JP2005338977A - Three-dimensional image processing system - Google Patents

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Toshio Fukui
Teiichi Okochi
禎一 大河内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately obtain a three-dimensional model and three-dimensional image data of an object by a simple and inexpensive composition in a three-dimensional image processing system that takes a three-dimensional image and executes image processing. <P>SOLUTION: A stereo camera 20 is attached to the end of an arm 17 that is supported on and rotates about a rotational axis A which almost coincides with the central position of an object H, and the arm 17 is rotation driven by a pulse motor 15. The rotation driving of the arm 17 and the photography processing of the stereo camera 20 are controlled by a control system 40 that includes a PC main body 43. In photographing, the stereo camera 20 is moved to a plurality of photographing positions by rotating the arm 17 so that the stereo camera 20 takes a stereo image of the object H at each photographing position. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被写体の立体画像撮影および画像処理を行なう立体画像処理システムに関するものである。   The present invention relates to a stereoscopic image processing system for capturing a stereoscopic image of a subject and performing image processing.

従来より、それぞれ複数の光軸の異なる撮影光学系を介して撮影された画像から、被写体の位置や座標を測定する技術が知られている(たとえば下記の特許文献1)。この種の撮影方式はステレオ撮影あるいは立体撮影などと呼ばれ、また、用いられるカメラはステレオカメラや立体カメラなどと呼ばれることがある。
特開平11−37720号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for measuring the position and coordinates of a subject from images photographed through a plurality of photographing optical systems having different optical axes has been known (for example, Patent Document 1 below). This type of shooting method is called stereo shooting or stereoscopic shooting, and the camera used is sometimes called a stereo camera or a stereoscopic camera.
JP 11-37720 A

さらに被写体の3次元画像や立体モデルを得るなどの目的で、複数(2台に限らない)のカメラを用いて異なる撮影位置から複数回の撮影を行なう技術が知られている。また、この複数回の撮影を行なうため、多数のカメラを所定の位置に固定し、その中央に被写体を置いて撮影を行なうシステムも考えられている。しかしながら、この複数の異なる撮影位置を得るために多数のカメラを配置する構造は装置がコスト高で大型化しやすいという問題がある。   In addition, for the purpose of obtaining a three-dimensional image or a three-dimensional model of a subject, a technique is known in which a plurality of (not limited to two) cameras are used to perform shooting a plurality of times from different shooting positions. In addition, in order to perform the photographing a plurality of times, a system in which a large number of cameras are fixed at a predetermined position and a subject is placed at the center thereof is also considered. However, the structure in which a large number of cameras are arranged in order to obtain a plurality of different photographing positions has a problem that the apparatus is expensive and is likely to increase in size.

一方、既に医療分野においてはCT(Computed Tomography)スキャンやMRI(Magnetic Resonance Imaging)診断装置などを用いて患者の骨格や内蔵の立体モデルや3次元画像を得る技術が知られているが、これらの装置は極めて高価であり、また、これらの装置は主に体の内部の状態を判断できるよう開発されており、体の外側の立体モデルや3次元画像の取得には適していない。   On the other hand, in the medical field, techniques for obtaining a patient's skeleton, a built-in three-dimensional model and a three-dimensional image using a CT (Computed Tomography) scan or an MRI (Magnetic Resonance Imaging) diagnostic device are already known. The devices are extremely expensive, and these devices have been developed mainly to be able to determine the internal state of the body, and are not suitable for acquiring a three-dimensional model or a three-dimensional image outside the body.

そこで、医療分野、美容分野などにおいて、対象物の立体モデルや3次元画像を安価かつ正確に得られる技術が求められている。たとえば患者の体の所定部位、頭部などの対象物の立体モデルや3次元画像を医療/美容などの現場で安価かつ正確に得られる技術があれば好適である。たとえば、歯科医療の分野においては、立体撮影により患者の現在の顎の外観の状態を立体モデルや3次元画像データとして取得し、これらのデータから出発して所定の歯科医療(たとえば義歯の装填)を行なった場合どのような改善が得られるかをシミュレーションしたりできれば好適である。あるいは、立体撮影により得た対象物(患者)の外観に係る立体モデルや3次元画像データとCTやMRIから取得した対象物(患者)の骨格の立体モデルや3次元画像データとの差分を取ることなどにより、対象物(患者)の筋肉や歯など皮膚と骨格の間に存在する組織の形状を得、あるいはさらに所定の医療により皮膚と骨格の間に存在する組織の形状をどのように変化させることができるかなどをシミュレーションしたりできると好ましい。   Therefore, in the medical field, the beauty field, and the like, there is a demand for a technique that can obtain a three-dimensional model and a three-dimensional image of an object inexpensively and accurately. For example, it is preferable if there is a technique that can obtain a three-dimensional model or a three-dimensional image of a target object such as a predetermined part of a patient's body or a head at a low cost and accurately in a medical / beauty field. For example, in the field of dentistry, the state of the external appearance of the patient's current jaw is obtained as a three-dimensional model or three-dimensional image data by stereoscopic imaging, and predetermined dentistry (for example, loading of a denture) is started from these data. It is preferable to simulate what kind of improvement can be obtained when performing the above. Alternatively, the difference between the three-dimensional model and the three-dimensional image data relating to the appearance of the target object (patient) obtained by the three-dimensional imaging and the three-dimensional image data and the three-dimensional image data of the target object (patient) obtained from CT or MRI is taken. The shape of the tissue that exists between the skin and the skeleton, such as the muscles and teeth of the target object (patient), is obtained, or how the shape of the tissue that exists between the skin and the skeleton is further changed by prescribed medical treatment. It is preferable that simulation can be performed.

本発明の課題は、上記の問題に鑑み、立体画像撮影および画像処理を行なう立体画像処理システムにおいて、簡単安価なハードウェア構成により、対象物の立体モデルや3次元画像データを正確に得ることができるようにすることにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to accurately obtain a three-dimensional model and three-dimensional image data of an object with a simple and inexpensive hardware configuration in a three-dimensional image processing system that performs three-dimensional image shooting and image processing. There is to be able to do it.

本発明は、上記課題を解決するため、被写体の中心位置とほぼ一致した回転軸上に回動支持されたアームと、前記アーム先端に装着されたステレオカメラと、前記アームの回転駆動を行なう駆動手段と、前記駆動手段を制御し、前記アームを回動させて前記ステレオカメラを複数の撮影位置に移動させ、各撮影位置において前記ステレオカメラにより被写体のステレオ画像を撮影させる制御手段を有する構成を採用した。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an arm that is pivotally supported on a rotation axis that substantially coincides with the center position of the subject, a stereo camera that is mounted on the tip of the arm, and a drive that rotationally drives the arm. And control means for controlling the driving means, rotating the arm to move the stereo camera to a plurality of shooting positions, and shooting a stereo image of the subject by the stereo camera at each shooting position. Adopted.

上記構成によれば、被写体の中心位置とほぼ一致した回転軸上に回動支持されたアーム先端に装着されたステレオカメラを回動させて複数の撮影位置に移動させ、各撮影位置において被写体のステレオ画像を撮影するようになっているので、簡単安価なハードウェア構成により、対象物の立体モデルや3次元画像データを正確に得ることができる優れた立体画像処理システムを提供することができる。   According to the above configuration, the stereo camera attached to the tip of the arm that is pivotally supported on the rotation axis that substantially coincides with the center position of the subject is rotated to move to a plurality of shooting positions, and the subject at each shooting position is moved. Since a stereo image is taken, it is possible to provide an excellent stereoscopic image processing system capable of accurately obtaining a stereoscopic model and three-dimensional image data of an object with a simple and inexpensive hardware configuration.

以下、主に医療ないし美容分野などにおいて好適な立体画像処理システムに関する実施例を例示する。   Examples relating to a stereoscopic image processing system suitable mainly in the medical or beauty field will be described below.

図1は本発明を採用した立体画像処理システムの全体構成を示している。図1の立体画像処理システムは、多数台のカメラは用いず、左右の光軸の異なるレンズ21および22を有する1台のステレオカメラ20を回転軸(回転中心)Aを中心に回動させることができるよう配置して構成されている。   FIG. 1 shows the overall configuration of a stereoscopic image processing system employing the present invention. The stereoscopic image processing system of FIG. 1 does not use a large number of cameras, but rotates one stereo camera 20 having lenses 21 and 22 with different left and right optical axes about a rotation axis (rotation center) A. It is arranged and configured to be able to.

すなわち、ステレオカメラ20はL字形のアーム17の先端に被写体Hの方向にレンズ21および22を向けて装着されており、このアーム17は支持部16を介して逆L字形の支柱12の端部の回転軸A上に回動自在に支持されている。   That is, the stereo camera 20 is mounted on the tip of an L-shaped arm 17 with the lenses 21 and 22 facing the subject H, and this arm 17 is connected to the end of the inverted L-shaped column 12 via the support 16. Is rotatably supported on the rotation axis A.

図1において符号Hは、人間の被写体であり、被写体Hはステレオカメラ20の回転中心Aとほぼその中心を一致させたスツール18上に着座する。スツール18は支柱12とともに架台11上に装着されている。   In FIG. 1, symbol H is a human subject, and the subject H is seated on a stool 18 whose center coincides with the rotation center A of the stereo camera 20. The stool 18 is mounted on the gantry 11 together with the column 12.

アーム17を所定の撮影位置に回動させるため、回転軸Aはギアトレーンなどの駆動系14(ただしこの駆動系14は省略し直結方式としてもよい)を介してパルスモータ15と結合されている。   In order to rotate the arm 17 to a predetermined photographing position, the rotation axis A is coupled to the pulse motor 15 via a drive system 14 such as a gear train (however, the drive system 14 may be omitted and a direct connection method may be used). .

ステレオカメラ20は図6に示すように立体撮影を行なうため、所定距離離して平行に光軸を配置されたレンズ21および22と、これらレンズ21および22の背後にそれぞれ配置されたCCDなどから構成された撮像素子201および202、さらにレンズ21および22の合焦動作や露光制御、撮像素子201および202の撮影タイミングや画像出力処理などを制御するCPU203から構成されている。レンズ21および22は通常(ステレオ画像の左右を同一条件で撮影する場合に)、同一の焦点距離および開口比を持つものが用いられる。CPU203は図1の制御システム40に接続され、後述の撮影制御を受ける。   As shown in FIG. 6, the stereo camera 20 is composed of lenses 21 and 22 having optical axes arranged in parallel at a predetermined distance and CCDs disposed behind the lenses 21 and 22 in order to perform stereoscopic shooting. The image pickup devices 201 and 202, and the CPU 203 that controls the focusing operation and exposure control of the lenses 21 and 22, the shooting timing and image output processing of the image pickup devices 201 and 202, and the like. As the lenses 21 and 22, lenses having the same focal length and aperture ratio are usually used (when the left and right of a stereo image are photographed under the same conditions). The CPU 203 is connected to the control system 40 of FIG.

図1の制御システム40は、PCなどのハードウェアを利用して構成されている。制御システム40はディスプレイ(CRTやLCDなど)41、キーボード42、マウス(あるいは他のポインティングデバイス)47、PC本体43などから構成される。   The control system 40 in FIG. 1 is configured using hardware such as a PC. The control system 40 includes a display (CRT, LCD, etc.) 41, a keyboard 42, a mouse (or other pointing device) 47, a PC main body 43, and the like.

上記のパルスモータ15およびステレオカメラ20はPC本体43に対して所定のインターフェース、たとえばUSBなどのインターフェースを介して接続され、制御システム40による撮影制御を受ける。なお、パルスモータ15の回転量ないし回転位置、あるいはアーム17の現在の回動位置は不図示の光学エンコーダなどのセンサ手段により検出することができるようにしておく。パルスモータ15の回転量ないし回転位置、あるいはアーム17の現在の回動位置の検出量データもUSBなどのインターフェースを介してPC本体43に送信される。   The pulse motor 15 and the stereo camera 20 are connected to the PC main body 43 via a predetermined interface, for example, an interface such as a USB, and are subjected to photographing control by the control system 40. It should be noted that the rotation amount or rotation position of the pulse motor 15 or the current rotation position of the arm 17 can be detected by a sensor means such as an optical encoder (not shown). The detection amount data of the rotation amount or rotation position of the pulse motor 15 or the current rotation position of the arm 17 is also transmitted to the PC main body 43 via an interface such as a USB.

制御システム40はスタンドアローンではなく、ネットワーク45を介して他の装置と接続するよう構成できる。本実施例の場合、制御システム40はネットワークを介して他の装置と接続することができ、図1ではCTスキャナ(あるいはMRI)46と接続できるようになっている。   The control system 40 can be configured to connect to other devices via the network 45 rather than stand alone. In the case of the present embodiment, the control system 40 can be connected to other devices via a network, and in FIG. 1, it can be connected to a CT scanner (or MRI) 46.

PC本体43の構成を図2に示す。PC本体43は既存のPCのほぼ一般的なハードウェアから構成されている。すなわち、PC本体43は装置全体の制御、および本発明の画像処理を制御するためのCPU51、プログラムやデータを格納するためのROM52およびRAM53、後述の制御プログラムや撮影データを格納するためのHDD54、ネットワーク45と接続するためのNIC(ネットワークインターフェースカード)56、パルスモータ15およびステレオカメラ20と接続するためのUSBなどのインターフェース55から構成されている。   The configuration of the PC main body 43 is shown in FIG. The PC main body 43 is composed of almost common hardware of an existing PC. That is, the PC main body 43 includes a CPU 51 for controlling the entire apparatus and image processing of the present invention, a ROM 52 and a RAM 53 for storing programs and data, an HDD 54 for storing control programs and photographing data described later, It comprises an NIC (network interface card) 56 for connecting to the network 45, a pulse motor 15 and an interface 55 such as a USB for connecting to the stereo camera 20.

次に上記構成における動作につき図3〜図5を参照して説明する。   Next, the operation in the above configuration will be described with reference to FIGS.

図1のステレオカメラ20を保持したアーム17を図1の符号P2で示すようにパルスモータ15により回転軸Aの廻りに回転駆動すると、これによりステレオカメラ20を符号P1で示す軌道に沿って回動させることができる。   When the arm 17 holding the stereo camera 20 in FIG. 1 is driven to rotate around the rotation axis A by the pulse motor 15 as indicated by reference symbol P2 in FIG. 1, this causes the stereo camera 20 to rotate along the trajectory indicated by reference symbol P1. Can be moved.

回転軸Aと支柱12の位置関係が、アーム17と支柱12が干渉しないように構成されていれば、ステレオカメラ20はたとえば図3に示すように軌道P1上の位置Q0からQ1、Q2、Q3へと順次移動させることができ、これら各位置において被写体Hのステレオ画像R0、R1、R2、およびR3を順次撮影することができる。図3の場合は90°づつ撮影方向を変えながら4セットのステレオ画像を撮影しているが、より多数枚の画像が必要な場合は、たとえばQ5、Q6、Q7、Q8などの撮影位置を選択してステレオカメラ20の撮影を行なえばよい(この場合45°ごとの撮影)。   If the positional relationship between the rotation axis A and the support column 12 is configured so that the arm 17 and the support column 12 do not interfere with each other, the stereo camera 20 can have positions Q0 to Q1, Q2, Q3 on the trajectory P1 as shown in FIG. The stereo images R0, R1, R2, and R3 of the subject H can be sequentially taken at these positions. In the case of FIG. 3, four sets of stereo images are shot while changing the shooting direction by 90 °. However, if more images are required, select shooting positions such as Q5, Q6, Q7, and Q8. Then, the stereo camera 20 may be photographed (in this case, photographing every 45 °).

公知のステレオ撮影の場合と同様に、ステレオ画像R0、R1、R2、およびR3はステレオカメラ20のレンズ21および22の視差に応じて異なる向きから被写体Hを撮影する。したがって、ステレオ画像R0、R1、R2、およびR3の各左右の画像を用いてたとえば特許文献1に示されるような座標(距離)測定を行なうことができる。たとえば、被写体Hの鼻や顎の特定の一点の座標データ群を1組の左右のステレオ画像から計算することができ、しかも図3のように90°づつ撮影方向を変えながら4セットのステレオ画像を撮影すれば、これら4組のステレオ画像からそれぞれその撮影方向における被写体Hの特定部位(たとえば鼻や顎)の特定の一点の座標データ群を得ることができる。   As in the case of known stereo photography, the stereo images R0, R1, R2, and R3 photograph the subject H from different directions depending on the parallax of the lenses 21 and 22 of the stereo camera 20. Therefore, coordinate (distance) measurement as shown in, for example, Patent Document 1 can be performed using the left and right images of the stereo images R0, R1, R2, and R3. For example, a coordinate data group of a specific point of the nose and chin of the subject H can be calculated from a set of left and right stereo images, and four sets of stereo images while changing the shooting direction by 90 ° as shown in FIG. Can be obtained from each of the four sets of stereo images, a coordinate data group of a specific point of a specific part (for example, nose or chin) of the subject H in the shooting direction.

そして、これらの各ステレオ画像から得られた座標データ群を組み合せることにより、被写体Hの立体モデル(あるいは3次元画像)を得ることができ、その場合、複数のステレオ画像を用いることによって、より正確なデータを得ることができる。たとえば、被写体Hの鼻などの高低方向の座標データは、当然ながら図3の位置Q2(正面)から撮影したステレオ画像R2よりも、左右の位置Q1ないしQ3から鼻などの高低方向が画面に収まるように撮影したステレオ画像R1ないしR3の方が誤差が少ない、といった事情があるから、あるステレオ画像中において被写体Hの側面部分として撮影されている部位の立体モデルデータは、当該ステレオ画像ではなくそのステレオ画像に対して側面から(図3の場合90°異なる光軸から)撮影されたステレオ画像のデータを用いる。このような座標データの組み合せを行なうことにより、立体モデル(あるいは3次元画像)の精度補正を行なうことができる。   Then, by combining the coordinate data groups obtained from these stereo images, a stereo model (or a three-dimensional image) of the subject H can be obtained. In that case, by using a plurality of stereo images, Accurate data can be obtained. For example, the coordinate data in the elevation direction such as the nose of the subject H naturally fits on the screen in the elevation direction such as the nose from the left and right positions Q1 to Q3 rather than the stereo image R2 taken from the position Q2 (front) in FIG. The stereo images R1 to R3 thus photographed have less errors, so that the stereo model data of the part photographed as the side surface portion of the subject H in a certain stereo image is not the stereo image but the stereo image data. The data of the stereo image taken from the side (from the optical axis different by 90 ° in the case of FIG. 3) is used for the stereo image. By combining such coordinate data, the accuracy of the three-dimensional model (or three-dimensional image) can be corrected.

なお、ステレオ画像の左右のデータの組合せ、あるいは複数のステレオ画像どうしのデータの組合せにおいて、各画像においてある画素位置が被写体Hの鼻や顎などの特定の部位に対応するか、といった判定処理は公知の画像認識処理で自動的に行なう他、マウス47などを用いてユーザが特定するような方法によって行なう。   In addition, in the combination of the left and right data of the stereo image, or the combination of the data of a plurality of stereo images, the determination process such as whether a certain pixel position in each image corresponds to a specific part such as the nose or jaw of the subject H is performed. In addition to automatically performing a known image recognition process, it is performed by a method specified by the user using the mouse 47 or the like.

図4は図1の立体画像処理システムにおける画像処理手順を、また図5は図4における撮影制御の制御手順の一例をそれぞれ示している。図4および図5の手順はPC本体43の記憶媒体、たとえばHDD54にCPU51が実行するプログラムとして格納しておき、PC本体43のCPU51により実行する。   4 shows an image processing procedure in the stereoscopic image processing system of FIG. 1, and FIG. 5 shows an example of a control procedure of the imaging control in FIG. 4 and 5 are stored as a program to be executed by the CPU 51 in a storage medium of the PC main body 43, for example, the HDD 54, and are executed by the CPU 51 of the PC main body 43.

図4のステップS11では、たとえば概略を図3に示したような手法で撮影処理を行なう。この撮影処理の細部は図5に示すように行なわれる。図5のステップS21ではインターフェース55を介して所定の命令をパルスモータ15に送信してパルスモータ15を駆動する。図5の例ではPC本体43はパルスモータ15(ないしアーム17)の回転角度を検出することができ、ステップS22で検出したパルスモータ15(ないしアーム17)の回転角度が所定の回転量に達したか否かを判定しながらステップS21のパルスモータ15の駆動を制御する。   In step S11 of FIG. 4, for example, the photographing process is performed by a technique as schematically shown in FIG. Details of this photographing process are performed as shown in FIG. In step S 21 of FIG. 5, a predetermined command is transmitted to the pulse motor 15 via the interface 55 to drive the pulse motor 15. In the example of FIG. 5, the PC main body 43 can detect the rotation angle of the pulse motor 15 (or arm 17), and the rotation angle of the pulse motor 15 (or arm 17) detected in step S22 reaches a predetermined rotation amount. The driving of the pulse motor 15 in step S21 is controlled while determining whether or not it has been performed.

パルスモータ15(ないしアーム17)の回転角度が所定の回転量に達し、ステレオカメラ20が所定の撮影位置(たとえば図3のQ1)に到達すると、ステップS23においてステレオカメラ20のCPU203にインターフェース55を介して所定の命令を送信し、撮影を行なわせる。ステレオカメラ20のCPU203は、レンズ21および22の合焦動作や露光制御、撮像素子201および202の撮影タイミングや画像出力処理などを制御する。撮像素子201および202から出力された左右の画像データは所定フォーマット(たとえばJPEGやExifなどのフォーマット)に変換され、インターフェース55を介してPC本体43に送信される。   When the rotation angle of the pulse motor 15 (or arm 17) reaches a predetermined rotation amount and the stereo camera 20 reaches a predetermined photographing position (for example, Q1 in FIG. 3), the interface 55 is connected to the CPU 203 of the stereo camera 20 in step S23. A predetermined command is transmitted through the camera and shooting is performed. The CPU 203 of the stereo camera 20 controls the focusing operation and exposure control of the lenses 21 and 22, the shooting timing of the image sensors 201 and 202, the image output process, and the like. The left and right image data output from the image sensors 201 and 202 are converted into a predetermined format (for example, a format such as JPEG or Exif) and transmitted to the PC main body 43 via the interface 55.

ステップS24では、全枚数の撮影を終了したか否かを判定(図3の場合、撮影位置Q1〜Q4における4セットのステレオ画像撮影)し、ステップS24が肯定された場合は撮影処理を終了する。   In step S24, it is determined whether or not shooting of all the sheets has been completed (in the case of FIG. 3, four sets of stereo images are shot at the shooting positions Q1 to Q4), and if step S24 is affirmed, the shooting process is ended. .

再び図4において、撮影処理(ステップS11)が終了すると、ステップS12においてステレオカメラ20から送信された複数のステレオ画像データに対して所定の画像処理を行なう。この画像処理においては、たとえば鮮鋭化処理、コントラスト調整、色補正など後の立体モデル化(あるいは3次元画像の生成)に必要な下処理を行なう。   In FIG. 4 again, when the photographing process (step S11) is completed, predetermined image processing is performed on the plurality of stereo image data transmitted from the stereo camera 20 in step S12. In this image processing, for example, post-processing necessary for subsequent stereo modeling (or generation of a three-dimensional image) such as sharpening processing, contrast adjustment, and color correction is performed.

ステップS13では、立体モデル化(あるいは3次元画像の生成)処理を行なう。この立体モデル化(あるいは3次元画像の生成)処理においては、たとえば図3の場合、ステレオ画像R0、R1、R2、およびR3の各左右の画像を用いてたとえば特許文献1に示されるような座標(距離)測定を行ない、被写体Hの立体モデルを構成する3次元座標データ群を得る処理を行なう。   In step S13, a three-dimensional modeling (or three-dimensional image generation) process is performed. In this three-dimensional modeling (or three-dimensional image generation) process, for example, in the case of FIG. 3, coordinates such as those disclosed in Patent Document 1 are used using the left and right images of the stereo images R0, R1, R2, and R3. (Distance) is measured, and a process of obtaining a three-dimensional coordinate data group constituting the three-dimensional model of the subject H is performed.

また、その際、上述のように3次元座標データ群を得るに際して、複数のステレオ画像を用いた補正処理、すなわち、あるステレオ画像中において被写体Hの側面部分として撮影されている部位の立体モデルデータを得る場合、そのステレオ画像ではなくそのステレオ画像に対して側面から(図3の場合90°異なる光軸から)撮影されたステレオ画像のデータを用いる、などのような複数のステレオ画像の組合せ処理を行なうことによって精度補正が可能であり、より正確な3次元座標データ群を得ることができる。   At that time, when obtaining the three-dimensional coordinate data group as described above, correction processing using a plurality of stereo images, that is, stereo model data of a part photographed as a side portion of the subject H in a certain stereo image A combination process of a plurality of stereo images such as using data of a stereo image taken from the side of the stereo image instead of the stereo image (in the case of FIG. 3, from an optical axis different by 90 °). By performing the above, accuracy correction is possible, and a more accurate three-dimensional coordinate data group can be obtained.

また、上記のようにして得られた被写体Hの外観に係る立体モデルデータ(あるいは3次元画像データ)は、ステップS15に示すように、CTスキャナ(あるいはMRI)46から取得した骨格の立体モデルとの差分を取るなどの処理を行なうことにより、たとえば、被写体Hの筋肉や歯など皮膚と骨格の間に存在する組織の形状を得、あるいはさらに所定の医療により皮膚と骨格の間に存在する組織の形状をどのように変化させることができるかなどのシミュレーションを行なうこともできる。   Further, the stereo model data (or 3D image data) relating to the appearance of the subject H obtained as described above is the skeleton stereo model acquired from the CT scanner (or MRI) 46, as shown in step S15. For example, the shape of the tissue existing between the skin and the skeleton, such as the muscle and teeth of the subject H, is obtained, or the tissue existing between the skin and the skeleton by predetermined medical treatment. It is also possible to perform simulations such as how the shape of the image can be changed.

以上のようなデータ処理を行なった後、ステップS14において得られた被写体Hの立体モデルデータ(あるいは3次元画像データ)の出力処理を行なう。たとえば、3次元座標群として得られた立体モデルデータを用い、ディスプレイ41で立体的な表示(たとえばワイヤフレーム表示や、アニメーションを用いた立体的な表示)を行なう。また、この出力処理には、ネットワーク45を介して他の処理装置(他のPCや医療機器など)に立体モデルデータ(あるいは3次元画像データ)を出力する処理、あるいは不図示のプリンタなどを介して出力画像や数値データをプリントする処理なども含まれる。   After performing the data processing as described above, output processing of the stereo model data (or three-dimensional image data) of the subject H obtained in step S14 is performed. For example, using the three-dimensional model data obtained as a three-dimensional coordinate group, a three-dimensional display (for example, a wire frame display or a three-dimensional display using animation) is performed on the display 41. In addition, this output process is performed through a process of outputting the three-dimensional model data (or three-dimensional image data) to another processing apparatus (such as another PC or medical device) via the network 45, or via a printer (not shown). This also includes processing for printing output images and numerical data.

以上のようにして、本実施例によれば、被写体の中心位置とほぼ一致した回転軸上に回動支持されたアーム先端に装着されたステレオカメラを回動させて複数の撮影位置に移動させ、各撮影位置において被写体のステレオ画像を撮影する構成を採用しているので、簡単安価なハードウェア構成により、対象物の立体モデルや3次元画像データを正確に得ることができる優れた立体画像処理システムを提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, the stereo camera attached to the tip of the arm that is pivotally supported on the rotation axis that substantially coincides with the center position of the subject is rotated and moved to a plurality of shooting positions. Since it adopts a configuration that captures a stereo image of a subject at each shooting position, it has excellent stereo image processing that can accurately obtain a stereo model and 3D image data of an object with a simple and inexpensive hardware configuration. A system can be provided.

本発明は、立体画像撮影および画像処理を行なう任意の立体画像処理システムにおいて実施することができる。以上では、撮影制御および画像処理をPCハードウェアで行なう構成を例示したが、撮影制御ないし画像処理を行なう装置はPCに限定されるものではなく、専用機として構成された画像処理装置、画像データを入力する機能を有する画像形成装置(プリンタなど)、あるいはステレオカメラそれ自体などであってよい。また、本発明の画像処理を制御するためのプログラムは適当な記憶媒体経由、あるいはネットワーク経由で対象の画像処理装置(上記のPCやステレオカメラなど)に導入することができる。   The present invention can be implemented in any stereoscopic image processing system that performs stereoscopic image capturing and image processing. In the above, the configuration in which shooting control and image processing are performed by PC hardware is illustrated, but the apparatus for performing shooting control or image processing is not limited to a PC, and an image processing device configured as a dedicated machine, image data, and the like. May be an image forming apparatus (printer or the like) having a function of inputting the image, or a stereo camera itself. The program for controlling the image processing of the present invention can be introduced into the target image processing apparatus (the above-mentioned PC, stereo camera, etc.) via an appropriate storage medium or via a network.

本発明を採用した立体画像処理システムの構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the stereo image processing system which employ | adopted this invention. 図1の立体画像処理システムにおける制御システムの構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the control system in the stereo image processing system of FIG. 図1の立体画像処理システムにおける撮影処理を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the imaging | photography process in the stereo image processing system of FIG. 図1の立体画像処理システムにおける画像処理手順を示したフローチャート図である。It is the flowchart figure which showed the image processing procedure in the stereo image processing system of FIG. 図1の立体画像処理システムにおける撮影制御手順を示したフローチャート図である。It is the flowchart figure which showed the imaging | photography control procedure in the stereo image processing system of FIG. 図1のステレオカメラの構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the stereo camera of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11 架台
15 パルスモータ
16 支持部
17 アーム
18 スツール
20 ステレオカメラ
21、22 レンズ
40 制御システム
41 ディスプレイ
42 キーボード
43 PC本体
45 ネットワーク
47 マウス
51 CPU
54 HDD
55 インターフェース
56 NIC
201、202 撮像素子
203 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Base 15 Pulse motor 16 Support part 17 Arm 18 Stool 20 Stereo camera 21, 22 Lens 40 Control system 41 Display 42 Keyboard 43 PC main body 45 Network 47 Mouse 51 CPU
54 HDD
55 Interface 56 NIC
201, 202 Image sensor 203 CPU

Claims (2)

被写体の中心位置とほぼ一致した回転軸上に回動支持されたアームと、
前記アーム先端に装着されたステレオカメラと、
前記アームの回転駆動を行なう駆動手段と、
前記駆動手段を制御し、前記アームを回動させて前記ステレオカメラを複数の撮影位置に移動させ、各撮影位置において前記ステレオカメラにより被写体のステレオ画像を撮影させる制御手段を有することを特徴とする立体画像処理システム。
An arm pivotally supported on a rotation axis substantially coincident with the center position of the subject;
A stereo camera attached to the tip of the arm;
Drive means for rotationally driving the arm;
Control means for controlling the driving unit, rotating the arm to move the stereo camera to a plurality of shooting positions, and shooting a stereo image of a subject by the stereo camera at each shooting position. Stereoscopic image processing system.
撮影された被写体のステレオ画像から被写体の立体モデルデータを得るとともに、その際撮影された複数の被写体のステレオ画像を組み合せることにより被写体の立体モデルデータの精度補正を行なうことを特徴とする請求項1に記載の立体画像処理システム。   The stereo model data of the subject is obtained from the stereo image of the photographed subject, and the accuracy of the stereo model data of the subject is corrected by combining the stereo images of the plurality of subjects photographed at that time. The stereoscopic image processing system according to 1.
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