JP6868233B2 - 対称性可視化装置、対称性可視化方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、対称性可視化装置、その方法及びプログラムに関する。

人体の多くの部分は本来対称であることが理想とされており、対称性をモニタすることにより、体調判定や疾患の予兆を知ることができる場合がある。例えば、整体などの施術では、体の歪みを取ることにより症状が改善されることが少なくないが、歪の程度を定量的に確認したり、施術の前後での施術の効果の確認、経時的な歪みの変化の確認することは重要である。

そこで、歪みの判定を支援するためのシステムなどが種々提案されている。

その手法として、３次元ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像を利用して診断する方法があるが、一般的に、できる限り被ばくを避けたいという要望があり、整体では使用されることはない。

また、人の背形状をモニタリングする手法として、従来より、光の干渉縞を利用して背面形状を等高線状の縞画像として表示するモアレ法が用いられている。被検者の背形状に非対称がある場合、取得される縞画像には左右非対称な歪みが現れるため、縞情報を追跡することにより、非対称性を発見することができる。

しかし、対称を判定するためには、縞画像に現れる縞情報を追跡する必要があり、そこには人の判断が必要となる。判断するための手間がかかることに加え、結果が判断する人に依存する問題もあった。これらの問題を解決するため、縞画像に現れる濃度や周期性など画像処理により読み取り可能な特徴量を利用して非対称性を数値化するシステムが提案されている。（特許文献１）

特開２０１１−２５０９９８

しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、取得される縞画像の濃度情報を利用しているため、前記縞画像に対してフィルタ処理等の前処理を行った後、濃度測定をおこなっているものの、カメラの画質や環境ノイズ、被検者の着衣状況、肌の色などに影響を受け易く、再現性良く対称性を定量化することは困難である。

そのため、特許文献１に記載されたシステムであっても、環境や撮影条件に影響されずに対称性を定量的に把握することが困難である。特に、被検者の経時変化や施術やトレーニングの前後の変化を確認したい場合には、微妙な違いをモニタする必要があり、定量性に難があるシステムでは、被検者の変化の確認は困難となる。

また、特許文献１に記載されたシステムでは、モアレ法に基づいて縞画像が取得されていることから、例えば、被検者に脱衣を求めることや、被検者の配置や体勢について、基準位置および体勢に対して厳密な一致を求めることによる、計測時間が長くなること、などのモアレ法固有の問題は内在している。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、測定対象の対称性を数値出力し、数値情報を色画像として可視化する装置などを提供することを目的とする。

本発明に係る対称性可視化装置は、
測定対象表面の３次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得する第１形状情報取得部と、
前記測定対象表面の３次元座標データと、前記３次元座標データの矢状面を基準として前記３次元座標データと鏡像の関係にある反射対称３次元座標データを含む反射対称情報を取得する第２形状情報取得部と、
前記取得された測定対象表面の３次元座標データについて、前記取得された反射対称３次元座標データからの偏差の分布を取得する偏差分布取得部と、
前記取得された偏差の分布を出力する出力制御部とを備え、
前記出力制御部は、前記偏差に応じて予め定められた色で前記測定対象表面の３次元形状を彩色した画像であるカラーマップ画像によって、前記取得された偏差の分布を表示部に表示させる表示制御部を含み、
前記偏差分布取得部は、取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す３次元形状の各々で複数の対応する点を特定し、当該対応する点の間の各距離を前記偏差の分布として求める。
本発明に係る対称性可視化方法は、
測定対象表面の３次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得することと、
前記測定対象表面の３次元座標データと、前記３次元座標データの矢状面を基準として前記３次元座標データと鏡像の関係にある反射対称３次元座標データを含む反射対称情報を取得することと、
前記取得された測定対象表面の３次元座標データについて、前記取得された反射対称３次元座標データからの偏差の分布を取得することと、
前記偏差に応じて予め定められた色で前記測定対象表面の３次元形状を彩色した画像であるカラーマップ画像によって、前記取得された偏差の分布を表示部に表示させることとを含み、
前記偏差の分布を取得することでは、取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す３次元形状の各々で複数の対応する点を特定し、当該対応する点の間の各距離を前記偏差の分布として求める。
本発明に係るプログラムは、
コンピュータを、
測定対象表面の３次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得する第１形状情報取得部、
前記測定対象表面の３次元座標データと、前記３次元座標データの矢状面を基準として前記３次元座標データと鏡像の関係にある反射対称３次元座標データを含む反射対称情報を取得する第２形状情報取得部、
前記取得された測定対象表面の３次元座標データについて、前記取得された反射対称３次元座標データからの偏差の分布を取得する偏差分布取得部、
前記偏差に応じて予め定められた色で前記測定対象表面の３次元形状を彩色した画像であるカラーマップ画像によって、前記取得された偏差の分布を表示部に表示させる表示制御部、として機能させ、
前記偏差分布取得部を、取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す３次元形状の各々で複数の対応する点を特定し、当該対応する点の間の各距離を前記偏差の分布として求めるように機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、３Ｄスキャナなどの測定対象表面の３次元データを取得する形状情報取得機器を利用するため、脱衣を求めるといった測定対象表面の状態への制限が少ない。また、測定対象の表面の３次元形状の全体について、当該３次元形状の矢状面を基準として鏡像の関係にある３次元形状からの偏差の分布を取得する数学的手法に基づいてるため、再現性良く偏差分布を数値出力することができる。これにより、トレーナーや医師などが、表示部に表示された偏差の分布を参照することで、測定対象の表面全体について網羅的に局所的な歪みを一目で確認することができる。このように、局所的な歪み有無やその箇所を瞬時に特定することができるので、トレーニング方針や治療方針の決定を支援することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る対称性可視化装置の機能的な構成を示す図である。 実施の形態に係る第１形状情報取得部の機能的な構成を示す図である。 実施の形態に係る整合部の機能的な構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る対称性可視化処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る第１形状情報取得処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る偏差分布取得処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る整合処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る姿勢調整処理の流れを示すフローチャートである。 左右非対称の歪みを有する人の背中の偏差分布カラーマップ画像である。 左右非対称の歪みを有さない人の背中の偏差分布カラーマップ画像である。 人の足の後ろ側の偏差分布カラーマップ画像である。 本発明の一実施の形態に係る対称性可視化装置の物理的な構成の例を示す図である。

本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明の実施の形態に係る対称性可視化装置１００は、人や経済動物などの測定対象表面形状の対称性の度合いをカラーマップ表示するための装置である。対称性可視化装置１００は、機能的には図１に示すように、第１形状情報取得部１０１と、主軸取得部１０２と、矢状面取得部１０３と、第２形状情報取得部１０４と、偏差分布取得部１０５と、出力表示制御部１０８とを備える。

第１形状情報取得部１０１は、測定対象表面形状情報を取得する。測定対象表面情報は、測定対象の表面の３次元形状を示す情報である。本実施の形態に係る測定対象表面形状情報は、３次元座標を有する点群データを示す。測定対象表面は、典型的には、本来対称であることが望ましいとされる領域で、例として、人の顔や背中、胸部、臀部などが挙げられる。

詳細には、第１形状情報取得部１０１は、図２に示すように、全視野データ取得部１１２と、領域設定部１１３と、切出部１１４と、平滑化部１１５とを含む。

全視野データ取得部１１２は、測定対象データを含む全視野データを取得する。全視野データは、全視野データ取得部１１２により取得されたすべての３Ｄデータとカラー画像データである。測定対象データは、全視野データのうち、測定対象となる領域のみを切り出した３Ｄデータであり、３Ｄデータには３次元の座標情報と共にＲＧＢの色情報も含まれている。

３Ｄデータは、測定対象の３次元形状を複数の点で示す３次元点群データであって、例えば、３Ｄスキャナによって生成される。３Ｄスキャナとは、測定対象の表面の凹凸を検知し、検知した結果を示す３次元データを生成する装置である。カラー画像データは、測定対象のカラー画像を示すデータであって、例えば、カメラによって生成されてもよく、カラー画像と奥行画像とを同時に取得するＲＧＢ−Ｄカメラによってスキャンデータと同時に生成されてもよい。３Ｄスキャナは、一般的なワンショットタイプの３Ｄスキャナにより十分な密度の３Ｄデータが取得できるため、測定時間は瞬時（０．１秒以内）が実現できる。

領域設定部１１３では、全視野データ取得部１１２によって取得された全視野の３Ｄデータとカラー画像データに基づいて、測定対象となる領域を自動または手動で設定する。

領域設定部１１３では、全視野データのうち測定対象データを抽出する。

例えば、全視野データ取得部１１２によって取得された全視野データと予め定めた色相閾値とを比較することで領域を設定する。測定対象が青いシャツを着るという規定により３Ｄスキャナによるスキャンやカメラによる撮影が行われた場合、領域設定部１１３は、青色の領域を特定することで、測定対象領域を抽出することができる。すなわち、色相閾値には、例えば、青色に応じた色相の値が設定される。

もう一つの例としては、全視野データ取得部１１２によって取得された全視野データのうち特定領域、例えば視野の中心部、を含む３Ｄデータと一体とみなせる領域を測定対象領域として抽出することができる。

なお、領域特定部１１３により実行される処理は、図示しない入力部などによってユーザが手動で行ってもよい。

切出部１１４は、領域設定部１１３によって設定された測定対象領域に基づいて、全視野データ取得部１１２によって取得されたスキャンデータから測定対象の形状を示す複数の点を切り出す。

平滑化部１１６は、切出部１１４によって切り出された測定対象データに、メディアンフィルタ処理、移動平均フィルタ処理などの平滑化処理を施す。

図１を再び参照する。
主軸取得部１０２は、第１形状情報取得部１０１によって取得された測定対象形状情報が示す測定対象データについて主成分分析を施す。これによって、主軸取得部１０２は、測定対象データを構成する点群が有する３つの主軸を求める。

測定対象データを構成する点群が有する３つの主軸とは、測定対象表面形状情報が示す測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の第１主軸、第２主軸、第３主軸の各主軸に相当する主軸である。測定対象の第１主軸、第２主軸、第３主軸とは、測定対象の上下方向、左右方向、前後方向のそれぞれと平行な主軸である。

矢状面取得部１０３は、第１形状情報取得部１０１によって取得された測定対象表面形状情報が示す測定対象データ矢状面を求める。ここで、測定対象データ矢状面とは、測定対象表面形状情報が示す３次元形状の矢状面の一例であって、測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の矢状面に相当する面である。

詳細には、矢状面取得部１０３は、主軸取得部１０２によって求められた３つの主軸に基づいて、測定対象データの矢状面を求める。

なお、矢状面取得部１０３により取得される矢状面は、図示しない入力部などによってユーザが手動で設定してもよい。

第２形状情報取得部１０４は、反射対称情報を取得する。反射対称情報は、測定対象データと、この測定対象データの矢状面を基準として鏡像の関係にある３次元形状を示す情報である。

詳細には、第２形状情報取得部１０４は、第１形状情報取得部１０１によって取得された測定対象表面形状情報が示す測定対象データと矢状面取得部１０３によって求められた測定対象データの矢状面とに基づいて、反射対称情報を取得する。本実施の形態に係る反射対称情報は、反射対称データを示す。反射対称データは、測定対象データの矢状面を基準として、測定対象データと鏡像の関係にある３Ｄデータであり、３Ｄデータには３次元の座標情報とＲＧＢの色情報が含まれる。

偏差分布取得部１０５は、第１形状情報取得部１０１によって取得された測定対象表面形状情報が示す測定対象データと、第２形状情報取得部１０４によって取得された反射対称情報が示す反射対称データとの偏差の分布を取得する。

詳細には、偏差分布取得部１０５は、整合部１０６と偏差取得部１０７とを含み、測定対象データの全体と反射対称データとで複数の対応する点を特定し、これら対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。

整合部１０６は、測定対象データと反射対称データとの位置関係を整合させる。整合部１０６によって位置関係を整合される測定対象データと反射対称データとは、それぞれ、第１形状情報取得部１０１と第２形状情報取得部１０４とによって取得されたものである。

より詳細には、整合部１０６は、図３に示すように、姿勢調整部１１７と、データ調整部１１８とを含む。

姿勢調整部１１７は、測定対象データと反射対称データと各々において複数の特定点（例えば３つの特定点）を特定する。そして、姿勢調整部１１７は、３つの特定点が一致するように、測定対象データと反射対称データとの位置関係を調整する。これにより、測定対象データと反射対称データとの位置関係が、大まかに整合する。

より詳細には、姿勢調整部１１７は、第１独立点特定部１１９と、第２独立点特定部１２０と、独立点調整部１２１とを含む。

第１独立点特定部１１９は、測定対象データ上の複数の特定点を特定する。例えば、第１独立点特定部１１９は、測定対象データ上で近似絶対曲率が予め定められた閾値以上であり、かつ、予め定められた距離以上互いに離間している点を、特定点として特定する。

第２独立点特定部１２０は、反射対称データ上の複数の特定点を特定する。例えば、第２独立点特定部１２０は、反射対称データ上で近似絶対曲率が予め定められた閾値以上であり、かつ、予め定められた距離以上互いに離間している点を、特定点として特定する。

なお、測定対象データと反射対称データとの一方又は両方の特定点は、図示しない入力部などによって、ユーザによって指定されてもよい。

独立点調整部１２１は、第１独立点特定部１１９と第２独立点特定部１２０との各々で特定された複数の特定点同士を一致させるように、測定対象表面形状情報の位置姿勢を変換する。

データ調整部１１８は、姿勢調整部１１７での調整によって位置関係が大まかに整合した測定対象データと反射対称データとの位置関係をＩＣＰ（Ｉｎｔｅｒａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ）法により整合させる。これにより、測定対象データと反射対称データとの位置関係が、より精度よく整合する。

ＩＣＰ法を用いて測定対象データと反射対称データとを整合させた後に偏差分布を取得することにより、測定対象の傾きなど姿勢の違いによりデータが再現しないという問題が大幅に回避できる。そのため、例えば、人を測定対象とした場合の姿勢設定の厳密性が緩和できる。

図１を再び参照する。
偏差取得部１０７は、整合部１０６により反射対称データとの位置関係を整合させた測定対象データの全体について、その反射対称データからの偏差の分布を求める。

詳細には、偏差取得部１０７は、整合部１０６により位置関係を整合させた測定対象データと反射対称データとで複数の対応する点を特定し、この対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。

より詳細には、偏差取得部１０７は、測定対象データと反射対称データとで最も近くに位置する点の組み合わせを、複数の対応する点として特定する。本実施の形態では、測定対象データと反射対称データとに含まれる複数の頂点で、最も近くに位置する複数の頂点の組み合わせが、複数の対応する点として特定される。

そして、偏差取得部１０７は、特定した複数の対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。

出力制御部は１０８は、偏差取得部１０７で求められた偏差の分布を出力する。

ファイル出力部１０９は、偏差取得部１０７で求められた偏差の分布を数値データとしてファイル出力する。

例えば、ファイルはテキスト形式やＣＳＶ形式などの形式として出力される。

表示制御部１１０は、偏差取得部１０７で求められた偏差の分布の情報を表示部１１１に表示させる。表示部１１１は、表示制御部１１０の制御の下で、画像を表示する。

例えば、表示制御部１１０は、偏差取得部１０７によって取得された偏差の分布を、例えばカラーマップ画像によって表示部１１１に表示させる。カラーマップ画像とは、偏差に応じて予め定められた色で測定対象の表面の３次元形状が彩色された画像である。

また、例えば、表示制御部１１０は、図示しない入力部などによって、ユーザによって指定された枠をカラーマップ画像上に表示部１１１に表示させる。さらに、枠の頂点座標情報を表示部１１１に表示させてもよい。

また、表示制御部１１０は、出力制御部１０８の一例であり、表示部１１１は、画像出力の一例である。例えば、画像出力は、ディスプレイ、プリンタ、他の装置へデータを送信するための通信インタフェースなどである。

これまで、本発明の実施の形態１に係る対称性可視化装置１００の構成について説明した。ここから、本実施の形態に係る対称性可視化装置１００の動作の例について説明する。

対称性可視化装置１００は、図４に示す対称性可視化処理を実行する。対称性可視化処理は、測定対象表面の対称性を可視化するための処理である。対称性可視化処理は、例えば、ユーザが入力部（図示せず）を操作して所定の指示を与えることに応答して、開始される。ここで、入力部は、ユーザが入力するために操作する部位であり、ボタンなどで構成される。

第１形状情報取得部１０１は、測定対象表面形状情報を取得する（ステップＳ１０１）。

詳細には、図５に示すように、全視野データ取得部１１２は、測定対象の３Ｄスキャンデータとカラー画像データとを含む全視野データを取得する（ステップＳ１１１）。

領域設定部１１３は、ステップＳ１１１で取得した全視野データのカラー画像のうち、測定対象に対応する関心領域を設定する（ステップＳ１１２）。

切出部１１４は、ステップＳ１１２にて設定された関心領域に基づいて、ステップＳ１１１にて取得された３Ｄスキャンデータから測定対象の表面形状を示す複数の点を切り出す（ステップＳ１１３）。

例えば、切出部１１４は、領域設定部１１３によって設定された関心領域を示す測定対象データを取得する。切出部１１４は、３Ｄスキャンデータに含まれる複数の点のうち、取得した測定対象領域情報が示す領域に含まれる点を３Ｄスキャンデータから抽出する。

平滑化部１１６は、ステップＳ１１３にて生成された測定対象データに平滑化処理を施す（ステップＳ１１４）。

平滑化部１１６は、平滑化処理を施した測定対象データを示す測定対象の表面形状情報を出力する（ステップＳ１１５）。

主軸取得部１０２は、ステップＳ１０１にて取得された測定対象データについて主成分分析を施し、これによって、測定対象データの３つの主軸を求める（ステップＳ１０２）。

例えば、主軸取得部１０２は、測定対象データの点群について主成分分析を行うことによって、測定対象データの３つの主軸を求める。

詳細には例えば、主軸取得部１０２は、測定対象データ上の複数点の座標値について、分散共分散行列の固有ベクトルを３つの主軸として求める。

測定対象データ上の座標範囲は、通常、上下方向、左右方向、前後方向の順で広い。

そのため、分散共分散行列の固有値のうち、最大の固有値に対応するベクトルが、測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の第１主軸に相当する主軸として求められる。分散共分散行列の固有値のうち、２番目に大きい固有値に対応するベクトルが、測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の第２主軸に相当する主軸として求められる。分散共分散行列の固有値のうち、最小の固有値に対応するベクトルが、測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の第３主軸に相当する主軸として求められる。

なお、主軸取得部１０２は、少なくとも、第１主軸及び第３主軸に相当する２つの主軸を求めればよい。この場合、矢状面取得部１０３は、主軸取得部１０２によって求められた２つの主軸に基づいて、測定対象データの矢状面を求めるとよい。これにより、３つの軸を求める場合よりも、演算量が少なくなるので、処理を早くすることができる。

矢状面取得部１０３は、ステップＳ１０２によって求められた３つの主軸に基づいて、測定対象データの矢状面を求める（ステップＳ１０３）。

矢状面は、図示しない入力部などによってユーザが手動で設定してもよい。

第２形状情報取得部１０４は、ステップＳ１０１にて取得された測定対象データとステップＳ１０３にて求められた矢状面とに基づいて、反射対称データを示す反射対称情報を取得する（ステップＳ１０４）。

例えば、第２形状情報取得部１０４は、測定対象データを、その矢状面で鏡像変換することによって反射対称データを作成する。

なお、例えば、反射対称データと測定対象データとで冠状面に垂直な方向に対応する点が存在せず、その結果、測定対象データに対応する点を反射対称データ上に特定できない場合、反射対称データは、外挿補完などによって拡張されてもよい。

偏差分布取得部１０５は、ステップＳ１０１にて取得された測定対象表面形状情報が示す測定対象データの全体について、ステップＳ１０４にて取得された反射対称情報が示す反射対称データからの偏差の分布を取得する（ステップＳ１０５）。

詳細には、図７に示すように、整合部１０６は、ステップＳ１０１とＳ１０４とのそれぞれで取得された情報が示す測定対象データと反射対称データとの位置関係を整合させる。（ステップＳ１２１）。

より詳細には、図８に示すように、姿勢調整部１１７が、測定対象データと反射対称データとの各々における複数の特定点に基づいて、測定対象データと反射対称データとの姿勢を調整する（ステップＳ１３１）。

より詳細には、図９に示すように、第１独立点特定部１１９は、測定対象データにおいて、例えば３つの特定点を特定する（ステップＳ１４１）。また、第２独立点特定部１２０は、反射対称データにおいて、例えば３つの特定点を特定する（ステップＳ１４２）。独立点調整部１２１は、ステップＳ１４１及びステップＳ１４２で特定した各点の位置が一致するように、測定対象データと反射対称データとの姿勢を調整する（ステップＳ１４３）。

図８に示す整合処理に戻り、データ調整部１１８は、ステップＳ１３１にて位置関係が整合した測定対象データと反射対称データとの位置関係をＩＣＰ法により調整する（ステップＳ１３２）。これにより、測定対象データと反射対称データとの位置関係が、より精度よく整合する。

図７に示す偏差分布取得処理に戻り、偏差取得部１０７は、ステップＳ１３２にて反射対称データとの位置関係を整合させた測定対象データの全体について、その反射対称データからの各偏差を求める（ステップＳ１２２）。

出力制御部１０８は、ステップＳ１０５にて求められた偏差の分布を、出力する。偏差分布は、例えば、表示制御部１１０を介した表示部１１０による画像出力、または、ファイル出力部１０９によるファイル出力により出力される。

表示制御部１１０は、ステップＳ１０５にて求められた偏差の分布を、例えばカラーマップ画像によって表示部１１１に表示させる。これにより、表示部１１１は、測定対象の表面における偏差の分布を、カラーマップ画像によって表示する。これによって表示される偏差の分布の例を図９〜図１１に示す。

図９は、左右非対称の歪みを有する人の背中を測定した偏差分布をカラーマップ画像で表示した例、図１０は、左右非対称の歪みを有さない人の背中を測定した偏差分布をカラーマップ画像で表示した例、図１１は、人の足の後ろ側を測定した偏差分布をカラーマップ画像で表示した例である。

本実施の形態に係る対称性可視化装置１００は、物理的には図１３に示すように、ＣＰＵ（Ｃｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１００１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１００２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１００３、フラッシュメモリ１００４、通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１００５、液晶パネル１００６などから構成され、これらが内部バス１００７により通信可能に接続されている。このような対称性可視化装置１００は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートホンである。

対称性可視化装置１００が備える各機能は、例えば、ＣＰＵ１００１が予めインストールされたソフトウェア・プログラム（単に、「プログラム」ともいう。）を、ＲＡＭ１００２をワークスペースとして実行することによって実現される。

なお、プログラムは、フラッシュメモリ、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に格納して配布されてもよく、インターネットなどの有線、無線又はこれらを組み合わせた通信ネットワークを介して配信されてもよい。

詳細には例えば、第１形状情報取得部１０１、主軸取得部１０２、矢状面取得部１０３、第２形状情報取得部１０４、偏差分布取得部１０５、出力制御部１０８、表示制御部１１０の機能は、上述のようにプログラムを実行するＣＰＵ１００１などにより実現される。

表示部１１１の機能は、液晶パネル１００６などにより実現される。

なお、対称性可視化装置１００は、上述のような物理的な構成を備える３Ｄスキャナであってもよい。この場合、対称性可視化装置１００は、自身の動作によって、スキャンデータを取得することができる。

これまで、本発明の実施の形態について説明した。

本発明によれば、測定対象の３次元形状と、当該３次元形状の矢状面を基準として鏡像の関係にある３次元形状との偏差の分布に基づいて得られる情報を表示部１１１に表示させる。これにより、トレーナや医師などは、表示部１１１に表示された偏差分布を参照することで、測定対象の表面における局所的な歪みを観察することができる。このように、局所的な歪みの発見を支援することができるので、トレーニング方針の決定や疾病の早期発見を支援することが可能になる。

本実施の形態によれば、測定対象の表面の３次元形状を示す測定対象データと測定対象の表面に応じた反射対称データを取得する。そして、測定対象データの全体について求めた反射対称データからの偏差の分布を表示させる。これにより、トレーナや医師などは、表示部に表示された偏差の分布を参照することで、測定対象について網羅的に局所的な歪みを観察することができる。さらには、ファイル出力された偏差分布データを活用することで、より高度な解析が可能となる。

また、測定対象データは、一般的な３Ｄスキャナなどを利用して取得することができる。そのため、大掛かりな装置、放射線などを利用する必要がない。従って、構成が簡易で、かつ、低侵襲性の対称性可視化装置１００を提供することが可能になる。

偏差取得部１０７は、整合させた測定対象データと反射対称データとで複数の対応する点を特定し、対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。

詳細には、本実施の形態に係る偏差取得部１０７は、測定対象データを構成する複数の頂点と反射対称データを構成する複数の頂点とで最も近くに位置する頂点の組み合わせを複数の対応する点として特定する。そして、偏差取得部１０７は、特定した対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。

このような距離によって、測定対象全体についての偏差の分布を容易に得ることが可能になる。

第２形状情報取得部１０４は、測定対象データとその矢状面とに基づいて、反射対称データを取得する。これにより、測定対象データに応じた反射対称データを容易に得ることが可能になる。

表示制御部１１０は、偏差に応じて予め定められた色で測定対象表面の画像を彩色したカラーマップ画像によって、偏差の分布を表示部１１１に表示させる。これにより、トレーナや医師などは、測定対象の平面の立体的な形状の歪みを容易に把握することができる。

第１形状情報取得部１０１は、測定対象のカラー画像に基づいて、測定対象の３Ｄスキャンデータから、測定対象を切り出すことによって、測定対象データを生成する。これにより、測定対象データを自動的に取得することができる。３Ｄスキャンデータ及びカラー画像は、３Ｄスキャナやカメラを利用して容易に取得することができるので、測定対象全体についての偏差の分布を容易に得ることが可能になる。

整合部１０６は、特定点に基づいて測定対象データと反射対称データとの位置関係を整合させた後、ＩＣＰ法により、測定対象データと反射対称データとの位置関係を整合させる。これにより、測定対象データと反射対称データとの位置関係を自動的に正確に整合させることができるので、測定対象全体についての偏差の分布を容易に得ることが可能になる。

特にこれによって、測定対象データを取得するための３Ｄスキャナなどに対する測定対象の位置や姿勢に厳密に依存することなく、正確な偏差の分布を得ることができる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、この実施の形態に限られない。例えば、本発明は、以下のように変形されてもよく、実施の形態及び変形例の一部又は全部を適宜組み合わせた形態、その形態に適宜変更を加えた形態をも含む。

（変形例１）

第１形状情報取得部１０１は、さらに、測定対象を配置するためのガイドとしての矩形枠を予め保持する第２画像抽出部（図示せず）を含んでもよい。この場合、第２画像抽出部は、平滑化部１１６から出力された測定対象表面形状情報のうち、その矩形枠の中の情報を測定対象表面形状情報として出力してもよい。
（変形例２）

表示制御部１１０は、偏差取得部１０７で求められた偏差の分布に基づいた解析情報、例えば、特定の領域内の偏差量の総和や、最大または最小偏差量を与える座標情報、ピーク位置の座標情報などを、表示部１１１に表示させてもよい。

本発明は、対象物、例えば人の背中などの非対称性の歪みが、経時的な、または施術やトレーニングの前後での変化が生じた場合、非対称性の程度を可視化し、トレーナや医師などを支援するための装置などに有用である。

１００ 対称性可視化装置
１０１ 第１形状情報取得部
１０２ 主軸取得部
１０３ 矢状面取得部
１０４ 第２形状情報取得部
１０５ 偏差分布取得部
１０６ 整合部
１０７ 偏差取得部
１０８ 出力制御部
１０９ ファイル出力部
１１０ 表示制御部
１１１ 表示部
１１２ 全視野データ取得部
１１３ 領域特定部
１１４ 切出部
１１５ 平滑化部
１１７ 姿勢調整部
１１８ データ調整部
１１９ 第１独立点特定部
１２０ 第２独立点特定部
１２１ 独立点調整部

Claims (9)

1. 測定対象表面の３次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得する第１形状情報取得部と、
   前記測定対象表面の３次元座標データと、前記３次元座標データの矢状面を基準として前記３次元座標データと鏡像の関係にある反射対称３次元座標データを含む反射対称情報を取得する第２形状情報取得部と、
   前記取得された測定対象表面の３次元座標データについて、前記取得された反射対称３次元座標データからの偏差の分布を取得する偏差分布取得部と、
   前記取得された偏差の分布を出力する出力制御部とを備え、
   前記出力制御部は、前記偏差に応じて予め定められた色で前記測定対象表面の３次元形状を彩色した画像であるカラーマップ画像によって、前記取得された偏差の分布を表示部に表示させる表示制御部を含み、
   前記偏差分布取得部は、取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す３次元形状の各々で複数の対応する点を特定し、当該対応する点の間の各距離を前記偏差の分布として求める
   ことを特徴とする対称性可視化装置。
2. 前記出力制御部は、前記取得された偏差の分布を数値データとしてファイル出力するファイル出力部をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の対称性可視化装置。
3. 前記偏差分布取得部は、取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す３次元形状の各々に含まれる複数の点で最も近くに位置する点の組み合わせを前記複数の対応する点として特定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の対称性可視化装置。
4. 前記偏差分布取得部は、前記測定対象表面形状情報及び前記反射対称情報のうちの一方の情報が示す３次元形状上の複数の点と、前記測定対象表面形状情報及び前記反射対称情報のうちの他方の情報が示す３次元形状上において、前記一方の情報が示す３次元形状上の複数の点のそれぞれから冠状面に垂直な方向に位置する複数の点との組み合わせを、前記複数の対応する点として特定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の対称性可視化装置。
5. 前記取得された測定対象表面形状情報が示す３次元形状の矢状面を求める矢状面取得部をさらに備え、
   前記第２形状情報取得部は、取得された前記測定対象表面形状情報が示す３次元形状と前記求められた矢状面とに基づいて、前記反射対称情報を取得する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の対称性可視化装置。
6. 前記取得された測定対象表面形状情報が示す３次元形状について主成分分析を施すことによって、前記測定対象表面形状情報が示す３次元形状上の点群が存在する空間において、前記測定対象表面の上下方向及び前後方向のそれぞれと平行な第１主軸及び第３主軸に相当する２つの主軸を求める主軸取得部をさらに備え、
   前記矢状面取得部は、前記求められた２つの主軸に基づいて、取得された前記測定対象表面形状情報が示す３次元形状の矢状面を求める
   ことを特徴とする請求項５に記載の対称性可視化装置。
7. 前記偏差分布取得部は、
   取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す３次元形状の各々の位置関係を整合させる整合部と、
   前記反射対称情報が示す３次元形状との位置関係を整合させた、測定対象表面形状情報が示す３次元形状の全体について、前記反射対称情報が示す３次元形状からの偏差の分布を求める偏差取得部とを含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の対称性可視化装置。
8. 測定対象表面の３次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得することと、
   前記測定対象表面の３次元座標データと、前記３次元座標データの矢状面を基準として前記３次元座標データと鏡像の関係にある反射対称３次元座標データを含む反射対称情報を取得することと、
   前記取得された測定対象表面の３次元座標データについて、前記取得された反射対称３次元座標データからの偏差の分布を取得することと、
   前記偏差に応じて予め定められた色で前記測定対象表面の３次元形状を彩色した画像であるカラーマップ画像によって、前記取得された偏差の分布を表示部に表示させることとを含み、
   前記偏差の分布を取得することでは、取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す３次元形状の各々で複数の対応する点を特定し、当該対応する点の間の各距離を前記偏差の分布として求める
   ことを特徴とする対称性可視化方法。
9. コンピュータを、
   測定対象表面の３次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得する第１形状情報取得部、
   前記測定対象表面の３次元座標データと、前記３次元座標データの矢状面を基準として前記３次元座標データと鏡像の関係にある反射対称３次元座標データを含む反射対称情報を取得する第２形状情報取得部、
   前記取得された測定対象表面の３次元座標データについて、前記取得された反射対称３次元座標データからの偏差の分布を取得する偏差分布取得部、
   前記偏差に応じて予め定められた色で前記測定対象表面の３次元形状を彩色した画像であるカラーマップ画像によって、前記取得された偏差の分布を表示部に表示させる表示制御部、として機能させ、
   前記偏差分布取得部を、取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す３次元形状の各々で複数の対応する点を特定し、当該対応する点の間の各距離を前記偏差の分布として求めるように機能させるためのプログラム。

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