JP6617016B2 - 三次元形状オブジェクトの平均形状算出方法及びそのプログラム - Google Patents
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Description
を算出する工程と、前記複数の三次元オブジェクトと同一点数及び同一幾何学構造のポリゴンとして表現された平均形状の三次元オブジェクトについて、該平均形状三次元オブジェクトの各辺の長さ(li)と前記各辺の平均値
との誤差二乗和を最小にする、前記平均形状三次元オブジェクトの座標値を算出する工程と、を実行することで、三次元オブジェクトの平均形状を算出する事を特徴とする。
と表記する。なお、表現が冗長になることを避けるために、以下ではK人分の人体形状データから算出された辺の平均値
のことを、単に「各辺の平均値」あるいは「各辺の長さの平均値」と呼ぶ。
は一般的な平均値の算出方法、つまり以下の式(2)によって算出される。
と等しい。つまり、以下の実施例1における平均形状の各頂点算出方法では、平均形状を構成する各辺(l1,l2,…,ln)の長さが各辺の平均値
と等しくなる時の、人体形状データの各頂点の座標値を求める。ただし、この座標値の厳密解(解析解)を求めることは困難であるため、以下の式(3)で表される、各辺の長さと各辺の平均値の誤差二乗和
を算出する。ただし別の実施形態として、ステップ1112で平均形状(カタチ)出力プログラム116が各辺の長さの平均値
を算出する代わりに、あらかじめ算出された各辺の長さの平均値を記憶装置12に格納しておいてもよい。その場合、ステップ1112が実行される必要はない。
との誤差二乗和を算出し、誤差二乗和が最も小さくなる人のデータを座標値の初期値とする。各辺の長さが最も各辺の長さの平均値
に近い人の座標値を用いると、この後の計算速度が向上するためである。
との誤差二乗和Eを最小にする解(頂点の座標)を求める。もっとも理想的な場合は、誤差二乗和Eが0になる場合である。この場合、式(3)から明らかなように、平均形状を構成する各辺の長さliと、各辺の長さの平均値
は等しい。
に等しくなる時の、三次元オブジェクトの頂点を求める。そしてこれを求める時に、以下の式(6)で表される、各角度と角度の平均値との誤差二乗和E´
を算出する。ただし別の実施形態として、ステップ1112’で各角度の平均を算出する代わりに、あらかじめ算出された平均を記憶装置12に格納しておいてもよい。
との誤差二乗和を算出し、誤差二乗和が最も小さくなる人のデータを座標値の初期値とするとよい。
の誤差二乗和E´を最小にする座標値の算出を行う。ステップ1114’でも実施例1と同様に、準ニュートン法が用いられる。
と表記する。また主成分分析の結果として得られる部分空間の基底をp1, p2, p3,…, prとするとき、部分空間上の辺ベクトルLは、部分空間の基底を用いると以下の式(8)で表現することができる。なお、p1は、第1主成分ベクトルを表し、p2, p3…はそれぞれ第2主成分ベクトル、第3主成分ベクトル…を表す。
を用いる代わりに、上で求めた変形後の辺ベクトルL´(つまり(l1´,l2´,l3´,…,ln´))を用いる。
との誤差二乗和が最も小さくなる人のデータを座標値の初期値としてもよい。この場合、ステップ1112で3Dデータを構成する三角形の各辺の長さの平均を求める処理を行っておく必要がある。
の誤差二乗和を最小にする座標値の算出ではなく、liと式(9)で求めたL´の要素(li´)との誤差二乗和を最小にする座標値の算出を行う点が、実施例1のステップ1114及びステップ1115と異なる。それ以外の点は、実施例1の図5で説明した処理と同じである。
2 3Dスキャナー
3 スキャン対象者(人体/モデル)
11 プロセッサ
12 記憶装置
13 入力装置
15 出力装置
Claims (10)
- 複数のポリゴンを用いて表現された、複数の三次元オブジェクトについて、前記ポリゴンの各辺の長さの平均値を算出する工程と、
前記複数の三次元オブジェクトと同一点数及び同一幾何学構造のポリゴンを用いて表現された対象オブジェクトについて、該対象オブジェクトの各辺の長さと前記各辺の長さの平均値との誤差二乗和が極小になる時の座標値を求め、求められた前記座標値を平均形状三次元オブジェクトの座標値とする工程、
をコンピュータが実行することを特徴とする、三次元オブジェクトの形状算出方法。 - 前記平均形状三次元オブジェクトの座標値を求める工程は、準ニュートン法を用いて前記平均形状三次元オブジェクトの座標値を算出する、
ことを特徴とする、請求項1に記載の三次元オブジェクトの形状算出方法。 - 前記平均形状三次元オブジェクトの座標値を求める工程は、前記複数の三次元オブジェクトのうち、各辺の長さが前記各辺の長さの平均値に最も近い前記三次元オブジェクトの座標値を、前記平均形状三次元オブジェクトの初期座標値とし、所定の反復計算を行うことで前記初期座標値を補正することで、前記平均形状三次元オブジェクトの座標値に近づけていく、
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の三次元オブジェクトの形状算出方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の三次元オブジェクトの形状算出方法であって、さらに、
複数のポリゴンを用いて表現された、複数の三次元オブジェクトの各辺について主成分分析を行うことで、1以上の主成分ベクトルを算出する工程と、
前記1以上の主成分ベクトルを用いて、変形オブジェクトの各辺の長さを算出する工程と、
前記複数の三次元オブジェクトと同一点数及び同一幾何学構造のポリゴンを用いて表現された対象オブジェクトについて、前記平均形状三次元オブジェクトの座標値を求める工程に代えて、該対象オブジェクトの各辺の長さと、前記変形オブジェクトの各辺の長さとの誤差二乗和が極小になる時の座標値を求める工程、
をコンピュータが実行することを特徴とする方法。 - 複数のポリゴンを用いて表現された、複数の三次元オブジェクトについて、前記ポリゴンの各頂点の角度平均値を算出する工程と、
前記複数の三次元オブジェクトと同一点数及び同一幾何学構造のポリゴンを用いて表現された対象オブジェクトについて、前記対象オブジェクトの各頂点の角度と前記各頂点の角度平均値との誤差二乗和が極小になる時の座標値を求め、求められた前記座標値を平均形状三次元オブジェクトの座標値とする工程、
をコンピュータが実行することを特徴とする、三次元オブジェクトの形状算出方法。 - 請求項5に記載の三次元オブジェクトの形状算出方法であって、さらに、
複数のポリゴンを用いて表現された、複数の三次元オブジェクトの各頂点の角度について主成分分析を行うことで、1以上の主成分ベクトルを算出する工程と、
前記1以上の主成分ベクトルを用いて、変形オブジェクトの各頂点の角度を算出する工程と、
前記複数の三次元オブジェクトと同一点数及び同一幾何学構造のポリゴンを用いて表現された対象オブジェクトについて、前記平均形状三次元オブジェクトの座標値を求める工程に代えて、前記対象オブジェクトの各頂点の角度と前記変形オブジェクトの各頂点の角度との誤差二乗和が極小になる時の座標値を求める工程、
をコンピュータが実行することを特徴とする方法。 - 複数のポリゴンを用いて表現された、複数の三次元オブジェクトについて、前記ポリゴンの各辺の長さの平均値を算出する工程と、
前記複数の三次元オブジェクトと同一点数及び同一幾何学構造のポリゴンを用いて表現された対象オブジェクトについて、該対象オブジェクトの各辺の長さと前記各辺の長さの平均値との誤差二乗和が極小になる時の座標値を求め、求められた前記座標値を平均形状三次元オブジェクトの座標値とする工程、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 請求項7に記載のプログラムであって、さらに、
複数のポリゴンを用いて表現された、複数の三次元オブジェクトの各辺について主成分分析を行うことで、1以上の主成分ベクトルを算出する工程と、
前記1以上の主成分ベクトルを用いて、変形オブジェクトの各辺の長さを算出する工程と、
前記複数の三次元オブジェクトと同一点数及び同一幾何学構造のポリゴンを用いて表現された対象オブジェクトについて、前記平均形状三次元オブジェクトの座標値を求める工程に代えて、該対象オブジェクトの各辺の長さと、前記変形オブジェクトの各辺の長さとの誤差二乗和が極小になる時の座標値を求める工程、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 複数のポリゴンを用いて表現された、複数の三次元オブジェクトについて、前記ポリゴンの各頂点の角度平均値を算出する工程と、
前記複数の三次元オブジェクトと同一点数及び同一幾何学構造のポリゴンを用いて表現された対象オブジェクトについて、前記対象オブジェクトの各頂点の角度と前記各頂点の角度平均値との誤差二乗和が極小になる時の座標値を求め、求められた前記座標値を平均形状三次元オブジェクトの座標値とする工程、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 請求項9に記載のプログラムであって、さらに、
複数のポリゴンを用いて表現された、複数の三次元オブジェクトの各頂点の角度について主成分分析を行うことで、1以上の主成分ベクトルを算出する工程と、
前記1以上の主成分ベクトルを用いて、変形オブジェクトの各頂点の角度を算出する工程と、
前記複数の三次元オブジェクトと同一点数及び同一幾何学構造のポリゴンを用いて表現された対象オブジェクトについて、前記平均形状三次元オブジェクトの座標値を求める工程に代えて、前記対象オブジェクトの各頂点の角度と前記変形オブジェクトの各頂点の角度との誤差二乗和が極小になる時の座標値を求める工程、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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