JP4873004B2 - ３次元データ処理システム - Google Patents

Description

本発明は、照合対象となる物体の３次元データや画像データを基準物体の３次元データと照合することにより画像認識や物体認識を行う３次元データ処理システムに関する。

近年、３次元物体の形状計測技術の進展により、幾何学的でない複雑かつ自由形状の物体の高精度な３次元データ（以下、３Ｄデータとも称す）が得られるようになり、人体の形状などを計測した３Ｄデータがグラフィクス生成や画像認識システムなど様々な分野で活用されはじめている。それにともない、大量の３Ｄデータを蓄積し、必要に応じて呼び出す記憶システムや、所望のデータを迅速に探し出すための検索システム、記憶されている３Ｄデータ群と照合し、物体認識を行うシステムなど各種の３次元データ処理システムが提案ないし実用化されている。例えば、特許文献１には、照合対象の画像データを記憶装置に事前に登録された基準物体の３Ｄデータと照合する物体照合装置が記載されている。

立方体や円筒などの幾何学形状の組み合わせでは記述できない、例えば人体など複雑な３次元物体の形状は、通常、物体表面を細かく分割したポリゴンと呼ばれる３角形や４角形の小平面の集合として表現され、その各頂点の３次元空間での座標値を並べたデータで記述される。そして、物体表面の色情報（テクスチャ）は、各ポリゴンの頂点の色として輝度値で表わされる。典型的な３Ｄデータの表現の一例として、地球の表面に緯度と経度が決まっているように、物体表面に２次元の座標系(s,t)を定義し、その座標を適当な間隔で量子化した地点をポリゴン頂点とし、その３次元座標と色（r,g,b輝度値）をデータとして記憶する方法がある。たとえば図１１のように、物体の重心から頂点を結んだ直線を延ばし、物体を囲む球体表面との交点Qを求め、その緯度と経度(s,t)を計算する。この(s,t)を適当な間隔で量子化し、対応するポリゴン頂点の(x,y,z)座標と色情報(r,g,b)を記憶する。この方法によれば、一つの物体の３次元形状と表面の色情報は、各画素が(x,y,z,r,g,b)の６つの要素を持つ画像として考えることができる。３次元座標は輝度値よりも値域が広いため、３次元データは同レベルの解像度の輝度画像に比べて数倍のデータ量となる。例えば３０cm×３０cmの表面積を１mm間隔で量子化すると、解像度３００×３００＝９万点の頂点データとなり、x,y,zを各２バイト、r,g,bを各１バイトデータで記述しても８００キロバイトを超えるデータ量となる。

このように３次元データは画像データに比べて一般にデータ量が多くなるため、そのサイズを削減するためにデータ圧縮が利用される。一般にデータ圧縮手法には、圧縮データから元のデータを正しく復元できるが圧縮率はそれほど高くない可逆圧縮方式と、復元精度は低いが高い圧縮率を実現できる非可逆圧縮方式との２種類があり、ポリゴンやサーフェス表現された３Ｄデータのデータ量を削減するために両方式とも種々の方法が提案ないし実用化されている。例えば可逆圧縮技術としては、特許文献２に記載の技術がある。同技術では、隣接する複数の頂点をグループ化して代表点を定め、その代表点からの差分が小さいことを利用してビット数の少ないデータ型によって記述し、データ量を削減する。
また非可逆圧縮の技術としては、例えば非特許文献１に記載されるように、隣接したポリゴンの平均のポリゴンからの距離が短い頂点から順に、指定された間引き率に達するまで頂点を消去していく方法が提案されている。

他方、非可逆圧縮方式の利点である高圧縮率と可逆圧縮方式の利点である高精度との双方の利点を兼ね備えたデータ圧縮手法が、特許文献３または特許文献４に記載されている。この技術では、元のデータを非可逆圧縮方式で圧縮したデータを１次圧縮データとし、この１次圧縮データから復元したデータと元のデータとの差分を可逆圧縮方式で圧縮したデータを２次圧縮データとし、１次圧縮データと２次圧縮データの組を元のデータの圧縮データとする。この圧縮方式を以下、ハイブリッド圧縮方式と呼ぶ。

このようなハイブリッド圧縮方式をデータ処理に適用した従来技術として、特許文献５に記載されるデータ処理システムがある。同システムでは、圧縮データに対する検索は、１次圧縮データに対して行い、検索結果のユーザへの提示は、１次圧縮データと２次圧縮データとから復号したデータで行う（同文献の６４段落参照）。

特開２００２−１５７５９５号公報 特開２００２−８０６０号公報 特開昭６３−４５６８４号公報 特開平１０−２９０４６０号公報 特開平１０−２８５４０７号公報 Decimation of Triangle Meshes, Computer Graphics, 26, 2, July 1992,p65-70.

上掲各文献の開示事項は引用をもって本書に組み込み記載されるものとする。
今、図１２に示すように、クライアント装置２００とサーバ装置１００とがネットワーク３００を介して接続されており、照合対象となる物体の３Ｄデータをクライアント装置２００からサーバ装置１００へ送信し、サーバ装置１００が記憶装置１０２に記憶された各基準物体の３Ｄデータと照合し、類似度の高い上位幾つかの基準物体の３Ｄデータを候補データとしてクライアント装置２００の表示装置２０６に表示するようなデータ処理システムを考える。また、記憶装置１０２に基準物体の３Ｄデータをそのまま記憶すると必要な記憶容量が嵩むため、圧縮データの形式で記憶するものとする。このとき、各圧縮方式によって次のような問題が生じる。

まず非可逆圧縮方式を使用した場合、高い圧縮率が得られるために記憶装置１０２に必要な記憶容量は少なくて済むが、元の基準物体の３Ｄデータを正確に復元できないため、照合対象物体の３Ｄデータとの照合精度が低下する。

次に可逆圧縮方式を使用した場合、元の基準物体の３Ｄデータを正確に復元できるため照合対象物体の照合精度は高まるが、圧縮率が低いために記憶装置１０２に必要な記憶容量が多くなる。また、類似度の高い上位幾つかの基準物体の３Ｄデータを候補データとしてサーバ装置１００からクライアント装置２００へ送信する際、圧縮データの状態で送るにしても非可逆圧縮方式の場合よりは送信データ量が多くなり、送信に時間がかかる。このため、クライアント装置２００の表示装置２０６に候補データが表示されるまでの時間が長くなる等、その後の処理にも影響が出る。

最後にハイブリッド圧縮方式を使用した場合、１次圧縮データおよび２次圧縮データによって元の基準物体の３Ｄデータが正確に復元できるため照合精度が高く、また圧縮率も比較的高いため、記憶装置１０２に必要な記憶容量が少なくて済み、かつサーバ装置１００からクライアント装置２００へ候補データを送信する際の送信データ量も少なくなる。
ハイブリッド圧縮方式の手法によっても相違するが、例えば、１次圧縮データが元の３Ｄデータの1/10、２次圧縮データが元の３Ｄデータの1/2とすると、全体では6/10になるので、３Ｄデータで記憶、送信する場合に比べて、記憶容量および送信データを6/10に削減することができる。しかしながら、元の３Ｄデータが高精細なものであれば１Ｍバイト以上の容量になるため、6/10に圧縮されたデータであっても、かなりのデータ送信量になる。

なお、ハイブリッド圧縮方式をデータ処理に適用した特許文献５に記載されるデータ処理システムでは、圧縮データに対する検索は１次圧縮データに対して行い、検索結果のユーザへの提示は１次圧縮データと２次圧縮データとから復号したデータで行っているため、これを図１２のデータ処理システムに適用した場合には、照合対象物体との照合を１次圧縮データで行い、候補データの提示は１次圧縮データと２次圧縮データとから復号したデータで行うことになる。したがって、非可逆圧縮方式の場合と同様に照合対象物体との照合精度が低下する。また、候補データの提示も１次圧縮データと２次圧縮データとから復号したデータで行うため、それなりのデータ送信量が必要となる。

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、照合処理を精度良く行うことができ、然も候補データの提示に必要なデータ量を大幅に削減できる３次元データ処理システムを提供することにある。

本発明の３次元データ処理システムは、３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データ、および該１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの誤差を補填するための２次圧縮データの組で各基準物体の３次元データを記憶する記憶装置と、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データと各基準物体の１次圧縮データおよび２次圧縮データから復号した３次元データとを照合する照合手段（ユニット）と、照合結果に含まれる類似度の高い上位幾つかの基準物体の１次圧縮データを復号して表示装置に表示する候補表示手段（ユニット）とを備えることを特徴とする。

本発明の３次元データ処理システムにおいて、２次圧縮データは、前記１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの差分を圧縮したデータであってもよい。

本発明の３次元データ処理システムにおいて、ネットワークを通じて相互に接続されたサーバ装置とクライアント装置とを備え、サーバ装置に記憶装置および照合手段（ユニット）を備え、クライアント装置に候補表示手段（ユニット）を備えるようにしてもよい。

本発明の３次元データ処理システムにおいて、非可逆圧縮方式として、複数の基底３次元データを線形結合して或る３次元データを合成するための結合係数を当該或る３次元データの圧縮データとする圧縮方式を使用するようにしてもよい。

本発明の３次元データ処理システムにおいて、クライアント装置に、ユーザから要求された基準物体の２次圧縮データをサーバ装置から取得して当該基準物体の１次圧縮データを復号した３次元データに加えることにより高精細な３次元データを生成する２次復号手段（ユニット）を備えるようにしてもよい。

本発明の３次元データ処理システムにおいて、クライアント装置に、照合対象データと２次復号手段（ユニット）で生成された３次元データとが一致するか否かを検証するための検証手段（ユニット）を備えるようにしてもよい。

本発明の３次元データ処理方法は、クライアント装置が、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データをネットワーク経由でサーバ装置へ送信する第１の処理と、サーバ装置が、３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データ、および該１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの誤差を補填するための２次圧縮データの組で各基準物体の３次元データを記憶する記憶装置から各基準物体の１次圧縮データおよび２次圧縮データを読み出して復号した各基準物体の３次元データと照合対象データとを照合し、類似度の高い上位幾つかの基準物体の１次圧縮データをネットワーク経由でクライアント装置へ送信する第２の処理と、クライアント装置が、受信した１次圧縮データを復号して表示装置に表示する第３の処理とを含むことを特徴とする。

本発明の３次元データ処理方法において、２次圧縮データは、前記１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの差分を圧縮したデータであってもよい。

本発明の３次元データ処理方法において、非可逆圧縮方式として、複数の基底３次元データを線形結合して或る３次元データを合成するための結合係数を当該或る３次元データの圧縮データとする圧縮方式を使用するようにしてもよい。

本発明のサーバ装置は、３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データ、および該１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの誤差を補填するための２次圧縮データの組で各基準物体の３次元データを記憶する記憶装置と、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データをネットワーク経由でクライアント装置から受信し、該受信した照合対象データと、各基準物体の１次圧縮データおよび２次圧縮データから復号した３次元データとを照合し、類似度の高い上位幾つかの基準物体の１次圧縮データをネットワーク経由でクライアント装置へ送信する処理装置とを備えることを特徴とする。

本発明のサーバ装置において、２次圧縮データは、前記１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの差分を圧縮したデータであってもよい。

本発明のクライアント装置は、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データを含む照合要求をネットワーク経由でサーバ装置へ送信し、照合対象データに類似する基準物体の３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データをサーバ装置から受信して復号し表示装置に表示する照合要求手段（ユニット）を備えることを特徴とする。

本発明のクライアント装置において、基準物体の２次圧縮データをサーバ装置から取得して基準物体の１次圧縮データを復号した３次元データに加えることにより高精細な３次元データを生成する２次復号手段（ユニット）をさらに備えるようにしてもよい。

本発明のクライアント装置において、照合対象データと２次復号手段（ユニット）で生成された３次元データとが一致するか否かを検証するための検証手段（ユニット）をさらに備えるようにしてもよい。

本発明のプログラムは、３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データ、および該１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの誤差を補填するための２次圧縮データの組で各基準物体の３次元データを記憶する記憶装置を備えたコンピュータを、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データをネットワーク経由でクライアント装置から受信する手段（ユニット）、該受信した照合対象データと、各基準物体の１次圧縮データおよび２次圧縮データから復号した３次元データとを照合する手段（ユニット）、類似度の高い上位幾つかの基準物体の１次圧縮データをネットワーク経由でクライアント装置へ送信する手段（ユニット）、として機能させる。

本発明のプログラムにおいて、２次圧縮データは、前記１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの差分を圧縮したデータであってもよい。

本発明のプログラムは、コンピュータを、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データを含む照合要求をネットワーク経由でサーバ装置へ送信する手段（ユニット）、照合対象データに類似する基準物体の３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データをサーバ装置から受信して復号し表示装置に表示する手段（ユニット）、として機能させる。

本発明のプログラムにおいて、基準物体の２次圧縮データをサーバ装置から取得して基準物体の１次圧縮データを復号した３次元データに加えることにより高精細な３次元データを生成する２次復号手段（ユニット）、としてさらに機能させるようにしてもよい。

本発明のプログラムにおいて、照合対象データと２次復号手段（ユニット）で生成された３次元データとが一致するか否かを検証するための検証手段（ユニット）、としてさらに機能させるようにしてもよい。

なお、従来の技術（ハイブリッド圧縮方式）における２次圧縮データは、１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの差分を圧縮したデータであるが、本発明における２次圧縮データは前記差分に限らず、別途計算されるデータであってもよい。

『作用』
本発明にあっては、基準物体の３次元データがハイブリッド圧縮方式で圧縮されて記憶装置に記憶されており、照合対象となる物体の照合対象データとの照合は１次圧縮データおよび２次圧縮データから復元した３次元データを用いて行うことで照合精度を高め、候補データの提示は１次圧縮データのみから復元した３次元データで行うことにより候補データの提示に必要なデータ量を大幅に削減するように作用する。

本発明によれば、照合対象データを各基準物体の３次元データと照合し、類似度の高い上位幾つかの基準物体の３次元データを候補データとしてユーザに提示するデータ処理システムにおける照合精度を高めることができると同時に、候補データの提示に必要なデータ量を大幅に削減することができる。その理由は、照合対象データとの照合は１次圧縮データおよび２次圧縮データから復元した３次元データで行い、候補データの提示は１次圧縮データのみから復元した３次元データで行うからである。

また表示装置上の表示については、一般に或る程度以上の画質であれば多少画質が劣化しても人は気付きにくい傾向があるため、１次圧縮データのみから復元した候補データを表示しても、１次圧縮データおよび２次圧縮データから復元した候補データを表示する場合に比べて、利用者に特に不快な印象を与えることはない。

本発明の第１の実施の形態にかかる３次元データ処理システムのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる３次元データ処理システムにおける登録部の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる３次元データ処理システムにおける基準物体の圧縮データの格納形式の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる３次元データ処理システムにおける照合関連部分の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる３次元データ処理システムにおける１次圧縮手段（ユニット）の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる３次元データ処理システムにおける１次復号手段（ユニット）の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３次元データ処理システムのブロック図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３次元データ処理システムにおける照合関連部分の構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる３次元データ処理システムのブロック図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる３次元データ処理システムにおける照合関連部分の構成例を示すブロック図である。 ３次元データの記述方法の一例の説明図である。 従来の課題の説明図である。

符号の説明

１００…サーバ装置
１０１…処理装置
１０２…記憶装置
１０３…通信装置
１１１…登録部
１１２…照合部
１１３…１次圧縮データ送信部
１１４…２次圧縮データ送信部
２００…クライアント装置
２０１…処理装置
２０２…記憶装置
２０３…通信装置
２０４…３次元データ入力装置
２０５…画像入力装置
２０６…表示装置
２０７…入力装置
２１１、２１２…照合要求部
２１３…検証部

次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

『第１の実施の形態』
図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態にかかる３次元データ処理システムは、サーバ装置１００とクライアント装置２００とがネットワーク３００を通じて相互に通信可能に接続されている。

サーバ装置１００は、処理装置１０１と、これに接続された記憶装置１０２、通信装置１０３および３次元データ入力装置１０４とから構成される。

記憶装置１０２は、磁気ディスク装置などで構成され、プログラムおよび各種のデータを記憶する。記憶されるデータには、ハイブリッド圧縮方式で圧縮された各基準物体の３次元データが含まれる。

通信装置１０３は、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）などで構成され、ネットワーク３００を介してクライアント装置２００とデータの送受信を行う。

３次元データ入力装置１０４は、図示しない他のコンピュータや記憶媒体から基準物体の３次元データを読み込む装置や、基準物体の３次元データを計測する装置などで構成される。

処理装置１０１は、プログラム制御により動作するコンピュータの中央処理装置などで構成され、サーバ装置１００の主たる制御を行う。本実施の形態の場合、処理装置１０１は、登録部１１１、照合部１１２および１次圧縮データ送信部１１３を有する。

登録部１１１は、３次元データ入力装置１０４から入力された基準物体の３次元データをハイブリッド圧縮方式で圧縮し、記憶装置１０２に登録する機能を持つ。

照合部１１２は、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データを含む照合要求をネットワーク３００を介してクライアント装置２００から受け付け、記憶装置１０２に記憶された各基準物体の３次元データと照合し、類似度の高い上位幾つかの基準物体のリストを含む照合結果をクライアント装置２００に返却する機能を持つ。

１次圧縮データ送信部１１３は、記憶装置１０２に記憶された各基準物体の１次圧縮データのうち、ネットワーク３００経由でクライアント装置２００から要求されたデータを記憶装置１０２から読み出してクライアント装置２００へ送信する機能を持つ。

他方、クライアント装置２００は、処理装置２０１と、これに接続された記憶装置２０２、通信装置２０３、３次元データ入力装置２０４、画像入力装置２０５、表示装置２０６および入力装置２０７とから構成される。

記憶装置２０２は、磁気ディスク装置などで構成され、プログラムおよび各種のデータを記憶する。

通信装置２０３は、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）などで構成され、ネットワーク３００を介してサーバ装置１００とデータの送受信を行う。

３次元データ入力装置２０４は、図示しない他のコンピュータや記憶媒体から照合対象物体の３次元データを読み込む装置や、照合対象物体の３次元データを計測する装置などで構成される。

画像入力装置２０５は、図示しない他のコンピュータや記憶媒体から照合対象物体が写っている画像データを読み込む装置やスキャナ、照合対象物体の画像を撮影するカメラなどで構成される。

表示装置２０６は、液晶ディスプレイ装置などで構成され、各種のデータをユーザに提示する。

入力装置２０７は、キーボードやマウスなどで構成され、各種の指示やデータをユーザから受け付ける。

処理装置２０１は、プログラム制御により動作するコンピュータの中央処理装置などで構成され、クライアント装置２００の主たる制御を行う。本実施の形態の場合、処理装置２０１は、照合要求部２１１を有する。

照合要求部２１１は、３次元データ入力装置２０４から入力された照合対象となる物体の３次元データまたは画像入力装置２０５から入力された照合対象となる物体の画像データを照合対象データとして含む照合要求を、ネットワーク３００経由でサーバ装置１００へ送信し、その要求に対する応答として、類似度の高い上位幾つかの基準物体のリストを含む照合結果を受信した場合、この照合結果を表示装置２０６に表示する機能を持つ。また、照合結果に含まれるリスト中の何れかの基準物体が入力装置２０７の操作によって利用者に選択されると、選択された基準物体の１次圧縮データの取得要求をネットワーク３００経由でサーバ装置１００へ送信し、その要求に対する応答として１次圧縮データを受信すると、それを復号した３次元データを表示装置２０６に表示する機能を持つ。

次に本実施の形態のより詳しい構成と動作を説明する。

まず、サーバ装置１００の記憶装置１０２に各基準物体の３次元データを圧縮して記憶する機能を説明する。この機能は、サーバ装置１００の登録部１１１により実現される。

図２を参照すると、登録部１１１は、一次圧縮手段（ユニット）１１１１、１次復号手段（ユニット）１１１２、残差計算手段（ユニット）１１１３、２次圧縮手段（ユニット）１１１４および出力手段（ユニット）１１１５から構成され、以下のように動作する。

登録部１１１は、３次元データ入力装置１０４から基準物体の３次元データが入力されると、それを１次圧縮手段（ユニット）１１１１と残差計算手段（ユニット）１１１３とに伝達する。

１次圧縮手段（ユニット）１１１１は、入力された３次元データを予め定められた非可逆圧縮方法でデータ圧縮し、１次圧縮データ１１１ｂとして１次復号手段（ユニット）１１１２および出力手段（ユニット）１１１５に出力する。

１次復号手段（ユニット）１１１２は、１次圧縮データ１１１ｂを予め定められたデータ復号方法により復号し、１次復号データ１１１ｃとして残差計算手段（ユニット）１１１３に出力する。１次圧縮データ１１１ｂは非可逆圧縮方法により圧縮されたデータであるため、それから復号した１次復号データ１１１ｃは元の３次元データ１１１ａと完全には一致しない。

残差計算手段（ユニット）１１１３は、１次復号データ１１１ｃと元の３次元データ１１１ａとの差分である１次残差データ１１１ｄを計算し、２次圧縮手段（ユニット）１１１４に出力する。１次残差データ１１１ｄは、元の３次元データ１１１ａと同じ頂点数を持ち、その各頂点の３次元座標とテクスチャ輝度値は、元の３次元データ１１１ａと１次復号後の対応する頂点どうしの値の差分になる。

２次圧縮手段（ユニット）１１１４は、１次残差データ１１１ｄを予め定められた可逆圧縮方法によりデータ圧縮し、２次圧縮データ１１１ｅとして出力手段（ユニット）１１１５に出力する。

出力手段（ユニット）１１１５は、１次圧縮データ１１１ｂと２次圧縮データ１１１ｅの組を、元の３次元データ１１１ａの圧縮データ１１１ｆとして、名前を付けて記憶装置１０２に記憶する。このとき、個々の３次元データを説明する属性データをメタデータとしてあわせて記憶しても良い。図３に圧縮データの格納形式の一例を示す。この例では表形式で圧縮データを記憶しており、表の１行が１つの３次元データに対応し、データ名とメタデータと１次圧縮データと２次圧縮データとが記憶されている。なお、圧縮データの格納形式は図３の例に限定されず、任意の方法を採用することが可能である。

次に、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データをクライアント装置２００からサーバ装置１００へ送信し、サーバ装置１００が記憶装置１０２に記憶された各基準物体の３次元データと照合し、類似度の高い上位幾つかの基準物体の３次元データを候補データとしてクライアント装置２００の表示装置２０６に表示する機能を説明する。この機能は、サーバ装置１００の照合部１１２および一次圧縮データ送信部１１３と、クライアント装置２００の照合要求部２１１とで実現される。

図４を参照すると、クライアント装置２００の照合要求部２１１は、照合データ送信手段（ユニット）２１１１、候補読出手段（ユニット）２１１２、１次復号手段（ユニット）２１１３および候補表示手段（ユニット）２１１４から構成され、サーバ装置１００の照合部１１２は、候補読出手段（ユニット）１１２１、１次復号手段（ユニット）１１２２、２次復号手段（ユニット）１１２３および類似度計算手段（ユニット）１１２４から構成される。

クライアント装置１００の照合要求部２１１における照合データ送信手段（ユニット）２１１１は、ユーザの操作により画像入力装置２０５から照合対象物体の画像データ２１１ａが入力されると、この画像データ２１１ａを照合対象データとして含む照合要求２１１ｂをサーバ装置１００の照合部１１２へネットワーク３００経由で送信する。照合要求２１１ｂには、照合対象データに加えて、基準物体を絞り込むためのメタデータが含まれていても良い。

サーバ装置１００の照合部１１２は、照合要求２１１ｂを受信すると、その旨を候補読出手段（ユニット）１１２１に通知すると共に、照合要求２１１ｂに含まれる照合対象データ１１２ａを類似度計算手段（ユニット）１１２４へ伝達する。また、照合要求２１１ｂにメタデータが含まれていれば、それを候補読出手段（ユニット）１１２１へ伝達する。

候補読出手段（ユニット）１１２１は、各基準物体のそれぞれについて、データ名および１次圧縮データ１１２ｂを記憶装置１０２から読み出し、１次復号手段（ユニット）１１２２へ出力する。このとき、メタデータが与えられている場合には、与えられたメタデータに合致するメタデータを持つ基準物体を記憶装置１０２から検索し、合致する基準物体についてのみデータ名および１次圧縮データを読み出す。例えば、３次元データが人の顔の３次元データであり、メタデータの一つが性別を表す場合、与えられたメタデータが女性であれば、女性を示すメタデータを持つ基準物体についてのみデータ名および１次圧縮データを読み出す。

１次復号手段（ユニット）１１２２は、入力された１次圧縮データ１１２ｂのそれぞれを復号し、入力されたデータ名を付けて１次復号データ１１２ｃとして２次復号手段（ユニット）１１２３へ出力する。

２次復号手段（ユニット）１１２３は、入力された１次復号データ１１２ｃのそれぞれについて、付随するデータ名をキーに記憶装置１０２から当該データ名を持つ基準物体の２次圧縮データ１１２ｄを読み出し、復号を行って１次残差データを復元し、１次復号データ１１２ｃに加算することにより、基準物体の３次元データ１１２ｅを復元する。復元された各基準物体の３次元データ１１２ｅは、類似度計算手段（ユニット）１１２４へ出力される。

類似度計算手段（ユニット）１１２４は、照合対象データ１１２ａで与えられる照合対象物体の画像データと２次復号手段（ユニット）１１２３で復元された各基準物体の３次元データとを照合し、どの程度類似しているかを示す類似度を計算する。画像と３次元データとの照合技術は、従来より例えば特許文献１などにおいて提案されているので、その技術を使用することができる。そして、予め定められた閾値よりも高い類似度を示した所定数の基準物体のデータ名を、類似度の高い順に並べた照合結果リスト１１２ｆを生成し、照合要求元のクライアント装置２００の照合要求部２１１へネットワーク３００経由で送信する。なお、類似度の計算は、照合対象データに与えられたメタデータを考慮しても良い。例えば、年齢が３０代であるというメタデータが入力された場合、メタデータとして３０代の年齢である基準物体との類似度をより高く補正するなどの処理を行っても良い。

クライアント装置２００の照合要求部２１１は、照合結果リスト１１２ｆを受信すると、それを表示装置２０６に表示すると共に候補読出手段（ユニット）２１１２へ伝達する。クライアント装置２００のユーザは、表示装置２０６に表示された照合結果リスト１１２ｆにより、照合対象物体の画像データ２１１ａに類似する基準物体のデータ名をより類似するものから順番に知ることができる。そして、それらの基準物体の３次元データを表示装置２０６に表示して確認する場合、入力装置２０７により照合結果リスト１１２ｆ中のデータ名を選択して表示を要求する。この要求に応答して候補読出手段（ユニット）２１１２は、選択されたデータ名を含む１次圧縮データ要求２１１ｃをネットワーク３００経由でサーバ装置１００の１次圧縮データ送信部１１３へ送信する。

サーバ装置１００の１次圧縮データ送信部１１３は、１次圧縮データ要求２１１ｃに含まれるデータ名を持つ基準物体の１次圧縮データ１１３ａを記憶装置１０２から読み出し、要求元の候補読出手段（ユニット）２１１２へ送信する。

候補読出手段（ユニット）２１１２は、受信した１次圧縮データ１１３ａを１次復号手段（ユニット）２１１３へ１次圧縮データ２１１ｄとして出力する。１次復号手段（ユニット）２１１３は、この１次圧縮データ２１１ｄを復号し、１次復号データ２１１ｅとして候補表示手段（ユニット）２１１４へ出力する。候補表示手段（ユニット）２１１４は、１次復号データ２１１ｅで表される基準物体の３次元イメージを表示装置２０６に表示する。これにより、クライアント装置２００のユーザは、照合対象物体と類似していると判定された基準物体の形状等を確認することができる。

なお、所望の照合結果が得られなかった場合、ユーザは、照合データ送信手段（ユニット）２１１１の処理に戻り、メタデータの変更や修正を行ったり、照合対象となる画像データを変更するなどして、再度照合を行うことが可能である。

以上のように本実施の形態によれば、照合対象となる画像データに対する照合処理は２次圧縮データを復号した元の高精度な３次元データを用いて行われるので、照合性能の低下はなく、また、クライアント装置２００には、１次圧縮データのみが伝送されるので、データ転送量が少なく、照合結果の表示を高速に行うことができる。このため、ユーザが迅速に照合結果を判断して照合をやり直すことができ、最終的に正確な照合結果を高速に得ることができる。

以上の説明では、画像入力装置２０５から入力された画像データを照合対象データとしたが、３次元データ入力装置２０４から入力された３次元データを照合対象データとすることもできるし、画像データと３次元データの両者を含むデータを照合対象データとしても良い。

また、照合結果リストをサーバ装置１００からクライアント装置２００へ送信し、照合結果リスト中のデータ名を指定した１次圧縮データ要求がクライアント装置２００からサーバ装置１００へ送信されてきた時点で、候補となる基準物体の１次圧縮データをサーバ装置１００からクライアント装置２００へ送信するようにしたが、照合結果リストを送るときに同時にそれに含まれる候補基準物体の１次圧縮データをサーバ装置１００からクライアント装置２００へ送信するようにしても良い。

さらに、基準物体の３次元データを圧縮して記憶装置１０２へ登録する登録部１１１をサーバ装置１００に備えるようにしたが、他のコンピュータで生成した圧縮データを入力して記憶装置１０２に記憶するようにしても良く、その場合、登録部１１１および３次元データ入力装置１０４をサーバ装置１００から省略することができる。

次に本実施の形態で用いる１次圧縮方法とその復号方法、２次圧縮方法とその復号方法について説明する。

＜１次圧縮方法とその復号方法の例１＞
この例の１次圧縮方法は、様々な人の顔の３次元データなど、類似した構造を持つ多数のデータを圧縮して記憶するのに適した方法であり、図５を参照すると、本例の１次圧縮方法を適用した１次圧縮手段（ユニット）１１１１は、対応点決定手段（ユニット）１１１１Ａと係数計算手段（ユニット）１１１１Ｂとから構成される。また、１次圧縮に使用するためのデータとして、参照３次元データ１０２Ａと基底３次元データ群１０２Ｂとが記憶装置１０２に記憶されている。

本例の１次圧縮方法では、複数の３次元データを線形結合して或る３次元データを合成するための結合係数を当該３次元データの圧縮データとするため、合成に使用する複数の３次元データと合成対象となる３次元データとは頂点が対応付けられている必要がある。
記憶装置１０２に記憶されている参照３次元データ１０２Ａは、このような頂点の対応関係を決める基準となる３次元データである。また、基底３次元データ群１０２Ｂは、合成に使用する複数の３次元データに相当する。個々の基底３次元データは、参照３次元データ１０２Ａの頂点に或る物体の３次元データの頂点を対応付けることにより生成された３次元データそのもの、或いは、そのようにして作成された多数の物体についての３次元データから主成分分析などの計算によって求めた基底データである。

１次圧縮手段（ユニット）１１１１の対応点決定手段（ユニット）１１１１Ａは、参照３次元データ１０２Ａの頂点に入力の３次元データ１１１ａの頂点を対応付けた合成対象３次元データ１１１１Ｃを作成する。また係数計算手段（ユニット）１１１１Ｂは、基底３次元データ群１０２Ｂに含まれる複数の基底３次元データを結合して合成対象３次元データ１１１１Ｃを合成するための結合係数を計算し、この計算した結合係数を３次元データ１１１ａの１次圧縮データ１１１ｂとして出力する。

以下、本例の１次圧縮手段（ユニット）１１１１の動作を詳細に説明する。

圧縮対象となる基準物体の３次元データ１１１ａは様々なものが可能であるが、ここでは、人の顔の３次元データを圧縮する例をあげて説明する。また、３次元データ１１１ａは、各頂点について３次元座標とテクスチャ（表面の色）画像の輝度値を持つポリゴンデータとなるものとし、一例として、頂点数は１０万点、３次元座標のｘｙｚ値のそれぞれが１６ビット浮動小数点、テクスチャ輝度値のｒｇｂ値のそれぞれが８ビット整数でそれぞれ表されているとする。この場合、３次元データ１１１ａのデータ量は１０００００×（３×２+３×１）バイト、すなわち約９００キロバイトになる。

対応点決定手段（ユニット）１１１１Ａは、まず、頂点の対応関係を決める基準となる参照３次元データ１０２Ａを記憶装置１０２から読み出す。ここでは一例として、参照３次元データ１０２Ａは９万点の頂点を持ち、３次元データ１１１ａと同じく、単位が［ｍｍ］の３次元座標が３つの１６ビット浮動小数点で表され、テクスチャ輝度値がｒｇｂの３つの８ビット整数の輝度値（０から２５５）で表されているとする。参照３次元データ１０２Ａのｉ番目の頂点の３次元座標を（x_ri，y_ri，z_ri）、テクスチャ輝度値を（r_ri，g_ri，b_ri）とすると、参照３次元データ１０２Ａは３次元形状とテクスチャ画像それぞれが各頂点の座標値および輝度値を並べた一つのベクトルデータとして以下のように表される。
S_r＝[x_r1，y_r1，z_r1，x_r2，y_r2，z_r2，…，x_r90000，y_r90000，z_r90000] …（１）
T_r＝[r_r1，g_r1，b_r1，r_r2，g_r2，b_r2，…，r_r90000，g_r90000，b_r90000] …（２）

次に、対応点決定手段（ユニット）１１１１Ａは、参照３次元データ１０２Ａの各頂点に対応する３次元データ１１１ａの頂点を決定する。これには様々な方法が適用可能であるが、一例として、最も３次元座標とテクスチャ輝度値の近い頂点を探索する方法を用いることができる。たとえば、３次元データ１１１ａのｊ番目の頂点の３次元座標を（x_tj，y_tj，z_tj）、テクスチャ輝度を（r_tj，g_tj，b_tj）とし、次式のコスト関数Cを定義する。
C(i,j)＝{(x_ri-x_tj)²+(y_ri-y_tj)²+(z_ri-z_tj)²}
+w{(r_ri-r_tj)²+(g_ri-g_tj)²+(b_ri-b_tj)²} …（３）
参照３次元データ１０２Ａのｉ番目(i＝１，…，９００００)の頂点に対応する３次元データ１１１ａの頂点は、コスト関数C(i,j)を最小化する頂点ｊを３次元データ１１１ａの頂点の中から探すことで決定できる。また、Ｃの値が小さい複数の頂点を集めて平均を取った頂点を対応点として定義するなどして、精度を高めることも可能である。重みｗには様々な値を用いることができるが、一例としてw＝１．０としてもよい。

対応点決定がなされた３次元データ１１１ａである合成対象３次元データ１１１１Ｃは、３次元形状データとテクスチャ画像データそれぞれが、各頂点の座標値または輝度値を並べた一つのベクトルデータとして表される。すなわち、参照３次元データ１０２Ａの頂点ｉに対応する３次元データ１１１ａの頂点をｊ(i)とすると、合成対象３次元データ１１１１Ｃの形状とテクスチャはそれぞれ次のベクトルS_t、T_tで表される。
S_t＝[x_rj(1)，y_rj(1)，z_rj(1)，x_rj(2)，y_rj(2)，z_rj(2)，
…，x_rj(90000)，y_rj(90000)，z_rj(90000)] …（４）
T_t＝[r_rj(1)，g_rj(1)，b_rj(1)，r_rj(2)，g_rj(2)，b_rj(2)，
…，r_rj(90000)，g_rj(90000)，b_rj(90000)] …（５）

次に、係数計算手段（ユニット）１１１１Ｂは、あらかじめ定めた十分な数の物体の３次元データ群である基底３次元データ群１０２Ｂを記憶装置１０２から読み出す。基底３次元データ群１０２Ｂは、次の何れのタイプでも良い。
ａ）３次元データタイプ：基底３次元データ群１０２Ｂを構成するすべての基底３次元データが人物の顔の３次元データそのものを使用するタイプ。
ｂ）基底データタイプ：基底３次元データ群１０２Ｂを構成するすべての基底３次元データが、集めた多数の人物の顔の３次元データから計算によって求めた基底データであるタイプ。この一例としては、平均３次元データと主成分分析によって得られた基底データとを用いることができる。
ｃ）混在タイプ：基底３次元データ群１０２Ｂを構成する一部の基底３次元データが、集めた多数の人物の顔の３次元データから計算によって求めた基底データであり、残りの基底３次元データが人物の顔の３次元データそのものであるタイプ。

何れのタイプにおいても、基底３次元データ群１０２Ｂは、３次元データ１１１ａに対するものと同様の対応点決定処理が既になされている。ここでは、基底３次元データ群１０２Ｂは３次元データタイプを使用するものとする。基底３次元データ群１０２Ｂは、３次元形状とテクスチャがベクトルで表され、参照３次元データ１０２Ａの頂点ｊに対応する頂点をｊ(i)とすると、ｋ番目の基底３次元データの３次元形状Ｓ_bkとテクスチャＴ_bkはそれぞれ以下のように表される。
S_bk＝[x_bkj(1)，y_bkj(1)，z_bkj(1)，x_bkj(2)，y_bkj(2)，z_bkj(2)，
…，x_bkj(90000)，y_bkj(90000)，z_bkj(90000)] …（６）
T_bk＝[r_bkj(1)，g_bkj(1)，b_bkj(1)，r_bkj(2)，g_bkj(2)，b_bkj(2)，
…，r_bkj(90000)，g_bkj(90000)，b_bkj(90000)] …（７）

基底３次元データの数は多いほど圧縮されたデータから復元される３次元データの精度は向上するが、データ圧縮の計算量や記憶容量が増加する。ここでは、一例として１００人の人物の顔の３次元データを事前に集めたものを使用する。

次に、係数計算手段（ユニット）１１１１Ｂは、基底３次元データ群１０２Ｂを用いて合成対象３次元データ１１１１Ｃを合成するための係数を計算する。ｎ（一例としてｎ＝１００）個の基底３次元データを用いる場合は、次式の線形最小二乗法を用いて合成対象３次元データ１１１１Ｃの形状、テクスチャを記述するそれぞれｎ個の係数{α_sk}，{α_tk}（ｋ＝１，…，１００）を求める。

次に、係数計算手段（ユニット）１１１１Ｂは、計算された係数データ{α_sk}，{α_tk}を３次元データ１１１ａの１次圧縮データ１１１ｂとして出力する。一例として、係数データを１６ビット浮動小数点で求める場合、係数データのデータ量は２×１００×２=４００バイトになる。

次に、１次圧縮手段（ユニット）１１１１で生成された１次圧縮データ１１１ｂを復号する１次復号手段（ユニット）１１１２の構成例について説明する。クライアント装置側の１次復号手段（ユニット）２１１３も１次復号手段（ユニット）１１１２と同様の構成となる。

図６を参照すると、１次復号手段（ユニット）１１１２は、１次圧縮データ１１１ｂを入力し、圧縮時に使用された基底３次元データ群１０２Ｂを１次圧縮データ１１１ｂで示される結合係数により結合した３次元データを生成し、それを１次復号データ１１１ｃとして出力する。１次圧縮データ１１１ｂを{α_sk}，{α_tk}（ｋ＝１，…，１００）、基底３次元データ群１０２Ｂの３次元形状とテクスチャを前記（６）、（７）式で表されるS_bk、T_bkとすると、復元される３次元データの３次元形状とテクスチャを表すベクトルＳ_t’とＴ_t’は次式で計算される。

このように本例の１次圧縮方法では、基底３次元データ群１０２Ｂを用いて３次元データ１１１ａを復元するための係数データを当該３次元データ１１１ａの１次圧縮データとして生成するものであり、係数データは３次元データに比べてはるかにデータ量が小さいため、高い圧縮率を実現できる。ここで説明に用いた例では、３次元データ１１１ａが９００キロバイトであるのに対し、係数データ（１次圧縮データ）はわずか４００バイトである。

また、本例の１次圧縮方法では、復元される３次元データ（１次復元データ）は基底３次元データ群１０２Ｂの組み合わせで計算され、頂点の数は基底３次元データ群１０２Ｂと同じになるため、きわめて高い圧縮率を達成しているにもかかわらず、データ圧縮、復元による頂点数の減少による解像度の低下が少ない。一例としてここで説明した例では、圧縮前の３次元データは１０万頂点、圧縮対象３次元データは９万頂点であるので、復元される３次元データは９万頂点である。

なお、ここで説明に用いた、入力３次元データの頂点数、基底３次元データの数、参照３次元データの頂点数、形状データや輝度データの数やビット数などの数値はあくまで一例であり、様々に変更可能であることはいうまでもない。また、１次圧縮を行った後のデータに対して、ランレングス符号化やハフマン符号化などの手法を用いて圧縮することもできる。この場合、１次復号化時には、まずランレングス符号化やハフマン符号化等の圧縮を復号する。

また、本例の１次圧縮方法を用いた場合、残差計算手段（ユニット）１１１３は、前記対応点決定処理において決定された対応する頂点の復元データ（数式（１），（２）で求めた座標または輝度値）と、元の３Ｄデータの頂点のデータの差分を計算する。

＜１次圧縮方法とその復号方法の例２＞
１次圧縮手段（ユニット）１１１１に適用可能な他の１次圧縮方法は、以下のようにしてポリゴン頂点数を削減することによりデータ圧縮を行う。

入力データの一例として、人の顔の３次元データの場合を例として説明する。元の３次元データの頂点数が１万点であったと仮定する。まず、入力３次元データの全頂点の３次元座標の平均値を計算し、重心とする。次に、図１１を参照して、重心から各頂点P(x,y,z)へ向かう直線と、重心を中心として入力３次元データを包含する球表面との交点Qを求め、Qの球体表面における経度、緯度を(s,t)として２次元の座標(s,t)を各頂点に割り当てる。全頂点についてこの処理を行い、Qの分布が-９０≦s≦９０,-９０≦t≦９０の範囲に収まったとする。ここで、s,tについて、-９０から９０までを５度間隔で量子化し、同じ２次元量子化座標(s,t)に対応する頂点を全てまとめて、平均の３次元座標(x_m,y_m,z_m)と平均のテクスチャ輝度値(R_m,G_m,B_m)を計算し、１つの代表点Q_ij(５i,５j)(i,j=０,１,…,３６)にまとめる処理を行う。この処理によって、頂点数は(１８０/５+１)*(１８０/５+１)=１３６９点に削減され(あるQ_ij対応する頂点が存在しない場合はさらに数が減少する)、元の１万点のデータ量を１/１０程度に削減することができる。その後、１次圧縮を行った後のデータに対して、ランレングス符号化やハフマン符号化などの手法を用いて圧縮することもできる。

本例の１次圧縮方法を用いた場合、削減された頂点データは復元できないため、１次復号手段（ユニット）１１１２および１次復号手段（ユニット）２１１３では、ランレングス符号化やハフマン符号化等の圧縮を復号した後、上記の例では１３６９点の頂点データを持つ３次元データを１次復元データとして出力する。

また本例の１次圧縮方法を用いた場合、残差計算手段（ユニット）１１１３は、次のようにして１次残差データ１１１ｄを計算する。まず、元の３Ｄデータ１１１ａの各頂点P_kに対し、本例と同様の１次圧縮方法の処理によって、対応する代表点Q_ijを求める。１次残差データ１１１ｄの頂点R_kの３次元座標は、Q_ijとP_kの３次元座標の差分、R_kのテクスチャ輝度値は、Q_ijとP_kのテクスチャ輝度値の差分とする。

以上の１次圧縮方法はあくまで一例であり、この他にも様々な３次元データ圧縮方法が利用可能である。

＜２次圧縮方法とその復号方法の例＞
１次残差データ１１１ｄを圧縮する２次圧縮手段（ユニット）１１１４の圧縮方法には、様々なデータ圧縮方法が利用可能であるが、その一例として、ランレングス符号化やハフマン符号化などの可逆圧縮手法を用いることができる。

また、残差データの３次元座標やテクスチャ輝度値は残差データであるので、その各要素の値のとる値域が狭いことを利用した圧縮方法も用いることができる。一例として、３次元データがx,y,zそれぞれについて±１０cmの範囲を３次元形状計測装置によって計測したデータであり、３次元形状計測の計測精度が０.１mmであったとする。この場合、精度劣化なく３次元データを記述するためには、データ型としてx,y,zの値は２０００ステップすなわち１１ビット以上の量子化ビット数が必要である。しかし、１次残差データのx,y,zの値がそれぞれ±１mm以内に収まった場合、０.１mmの精度で元のデータを復元するために必要な量子化ステップ数は２０ステップであり、５ビットでよい。すなわち、２次圧縮データは３次元データの半分以下に圧縮可能である。勿論、さらにランレングス符号化やハフマン符号化などの可逆圧縮手法を用いてもよい。

『第２の実施の形態』
図７を参照すると、本発明の第２の実施の形態にかかる３次元データ処理システムは、図１の第１の実施の形態と比較して、サーバ装置１００の処理装置１０１がさらに２次圧縮データ送信部１１４を備えており、クライアント装置２００の処理装置２０１が照合要求部２１１の代わりに照合要求部２１２を備えている点で相違する。

図８を参照すると、照合要求部２１２は、図４に示した照合要求部２１１と比較して、２次復号手段（ユニット）２１２１をさらに有する点で相違する。この２次復号手段（ユニット）２１２１は、ユーザが表示装置２０６に表示された照合結果リスト中のデータ名を選択して高精細データの取得を要求した場合に、選択されたデータ名を含む２次圧縮データ要求２１２ａをネットワーク３００経由でサーバ装置１００の２次圧縮データ送信部１１４へ送信し、その応答として返却される２次圧縮データを復号した残差データと、１次復号手段（ユニット）２１１３で復号された対応する１次復号データとから元の３次元データを復元する機能を持つ。この２次復号手段（ユニット）２１２１で復号された３次元データは、例えば記憶装置２０２に保存される。

また２次圧縮データ送信部１１４は、２次圧縮データ要求２１２ａを受信すると、それに含まれるデータ名をキーに記憶装置１０２から当該データ名を持つ基準物体の２次圧縮データ１１４ａを読み出し、ネットワーク３００経由で要求元に送信する機能を持つ。

次に本実施の形態の動作を説明する。

照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データをクライアント装置２００からサーバ装置１００へ送信し、サーバ装置１００が記憶装置１０２に記憶された各基準物体の３次元データと照合し、類似度の高い上位幾つかの基準物体の３次元データを候補データとしてクライアント装置２００の表示装置２０６に表示するまでの動作は、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態の場合、表示された候補データについて、元の高精細な３次元データをクライアント装置２００側で必要とする場合、ユーザは２次復号手段（ユニット）２１２１に対してデータ名を指定して取得を要求する。

２次復号手段（ユニット）２１２１は、指定されたデータ名を含む２次圧縮データ要求２１２ａをネットワーク３００経由でサーバ装置１００の２次圧縮データ送信部１１４へ送信する。２次圧縮データ送信部１１４は、この２次圧縮データ要求２１２ａを受信し、それに含まれるデータ名をキーに記憶装置１０２から当該データ名を持つ基準物体の２次圧縮データ１１４ａを読み出し、２次復号手段（ユニット）２１２１へ送信する。２次復号手段（ユニット）２１２１は、受信した２次圧縮データを復号した残差データと、１次復号手段（ユニット）２１１３で復号された対応する１次復号データとから元の３次元データを復元し、例えば記憶装置２０２に記憶する。

次に本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、照合結果に含まれる候補のうち、選択した候補のみの２次圧縮データをサーバ装置から取得して元の高精細な３次元データを復元するため、候補すべての２次圧縮データを送信する場合に比べてデータ転送量を削減することができる。

『第３の実施の形態』
図９を参照すると、本発明の第３の実施の形態にかかる３次元データ処理システムは、図７の第２の実施の形態と比較して、クライアント装置２００の処理装置２０１がさらに検証部２１３を備えている点で相違する。

図１０を参照すると、検証部２１３は、照合要求部２１２の２次復号手段（ユニット）２１２１から復元された３次元データを受け取ると共に、照合データ送信手段（ユニット）２１１１から照合対象データを受け取り、両者が一致するかどうかを確認する検証処理を行う。この検証処理には様々な方法が利用可能であるが、一例として、以下に述べるようなスーパーインポーズ法と呼ばれる方法が利用できる。なお、照合対象データは画像とし、照合部１１２では照合方法として特許文献１に記載の物体照合方法を用いているものとする。

まず、検証部２１３は、照合対象データである画像を表示装置２０６の画面に表示する。次に、２次復号手段（ユニット）２１２１で復号された３次元データを用いて、前記画像に姿勢などができるだけ近い画像を比較画像として生成し、表示装置２０６の画面に重ねて表示する。この画像生成を行うためには物体の姿勢や照明条件などのデータが必要であるが、特許文献１の技術を用いた場合、これらのデータが照合処理において同時に推定される。したがって、これらのデータを照合結果リストに含めて出力しておくことで、検証部２１３は前記比較画像生成のためのデータを得ることができる。これはあくまで一例であり、そのほかにも、利用者が適時姿勢を修正したり、物体の特徴的な部位を指定してそれらの部位が一致するように姿勢を計算したりするなど、多様な方法が利用可能である。以上の手法により生成された比較画像と入力データの画像を利用者が目視で比較することにより、照合結果が正しいかどうかを判定することができる。もし、判定が正しくない場合、２次復号手段（ユニット）２１２１の処理に戻って別の候補を指定し、再度検証を行うこともできる。また、照合データ送信手段（ユニット）２１１１の処理に戻り、入力データの修正や変更を行い、正しい照合結果を得るようにやり直すことも可能である。

本実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果が得られると共に、利用者が正確な３次元データを利用して照合結果を検証することができるので、正確な照合結果を得ることが可能になる。

以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明は以上の例に限定されずその他各種の付加変更が可能である。また、本発明は、その有する機能をハードウェア的に実現することは勿論、コンピュータとプログラムとで実現することができる。プログラムは、磁気ディスクや半導体メモリ等のコンピュータ可読記録媒体に記録されて提供され、コンピュータの立ち上げ時などにコンピュータに読み取られ、そのコンピュータの動作を制御することにより、そのコンピュータを前述した各実施の形態におけるサーバ装置またはクライアント装置として機能させる。

本発明によれば、多数の３次元データを蓄積し、画像や３次元データを用いて物体を認識するシステムにおいて、認識性能を低下させずに、結果の表示や正確な照合結果の取得を高速に行うことができる。

本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲（クレーム）の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合せないし選択が可能である。

Claims (13)

1. ３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データ、および、該１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの誤差を補填するための２次圧縮データの組で各基準物体の３次元データを記憶する記憶装置と、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データと各基準物体の１次圧縮データおよび２次圧縮データから復号した３次元データとを照合する照合手段（ユニット）と、照合結果に含まれる類似度の高い上位幾つかの基準物体の１次圧縮データを復号して表示装置に表示する候補表示手段（ユニット）とを備えることを特徴とする３次元データ処理システム。
2. 前記２次圧縮データは、前記１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの差分を圧縮したデータであることを特徴とする請求項１記載の３次元データ処理システム。
3. ネットワークを通じて相互に接続されたサーバ装置とクライアント装置とを備え、前記サーバ装置に前記記憶装置および前記照合手段（ユニット）を備え、前記クライアント装置に前記候補表示手段（ユニット）を備えることを特徴とする請求項１または２記載の３次元データ処理システム。
4. 前記非可逆圧縮方式として、複数の基底３次元データを線形結合して或る３次元データを合成するための結合係数を当該或る３次元データの圧縮データとする圧縮方式を使用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の３次元データ処理システム。
5. 前記クライアント装置に、ユーザから要求された基準物体の２次圧縮データを前記サーバ装置から取得して当該基準物体の１次圧縮データを復号した３次元データに加えることにより高精細な３次元データを生成する２次復号手段（ユニット）を備えることを特徴とする請求項３記載の３次元データ処理システム。
6. 前記クライアント装置に、前記照合対象データと前記２次復号手段（ユニット）で生成された３次元データとが一致するか否かを検証するための検証手段（ユニット）を備えることを特徴とする請求項５記載の３次元データ処理システム。
7. クライアント装置が、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データをネットワーク経由でサーバ装置へ送信する第１の処理と、
   前記サーバ装置が、３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データ、および該１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの誤差を補填するための２次圧縮データの組で各基準物体の３次元データを記憶する記憶装置から各基準物体の１次圧縮データおよび２次圧縮データを読み出して復号した各基準物体の３次元データと前記照合対象データとを照合し、類似度の高い上位幾つかの基準物体の１次圧縮データをネットワーク経由で前記クライアント装置へ送信する第２の処理と、
   前記クライアント装置が、受信した１次圧縮データを復号して表示装置に表示する第３の処理とを含むことを特徴とする３次元データ処理方法。
8. 前記２次圧縮データは、前記１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの差分を圧縮したデータであることを特徴とする請求項７記載の３次元データ処理方法。
9. 前記非可逆圧縮方式として、複数の基底３次元データを線形結合して或る３次元データを合成するための結合係数を当該或る３次元データの圧縮データとする圧縮方式を使用することを特徴とする請求項７または８記載の３次元データ処理方法。
10. ３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データ、および該１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの誤差を補填するための２次圧縮データの組で各基準物体の３次元データを記憶する記憶装置と、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データをネットワーク経由でクライアント装置から受信し、該受信した照合対象データと、各基準物体の１次圧縮データおよび２次圧縮データから復号した３次元データとを照合し、類似度の高い上位幾つかの基準物体の１次圧縮データをネットワーク経由で前記クライアント装置へ送信する処理装置とを備えることを特徴とするサーバ装置。
11. 前記２次圧縮データは、前記１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの差分を圧縮したデータであることを特徴とする請求項１０記載のサーバ装置。
12. ３次元データを非可逆圧縮方式で圧縮した１次圧縮データ、および該１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの誤差を補填するための２次圧縮データの組で各基準物体の３次元データを記憶する記憶装置を備えたコンピュータを、照合対象となる物体の３次元データまたは画像データである照合対象データをネットワーク経由でクライアント装置から受信する手段（ユニット）、該受信した照合対象データと、各基準物体の１次圧縮データおよび２次圧縮データから復号した３次元データとを照合する手段（ユニット）、類似度の高い上位幾つかの基準物体の１次圧縮データをネットワーク経由で前記クライアント装置へ送信する手段（ユニット）、として機能させるためのプログラム。
13. 前記２次圧縮データは、前記１次圧縮データから復元した３次元データと元の３次元データとの差分を圧縮したデータであることを特徴とする請求項１２記載のプログラム。

Images