable in the two-dimensional image from the bottom, and based on the flatbed scanner image and the three-dimensional shape data, the outer edge from the generation point on the thumb side of the life line and the lower finger side generation point of the emotion line or the base of the little finger is displayed. Around a contour of a vertical cross-section that passes on a straight line connecting two characteristic points with respect to the shape and size of the hand, with the position of one of the outer peripheral parts having a length of 2/3 toward the wrist as a characteristic point. Calculate the length. A measurement program is provided with a dialogue program so that personal data is added to the data when the data is collected.
[0047]
The program for controlling the three-dimensional measuring apparatus for a hand according to the present embodiment includes a personal data input program for inputting personal information of a subject and a motor drive instruction (mirror splitting) for irradiating a laser beam in a regular manner. A) an imaging program for controlling the operation of the measuring device, and an arithmetic program for converting the captured image into shape data, calculating the required dimensions based on the measurement data, and storing the calculation result in the data area. It is composed of
[0048]
FIG. 11 is a block diagram of a system in which measurement results collected by the three-dimensional measuring device for a hand (a portion surrounded by a two-dot chain line in FIG. 11) of the present embodiment can be provided as a database. A data storage device for providing the average, maximum, and minimum data within the search or detection set range with the personal data or measurement data added at the time of the display to the database in the main body, on the network, or on the Internet that can be displayed. In addition to the above, the measurement result can be stored and provided as a database, and the CPU can store the instep and palm side images, three-dimensional / planar shape data, and measurement dimension data in a database / server via the Internet or LAN. Or to a database / server via a storage medium such as a CD-RW.
[0049]
In this embodiment, similarly to the first embodiment, the measuring device has a registered private key, and adds an electronic signature as a proof collected by the measuring device when recording the collected data. It is preferable that the database be formed only of measurement data whose data has been registered and whose signature has been validated by the public key corresponding to the secret key.
[0050]
In this embodiment, the processing of the planar image, the processing of the stereoscopic image, the synthesis of the image, and the measurement of the three-dimensional dimensions are performed in the same manner as in the first embodiment shown in FIGS. 5, 6, and 7. The method of measuring the three-dimensional shape of the hand using is the same as in the first embodiment shown in the flowchart of FIG.
[0051]
Next, according to FIG. 13, a method of creating a pattern for glove production using the hand three-dimensional measurement device of the present invention, and making a database of the results of measurement using the hand three-dimensional measurement device to produce gloves An example of use will be described.
[0052]
In the database, personal data (age, gender, etc.) of a large number of people measured using a three-dimensional measuring device of the hand, the instep three-dimensional image and the palm-side two-dimensional image, and the three-dimensional shape data and the two-dimensional shape data are accumulated. To create a glove pattern using this database (prepared by the easy order), the manufacturer inputs personal data of the glove creation client, and based on the personal data, measures required dimensions of the required items from the database, The image can be confirmed by the call-side palm-side planar image, and a template can be manufactured based on the measured dimensions.
[0053]
In addition, when measuring dimensions are searched, it is useful to know the average value and frequency distribution of the correlation between hand fences and other hand shape data to help determine the dimensions of the mold, and to determine the mold that fits the expected layer of people. In the case of making, personal data of assumed people can be set as a search range, and a pattern matching more people can be obtained by the average value and frequency distribution.
[0054]
For example, in the case of a Japanese boy of 4 to 5 years, as shown in Tables 1 and 2, dimensions of a hand circumference of 103 mm and a hand length of 113 mm are called, and a glove manufacturer manufactures gloves based on the values. This makes it possible to easily provide gloves that fit the hands of Japanese boys aged 4 to 5 years.
[0055]
[Table 1]
In addition, although “hand-enclosure” is defined as described above, this definition is not always unified, but according to the apparatus of the present invention, since a point as a feature of the hand is imaged, the actual In use, the required dimensions can be measured based on the definition used by each user. Examples of the definition include the following.
・ Around the base of the index finger and the base of the little finger when the hand is spread
・ Around the lifeline occurrence point on the thumb side and the emotion line occurrence point on the little finger side
-Lifeline occurrence point on the thumb side From the base of the little finger toward the wrist with the outer edge toward the wrist, around the
・ Around the
・ The position of the base of the wrist of the thumb and around the point where the emotion line on the little finger side occurs
[0057]
[Table 2]
When creating a glove pattern that fits securely into the hand of the client (created by order), measure the dimensions of the required items using a three-dimensional measuring device of the hand, and read the measurement result online or via a recording medium. The data is sent to the manufacturer, and the manufacturer creates a pattern based on the data. In this case, it is preferable that the measurement results be registered in the database together with the personal data to enhance the contents of the database.
[0059]
The measuring device has a registered secret key, and when recording the collected data, adds a digital signature as a proof obtained by the measuring device, registers the data, and registers the data with the secret key. It can be a database composed only of measurement data whose signature is validated by the corresponding public key.
[0060]
Example 3
《Measurement of three-dimensional shape of foot》
15 and 16 show another embodiment of the present invention. This embodiment relates to an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a foot.
[0061]
The configuration of the device is basically the same as the three-dimensional measurement device of the hand, except that the housing is configured so that the subject can be placed with the toe and the heel facing the upper camera, and the control is performed. A function of forming a three-dimensional image of the foot by synthesizing the combined image captured and image-processed from the toe side and the processed image captured and image-processed from the heel side while matching the sole side. In that it is configured to have
[0062]
A method for three-dimensionally measuring a foot using the three-dimensional foot measuring device will be described with reference to FIG.
The toe of the foot to be measured is placed on a transparent plate so that it can be imaged by the upper camera, a three-dimensional image of the toe side of the foot is captured by the upper camera, and a two-dimensional image of the sole of the foot by the lower camera Are captured, and the two images are combined to obtain a combined image on the toe side (FIG. 15A). Next, the placement direction of the foot to be measured is changed, and the heel of the foot is placed on a transparent plate so that the heel of the foot can be captured by the upper camera, and a three-dimensional image of the heel side of the foot is captured by the upper camera, A two-dimensional image of the sole of the foot is captured by the lower camera, and the two images are combined to obtain a combined image of the heel side (FIG. 15B).
[0063]
Next, as shown in FIGS. 16A to 16C, the direction from one of the points where the composite data of the (plane) XY coordinates and the (solid) XYZ coordinates is pasted to the foot to the other point is the V axis. Is converted into composite data of three-axis rectangular coordinates, and two sets of data are composited.
[0064]
According to the three-dimensional shape of the foot imaged by the above method, the height and width of the instep, the shape of the arch, and the like can easily specify the conditions required for the manufacture of shoes, which is useful for the manufacture of footwear such as shoes.
[0065]
【The invention's effect】
The three-dimensional hand or foot measuring apparatus of the present invention having the above-described configuration has the feature of the back of the palm or the foot by recognizing the image from the back of the palm or the foot in addition to the image recognition from the back of the hand or the foot. Since it is used as a decision condition, it is possible to accurately measure data necessary for the manufacture of gloves, etc., to enable an easy order system, and to obtain many shape data such as bills very easily. It is possible to obtain an average handprint and the like when limited to humans in the first layer.
[0066]
In addition, the three-dimensional hand or foot measurement device of the present invention can be miniaturized, and by placing it at a store, it is possible to quickly select a golf glove or the like of a size suitable for one of many sizes. Make it possible. Further, when the gloves and the like are reviewed, it is possible to redesign based on the size of each purchased individual.
[0067]
Furthermore, the three-dimensional hand measurement device of the present invention can be diverted to measurement of an object that needs to consider the characteristics of the entire peripheral surface, such as the three-dimensional shape of the foot, by partially improving the structure of the housing. Field expansion is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of a three-dimensional measuring apparatus for a hand.
FIG. 2 is a detailed view of Embodiment 3 of the three-dimensional hand measuring apparatus.
FIG. 3 is a block diagram of a first embodiment of a three-dimensional hand measuring apparatus.
FIG. 4 is an explanatory view of a light cutting method.
FIG. 5 is an explanatory diagram of processing of a planar image.
FIG. 6 is an explanatory diagram of processing of a stereoscopic image.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a method of synthesizing an image by the three-dimensional measuring apparatus for a hand.
FIG. 8 is an overall flow of three-dimensional measurement of a hand in the first embodiment.
FIG. 9 is a schematic view of a second embodiment of the three-dimensional hand measuring apparatus.
FIG. 10 is a detailed view of
FIG. 11 is a block diagram of a second embodiment of the three-dimensional hand measuring apparatus.
FIG. 12 is an overall flow of three-dimensional measurement of a hand in the second embodiment.
FIG. 13 is a block diagram in which the three-dimensional measuring apparatus for a hand of the present invention is applied to manufacture of gloves.
FIG. 14 is a schematic view of a conventional hand three-dimensional measurement device.
FIG. 15 is a schematic diagram of a three-dimensional foot measuring device.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a method of synthesizing images by the three-dimensional foot measuring apparatus.
[Explanation of symbols]
1 CCD camera for 3D image capture
2 CCD camera for capturing palm-side planar images
3. Light source with high brightness LEDs arranged in a matrix
4 Cylindrical lens
5 convex lens
6 Slit light
7 Mirror
8 Stepping motor for positioning (indexing motor for mirror drive)
9 Motor driver
10 Signal input / output device
11 CPU
12 memory
13 Hard Disk
14 Image signal input / output device
20 case
21 insertion hole
22 Transparent plate
30 monochrome CCD camera
31 line laser
32 linear slider
33 Lighting panel
34 control unit
35 PC
36 line laser projector
37 Flatbed scanner
100 monochrome CCD camera
101 line laser
102 linear slider
103 Lighting panel
104 control device
105 PC
Claims (13)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003101801A JP4551626B2 (en) | 2002-04-04 | 2003-04-04 | Stereo measurement method and stereo measurement device for hands |
| AU2003273005A AU2003273005A1 (en) | 2003-04-04 | 2003-10-15 | Method and device for three-dimensional measurement of hand or foot |
| PCT/JP2003/013159 WO2004089136A1 (en) | 2003-04-04 | 2003-10-15 | Method and device for three-dimensional measurement of hand or foot |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002102113 | 2002-04-04 | ||
| JP2003101801A JP4551626B2 (en) | 2002-04-04 | 2003-04-04 | Stereo measurement method and stereo measurement device for hands |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004003086A true JP2004003086A (en) | 2004-01-08 |
| JP4551626B2 JP4551626B2 (en) | 2010-09-29 |
Family
ID=30446623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003101801A Expired - Fee Related JP4551626B2 (en) | 2002-04-04 | 2003-04-04 | Stereo measurement method and stereo measurement device for hands |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4551626B2 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006098384A (en) * | 2003-12-25 | 2006-04-13 | Purex:Kk | Three-dimensional measuring apparatus and method therefor |
| JP2006127286A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Masami Unno | Remote fortunetelling system |
| JP2010163731A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | D & M Ft Co Ltd | Pattern generating apparatus and method, and apparatus and method for custom-made gloves |
| KR101255194B1 (en) * | 2011-03-28 | 2013-04-23 | 강정수 | Distance measuring method and device |
| JP2013537809A (en) * | 2010-08-31 | 2013-10-07 | ノースウェスト ポーダイアトリック ラボラトリー インコーポレイテッド | Apparatus and method for imaging a foot |
| ITMI20131810A1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-05-01 | Michele Sculati | METHOD AND SYSTEM FOR A PERSONALIZED DEFINITION OF FOOD DOSAGES ON THE BASIS OF A DETERMINATION OF ANTHROPOMETRIC PARAMETERS |
| JP2016036597A (en) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | ソフトバンク株式会社 | Three-d modeling information preparation support system, 3d modelling information preparation support method, and 3d modeling information preparation support program |
| JP2016138760A (en) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | マミヤ・オーピー・ネクオス株式会社 | Three-dimensional shape measurement method of hand, three-dimensional shape measurement instrument, and program for three-dimensional shape measurement |
| WO2017056929A1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 株式会社ドリーム・ジーピー | Three-dimensional measurement device |
| JP2017121305A (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | カシオ計算機株式会社 | Drawing device, and operation control method and operation control program therefor |
| JP2017185102A (en) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 株式会社アシックス | Support system and method for selecting hand protector for sport |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06301748A (en) * | 1993-04-15 | 1994-10-28 | Olympus Optical Co Ltd | Clothes adaptation judgement system |
| JPH08189818A (en) * | 1995-01-06 | 1996-07-23 | Minolta Co Ltd | Shape measuring apparatus |
| JPH09504096A (en) * | 1993-08-11 | 1997-04-22 | リーバイ ストラウス アンド カンパニー | Automatic clothing inspection and measurement system |
| JPH11101623A (en) * | 1997-09-29 | 1999-04-13 | Ckd Corp | Shape measuring device and foot shape measuring device |
| JP2001000207A (en) * | 1999-06-17 | 2001-01-09 | Asics Corp | Last detection display device |
| JP2001012922A (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-19 | Minolta Co Ltd | Three-dimensional data-processing device |
| JP2002081912A (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Moon Star Co | Foot size measuring instrument |
| JP2002107127A (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Shape-measuring apparatus |
-
2003
- 2003-04-04 JP JP2003101801A patent/JP4551626B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06301748A (en) * | 1993-04-15 | 1994-10-28 | Olympus Optical Co Ltd | Clothes adaptation judgement system |
| JPH09504096A (en) * | 1993-08-11 | 1997-04-22 | リーバイ ストラウス アンド カンパニー | Automatic clothing inspection and measurement system |
| JPH08189818A (en) * | 1995-01-06 | 1996-07-23 | Minolta Co Ltd | Shape measuring apparatus |
| JPH11101623A (en) * | 1997-09-29 | 1999-04-13 | Ckd Corp | Shape measuring device and foot shape measuring device |
| JP2001000207A (en) * | 1999-06-17 | 2001-01-09 | Asics Corp | Last detection display device |
| JP2001012922A (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-19 | Minolta Co Ltd | Three-dimensional data-processing device |
| JP2002081912A (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Moon Star Co | Foot size measuring instrument |
| JP2002107127A (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Shape-measuring apparatus |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006098384A (en) * | 2003-12-25 | 2006-04-13 | Purex:Kk | Three-dimensional measuring apparatus and method therefor |
| JP4608293B2 (en) * | 2003-12-25 | 2011-01-12 | 株式会社プレックス | Hand three-dimensional measuring apparatus and method |
| JP2006127286A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Masami Unno | Remote fortunetelling system |
| JP2010163731A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | D & M Ft Co Ltd | Pattern generating apparatus and method, and apparatus and method for custom-made gloves |
| JP2013537809A (en) * | 2010-08-31 | 2013-10-07 | ノースウェスト ポーダイアトリック ラボラトリー インコーポレイテッド | Apparatus and method for imaging a foot |
| KR101255194B1 (en) * | 2011-03-28 | 2013-04-23 | 강정수 | Distance measuring method and device |
| ITMI20131810A1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-05-01 | Michele Sculati | METHOD AND SYSTEM FOR A PERSONALIZED DEFINITION OF FOOD DOSAGES ON THE BASIS OF A DETERMINATION OF ANTHROPOMETRIC PARAMETERS |
| JP2016036597A (en) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | ソフトバンク株式会社 | Three-d modeling information preparation support system, 3d modelling information preparation support method, and 3d modeling information preparation support program |
| JP2016138760A (en) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | マミヤ・オーピー・ネクオス株式会社 | Three-dimensional shape measurement method of hand, three-dimensional shape measurement instrument, and program for three-dimensional shape measurement |
| WO2017056929A1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 株式会社ドリーム・ジーピー | Three-dimensional measurement device |
| JP2017121305A (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | カシオ計算機株式会社 | Drawing device, and operation control method and operation control program therefor |
| JP2017185102A (en) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 株式会社アシックス | Support system and method for selecting hand protector for sport |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4551626B2 (en) | 2010-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111060023B (en) | High-precision 3D information acquisition equipment and method | |
| US8605987B2 (en) | Object-based 3-dimensional stereo information generation apparatus and method, and interactive system using the same | |
| US20160134860A1 (en) | Multiple template improved 3d modeling of imaged objects using camera position and pose to obtain accuracy | |
| JP2004046772A (en) | Method, system and apparatus for processing image | |
| US20080118143A1 (en) | 3D Geometric Modeling And Motion Capture Using Both Single And Dual Imaging | |
| CN108389212A (en) | To measure the method and computer-readable media of foot size | |
| US10916025B2 (en) | Systems and methods for forming models of three-dimensional objects | |
| EP3069100B1 (en) | 3d mapping device | |
| JP2009081853A (en) | Imaging system and method | |
| CN111028341B (en) | Three-dimensional model generation method | |
| JP2004003086A (en) | Three-dimensional measuring method for hand or foot and apparatus therefor | |
| CN111160136B (en) | Standardized 3D information acquisition and measurement method and system | |
| JP5342413B2 (en) | Image processing method | |
| CN111292239A (en) | Three-dimensional model splicing equipment and method | |
| US20180061120A1 (en) | Generating three dimensional models | |
| CN111340959B (en) | Three-dimensional model seamless texture mapping method based on histogram matching | |
| CN111208138B (en) | Intelligent wood recognition device | |
| WO2017089826A1 (en) | Systems and methods for forming three-dimensional models of objects | |
| JPWO2020075252A1 (en) | Information processing equipment, programs and information processing methods | |
| CN112254670A (en) | 3D information acquisition equipment based on optical scanning and intelligent vision integration | |
| TWI687649B (en) | Shoe upper detection device and shoe upper detection method | |
| JP2004280776A (en) | Method for determining shape of object in image | |
| JP4608293B2 (en) | Hand three-dimensional measuring apparatus and method | |
| JP5336325B2 (en) | Image processing method | |
| JP6425406B2 (en) | INFORMATION PROCESSING APPARATUS, INFORMATION PROCESSING METHOD, AND PROGRAM |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060320 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080929 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080929 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080929 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090527 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090727 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090727 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100209 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20100409 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100409 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100617 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100712 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4551626 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |