JP3711038B2

JP3711038B2 - 頭蓋骨スーパーインポーズ方法と装置

Info

Publication number: JP3711038B2
Application number: JP2001181100A
Authority: JP
Inventors: 正次橋本; 眞人上西; 博司湯浅; 照男宇根; 孝夫阿部; 英雄帯刀
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2021-06-15
Also published as: JP2002369812A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は頭蓋骨の三次元画像データから得られる画像データと該当者と思われる人物の顔写真を重ね合わせることで、頭蓋骨の人物と顔写真の人物が同一人物であるかどうかを照合するシステムおいて、前記照合時の自動化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
身元不明の頭蓋骨が発見された場合、従来は頭蓋骨の静止画像をデジタルカメラで撮影し、その画像と該当者である可能性のある人物の生前の顔写真画像を重ね合わせて（この操作をスーパーインポーズと呼ぶ）、頭蓋骨の人物と顔写真の人物が同一人物であるかどうかを確認する作業を行っていた。
その方法の中に、例えば特開昭５２−１５５８９７号公報に記載された図１５に示す頭蓋骨スーパーインポーズ装置を用いる方法がある。
【０００３】
図１５において、頭蓋骨１を任意に位置調整できる位置調整テーブル３上に設置し、頭蓋骨１をビデオカメラ４により撮影し、得られたカメラ画像は画像処理装置６に送られる。一方、該当者顔写真２もビデオカメラ（またはスキャナ）５により撮影し、得られた画像は画像処理装置６に送られる。頭蓋骨１と該当者顔写真２の画像は、画像処理装置６を操作することで、図７に示すようにモニター７上に頭蓋骨１と該当者顔写真２が重ね合わさった画面が表示される。
【０００４】
図７に示す例は、該当者顔写真２が真正面を向いた例であるが、いつも真正面を向いた写真を入手できるとは限らないので、操作者はモニター７上の重ね合った画面を見ながら、調整テーブル操作スイッチ８を操作して頭蓋骨位置調整テーブル３を回転させて、図８に示すように頭蓋骨１の高さ、鉛直軸に対する傾き、水平方向の回転角度、水平軸に対する鉛直方向の回転角度などを調整して、該当者写真２の同軸の高さ、鉛直軸に対する傾き、水平方向の回転角度、水平軸に対する鉛直方向の回転角度などに一致させ、次にビデオカメラ（またはスキャナ）５のズームの程度などを調整して頭蓋骨１と該当者顔写真２の大きさを一致させる。
【０００５】
また、前記調整のための操作には撮影距離（被写体とカメラとの距離）の調整も含まれる。撮影距離が短くなると、図９に示すように遠近感が強調される。図９（ａ）と図９（ｂ）に比較して示すように同じ被写体１３でも、カメラ５との距離が短いと（図９（ｂ））、長い場合（図９（ａ））に比べて被写体１３の前面に対する後面の大きさが小さく写る。撮影距離を調整しない場合には、図１０に示すように、目、鼻、口の位置関係は一致しているが輪郭が合わないため、該当者と頭蓋骨１は同一人物ではないと判断されるケースもある。そのため、頭蓋骨１とビデオカメラ４の距離の調整も同時に行う必要がある。
【０００６】
このようにして、頭蓋骨１とビデオカメラ４の距離を調整した後、図７に示すように重ね合わせた画像から輪郭と顔面各部の位置関係を解剖学的見地により評価し、頭蓋骨１と該当者顔写真２の一致性について判定する。上記従来方法の手順を図１６に示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の方法は、頭蓋骨の撮影角度、サイズなどを何回も変えて撮影し、得られた頭蓋骨１の画像を顔写真２の画像と照合し直していたため、頭蓋骨１と顔写真２の人物が同一人物であるかどうかを確認する作業に長時間を要していた。
【０００８】
すなわち、頭蓋骨１の画像と該当者顔写真２の向き、位置（モニター上の二次元画面でのＸ軸、Ｙ軸をあわせる位置合せ、高さ調整ともいう）、大きさ、鉛直軸に対する傾き、カメラからの撮影距離を一致させるためにモニター７を見ながら頭蓋骨位置調整テーブル３を操作する必要があり、一致させるまでに複雑な手順が必要であった。
【０００９】
また、頭蓋骨１と該当者顔写真２の一致性については、担当者の目によるものであり、数値データとして表現する事が難しいことも問題点として指摘されていた。
【００１０】
また、頭蓋骨１の撮影画像は二次元の静止画像として画像処理装置６に取り込んでいるため、画像の縮小と拡大の調整は容易にできるもの、奥行きの補正には調整に時間がかかり、また、精度的にも満足できるものではなかった。
【００１１】
さらに、身元不明の頭蓋骨１のある地域が、行方不明者の顔写真がある地域から遠く離れている場合、又は前記図７に示すシステムを備えている場所が照合したい顔写真２がある地域から遠く離れている場合には、資料の送付などのために頭蓋骨の特定作業に長時間を要していた。
【００１２】
本発明の課題は、頭蓋骨の三次元モデルデータと該当者顔写真のデータに基づき、頭蓋骨と該当者顔写真が同一人物によるものであるかどうかの照合判定を簡単に行うことができる装置と方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の課題は、次の構成（１）、（２）、（３）及び（４）を採用することにより達成できる。
（１）頭蓋骨の表面の三次元の座標位置を三次元計測機により計測し、計測した座標位置データを基に頭蓋骨の三次元モデルの画像データを作成し、該作成した頭蓋骨の三次元モデルの画像データから得られる頭蓋骨三次元モデル上の特定の３点を結ぶ三角形と、別途作成した該当者の顔写真の二次元の画像データの前記三次元モデル上の特定の３点に対応する特定の３点を結ぶ三角形とを比較して、二つの三角形が一致するように頭蓋骨三次元モデルの画像データの鉛直軸に対する傾き、大きさ、顔の向きを調整して頭蓋骨と顔写真の一致度合いを照合して、顔写真の人物と頭蓋骨の人物が同一人物であるかどうかを判定することを特徴とする頭蓋骨スーパーインポーズ方法。
（２）頭蓋骨の三次元座標データを得るための三次元計測機と、
該三次元計測機により計測された三次元座標データを基に頭蓋骨の三次元モデルの画像データを作成する三次元モデル作成手段と、
該三次元モデル作成手段で作成した頭蓋骨の三次元モデルの画像データから頭蓋骨三次元モデル上の特定の３点を結ぶ三角形を作成する三角形作成手段と、
該当者顔写真の二次元の画像データの前記三次元モデル上の特定の３点に対応する特定の３点を結ぶ三角形を作成する三角形作成手段と、
前記二つの三角形作成手段で得られた二つの三角形データを比較して、二つの三角形が一致するように頭蓋骨三次元モデルの画像データの鉛直軸に対する傾斜角度、大きさ、向きを調整し、両画像データの撮影距離の違いに基づいて補正する調整手段と、
補正後の頭蓋骨三次元モデルの画像データを同サイズの二次元画像データに変換する二次元化手段と、
該二次元化手段で得られた頭蓋骨の二次元画像データと前記顔写真に基づく二次元の画像データを用いて、頭蓋骨の二次元画像データの少なくとも輪郭、眼窩及び鼻骨からなる部位と、該当者の顔写真二次元画像データの少なくとも輪郭、眼、鼻、口及び耳からなる部位から頭蓋骨と顔写真の照合に必要な部位のみをそれぞれ抽出し、各部位の位置関係より、互いの一致度合いを照合して、顔写真の人物と頭蓋骨の人物が同一人物であるかどうかを判定する判定手段を備えている頭蓋骨スーパーインポーズ装置。
（３）互いに比較し得る状態にある頭蓋骨の三次元モデルから得られた二次元画像データと該当者の顔写真から得られる二次元画像データを用いて、頭蓋骨の二次元画像データの少なくとも輪郭、眼窩及び鼻骨からなる部位と、該当者の顔写真二次元画像データの少なくとも輪郭、眼、鼻、口及び耳からなる部位から頭蓋骨と顔写真の照合に必要な部位のみをそれぞれ抽出し、各部位の位置関係より両者の一致性を数値的に評価する頭蓋骨スーパーインポーズ方法。
（４）互いに比較し得る状態にある頭蓋骨の三次元モデルから得られた二次元画像データと該当者の顔写真から得られる二次元画像データを用いて、頭蓋骨の二次元画像データの少なくとも輪郭、眼窩及び鼻骨からなる部位と、該当者の顔写真二次元画像データの少なくとも輪郭、眼、鼻、口及び耳からなる部位から頭蓋骨と顔写真の照合に必要な部位のみをそれぞれ抽出し、各部位の位置関係より、互いの一致度合いを照合して、顔写真の人物と頭蓋骨の人物が同一人物であるかどうかを判定する判定手段を備えている頭蓋骨スーパーインポーズ装置。
【００１４】
【作用】
本発明のスーパーインポーズ法は次のような手順で実行される。
まず、（１）頭蓋骨の三次元モデル化と該当者顔写真の画像データ化を行い、ついで（２）頭蓋骨三次元モデルの画像データと該当者顔写真画像データの鉛直軸に対する傾き、向き、位置（モニター上の二次元画面でのＸ軸、Ｙ軸をあわせる位置合せ）、大きさ合わせにより該当者顔写真画像データと頭蓋骨三次元モデルの画像データの中から、両耳珠の直後方の２点（例えば、図４の点Ａ、点Ｂと点ａ、点ｂ）と左目尻（例えば、図４の点Ｃ、点ｃ）の３点をそれぞれ選択して得られる二つの三角形が合同となるように調整する。
【００１５】
目尻の位置が丁度、頭蓋骨の眼窩外側縁の眼球を固定している外側眼瞼靱帯の付着部にほぼ一致しており、また、頭蓋骨の外耳孔と耳珠の位置関係は、外耳孔が耳珠の直後方に位置するものが９０％以上を占めていることが解剖学的に知られていることに基づいて、望ましくは上記３点（図４の点Ａ、Ｂ、Ｃと点ａ、ｂ、ｃ）がそれぞれ選ばれる。
【００１６】
次に（３）撮影距離の違いの補正を行う。頭蓋骨三次元モデルは三次元座標軸上のモデルであるので、この三次元座標データに撮影距離に対する補正値を加えることで、撮影距離に応じた三次元モデルを作成することができる。
【００１７】
該当者顔写真の画像データの輪郭部を抽出し、頭蓋骨三次元モデルに重ね合わせて、顔の輪郭領域と頭蓋骨三次元モデル領域の大きさを比較し、頭蓋骨の画像データに基づく顔の輪郭領域が該当者顔写真の画像データのそれより大きい場合には撮影距離を短くし、該当者顔写真の輪郭領域が頭蓋骨三次元モデルのそれより大きい場合には撮影距離を長くするような補正を頭蓋骨三次元モデル画像データに対して行う。
【００１８】
こうして頭蓋骨の三次元モデルを該当者顔写真との向き、大きさの調整と撮影距離の違いの補正をした後は、二次元画面上での輪郭及び顔各部位の位置により、頭蓋骨と該当者顔写真の照合判定を行う。
【００１９】
このとき、（４）該当者顔写真が二次元データであることから、頭蓋骨三次元モデルの画像データを二次元画像データに変換して、該当者顔写真の二次元データの顔各部位の座標値と比較検討することで、より正確に照合判定ができる。
【００２０】
次いで、（５）画像処理により判定に必要な輪郭や部位のみを抽出して、頭蓋骨二次元画像と該当者顔写真画像のそれぞれの相対する領域での位置関係、面積占有率等を比較して、解剖学的見地から一致性について判定する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１に本発明を適用した実施の形態を示す。頭蓋骨１は３６０℃回転できる回転テーブル１２の上に設置し、レーザ光などを用いる三次元計測機９により頭蓋骨全体画像を撮影する。撮影された画像は三次元処理用コンピュータ１０でデータ処理され、画像処理用コンピュータ１１にて頭蓋骨三次元モデルの画像データが作成される。
【００２２】
該当者顔写真２はビデオカメラ（またはスキャナ）５により画像データ化される。該当者顔写真画像は画像処理用コンピュータ１１にて二次元画像データとして処理される。また、同コンピュータ１１内において、下記のような処理を行なう。
【００２３】
（１）頭蓋骨の三次元モデルの画像データ化と該当者顔写真の画像データ化
頭蓋骨と該当者顔写真をそれぞれ画像データ化することで、一度撮影した頭蓋骨と該当者顔写真は照合のたびに撮影し直す必要がなくなる。また、頭蓋骨を三次元モデルの画像データとすることでコンピュータ上での回転、位置合わせ、画像データ抽出などが容易に行なえる。
【００２４】
レーザー測定機などの三次元計測機９で得られる頭蓋骨１の表面の三次元化された画像データ（三次元座標軸上の位置データ、以下単に三次元モデルという）はデジタルカメラを画像入力手段として回転テーブル上の頭蓋骨を回転させながら撮影し、コンピュータ上で三次元化することにより得られる。
【００２５】
こうして得られた頭蓋骨１の三次元化された画像データは頭蓋骨のあらゆる表面上の座標点を示しているので、頭蓋骨１をあらゆる方向の二次元画像として表示画面に表示させることが容易にできるだけでなく、その濃淡、色調（彩度、明度等）、サイズなども容易に変更して二次元表示画面に表示させることができる。
【００２６】
（２）頭蓋骨三次元モデルと該当者顔写真画像の傾き、向き、位置、大きさ合わせ
解剖学的見地から該当者顔写真の眼及び耳と頭蓋骨のそれらに関連する部位との位置関係については次のようなことが知られている。
【００２７】
目尻の位置は丁度、頭蓋骨の眼窩外側縁の眼球を固定している外側眼瞼靱帯の付着部にほぼ一致している。また、頭蓋骨の外耳孔と耳珠の位置関係は、外耳孔が耳珠の直後方に位置するものが９０％以上を占めていることが解剖学的には分かっている。このことから、耳珠直後方の外耳孔２点と目尻の３点の位置は、頭蓋骨と該当者顔写真の照合時の重要なポイントとなっている。
【００２８】
また、頭蓋骨の三次元モデル上で前記３点を指定し、これら３点を結ぶ三角形を表示する。一方、該当者顔写真画像においても同様に、３点を結ぶ三角形を表示する。
【００２９】
図２は頭蓋骨の外耳孔、または該当者顔写真の両耳珠の直後方２点（点Ａ、点Ｂ）と左目尻（点Ｃ）の３点を結んだ三角形を表示し、向きを変えたときの三角形の角度の変化を示したものである。この３点を結ぶ三角形での位置調整はスーパーインポーズ法で一般的に使用される手法である。この手法をもとに頭蓋骨三次元モデルと該当者顔写真画像の傾き、向き、高さ合わせ、大きさ合わせを自動的に行えるアルゴリズムを次に説明する。また、図３に本実施の形態の頭蓋骨スーパーインポーズ法の手順を示す。
【００３０】
（ａ）頭蓋骨三次元モデルと該当者顔写真画像の三角形作成
図４に示すように頭蓋骨三次元モデル（点ａ、ｂ、ｃを結ぶ三角形）と該当者顔写真画像（点Ａ、Ｂ、Ｃを結ぶ三角形）にそれぞれの三角形を作成する。
【００３１】
ここで、点ａ、ｂ、ｃは頭蓋骨三次元モデル上の３点であり、点Ａ、Ｂ、Ｃは該当者顔写真画像上の３点であり、それぞれの両耳珠の直後方２点（点ａ、点ｂと点Ａ、点Ｂ）と左目尻（点ｃ、点Ｃ）の３点を選択した。
【００３２】
なお、頭蓋骨三次元モデル上の三角形は三次元表示であるため、これを二次元平面に投影した三角形に変換して前記調整を行う。
【００３３】
（ｂ）傾きの調整
該当者顔写真画像と頭蓋骨三次元モデルとの鉛直方向に対する傾きは表示された三角形の一辺（例えば線分ＡＢと線分ａｂ）が鉛直線（または水平線）とのなす角度を一致させることで傾きを同じにできる。この傾き角度の調整は微小角度ずつ自動的に頭蓋骨三次元モデルを回転させることで行う。
【００３４】
（ｂ）向きの調整
該当者顔写真画像と頭蓋骨三次元モデルの向き、大きさを一致させるために、頭蓋骨三次元モデル上の三角形（点ａ、ｂ、ｃを結ぶ三角形）が該当者顔写真画像の三角形（点Ａ、Ｂ、Ｃを結ぶ三角形）の各辺のなす角度と一致する（相似形になる）まで向きを下記に示す方向で微小角度ずつ自動的に変える。
【００３５】
（ｂ−１）頭蓋骨三次元モデルの横方向の回転
図４に示すように該当者顔写真画像と頭蓋骨三次元モデルとのそれぞれの三角形の角度、例えば、角ＣＡＢと角ｃａｂが異なる場合（▲１▼）、頭蓋骨三次元モデルを回転させ（▲２▼）、角ＣＡＢと角ｃａｂが同じ角度になるようにする（▲３▼）。また、角ＡＣＢと角ａｃｂについても同様の操作を行い、頭蓋骨三次元モデルの三角形が該当者顔写真画像の三角形と相似になるようにする。
角ＣＡＢ＞角ｃａｂ：頭蓋骨三次元モデルを向かって左（時計回り）に回転（図４▲２▼参照）
角ＣＡＢ＜角ｃａｂ：頭蓋骨三次元モデルを向かって右に回転
【００３６】
（ｂ−２）頭蓋骨三次元モデルの縦方向の回転
（ｂ−２−１）点Ｃが直線ＡＢよりも上にあり、点ｃが直線ａｂよりも上にある場合
角ＡＣＢ＞角ａｃｂ：頭蓋骨三次元モデルを縦方向下側に回転
角ＡＣＢ＜角ａｃｂ：頭蓋骨三次元モデルを縦方向上側に回転
ただし、点Ｃが直線ＡＢの下にこないようにする。
【００３７】
（ｂ−２−２）点Ｃが直線ＡＢよりも下にあり、点ｃが直線ａｂよりも下にある場合
角ＡＣＢ＞角ａｃｂ：頭蓋骨三次元モデルを縦方向上側に回転
角ＡＣＢ＜角ａｃｂ：頭蓋骨三次元モデルを縦方向下側に回転
ただし、点Ｃが直線ＡＢの上にこないようにする。
【００３８】
（ｂ−２−３）点Ｃが直線ＡＢよりも上にあり、点ｃが直線ａｂよりも下にある場合
頭蓋骨三次元モデルの点ｃが直線ａｂの上で角ａｃｂが任意の角度となるように縦方向上側に回転させ、以下の操作を行う。
【００３９】
角ＡＣＢ＞角ａｃｂ：頭蓋骨三次元モデルを縦方向下側に回転
角ＡＣＢ＜角ａｃｂ：頭蓋骨三次元モデルを縦方向上側に回転
ただし、点ｃが直線ａｂの下にこないようにする。
【００４０】
（ｂ−２−４）点Ｃが直線ＡＢよりも下にあり、点ｃが直線ａｂよりも上にある場合
頭蓋骨三次元モデルの点ｃが直線ａｂの下で角ａｃｂが任意の角度となるように縦方向下側に回転させ、以下の操作を行う。
【００４１】
角ＡＣＢ＞角ａｃｂ：頭蓋骨三次元モデルを縦方向上側に回転
角ＡＣＢ＜角ａｃｂ：頭蓋骨三次元モデルを縦方向下側に回転
ただし、点ｃが直線ａｂの上にこないようにする。
【００４２】
以上のような操作を自動的に行うことにより頭蓋骨三次元モデル上の三角形（点ａ、ｂ、ｃを結ぶ三角形）と該当者顔写真画像の三角形（点Ａ、Ｂ、Ｃを結ぶ三角形）の各辺のなす角度が一致して二つの三角形は相似形になる。
【００４３】
本手法に用いる該当者の写真が照合作業上、実質的に正面向きに近い範囲のものを用いることになるため、極端に上向き、又は下向きの面の傾き調整を行うことを考える必要はない。
【００４４】
なお、傾き調整時の頭蓋骨の画像データの回転軸は必ずしも特定されるものではないが、三次元データであるので頭蓋骨の中心（重心）位置が決まるため、その近傍を通る軸、例えば、耳たぶ直後の２点ａ、ｂの近傍にある２点を通るような軸を回転軸とすることが望ましい。
【００４５】
（ｃ）大きさ調整
頭蓋骨三次元モデルと該当者顔写真画像の大きさを同じにするため、前記（ｂ）のステップで得られた相似形の該当者顔写真画像上の三角形（点Ａ、Ｂ、Ｃを結ぶ三角形）と頭蓋骨三次元モデルの三角形（点ａ、ｂ、ｃを結ぶ三角形）の大きさが合同になるような調整を次のようにして行う。
【００４６】
すなわち、前記（ｂ）の調整で得られた図５に示す該当者顔写真画像と頭蓋骨三次元モデルのそれぞれの三角形の一辺、例えば辺ＣＢと辺ｃｂの長さが異なる場合（▲１▼）、頭蓋骨三次元モデルの大きさを少しずつ変えて自動的に調整し（▲２▼）、辺ｃｂと辺ＣＢが同じ長さになるようにする（図５▲３▼を参照）。
【００４７】
以上のような操作を予め設定されたプログラムに従って自動的に行うことにより、該当者顔写真画像上の三角形（点Ａ、Ｂ、Ｃを結ぶ三角形）と頭蓋骨三次元モデルの三角形（点ａ、ｂ、ｃを結ぶ三角形）が合同になり、頭蓋骨三次元モデルと該当者顔写真画像データの傾き、向き、大きさ傾きを一致させることができる。
【００４８】
（３）撮影距離の補正
頭蓋骨三次元モデルは、前述のように三次元計測機により計測した頭蓋骨の各点を三次元座標に変換し、その三次元座標をもとにモデルを作成する。三次元座標に撮影距離に対する補正値を加えることで、撮影距離に応じた三次元モデルを作成することができる。なお、この補正は図９で説明した撮影距離の長短により、三次元画像の前面側と後面側の面積比率が異なることを補正するためのステップである。
【００４９】
また、該当者顔写真の頭部には毛髪があり、正確な頭部の形状は把握できないが、顔の輪郭については把握できる。該当者顔写真の輪郭部を抽出し、頭蓋骨三次元モデルに重ね合わせる。これを該当者顔写真画像の輪郭領域とし、皮下脂肪を考慮して、例えば９０％以内の大きさとなるように頭蓋骨三次元モデルを下記のように自動的に大きさを調整する。なお、上記の９０％以内といった設定は担当者が任意に設定できるものである。
顔の輪郭領域＞頭蓋骨三次元モデル領域：撮影距離を短くする
顔の輪郭領域＜頭蓋骨三次元モデル領域：撮影距離を長くする（図６参照）
【００５０】
たとえば、図６に示すように、頭蓋骨三次元モデルが該当者顔写真からはみ出す場合（▲１▼）には距離の補正を調整し（▲２▼）、頭蓋骨三次元モデルが該当者顔写真画像の領域内になるようにする（▲３▼）。
こうして、頭蓋骨三次元モデルの三次元座標画像データに撮影距離に対する補正値を加えて三次元モデルの補正画像データを作成する。
【００５１】
（４）頭蓋骨三次元モデルの二次元変換
以上の各ステップ（１）〜（３）のステップにより、頭蓋骨三次元モデルを該当者顔写真の画像データとの傾き、向き、大きさの調整と撮影距離の違いの補正をした後は、二次元画面上での輪郭及び顔各部位の位置により、頭蓋骨と該当者顔写真と照合判定ができる。
【００５２】
頭蓋骨と該当者顔写真との照合判定を自動化する際には該当者顔写真が二次元データであることから、頭蓋骨三次元モデルの画像データを二次元画像データに変換して、該当者顔写真の二次元データの顔各部位の座標値と比較検討することで、より正確に照合判定ができる。そこで、頭蓋骨三次元モデルを二次元画像に変換する。
【００５３】
なお、前記（２）のステップで頭蓋骨三次元モデル上の三角形を二次元平面に投影した三角形に変換して該当者顔写真画像と比較したが、（２）のステップの頭蓋骨の三次元モデル上の三角形を二次元平面上投影した画像は、撮影距離の違いを考慮していない投影画像であり、この（４）のステップの頭蓋骨三次元モデルの二次元化された画像データとは異なる。
【００５４】
（５）画像照合判定に必要な輪郭や部位のみを抽出
図１１は頭蓋骨二次元画像と該当者顔写真画像データの重ね合わせ例である。図１１に示す重ね合わせの例は頭蓋骨二次元画像を透明化して重ね合わせたものであるが、該当者顔写真画像データには手を加えていないため、鼻等の頭蓋骨の入り組んだ部分については判定が難しい。前述のように頭蓋骨と該当者顔写真の一致の判定は顔の各部位の相互の位置関係で判定するため、必要な部分のみを画像データから抽出し、重ね合わせた方が判定は容易に行なえる。
【００５５】
（６）照合判定
頭蓋骨二次元画像、該当者顔写真画像の各輪郭を抽出し、輪郭が囲む部分を領域として認識する。頭蓋骨二次元画像と該当者顔写真画像のそれぞれの相対する領域での位置関係、面積占有率等を比較する。
【００５６】
図１２は頭蓋骨二次元画像と該当者顔写真画像の各データから判定に必要な部位（眼、鼻）を抽出し、その輪郭が囲んだ部分を領域としてピックアップしたものである。図１２に示すように判定に必要な部位については担当者が任意に指定することができる。
【００５７】
図１３は頭蓋骨画像二次元画像、該当者顔写真画像をそれぞれ別の表示画面に表示し、細かくメッシュを切ったものである。それぞれのメッシュに対して、選択した特定部分がそれぞれ眼あるいは鼻であるとして、それぞれのフラグにより各部位の領域を認識させる。頭蓋骨二次元画像と該当者顔写真画像の両ウィンドウ内での各部位の領域において、前述の解剖学的見地から一致性について判定する。ここで基準となる位置が必要であるが、これは例えば、位置合わせ時の左眼の眼尻を基準とする。
【００５８】
以下、眼の部分についての例を示す。眼の部分については解剖学的見地から、眼は眼窩内に含まれ、また、目尻の位置は眼窩の高さの下３／１０となることが知られている。図１４は頭蓋骨の眼窩と、該当者顔写真の眼を照合した例である。図１４に示すように、該当者顔写真画像の眼の領域と頭蓋骨二次元画像の眼窩の領域を比較し、眼の領域が、眼窩の領域内に含まれる面積比やまた目尻の位置が眼窩全体の高さに対して下からどのくらいの高さに位置しているかといった数値的な判定が可能となる。
【００５９】
この場合の数値的な判定例として
１）該当者顔写真の眼の面積が頭蓋骨の眼窩の面積に含まれる割合について
ａ）眼の面積の９５％以上が頭蓋骨の眼窩の面積に含まれる場合の一致度・・・１００％
ｂ）眼の面積の７０％以上９５％未満が頭蓋骨の眼窩の面積に含まれる場合の一致度・・・８０％
ｃ）眼の面積の５０％以上７０％未満が頭蓋骨の眼窩の面積に含まれる場合の一致度・・・５０％
ｄ）眼の面積の５０％未満が頭蓋骨の眼窩の面積に含まれる場合の一致度・・・０％
２）頭蓋骨の眼窩に対しての該当者顔写真の目尻の位置について
Ａ）（眼尻の位置）≦（頭蓋骨の眼窩の高さ下３／１０）の場合の一致度・・・１００％
Ｂ）（眼窩の高さ下３／１０）＜（眼尻の位置）≦（眼窩の高さ下４／１０）の場合の一致度・・・８０％
Ｃ）（眼窩の高さ下４／１０）＜（眼尻の位置）≦（眼窩の高さ下５／１０）の場合の一致度・・・５０％
Ｄ）（眼窩の高さ下５／１０）＜（眼尻の位置）の場合の一致度・・・０％
【００６０】
上記１）と２）の一致度を掛け合わせることで、眼の一致度を算出できる。例えば、目尻の位置は眼窩の下３／１０に位置しているが、眼窩に含まれる眼の面積は８０％とすると、眼の一致度は１００％×８０％＝８０％として数値的に表現できる。なお上記１）と２）の敷居値、一致値はユーザーが法医学的位置関係より自由に設定できるものとする。
【００６１】
鼻、口といったその他の部位についても同様に判定する。なお、メッシュは細かいほど精度は高くなる。
【００６２】
こうして、頭蓋骨と該当者顔写真画像の照合判定も自動化できる。
このように各部の位置関係、前記領域での判定基準を設ける事で、数値的に頭蓋骨と該当者顔写真との一致性を評価できる。
【００６３】
このように、指定した顔各部位の一致性は数値データとして出力され、それぞれの部位の判定結果と、担当者の眼による判断結果を基に総合的な一致性について評価する。
【００６４】
本発明の図１に示す頭蓋骨スーパーインポーズ装置は、三次元計測機９、該計測機９で取り込んたデータを三次元データに変換する三次元処理用コンピュータ１０、顔写真を二次元画像データとして取り込むビデオカメラ（又はスキャナー）５、顔写真と頭蓋骨の画像データを重合投影して頭蓋骨と顔写真を画像処理する画像処理用コンピュータ１１とモニタ７等で構成されているので、この頭蓋骨スーパーインポーズ装置を用いると、例えば日本国中、又は世界中の組織にネットワーク通信網を構築することができる。
【００６５】
すなわち、この頭蓋骨スーパーインポーズ装置を備えた組織をセンターとし、日本国中、又は世界中のしかるべき各組織に設置してあるスーパーインポーズ装置及び／又は顔写真の二次元データを取り込み、記憶する装置を端末機とするネットワーク通信網を設けることにより、頭蓋骨の三次元データを基に全国又は世界中の複数の組織に照会して、行方不明者の顔写真データと照合することで、能率良く、しかも頭蓋骨を移動させることなく、身元判明者の手がかりとすることができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、頭蓋骨を三次元データ化し、該当者顔写真との照合を画像処理することにより簡単に両者が同一人物のものであるかどうか照合判定することができ、しかも一部は自動化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の頭蓋骨スーパーインポーズ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の頭蓋骨の向きを変えたときの、頭蓋骨の３点を結んで得られる三角形の角度変化を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態の頭蓋骨スーパーインポーズ法の手順を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の該当者顔写真と頭蓋骨三次元モデルとの向きの調整手順を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態の該当者顔写真と頭蓋骨三次元モデルとの大きさの調整手順を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態の該当者顔写真と頭蓋骨三次元モデルとの撮影距離を調整する手段を説明する図である。
【図７】頭蓋骨と該当者顔写真の重ねあわせ画像を示す図である。
【図８】頭蓋骨の配置位置の調整の種類を説明する図である。
【図９】撮影距離の違いによる二次元の写真画像の比較を示す図である。
【図１０】頭蓋骨と該当者顔写真の重ねあわせ結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態の頭蓋骨と該当者顔写真の重ね合わせ結果を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態の頭蓋骨の二次元画像と該当者顔写真画像データより判定に必要部位を抽出する例を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態の頭蓋骨二次元画像と該当者顔写真画像表示ウインドウにメッシュを切った図である。
【図１４】本発明の実施の形態の頭蓋骨三次元データの眼窩と該当者顔写真画像データの眼の照合例を説明する図である。
【図１５】従来の頭蓋骨スーパーインポーズ装置の構成を示す図である。
【図１６】従来の頭蓋骨スーパーインポーズ法の手順を示す図である。
【符号の説明】
１頭蓋骨２該当者顔写真
３頭蓋骨位置調整テーブル４ビデオカメラ
５ビデオカメラ（又はスキャナ）６画像処理装置
７モニター８調整テーブル操作スイッチ
９三次元計測機１０三次元処理用コンピュータ
１１画像処理用コンピュータ１２回転テーブル
１３被写体

Claims

頭蓋骨の表面の三次元の座標位置を三次元計測機により計測し、計測した座標位置データを基に頭蓋骨の三次元モデルの画像データを作成し、該作成した頭蓋骨の三次元モデルの画像データから得られる頭蓋骨三次元モデル上の特定の３点を結ぶ三角形と、別途作成した該当者の顔写真の二次元の画像データの前記三次元モデル上の特定の３点に対応する特定の３点を結ぶ三角形とを比較して、二つの三角形が一致するように頭蓋骨三次元モデルの画像データの鉛直軸に対する傾き、大きさ、顔の向きを調整して頭蓋骨と顔写真の一致度合いを照合して、顔写真の人物と頭蓋骨の人物が同一人物であるかどうかを判定することを特徴とする頭蓋骨スーパーインポーズ方法。
前記頭蓋骨の三次元モデルの画像データから得られる頭蓋骨三次元モデル上の特定の３点を結ぶ三角形と、前記該当者の顔写真の二次元の画像データの特定の３点を結ぶ三角形とを比較して、前記頭蓋骨と該当者の顔写真の二つの三角形が一致するように頭蓋骨三次元モデルの画像データの少なくとも鉛直軸に対する傾斜角度、大きさ、向きの調整及び両画像データの撮影距離の違いに基づいて補正した後の頭蓋骨三次元モデルの画像データを同サイズの二次元画像データに変換し、頭蓋骨の二次元画像データの少なくとも輪郭、眼窩及び鼻骨からなる部位と、該当者の顔写真画像データの少なくとも輪郭、眼、鼻、口及び耳からなる部位から頭蓋骨と顔写真の照合に必要な部位のみをそれぞれ抽出し、各部位の位置関係より両者の一致性を数値的に評価することを特徴とする請求項１記載の頭蓋骨スーパーインポーズ方法。
前記頭蓋骨の二次元画像データの少なくとも眼窩と、前記該当者の顔写真二次元画像データの少なくとも眼領域を比較して眼の面積が眼窩の面積に含まれる割合から前記頭蓋骨と前記顔写真の一致性を数値的に評価することを特徴とする請求項２記載の頭蓋骨スーパーインポーズ方法。
互いに比較し得る状態にある頭蓋骨の三次元モデルから得られた二次元画像データと該当者の顔写真から得られる二次元画像データを用いて、頭蓋骨の二次元画像データの少なくとも輪郭、眼窩及び鼻骨からなる部位と、該当者の顔写真二次元画像データの少なくとも輪郭、眼、鼻、口及び耳からなる部位から頭蓋骨と顔写真の照合に必要な部位のみをそれぞれ抽出し、各部位の位置関係より両者の一致性を数値的に評価することを特徴とする頭蓋骨スーパーインポーズ方法。
頭蓋骨の三次元座標データを得るための三次元計測機と、
該三次元計測機により計測された三次元座標データを基に頭蓋骨の三次元モデルの画像データを作成する三次元モデル作成手段と、
該三次元モデル作成手段で作成した頭蓋骨の三次元モデルの画像データから頭蓋骨三次元モデル上の特定の３点を結ぶ三角形を作成する三角形作成手段と、
該当者顔写真の二次元の画像データの前記三次元モデル上の特定の３点に対応する特定の３点を結ぶ三角形を作成する三角形作成手段と、
前記二つの三角形作成手段で得られた二つの三角形データを比較して、二つの三角形が一致するように頭蓋骨三次元モデルの画像データの鉛直軸に対する傾斜角度、大きさ、向きを調整し、両画像データの撮影距離の違いに基づいて補正する調整手段と、
補正後の頭蓋骨三次元モデルの画像データを同サイズの二次元画像データに変換する二次元化手段と、
該二次元化手段で得られた頭蓋骨の二次元画像データと前記顔写真に基づく二次元の画像データを用いて、頭蓋骨の二次元画像データの少なくとも輪郭、眼窩及び鼻骨からなる部位と、該当者の顔写真二次元画像データの少なくとも輪郭、眼、鼻、口及び耳からなる部位から頭蓋骨と顔写真の照合に必要な部位のみをそれぞれ抽出し、各部位の位置関係より、互いの一致度合いを照合して、顔写真の人物と頭蓋骨の人物が同一人物であるかどうかを判定する判定手段を備えていることを特徴とする頭蓋骨スーパーインポーズ装置。
互いに比較し得る状態にある頭蓋骨の三次元モデルから得られた二次元画像データと該当者の顔写真から得られる二次元画像データを用いて、頭蓋骨の二次元画像データの少なくとも輪郭、眼窩及び鼻骨からなる部位と、該当者の顔写真二次元画像データの少なくとも輪郭、眼、鼻、口及び耳からなる部位から頭蓋骨と顔写真の照合に必要な部位のみをそれぞれ抽出し、各部位の位置関係より、互いの一致度合いを照合して、顔写真の人物と頭蓋骨の人物が同一人物であるかどうかを判定する判定手段を備えていることを特徴とする頭蓋骨スーパーインポーズ装置。