JP6897048B2 - 補装具装着部形状取得方法及び補装具装着部形状取得システム - Google Patents
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この補装具を作成する際、利用する人間の装着における違和感、あるいは擦れなどを低減して装着感を向上させるため、装着する人間毎に、補装具を装着する部位の形状に、作成する補装具の形状を対応させる(フィットさせる)必要がある。
このため、通常は、補装具を装着する部位の形状の型(陽性モデル)を取り、この陽性モデルに対応させて補装具を作成している(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。
また、陰性モデルは、ギブスが固化した後、部位から取り外す際にギブスを切断するため、実際の部位の形状と誤差を有することとなり、正確な陽性モデルを生成できない場合がある。
本発明の補装具装着部形状取得方法は、補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、同一の繰り返しがない不規則な模様と凹凸とが表面全体に設けられ、前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着する装着過程と、計測用衣類の外周面に沿う、前記装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる撮像画像を、単眼の撮像装置により複数枚撮像する撮像過程と、前記模様と凹凸とを用いて、複数の前記撮像画像間の対応する画素のマッチングを行なうことで前記装着部の3次元形状を生成する生成過程とを含むことを特徴とする。
本発明の補装具装着部形状取得方法は、補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、同一の繰り返しがない不規則な模様が表面全体に設けられ、前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着する装着過程と、計測用衣類の外周面に沿う、前記装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる撮像画像を、単眼の撮像装置により複数枚撮像する撮像過程と、前記撮像画像の解像度を低減させて、低解像度画像を生成する低解像度化過程と、前記低解像度画像間における画素の各々のマッチングにより、前記装着部のプレビュー用3次元形状を生成するプレビュー用3次元形状生成過程と、前記プレビュー用3次元形状を表示して、前記装着部の3次元形状を生成するために前記計測用衣類の全体の範囲が撮像されているか否かの判定を行う撮像判定過程と、前記計測用衣類の全体の範囲が撮像されていると判定された場合、前記模様を用いて、複数の前記撮像画像間の対応する画素のマッチングを行なうことで前記装着部の3次元形状を生成する生成過程とを含むことを特徴とする。
以下、本発明の第1の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。図1において、補装具装着部形状取得システム1は、補装具装着部形状取得装置10と、計測用衣類2とを含んでいる。
補装具装着部形状取得装置10は、制御部11、カメラパラメータ推定部12、マッチング処理部13、スケール設定部14、3次元形状生成部15及び記憶部16の各々を備えている。
制御部11は、撮像装置3から、この撮像装置3が撮像した撮像画像のデータを入力し、記憶部16に対して書き込んで記憶させる。撮像装置3は、スマートフォンなどを含むカメラ機能を有する携帯端末、あるいは単眼のデジタルカメラなどである。
また、スケール設定用マーカ2Aは、計測用衣類2に付加される点群から容易に抽出できるように、計測用衣類2の模様に用いている色に対して補色となる色を用いて、視認し易く作成されている。ここで、スケール設定用マーカ2Aにおける特徴点となるマーカのピッチの寸法が数cm、例えば5cmとして設定されており(既知の値として示されており)、この間に3次元空間における点群間の距離のスケールを、実際の寸法のスケールに合わせるために用いられる。
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16に記憶されている撮像画像の各々を読み出し、SFM(Structure from Motion)の手法を用いて、撮像装置3のカメラパラメータ(外部パラメータと内部パラメータとを含む)と、それぞれの撮像画像が撮像された撮像装置3の移動前後の位置及び撮像方向とを推定する。カメラパラメータ推定部12は、例えば、撮像画像間の対応する模様及び凹凸における特徴点を抽出し、それぞれの特徴量により特徴点の対応付けを行なうことにより、3次元空間における移動前後の相対的な位置及び撮像方向とを推定する。
3次元形状生成部15は、スケール設定部14が実際の寸法のスケールに合わせた点群をポリゴンメッシュ化することにより、装着部の3次元形状を生成する。3次元形状生成部15は、生成した装着部の3次元形状(陽性モデル)を記憶部16に書き込んで記憶させる。
また、制御部11は、3次元形状の生成の負荷(特にマッチング処理部13の負荷)を低減するため、記憶部16に記憶されている撮像画像の各々の解像度を低減する構成としても良い。ここで、解像度の低減は、例えば4画素の画素値を平均化して、新たに1画素とする処理を行なうことにより実現する。
ステップS101:
計測者は、患者に対して、補装具を装着させる装着部に対して、補装具が装着される領域全てが覆われて、覆われた装着部に密着するように、計測用衣類2にしわが寄らない状態で着用させる。
計測者は、装着部に着用させた計測用衣類2に対して、全体が露出される状態でスケール設定用マーカ2Aを付加する。
計測者は、図3に示すように、円400上を所定の速度で移動させつつ、連射を行なうことにより、撮像装置3により患者の装着部に着用させた計測用衣類2の撮像画像を、異なる撮像位置及び撮像方向から撮像する。例えば、計測者はカメラを円400上を移動させて、所定の一定の間隔において40枚の撮像画像を撮像する。
ステップS201:
制御部11は、撮像装置3から、撮像装置3が計測用衣類2を時系列に撮像した撮像画像を順次読み込み、記憶部16に対して書き込んで記憶させる。このとき、制御部11に対して、撮像装置3から供給される撮像画像を間引きして、撮像画像の枚数を低減させて記憶部16に対して時系列に書き込んで記憶させても良い。
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16に記憶されている撮像画像を時系列の順番に読出し、SFMの手法を用いて、撮像装置3のカメラパラメータと、それぞれの撮像画像が撮像された際の撮像装置3の移動前後の撮像位置及び撮像方向とを推定する。
そして、カメラパラメータ推定部12は、カメラパラメータ推定部12が推定した撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを記憶部16に対して書き込んで記憶させる。
マッチング処理部13は、時系列に撮像された撮像画像と、撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを、記憶部16から順次読み出す。
マッチング処理部13は、撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを用いた撮像画像間のテンプレートマッチングにより、3次元空間における装着部全体の3次元形状を示す点群を生成する。
そして、マッチング処理部13は、生成した点群を記憶部16に対して書き込んで記憶させる。
スケール設定部14は、記憶部16からマッチング処理部13が生成した点群を読み出し、この点群からスケール設定用マーカ2Aに対応する点群を抽出し、マーク間の既知の寸法に対応して、3次元空間における3次元形状を示す点群の各点間の距離を実際の寸法のスケールに合わせる。
そして、スケール設定部14は、スケールを設定した点群を記憶部16に対して書き込んで記憶させる。
3次元形状生成部15は、記憶部16からスケールが設定された点群を読み出し、点群の各点を用いてポリゴンメッシュ化する。
そして、3次元形状生成部15は、点群からポリゴンメッシュを生成することにより、スムーズな装着部の3次元形状を生成する。この生成された3次元形状が、補装具を作成する際に用いられる陽性モデルとして用いられる。
この後、例えば、3次元プリンタなどに対し、この3次元形状のデータを供給することにより、補装具を作成することになる。
また、本実施形態によれば、装着部における計測用衣類の撮像画像から陽性モデルを生成するため、従来のように、陽性モデルを生成するためのギブス(陰性モデル)が固化した後、部位から取り外す際にギブスを切断することによる実際の部位の形状と誤差の発生を抑制することが可能となり、装着部の正確な陽性モデルを生成できる。
さらに、本実施形態においては、制御部11が撮像装置3から供給される撮像画像の各々の画素の平均化を行ない解像度の低減を行なっていたが、撮像装置3にインストールしているアプリケーションが解像度の低減を行なう解像度低減処理部として機能する構成としてもよい。この構成の場合、制御部11から撮像画像を送信する制御信号が供給された場合、上記解像度低減処理部が撮像画像の画素の平均化を行ない解像度を低減させ、制御部11に対して供給する。
以下、本発明の第2の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。図6は、本発明の一実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。図6において、補装具装着部形状取得システム1Aは、補装具装着部形状取得装置10Aと、計測用衣類2とを含んでいる。
補装具装着部形状取得装置10Aは、制御部11、カメラパラメータ推定部12、マッチング処理部13、スケール設定部14、3次元形状生成部15、記憶部16及びプレビュー確認処理部17の各々を備えている。図6においては、第1の実施形態と同様の構成に対しては同一の符号を付してある。以下、第1の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。
プレビュー確認処理部17は、陽性モデルとしての3次元形状を作成するための撮像画像が得られているか否かの確認処理を行なう。特に、スケールの設定ができないと陽性モデルが完成されないため、スケール設定用マーカ2Aに対応する画像が撮像画像に含まれているか否かを確認する。
図7は、第2の実施形態におけるプレビュー用3次元形状を用いた撮像画像の確認処理の動作例を示すフローチャートである。
プレビュー確認処理部17は、制御部11に対して記憶部16に記憶されている撮像画像の解像度の低減を指示する。これにより、制御部11は、記憶部16から撮像画像を読み出し、例えば、4×4の16個の画素の平均値を取得して、各撮像画像の解像度を1/16に低減して低解像度画像を生成する。
そして、制御部11は、プレビュー用3次元形状の作成に用いるため、生成した低解像度画像を、この低解像度画像を生成した撮像画像を読み出す際の時系列の順番に対応させて記憶部16に対して書き込んで記憶させる。
プレビュー確認処理部17は、カメラパラメータ推定部12に対して、低解像度画像を用いて、撮像装置3のカメラパラメータと、低解像度画像の各々の撮像位置及び撮像方向との推定を指示する。
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16から低解像度画像を時系列の順番に読み出し、第1の実施形態の場合と同様に、撮像装置3のカメラパラメータと、低解像度画像の各々の撮像位置及び撮像方向をSFMの手法により推定する。
プレビュー確認処理部17は、マッチング処理部13に対して、制御部11が生成した低解像度画像を用いた、プレビュー用3次元形状を示す点群の生成を指示する。
マッチング処理部13は、低解像度画像間における各画素のテンプレートマッチングにより、装着部のプレビュー用3次元形状を示す点群を生成する。
プレビュー確認処理部17は、3次元形状生成部15に対して、マッチング処理部13が低解像度画像の各々から生成した点群をレンダリングすることで、プレビュー用3次元形状の画像の生成を指示する。
そして、プレビュー確認処理部17は、撮像装置3の表示画面に対し、3次元形状生成部15が生成したプレビュー用3次元形状の画像を表示する。
計測者は、撮像装置3の表示画面において、3次元空間におけるプレビュー用3次元形状の観察位置を変えつつ、プレビュー用3次元形状の画像を観察する。
そして、計測者は、プレビュー3次元形状が、装着部に着用させた計測用衣類2の全体が含まれた十分な形状か否か、すなわち、撮像画像の各々が装着部の3次元形状(陽性モデル)を生成するために十分な撮像範囲を撮像した画像か否かの判定を行なう。
このとき、計測者は、プレビュー3次元形状が計測用衣類2の全体を含む十分な形状である場合、処理をステップS306へ進める。一方、計測者は、プレビュー3次元形状が計測用衣類2の全体を含む十分な形状でない場合、処理をステップS307へ進める。
計測者は、第1の実施形態における図5に示すフローチャートにおける装着部の3次元形状の生成の処理を、補装具装着部形状取得システム1Aに対して実行させる。この3次元形状を生成する説明はすでに第1の実施形態で行なっているため、再度の説明を省略する。
計測者は、第1の実施形態における図4に示すフローチャートにおける補装具の装着部の撮像画像を撮像する処理を再度行なう。この装着部の撮像画像を撮像する処理の説明はすでに第1の実施形態におけるステップS103などにおいて行なっているため、再度の説明を省略する。
以下、本発明の第3の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。図8は、本発明の一実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。図8において、補装具装着部形状取得システム1Bは、補装具装着部形状取得装置10Bと、計測用衣類2とを含んでいる。
補装具装着部形状取得装置10Bは、制御部11、カメラパラメータ推定部12、マッチング処理部13、スケール設定部14、3次元形状生成部15、記憶部16及び点群合成部18の各々を備えている。図8においては、第1の実施形態と同様の構成に対しては同一の符号を付してある。以下、第1の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。
計測用衣類2は、第1の実施形態と同様に、細かい不規則な模様と、取得する3次元形状に影響を与えない程度の高低を有する凹凸とが設けられている。
そして、後述するように、点群合成部18は、円弧451上の位置で撮像された撮像画像から生成された部分点群と、円弧452上の位置で撮像された撮像画像から生成された部分点群とを、位置合わせ用マーカ2Bにより位置合わせをして合成し、装着部全体の3次元形状を示す点群を生成する。
ステップS401:
計測者は、患者に対して、補装具を装着させる装着部に対して、補装具が装着される領域全てが覆われて、覆われた装着部に密着するように、計測用衣類2にしわが寄らない状態で着用させる。
計測者は、装着部に着用させた計測用衣類2に対して、全体が露出される状態でスケール設定用マーカ2Aを付加する。
図10において、円弧451上及び円弧452上の各々で撮像する際、作成される点群の座標系が異なるため、それぞれの座標系において寸法のスケールを実際の寸法のスケールに設定するため、円弧451上及び円弧452上それぞれの座標系に対応したスケール設定用マーカ2Aを、計測用衣類2に付加する。
図10で示したように、円弧451上及び円弧452上の各々で分割して計測用衣類2を撮像するため、患者200の装着部250の正面(患者200の顔のある面)と後面(患者200の背中のある面)との各々にスケール設定用マーカ2Aを付加することになる。
計測者は、装着部の撮像画像の撮像を行なう際、障害物により撮像を行えない範囲に対応した、装着部に着用させた計測用衣類2の位置に対して、位置合わせ用マーカ2Bを付加する。
すなわち、図10において、円弧451上及び円弧452上の各々で撮像する際、作成される点群の座標系が異なるため、それぞれの座標系における点群の位置合わせに用いるため、円弧451と円弧452との間の領域461及び領域462の各々に対向する、計測用衣類2の位置に位置合わせ用マーカ2Bを付加する。
図12(a)において示されるように、患者200の装着部250の正面において、領域461及び領域462の各々に対向する位置として、例えば、脇腹部に対応する計測用衣類2の位置に対して、位置合わせ用マーカ2Bを付加する。図12(b)においても同様である。
計測者は、障害物を避けて、円弧451上及び円弧452上の各々で、撮像装置3を移動させつつ、計測用衣類2が着用された装着部250の撮像画像の撮像を行なう。また、計測者は、円弧451上及び円弧452上の各々における撮像は、第1の実施形態の撮像と同様に、撮像位置が所定の一定の間隔となるように行なう。例えば、計測者は、図10に示すように、円弧451上及び円弧452上の各々において所定の速度で移動させつつ、連射を行なうことにより、撮像装置3により患者の装着部に着用させた計測用衣類2の撮像画像を、異なる撮像位置及び撮像方向から撮像する。
ここで、円弧451上及び円弧452上の各々で撮像された撮像画像は、それぞれ円弧451上で撮像された第1撮像画像群と、円弧452上で撮像された第2撮像画像群とにそれぞれ分割してグルーピングされる。例えば、計測者は撮像装置3を円弧451上で移動させて、所定の一定の間隔において20枚の撮像画像(第1撮像画像群)を撮像し、撮像装置3を円弧452上で移動させて、所定の一定の間隔において20枚の撮像画像(第2撮像画像群)を撮像する。
ステップS501:
制御部11は、撮像装置3から、撮像装置3が計測用衣類2を円弧451上及び円弧452上の各々において撮像した第1撮像画像群、第2撮像画像群それぞれを読み込む。このとき、制御部11は、時系列に撮像した順番に、第1撮像画像群の撮像画像の各々を読む込んだ後、時系列に撮像した順番に、第2撮像画像群の撮像画像の各々を読み込む。
このとき、制御部11に対して、撮像装置3から供給される撮像画像を間引きして、撮像画像の枚数を低減させて記憶部16に対して時系列に書き込んで記憶させても良い。
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16に記憶されている第1撮像画像群の撮像画像を時系列の順番に読出し、SFMの手法を用いて、円弧451上の撮像における撮像装置3のカメラパラメータと、それぞれの撮像画像が撮像された際の撮像装置3の移動前後の撮像位置及び撮像方向とを推定する。
そして、カメラパラメータ推定部12は、第1撮像画像群を用いてカメラパラメータ推定部12が推定した、円弧451上での撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを記憶部16に対して、第1撮像画像群に対応させて書き込んで記憶させる。
そして、カメラパラメータ推定部12は、第2撮像画像群を用いてカメラパラメータ推定部12が推定した、円弧452上での撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを記憶部16に対して、第2撮像画像群に対応させて書き込んで記憶させる。
マッチング処理部13は、第1撮像画像群における時系列に撮像された撮像画像と、第1撮像画像群に対応した撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを、記憶部16から順次読み出す。
そして、マッチング処理部13は、第1撮像画像群に対応した撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを用い、第1撮像画像群における撮像画像間のテンプレートマッチングにより、第1撮像画像群の撮像画像で撮像された装着部の3次元形状を示す3次元空間(第1の3次元座標系)における第1分割点群を生成する。
そして、マッチング処理部13は、第2撮像画像群に対応した撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを用い、第2撮像画像群における撮像画像間のテンプレートマッチングにより、第2撮像画像群の撮像画像で撮像された装着部の3次元形状を示す3次元空間(第2の3次元座標系)における第2分割点群を生成する。
また、マッチング処理部13は、円弧451上及び円弧452上の各々で撮像した第1撮像画像群、第2撮像画像群それぞれから生成した第1分割点群、第2分割点群を、第1撮像画像群、第2撮像画像群の各々に対応付けて記憶部16に対して書き込んで記憶させる。
スケール設定部14は、記憶部16からマッチング処理部13が生成した第1分割点群を読み出し、この第1分割点群からスケール設定用マーカ2A_1に対応する点群を抽出し、マーク間の既知の寸法に対応して、3次元空間(第1の3次元座標系)における3次元形状を示す第1分割点群の各点間の距離を実際の寸法のスケールに合わせる。
また、スケール設定部14は、記憶部16からマッチング処理部13が生成した第2分割点群を読み出し、この第2分割点群からスケール設定用マーカ2A_2に対応する点群を抽出し、マーク間の既知の寸法に対応して、3次元空間(第2の3次元座標系)における3次元形状を示す第2分割点群の各点間の距離を実際の寸法のスケールに合わせる。
そして、スケール設定部14は、スケールを設定した第1分割点群及び第2分割点群の各々を記憶部16に対して書き込んで記憶させる(上書きする)。
点群合成部18は、第1分割点群及び第2分割点群の各々を記憶部16から読み出す。そして、点群合成部18は、読み出した第1分割点群と第2分割点群とを、ICP(iterative closest point)アルゴリズムを用いて合成し、装着部全体の3次元形状を示す点群を生成する。このとき、点群合成部18は、第1分割点群の第1の3次元座標系において、第1分割点群に対して第2分割点群を回転及び平行移動を行なわせて(第2分割点群の座標変換を行ない)、第1分割点群及び第2分割点群の位置合わせを行なう。
一方、図14(b)は、第2分割点群を示しており、患者200の装着部250の後面(患者200の背中のある面)に対応した第2撮像画像群から構成された第2分割点群を示している。脇腹部に付加された位置合わせ用マーカ2Bと、スケール設定用マーカ2A_2との各々に対応する点が示されている。
3次元形状生成部15は、記憶部16からスケールが設定された点群を読み出し、点群の各点を用いてポリゴンメッシュ化する。
そして、3次元形状生成部15は、点群からポリゴンメッシュを生成することにより、スムーズな装着部の3次元形状を生成する。この生成された3次元形状が、補装具を作成する際に用いられる陽性モデルとして用いられる。
この後、例えば、3次元プリンタなどに対し、この3次元形状のデータを供給することにより、補装具を作成することになる。
以下、本発明の第4の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。図15は、本発明の一実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。図15において、補装具装着部形状取得システム1Cは、補装具装着部形状取得装置10Cと、計測用衣類2とを含んでいる。
補装具装着部形状取得装置10Cは、制御部11、カメラパラメータ推定部12、マッチング処理部13、スケール設定部14、3次元形状生成部15、記憶部16、プレビュー確認処理部17及び点群合成部18の各々を備えている。図15においては、第3の実施形態と同様の構成に対しては同一の符号を付してある。以下、第3の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。
プレビュー確認処理部17は、すでに第2の実施形態で述べたように、陽性モデルとしての3次元形状を作成するための撮像画像が得られているか否かの確認処理を行なう。本実施形態においては、スケールの設定ができないと陽性モデルが完成されないため、スケール設定用マーカ2Aに対応する画像が撮像画像に含まれているか否かを確認する。また、分割点群を合成するための位置合わせに必要なため、位置合わせ用マーカ2Bが撮像画像に含まれているか否かの確認も行なう。
図16は、第4の実施形態におけるプレビュー用3次元形状を用いた撮像画像の確認処理の動作例を示すフローチャートである。
プレビュー確認処理部17は、制御部11に対して記憶部16に記憶されている第1撮像画像群及び第2撮像画像群の各々における撮像画像の解像度の低減を指示する。これにより、制御部11は、記憶部16から第1撮像画像群及び第2撮像画像群の各々における撮像画像を読み出し、例えば、4×4の16個の画素の平均値を取得して、各撮像画像の解像度を1/16に低減して低解像度画像を生成する。
そして、制御部11は、プレビュー用3次元形状の作成に用いるため、生成した低解像度画像を、第1撮像画像群及び第2撮像画像群の各々に対応させて、低解像度画像を生成した撮像画像を読み出す際の時系列の順番に対応させて記憶部16に対してぞれぞれ書き込んで記憶させる。
プレビュー確認処理部17は、カメラパラメータ推定部12に対して、低解像度画像を用いて、撮像装置3のカメラパラメータと、低解像度画像の各々の撮像位置及び撮像方向との推定を指示する。
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16から第1撮像画像群及び第2撮像画像群毎に、低解像度画像を時系列の順番に読み出す。そして、カメラパラメータ推定部12は、第3の実施形態の場合と同様に、第1撮像画像群及び第2撮像画像群度毎に、撮像装置3のカメラパラメータと、低解像度画像の各々の撮像位置及び撮像方向をSFMの手法により推定する。
プレビュー確認処理部17は、マッチング処理部13に対して、制御部11が生成した低解像度画像を用いた、プレビュー用3次元形状を示す点群の生成を指示する。
マッチング処理部13は、第1撮像画像群及び第2撮像画像群の各々に対し、低解像度画像間における各画素のテンプレートマッチングを行なうことにより、装着部のプレビュー用3次元形状を示す点群として、プレビュー第1分割点群及びプレビュー第2分割点群の各々を生成する。
プレビュー確認処理部17は、3次元形状生成部15に対して、点群合成部18が生成したプレビュー第1分割点群及びプレビュー第2分割点群の各々をレンダリングすることで、プレビュー用3次元形状の画像の生成を指示する。
そして、プレビュー確認処理部17は、撮像装置3の表示画面に対し、3次元形状生成部15が生成したプレビュー用3次元形状の画像を表示する。
計測者は、撮像装置3の表示画面において、3次元空間におけるプレビュー用3次元形状の観察位置を変えつつ、プレビュー用3次元形状の画像を観察する。
そして、計測者は、プレビュー3次元形状が、装着部に着用させた計測用衣類2の全体が含まれた十分な形状か否か、すなわち、撮像画像の各々が装着部の3次元形状(陽性モデル)を生成するために十分な撮像範囲を撮像した画像か否かの判定を行なう。
このとき、計測者は、プレビュー3次元形状が計測用衣類2の全体を含む十分な形状である場合、処理をステップS606へ進める。一方、計測者は、プレビュー3次元形状が計測用衣類2の全体を含む十分な形状でない場合、処理をステップS607へ進める。
計測者は、第3の実施形態における図13に示すフローチャートにおける装着部の3次元形状の生成の処理を、補装具装着部形状取得システム1Cに対して実行させる。この3次元形状を生成する説明はすでに第3の実施形態で行なっているため、再度の説明を省略する。
計測者は、第1の実施形態における図11に示すフローチャートにおける補装具の装着部の撮像画像を撮像する処理を再度行なう。この装着部の撮像画像を撮像する処理の説明はすでに第3の実施形態で行なっているため、再度の説明を省略する。
以下、本発明の第5の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。点群から3次元形状を生成する構成としては、第1の実施形態から第4の実施形態のいずれの構成を用いても良い。本実施形態においては、装着部が腰であり、装着する補装具がコルセットである。この場合、ASIS(上前腸骨棘)の位置を明確にしないと、コルセットが腰にフィットせずに、コルセットによりASISの凸部が擦れ、患者の負荷となってしまう。
そのため、装着部に着用させた計測用衣類におけるASISの位置に対応した部分に、位置検出用マーカ2Cを付加する。この位置検出用マーカ2Cは、スケール設定用マーカ2A及び位置合わせ用マーカ2Bと同様に、計測用衣類2に付加される点群から容易に抽出できるように、計測用衣類2の模様に用いている色に対して補色となる色を用いて、視認し易く作成されている。
しかしながら、位置検出用マーカ2Cについては、陽性モデルとしてASISの位置が不明では、患者に対応したコルセットが生成できないため、STL形式などの色の表示できないデータ形式においても、ASISの位置を明確とする必要がある。
このとき、マッチング処理部13は、撮像画像の各々において位置検出用マーカ2Cに対応する画素を検出し、この画素をマッチング処理する際に、点群における座標値を位置マーカ座標として記憶部16に対して書き込んで記憶させる。
3次元形状生成部15は、点群から3次元形状820を生成する際、点群のデータとともに、上記位置マーカ座標を読み出す。そして、3次元形状生成部15は、3次元形状820を生成するとき、位置マーカ座標の示す座標値に、ASISの位置を示す半球体870を付加し、3次元形状820(陽性モデル)とする。
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせを含む。
2…計測用衣類
2A,2A_1,2A_2…スケール設定用マーカ
2B…位置合わせ用マーカ
2C…位置検出用マーカ
3…撮像装置
10、10A,10B,10C…補装具装着部形状取得装置
11…制御部
12…カメラパラメータ推定部
13…マッチング処理部
14…スケール設定部
15…3次元形状生成部
16…記憶部
17…プレビュー確認処理部
18…点群合成部
200…患者
250…装着部
400…円
451,452…円弧
500…軸線
800…障害物
820…3次元形状
850,860…領域
870…半球体
Claims (9)
- 補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、不規則な模様が表面に設けられた前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着する装着過程と、
計測用衣類の外周面に沿う、前記装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる撮像画像を、単眼の撮像装置により複数枚撮像する撮像過程と、
前記模様を用いて、複数の前記撮像画像間の対応する画素のマッチングを行なうことで前記装着部の3次元形状を生成する生成過程と
を含み、
前記撮像過程において、
前記円弧が含まれる、前記装着部を中心とした円周において、前記装着部と前記撮像装置との間に障害物が存在する場合、前記障害物が撮像画像に含まれる円弧の範囲での撮像を行なわず、前記障害物が撮像画像に含まれない円弧の範囲での撮像を行ない、
前記生成過程において、
一定の撮像間隔で連続して撮像された円弧毎の撮像画像からそれぞれ分割3次元形状を生成し、分割3次元形状を合成して前記3次元形状を生成する
ことを特徴とする補装具装着部形状取得方法。 - 補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、同一の繰り返しがない不規則な模様と凹凸とが表面全体に設けられ、前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着する装着過程と、
計測用衣類の外周面に沿う、前記装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる撮像画像を、単眼の撮像装置により複数枚撮像する撮像過程と、
前記模様と凹凸とを用いて、複数の前記撮像画像間の対応する画素のマッチングを行なうことで前記装着部の3次元形状を生成する生成過程と
を含むことを特徴とする補装具装着部形状取得方法。 - 補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、同一の繰り返しがない不規則な模様が表面全体に設けられ、前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着する装着過程と、
計測用衣類の外周面に沿う、前記装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる撮像画像を、単眼の撮像装置により複数枚撮像する撮像過程と、
前記撮像画像の解像度を低減させて、低解像度画像を生成する低解像度化過程と、
前記低解像度画像間における画素の各々のマッチングにより、前記装着部のプレビュー用3次元形状を生成するプレビュー用3次元形状生成過程と、
前記プレビュー用3次元形状を表示して、前記装着部の3次元形状を生成するために前記計測用衣類の全体の範囲が撮像されているか否かの判定を行う撮像判定過程と、
前記計測用衣類の全体の範囲が撮像されていると判定された場合、前記模様を用いて、複数の前記撮像画像間の対応する画素のマッチングを行なうことで前記装着部の3次元形状を生成する生成過程と
を含むことを特徴とする補装具装着部形状取得方法。 - 前記撮像過程において、
前記円弧が含まれる、前記装着部を中心とした円周において、前記装着部と前記撮像装置との間に障害物が存在する場合、前記障害物が撮像画像に含まれる円弧の範囲での撮像を行なわず、前記障害物が撮像画像に含まれない円弧の範囲での撮像を行ない、
前記生成過程において、
一定の撮像間隔で連続して撮像された円弧毎の撮像画像からそれぞれ分割3次元形状を生成し、分割3次元形状を合成して前記3次元形状を生成する
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の補装具装着部形状取得方法。 - 前記撮像過程において、
前記障害物が撮像画像に含まれない円弧の範囲での撮像した際、それぞれの円弧上で撮像した撮像画像から生成した分割3次元形状の各々が重なる領域に対応する、前記計測用衣類の位置に対して位置合わせのための位置合わせ用マーカを設け、
前記生成過程において、
前記分割3次元形状の各々における前記位置合わせ用マーカを用いて、前記分割3次元形状それぞれを合成して前記3次元形状を生成する
ことを特徴とする請求項1または請求項4に記載の補装具装着部形状取得方法。 - 前記撮像過程において、前記撮像画像の各々の撮像間隔を一定として撮像する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の補装具装着部形状取得方法。 - 前記計測用衣類に対してスケール推定用のマーカを設け、当該マーカにより前記3次元形状の寸法を前記装着部の寸法に一致させるスケール過程をさらに含む
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の補装具装着部形状取得方法。 - 前記撮像画像の解像度を低減させ、前記3次元形状を確認するプレビュー表示を行なう過程をさらに含む
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の補装具装着部形状取得方法。 - 補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、不規則な模様が表面に設けられた前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着した前記装着部の外周面に沿う、当該装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で撮像された、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる撮像画像において、単眼の撮像装置により撮像した複数枚の撮像画像間の対応する画素のマッチングを前記模様を用いて、前記装着部の形状を示す3次元空間における点群を生成するマッチング処理部と、
前記マッチング処理部がマッチングにより生成した点群をポリゴンメッシュに変換し、前記装着部の3次元形状を生成する3次元形状生成部と
を備え、
前記円弧が含まれる、前記装着部を中心とした円周において、前記装着部と前記撮像装置との間に障害物が存在する場合、前記障害物が撮像した画像に含まれる円弧の範囲で前記撮像画像が撮像されず、前記障害物が撮像した画像に含まれない円弧の範囲において前記撮像画像が撮像されており、
前記3次元形状生成部が、
一定の撮像間隔で連続して撮像された円弧毎の撮像画像からそれぞれ分割3次元形状を生成し、分割3次元形状を合成して前記3次元形状を生成する
ことを特徴とする補装具装着部形状取得システム。
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