JP2021029470A - 型形成システム及び型形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な測定具を必要とせずに気軽にかつ正確に人の身体部分の一部を計測し、その型を形成することのできる型形成システム及び型形成方法を提供する。【解決手段】人の身体部分の一部を基にした型を形成する型形成システム１０であって、少なくとも、一連の処理に必要なデータを保存する記憶部１１と、身体部分の一部を実寸の分かる指標物と同時に撮影する撮影部１２と、撮影した画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択し、該複数のフレームから３Ｄデータを作成するフレーム処理部１３と、３Ｄデータに対して指標物を基にサイズの校正を行う校正処理部１４と、校正後のデータから必要な寸法を計測し、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成する３Ｄ型データ処理部１５と、３Ｄ型データ処理部により得られた３Ｄ型データを用いて３Ｄ印刷により３Ｄ型を形成する型形成部１６を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、人の身体部分の一部を基にした型を形成する型形成システム及び型形成方法に関する。

従来、靴や手袋、帽子、アクセサリー等の商品を購入する際には、実際に店舗まで足を運び、利用者の身体部分のサイズを計測してもらう必要があった。これらの計測行為は複数回行う必要がある場合もあり、利用者にとっては手間が掛かり、気軽に利用できるものではなかった。

このような身体部分の計測に関して、例えば特許文献１には、ユーザが装着することにより、該ユーザの装着した身体部分のサイズ及び形状を特定するサイズ測定装置であって、電気的特性の変化に基づいて物理的変化量を測定する測定センサを有し、前記測定センサは、ユーザの身体の形状に起因する基材の伸長の程度を測定することを特徴とするサイズ測定装置が記載されている。

特開２０１８−１４１７１７号公報

特許文献１に記載の発明では、ユーザが装着することにより、ユーザの装着した身体部分のサイズ及び形状を特定し、電気的特性の変化に基づいて物理的変化量を測定する測定センサを有することで、ユーザの身体の形状に起因する基材の伸長の程度を測定するため、専門的な採寸技術のないユーザでも容易に採寸することが可能となる。

しかしながら、特許文献１に記載の測定装置の場合でも、ユーザはメーカー等から計測するための特別な装着具を取り寄せる必要があるため、気軽に利用できるとは言い難い面もある。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、特別な測定具を必要とせずに気軽にかつ正確に人の身体部分の一部を計測し、その型を形成することのできる型形成システム及び型形成方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、人の身体部分の一部を基にした型を形成する型形成システムであって、少なくとも、一連の処理に必要なデータを保存する記憶部と、身体部分の一部を実寸の分かる指標物と同時に撮影する撮影部と、撮影した画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択し、該複数のフレームから３Ｄデータを作成するフレーム処理部と、３Ｄデータに対して指標物を基にサイズの校正を行う校正処理部と、校正後のデータから必要な寸法を計測し、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成する３Ｄ型データ処理部と、３Ｄ型データ処理部により得られた３Ｄ型データを用いて３Ｄ印刷により３Ｄ型を形成する型形成部を備える。

本発明の一態様によれば、ユーザ（利用者）は、撮影部により、自身の身体部分の一部を撮影するだけでよく、特別な測定具を必要とせずに気軽にかつ正確に人の身体部分の一部を計測し、その型を形成することができる。

このとき、本発明の一態様では、実寸の分かる指標物は定型紙としてもよい。

例えば、どこにでもあるＡ４用紙のような実寸の分かる定型紙を指標物として用いることにより、特別な測定具を必要とせずに気軽にかつ正確に人の身体部分の一部を計測し、その型を形成することができる。

また、本発明の一態様は、３Ｄ型データ処理部では、記憶部に記憶された型のマスターデータを基に、計測した寸法に合うようにマスターデータを修正することで３Ｄ型データを作成するようにしてもよい。

マスターデータを用いることによってゼロから設計する必要がないため、簡易かつ迅速に必要な型のデータを作成することができる。

また、本発明の一態様では、身体部分の一部は足であり、靴型を形成する型形成システムとしてもよい。

靴用の足型のように正確な採寸を必要とする場合であっても、本発明を適用することにより、特別な測定具を必要とせずに気軽にかつ正確に人の身体部分の一部を計測し、その型を形成することができる。

本発明の他の態様は、人の身体部分の一部を基にした型を形成する型形成方法であって、少なくとも、身体部分の一部を実寸の分かる指標物と同時に撮影する撮影工程と、撮影した画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択し、該複数のフレームから３Ｄデータを作成するフレーム処理工程と、３Ｄデータに対して指標物を基にサイズの校正を行う校正処理工程と、校正後のデータから必要な寸法を計測し、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成する３Ｄ型データ処理工程と、３Ｄ型データ処理工程により得られた３Ｄ型データを用いて３Ｄ印刷により３Ｄ型を形成する型形成工程を有する。

本発明の他の態様によれば、ユーザ（利用者）は、自身の身体部分の一部を撮影して、画像データ又は動画データを送るだけで、特別な測定具を必要とせずに気軽にかつ正確に人の身体部分の一部を計測し、その型を形成することができる。

このように、本発明によれば、特別な測定具を必要とせずに気軽にかつ正確に人の身体部分の一部を計測し、その型を形成することができる。

本発明の一実施形態に係る型形成システムの構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る型形成方法の処理を示すフローチャートである。 足のデータから各寸法を測定する手法を示した計測図であり、図３（Ａ）では足長、図３（Ｂ）ではかかと幅、図３（Ｃ）では足幅、図３（Ｄ）では足囲をそれぞれ測定している。 ３Ｄ型データ処理工程における靴型３Ｄデータの作製方法の一例を示した概略図である。 型形成工程における靴型の作製方法の一例を示した概略図である。

以下、本発明に係る型形成システム及び型形成方法について詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る型形成システムの構成を示す概略図である。本発明の一態様は、人の身体部分の一部を基にした型を形成する型形成システム１０であって、少なくとも、一連の処理に必要なデータを保存する記憶部１１と、身体部分の一部を実寸の分かる指標物と同時に撮影する撮影部１２と、撮影した画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択し、該複数のフレームから３Ｄデータを作成するフレーム処理部１３と、３Ｄデータに対して指標物を基にサイズの校正を行う校正処理部１４と、校正後のデータから必要な寸法を計測し、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成する３Ｄ型データ処理部１５と、３Ｄ型データ処理部により得られた３Ｄ型データを用いて３Ｄ印刷により３Ｄ型を形成する型形成部１６を備える。

本発明の一実施形態に係る型形成システム１０のユーザ（利用者）は、例えば、各人が所有するスマートフォン、デジタルカメラ、ビデオカメラなどを撮影部１２として使用する。あるいは、型形成システム１０が専用の撮影部１２を備えて、ユーザ（利用者）がそこで撮影するような態様としてもよい。ユーザ（利用者）は撮影部１２により、自身の身体部分の一部を撮影するが、この時、実寸の分かる指標物も同時に写るようにしておく。実寸の分かる指標物としては、定型紙（Ａ４、Ａ５、Ｂ４、Ｂ５等）、はがき、カード、定規などが挙げられ、どこにでもある入手容易なものが好ましい。このようにして得られた画像データ又は動画データは、後述するデータ処理サーバ２０へと送られる。データの送付は例えば、インターネットやＬＡＮ等のネットワークを介した通信により行ってもよいし、メモリカード、ＵＳＢメモリ、光ディスク等のリムーバブルメディアを介して行ってもよい。

データ処理サーバ２０は、撮影した画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択し、該複数のフレームから３Ｄデータを作成するフレーム処理部１３と、３Ｄデータに対して指標物を基にサイズの校正を行う校正処理部１４と、校正後のデータから必要な寸法を計測し、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成する３Ｄ型データ処理部１５、及び、これら一連の処理に必要なデータを保存する記憶部１１などから構成される。

データ処理サーバ２０は、通常の情報処理装置が備えるべき１又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random access Memory）、通信ユニット等を備え、必要に応じてＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、入力部、出力部等を備える。例えば、ＣＰＵやＧＰＵがＲＯＭやＲＡＭといった記憶部１１に格納されたデータやプログラムを用いて処理を実行することにより、フレーム処理部１３、校正処理部１４、３Ｄ型データ処理部１５の処理を実現させる。

あるいは、本発明の別の一実施形態に係る型形成システム１０では、データ処理サーバ２０を用いない態様も可能である。この場合は、例えば、ユーザ（利用者）が所持するデスクトップ型ＰＣ、ノート型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、携帯型情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォンなどの端末に後述する型形成方法に係る処理を実行させるプログラムをインストールし、各自の端末でデータ処理を実行するようにしてもよい。

フレーム処理部１３では、撮影部１２で撮影された画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択する。動画データの場合には、動画の全フレームに対してピントが合っている度合いを評価する。ピントの評価は、例えば、ラプラシアン微分によってフレーム内に写っているもののエッジを検出し、ラプラシアン値が最も大きいフレームを選出するなどの方法によって行う。写真の場合も動画と同様に、ラプラシアン値によってピントの評価を行い、ピントが合っている写真を選出する。そして、フレーム処理部１３では、選択した複数のフレームデータを基に３Ｄデータを作成する。３Ｄデータの作成は、例えば、市販されているフォトグラメトリソフト等を使用することにより行う。この時、撮影部１２では身体部分の一部とともに、実寸の分かる指標物も同時に写るようにしているため、３Ｄデータの作成時には、データ中に指標物も含まれる。

次に、校正処理部１４では、フレーム処理部１３による処理で得られた３Ｄデータに対して指標物を基にサイズの校正を行う。指標物は実寸が分かる物であれば特に限定はされないが、例えば定型紙、特にＡ４用紙を用いることが好ましい。Ａ４用紙は横２１０ｍｍ、縦２９７ｍｍと実寸が決まっており、かつ入手も容易であるからである。校正処理部１４では、一例として、指標物（例えばＡ４用紙）のエッジを検出し、３Ｄデータ上の指標物の長辺をｙ軸、短辺をｘ軸に一致させるように回転させた後、各片の長さが実寸と一致するように３Ｄモデル全体を拡大又は縮小することによって行う。

３Ｄ型データ処理部１５では、校正処理部１４による校正後のデータから必要な寸法を計測する。一例として、身体部分の一部が足で足型を作成し、足型を靴の製造に用いるような場合、足の３Ｄデータから靴の作成に必要な寸法（足長、足幅、足囲等）を測定する。そして、３Ｄ型データ処理部１５では、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成するが、この時、予め用意した型のマスターデータを基に、計測した寸法に合うようにマスターデータを修正してもよい。身体部分の一部が足の場合には、靴型のマスターデータを用いる。このマスターデータは例えば、靴の製造業者が保持するデータやこれまでに蓄積したデータの平均的データなどを用いることができる。このようなマスターデータに対して、必要な寸法に合うように変形させることで、ゼロから設計する必要がないため、簡易かつ迅速に必要な型のデータを作成することができる。

その後、型形成部１６では、データ処理サーバ２０の各処理部の計算により得られた３Ｄ型データを用いて３Ｄ印刷により３Ｄ型を形成する。３Ｄ印刷は３Ｄプリンタを用いることにより行われる。各ユーザ（利用者）の３Ｄ型の形状はそれぞれ異なるが、共通している部分もあるため、この共通部分を土台として予め作成しておき、各ユーザごとの変化分のみを型形成部１６で作成し、土台と変化分を組み合わせることで、３Ｄ型としてもよい。このようにして得られた３Ｄ型から必要とする製品（靴、手袋、装飾品等）が製造される。

本発明の一実施形態に係る型形成システム１０では、撮影する人の身体部分の一部として、例えば、頭、顔、手、足等が挙げられ、頭の場合は帽子の型、手の場合は手袋の型、足の場合は靴の型などを形成することができる。その他にも、人の耳を撮影し、その耳の形状にあった装飾物やイヤホン、補聴器、アクセサリー等を作成するといった使い方もできる。例えば対象が足の場合には、指標物として定型紙（Ａ４用紙）を用意し、その上に足を置いて撮影することで、容易にその利用者の足の形にあった靴の型を形成することができる。

続いて、本発明の一実施形態に係る型形成方法について説明する。型形成方法は、例えば、上述した型形成システムにより実行される。図２は、本発明の一実施形態に係る型形成方法の処理を示すフローチャートである。ここでは、ユーザ（利用者）の足に合った靴の型を形成する場合の型形成方法について説明するが、上述したように、本発明の一実施形態に係る型形成方法は靴型（足）の場合のみに限定されず、手袋（手）、帽子（頭）、アクセサリー（耳）等にも同様の方法で適用可能である。

本発明の一態様は、人の身体部分の一部を基にした型を形成する型形成方法であって、少なくとも、身体部分の一部を実寸の分かる指標物と同時に撮影する撮影工程Ｓ１と、撮影した画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択し、該複数のフレームから３Ｄデータを作成するフレーム処理工程Ｓ２と、３Ｄデータに対して指標物を基にサイズの校正を行う校正処理工程Ｓ３と、校正後のデータから必要な寸法を計測し、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成する３Ｄ型データ処理工程Ｓ４と、３Ｄ型データ処理工程により得られた３Ｄ型データを用いて３Ｄ印刷により３Ｄ型を形成する型形成工程Ｓ５を有する。以下、各工程について説明する。

撮影工程Ｓ１では、身体部分の一部を実寸の分かる指標物と同時に撮影する。上述したように、身体部分の一部は例えばユーザ（利用者）の足であり、実寸の分かる指標物は例えばＡ４用紙である。ユーザ（利用者）は、例えば自身の足をＡ４用紙の上にのせて写真又は動画をスマートフォンやデジタルカメラなどで撮影する。Ａ４用紙は無地のものでも良いし、足を乗せる場所や撮影の向きなどの情報が記載された用紙でもよい。Ａ４用紙は床との境界がはっきりとわかる色の用紙を用いることが好ましく、撮影時には変形しないように床に固定しておくことが好ましい。足は片足ずつ撮影することが好ましく、足の動画又は写真を３６０°様々な角度から撮影することが好ましいが、４５°の俯角から１周分の撮影データがあればよい。

フレーム処理工程Ｓ２では、撮影工程Ｓ１で撮影した画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択する。動画データの場合には、動画の全フレームに対してピントが合っている度合いを評価することが好ましい。ピントの評価は、例えばラプラシアン微分によってフレーム内に写っているもののエッジを検出する方法により行うことができる。ピントが合っているフレームほどエッジがはっきりしているため、ラプラシアン値が大きくなる。例えば、最終的に選出したいフレーム数Ｎを指定し、動画の全てのフレームを時間軸に沿ってＮ等分し、Ｎ等分されたフレームグループの中からラプラシアン値が最も大きいフレームを選出する。これにより、動画の中からまんべんなくピントの合ったフレームを選出することができる。画像（写真）の場合も動画と同様に、ラプラシアン値によってピントの評価を行い、ピントが合っている写真を選出することができる。

フレーム処理工程Ｓ２では、さらに選択した複数のフレームから３Ｄデータを作成する。３Ｄデータの作成は、例えば、市販のフォトグラメトリソフトを使用し、画像または動画から選択した複数のフレームを入力することにより行う。ピントが合っており、様々な角度から対象をとらえているほど、３Ｄデータの精度は向上する。

フレーム数Ｎの数としては理想的な画像データであれば片足につき１０枚以上あればよいが、２０枚以上５０枚以下とすることが好ましい。１０枚未満の場合だと３Ｄデータの一部が欠けやすく、５０枚を超えるとフォトグラメトリソフトの処理時間が長くなってしまう。一実施例として、画像データの場合は片足で２０枚を選択し、動画データの場合には片足で３０枚を抽出する。

校正処理工程Ｓ３では、フレーム処理工程Ｓ２で得られた３Ｄデータに対して指標物を基にサイズの校正を行う。上述のフォトグラメトリソフトで作成した足の３Ｄデータ（足型データ）は、向きやサイズが実寸と一致していないため、足と一緒に写りこませたＡ４用紙等の寸法を基に、足型データのサイズ校正を行う。一例として、まず足型データの床面を、ｘｙ平面と一致させるよう回転及び並行移動を行う。次に、足型データと同時に写っている指標物（Ａ４用紙）のエッジを検出する。エッジの検出は、例えばＡ４用紙と床面との色の違いによって判断することができる。そして、Ａ４用紙の長辺をｙ軸、短辺をｘ軸に一致させるように回転させ、Ａ４用紙の各片の長さが実寸と一致するように３Ｄモデル全体を拡大又は縮小する。例えば、Ａ４用紙であれば横２１０ｍｍ、縦２９７ｍｍと実寸が決まっているため、データ中のＡ４用紙がこの長さとなるように校正することにより、足型データについても正確な寸法の測定が可能となる。

３Ｄ型データ処理工程Ｓ４では、校正後のデータから必要な寸法を計測する。対象が足（靴）の場合には、足の３Ｄデータから、靴の作成に必要な寸法（足長、足幅、足囲等）を測定する。図３は、足のデータから各寸法を測定する手法を示した計測図であり、図３（Ａ）では足長、図３（Ｂ）ではかかと幅、図３（Ｃ）では足幅、図３（Ｄ）では足囲をそれぞれ測定している。例えば、足長は、足型データの縦に最も長い部分、足幅は、足型データの横に最も長い部分を検出することで測定する。足囲は、一例として足幅の線で輪切りにし、その周を曲線で近似することにより計測する。この時、足型データには足裏の情報がないため、足囲の測定では足の裏は例えば直線で補間することにより行う（図３（Ｄ）参照）。

また、３Ｄ型データ処理工程Ｓ４では、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成するが、この時、予め用意した型のマスターデータを基に、計測した寸法に合うようにマスターデータを修正してもよい。図４は、３Ｄ型データ処理工程における靴型３Ｄデータの作成方法の一例を示した概略図である。マスターデータは例えば、その分野の製造業者が保持するデータやこれまでに蓄積したデータの平均的データなどを用いることができる。足の例であれば、マスター靴型を用意し、マスター靴型の長さ、幅、高さ等を先に計測した足長、足幅、足囲等の寸法やボール部（親指のつけ根の足が曲がる箇所）の位置に合わせて調整することで、一人一人の足に合った靴型データに変形させる。このようにすることで、靴型データをゼロから設計する必要がなく、ユーザの足に合った靴型３Ｄデータを作成することができる。３Ｄデータを変形させる際は、一か所の寸法を合わせると他の場所が合わなくなる（幅を合わせると外周が合わなくなる）ため、最適化手法等を用いて靴型形状を決定する。

型形成工程Ｓ５では、３Ｄ型データ処理部により得られた３Ｄ型データを用いて３Ｄ印刷により３Ｄ型を形成する。３Ｄ印刷は３Ｄプリンタを用いることにより行われる。図５は、型形成工程における靴型の作製方法の一例を示した概略図である。靴型の形状はユーザ（顧客）ごとに異なるが、共通している部分もある。したがって、この共通部分を土台としてあらかじめ量産しておき、顧客ごとの変化分のみを受注後に３Ｄプリンタにより出力し、土台と変形分を組み合わせて使用することで、ユーザ（顧客）ごとの足の形状の対応させるようにしてもよい。このようにすることにより、３Ｄプリンタで出力する部分を土台からの変化分のみとすることができるため、３Ｄプリンタの出力時間と費用を低減することができる。変形分は土台から簡単に取り外せるようにしておくことで、土台を再利用することも可能となる。

このようにして得られた靴型から実際の靴が作成され、ユーザ（顧客）の元へと送られる。これにより、ユーザ（顧客）は、実際に店舗に足を運ぶことなく、また、特別な測定具を必要とすることなく、自宅で気軽にかつ正確に人の身体部分の一部を計測することができ、その測定データからそのユーザにあった型を形成することができる。

なお、上記のように本発明の一実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、型形成システム及び型形成方法の構成も本発明の一実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０ 型形成システム、１１ 記憶部、１２ 撮影部、１３ フレーム処理部、１４ 校正処理部、１５ ３Ｄ型データ処理部、１６ 型形成部、２０ データ処理サーバ

Claims (8)

1. 人の身体部分の一部を基にした型を形成する型形成システムであって、
   少なくとも、
   一連の処理に必要なデータを保存する記憶部と、
   前記身体部分の一部を実寸の分かる指標物と同時に撮影する撮影部と、
   撮影した画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択し、該複数のフレームから３Ｄデータを作成するフレーム処理部と、
   前記３Ｄデータに対して前記指標物を基にサイズの校正を行う校正処理部と、
   前記校正後のデータから必要な寸法を計測し、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成する３Ｄ型データ処理部と、
   前記３Ｄ型データ処理部により得られた３Ｄ型データを用いて３Ｄ印刷により３Ｄ型を形成する型形成部
   を備えることを特徴とする型形成システム。
2. 前記実寸の分かる指標物は定型紙であることを特徴とする請求項１に記載の型形成システム。
3. 前記３Ｄ型データ処理部では、前記記憶部に記憶された型のマスターデータを基に、前記計測した寸法に合うように前記マスターデータを修正することで３Ｄ型データを作成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の型形成システム。
4. 前記身体部分の一部は足であり、靴型を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の型形成システム。
5. 人の身体部分の一部を基にした型を形成する型形成方法であって、
   少なくとも、
   前記身体部分の一部を実寸の分かる指標物と同時に撮影する撮影工程と、
   撮影した画像又は動画データから処理対象とするフレームを複数選択し、該複数のフレームから３Ｄデータを作成するフレーム処理工程と、
   前記３Ｄデータに対して前記指標物を基にサイズの校正を行う校正処理工程と、
   前記校正後のデータから必要な寸法を計測し、計測された寸法を基に目的とする型の３Ｄ型データを作成する３Ｄ型データ処理工程と、
   前記３Ｄ型データ処理工程により得られた３Ｄ型データを用いて３Ｄ印刷により３Ｄ型を形成する型形成工程
   を有することを特徴とする型形成方法。
6. 前記実寸の分かる指標物は定型紙であることを特徴とする請求項５に記載の型形成方法。
7. 前記３Ｄ型データ処理工程では、あらかじめ用意された型のマスターデータを基に、前記計測した寸法に合うように前記マスターデータを修正することで３Ｄ型データを作成することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の型形成方法。
8. 前記身体部分の一部は足であり、靴型を形成することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の型形成方法。