JPH05203435A - 人体形状計測法 - Google Patents
人体形状計測法Info
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- JPH05203435A JPH05203435A JP3410092A JP3410092A JPH05203435A JP H05203435 A JPH05203435 A JP H05203435A JP 3410092 A JP3410092 A JP 3410092A JP 3410092 A JP3410092 A JP 3410092A JP H05203435 A JPH05203435 A JP H05203435A
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- Japan
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- human body
- sound wave
- acoustic
- clothes
- reflected
- Prior art date
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- Pending
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 衣服を着装したままで人体の形状を極めて正
確に三次元に計測する。 【構成】 衣服を着装した人体に連続音波を照射し、衣
服からの反射音波と人体からの反射音波が干渉すること
を積極的に利用し、衣服の影響を排除し、人体からの情
報のみを選択的に入手し、人体形状を計測するに際し、
衣服反射音波パラメータを求める手段としてフライング
パルス計測を用いる計測方法。
確に三次元に計測する。 【構成】 衣服を着装した人体に連続音波を照射し、衣
服からの反射音波と人体からの反射音波が干渉すること
を積極的に利用し、衣服の影響を排除し、人体からの情
報のみを選択的に入手し、人体形状を計測するに際し、
衣服反射音波パラメータを求める手段としてフライング
パルス計測を用いる計測方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人体形状を計測する物
体形状計測方法に関する。さらに詳しくは衣服を着た状
態（着装状態）の人体形状の計測方法に関する。さらに
詳しくは人体に連続音波を照射し布からの反射音波と人
体からの反射音波が干渉する事を積極的に利用し、布の
影響を排除し人体からの情報のみを選択的に入手し人体
形状を計測する方法において布反射音波パラメータ求め
る手段としてフライングパルス計測を用いる事を特徴と
する方法に関する。
体形状計測方法に関する。さらに詳しくは衣服を着た状
態（着装状態）の人体形状の計測方法に関する。さらに
詳しくは人体に連続音波を照射し布からの反射音波と人
体からの反射音波が干渉する事を積極的に利用し、布の
影響を排除し人体からの情報のみを選択的に入手し人体
形状を計測する方法において布反射音波パラメータ求め
る手段としてフライングパルス計測を用いる事を特徴と
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば人体形状データを必要とするテキ
スタイル分野では、背広、制服等の作製における採寸に
おいて人体に直接ものさしをあて、人体形状を近似的に
表現するのに最も適した代表値（首周り寸法、ウエウト
寸法等）で人体形状の一部のみを計測しているに過ぎな
い。人間による採寸と呼ばれる人体形状計測あるいは人
体形状の表記はその簡便さ、特別の技法を必要としない
という点において優れた方法であるが、その精度、繰り
返し測定の再現性の点において非常にあいまいである。
一方光学機械等を用いた人体形状の計測は人間による採
寸に比較すれば、繰り返し精度、再現性等の点で優れた
方法である。最近の試みとして光の直進性等を応用し人
体に光を照射し、その反射光を計測、演算処理を施すこ
とにより三次元人体形状計測を行なう試みが広くなされ
てきているが計測時間、測定精度、取扱いの点において
実用に至っていない。また医療の分野においてはＸ線、
ＮＭＲ−ＣＴスキャナーと呼ばれる高度な診断装置が存
在し、着服状態においても人体表面形状、さらには体内
の臓器の観測が可能である。さらに音響計測の分野にお
いては、魚群探知やパルスエコー診断装置や欠陥検出装
置等の物体、或は媒体中に存在する特異点や特性の異な
る界面の検出のために音波が広く利用されている。また
衣服を着た人体に音波発生器より連続音波を照射し、人
体、衣服等からの複数の音波が干渉し、重ね合わされ生
じた音波を、音波受信器で検出し、検出された複数成分
の干渉音波信号より人体からの反射音波以外の成分を演
算により差し引き、人体からの音波反射成分のみを得る
ことにより衣服を着た人体の形状を算出する人体形状計
測装置が存在する。
スタイル分野では、背広、制服等の作製における採寸に
おいて人体に直接ものさしをあて、人体形状を近似的に
表現するのに最も適した代表値（首周り寸法、ウエウト
寸法等）で人体形状の一部のみを計測しているに過ぎな
い。人間による採寸と呼ばれる人体形状計測あるいは人
体形状の表記はその簡便さ、特別の技法を必要としない
という点において優れた方法であるが、その精度、繰り
返し測定の再現性の点において非常にあいまいである。
一方光学機械等を用いた人体形状の計測は人間による採
寸に比較すれば、繰り返し精度、再現性等の点で優れた
方法である。最近の試みとして光の直進性等を応用し人
体に光を照射し、その反射光を計測、演算処理を施すこ
とにより三次元人体形状計測を行なう試みが広くなされ
てきているが計測時間、測定精度、取扱いの点において
実用に至っていない。また医療の分野においてはＸ線、
ＮＭＲ−ＣＴスキャナーと呼ばれる高度な診断装置が存
在し、着服状態においても人体表面形状、さらには体内
の臓器の観測が可能である。さらに音響計測の分野にお
いては、魚群探知やパルスエコー診断装置や欠陥検出装
置等の物体、或は媒体中に存在する特異点や特性の異な
る界面の検出のために音波が広く利用されている。また
衣服を着た人体に音波発生器より連続音波を照射し、人
体、衣服等からの複数の音波が干渉し、重ね合わされ生
じた音波を、音波受信器で検出し、検出された複数成分
の干渉音波信号より人体からの反射音波以外の成分を演
算により差し引き、人体からの音波反射成分のみを得る
ことにより衣服を着た人体の形状を算出する人体形状計
測装置が存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】テキスタイル分野にお
ける人間による採寸は人体形状の代表値を計測し、代表
計測値より全体を類推し衣服を製造する。従って個々の
人体形状に完全にフィットするようなオーダーメイドの
衣服は作り得ない。そこで仮縫い段階での寸法合わせで
個々の着装感をもとに衣服の寸法直しを計り、類推した
人体形状値の修正を行なう。修正はその時の個々のきま
ぐれな無意識な感性によって行われるため継続性のない
人体情報になる場合が多々起こり得る。さらにこのよう
な場合には、次回衣服作製時において継続性のない人体
情報により度重なる人体形状値の変更の可能性という欠
点をも内含するものである。光学機構を用いた三次元人
体形状計測装置においてはその技術の性格上、着衣の上
から人体形状を計測不可能であり、計測対象となった人
間は装置の前で着衣を脱いだ状態でＴＶカメラ等の前で
長時間姿勢を保つ必要があり、心理的な圧迫を被験者に
与え実用に共しない。医療の分野においてはＸ線、ＮＭ
Ｒ−ＣＴスキャナーと呼ばれる高度な診断装置はその性
格上人体に対して無侵襲でなく、非常に高価な装置であ
りテキスタイル分野等の一般用途に広く用いられる可能
性はない。音響計測は広く普及した計測技術であるが、
音波をもちいて、人体の表面形状を求める試みは少な
く、音波を用いて着服状態の人体形状を計測する試みは
いまだなされていない。フライングパルス計測と呼ばれ
る計測方法は対象物界面からの音波の反射時間を計測し
距離を求める方法である。すなわち音波パルスを発射し
その反射波が返って来るまでの時間をＴ、音波の気体中
での伝播速度をＶとすると反射界面までの距離（片道）
Ｌは ２Ｌ＝ＶＴ と表わせる事より距離Ｌを求めるものである。音波パル
スの時間幅は使用する周波数とデバイス特性（Ｑ値）で
決定され、音波パルス長は数波長以上となる。パルス音
波を用いて着装状態の人体を計測した場合、衣服と人体
間の間隙は通常密着した間隙＝０センチメートルの状態
から大きくても数センチメートル足らずであるため、人
体表面からの反射パルスと衣服からの反射パルスが時間
軸上で重複し、人体パルスを判定できない。音波パルス
の重複を避ける試みとしてパルス時間幅を短縮する事が
考えられるが、このためには使用音波の高周波化が必要
である。しかし音波の周波数が高くなるにつれ、気体媒
体内での減衰、衣服表面での反射率が増大し、人体表面
まで充分な強度を有する音波が届かず、人体表面からの
情報を得ることができず着装状態の人体計測は不可能で
ある。衣服を着た人体に音波発生器より連続音波を照射
し、人体、衣服等からの複数の音波が重ね合わされた音
波を、音波受信器で検出し、検出された複数成分の干渉
音波信号より人体からの反射音波以外の成分を演算によ
り差し引き、人体からの音波反射成分のみを得ることに
より衣服を着た人体の形状を算出する人体形状計測装置
においては、音波が持つ本質的な特徴である、指向性の
悪さや顕著な回折現象により人体からの反射音波以外の
成分を検出することが非常に困難であり、また長時間を
必要とした。従って、実用化されていなかった。本発明
者らはかかる状況に鑑み鋭意研究を重ねた結果、音波を
用いて高速かつ着装状態の人体形状計測が可能な方法と
して、次なる発明に到達した。
ける人間による採寸は人体形状の代表値を計測し、代表
計測値より全体を類推し衣服を製造する。従って個々の
人体形状に完全にフィットするようなオーダーメイドの
衣服は作り得ない。そこで仮縫い段階での寸法合わせで
個々の着装感をもとに衣服の寸法直しを計り、類推した
人体形状値の修正を行なう。修正はその時の個々のきま
ぐれな無意識な感性によって行われるため継続性のない
人体情報になる場合が多々起こり得る。さらにこのよう
な場合には、次回衣服作製時において継続性のない人体
情報により度重なる人体形状値の変更の可能性という欠
点をも内含するものである。光学機構を用いた三次元人
体形状計測装置においてはその技術の性格上、着衣の上
から人体形状を計測不可能であり、計測対象となった人
間は装置の前で着衣を脱いだ状態でＴＶカメラ等の前で
長時間姿勢を保つ必要があり、心理的な圧迫を被験者に
与え実用に共しない。医療の分野においてはＸ線、ＮＭ
Ｒ−ＣＴスキャナーと呼ばれる高度な診断装置はその性
格上人体に対して無侵襲でなく、非常に高価な装置であ
りテキスタイル分野等の一般用途に広く用いられる可能
性はない。音響計測は広く普及した計測技術であるが、
音波をもちいて、人体の表面形状を求める試みは少な
く、音波を用いて着服状態の人体形状を計測する試みは
いまだなされていない。フライングパルス計測と呼ばれ
る計測方法は対象物界面からの音波の反射時間を計測し
距離を求める方法である。すなわち音波パルスを発射し
その反射波が返って来るまでの時間をＴ、音波の気体中
での伝播速度をＶとすると反射界面までの距離（片道）
Ｌは ２Ｌ＝ＶＴ と表わせる事より距離Ｌを求めるものである。音波パル
スの時間幅は使用する周波数とデバイス特性（Ｑ値）で
決定され、音波パルス長は数波長以上となる。パルス音
波を用いて着装状態の人体を計測した場合、衣服と人体
間の間隙は通常密着した間隙＝０センチメートルの状態
から大きくても数センチメートル足らずであるため、人
体表面からの反射パルスと衣服からの反射パルスが時間
軸上で重複し、人体パルスを判定できない。音波パルス
の重複を避ける試みとしてパルス時間幅を短縮する事が
考えられるが、このためには使用音波の高周波化が必要
である。しかし音波の周波数が高くなるにつれ、気体媒
体内での減衰、衣服表面での反射率が増大し、人体表面
まで充分な強度を有する音波が届かず、人体表面からの
情報を得ることができず着装状態の人体計測は不可能で
ある。衣服を着た人体に音波発生器より連続音波を照射
し、人体、衣服等からの複数の音波が重ね合わされた音
波を、音波受信器で検出し、検出された複数成分の干渉
音波信号より人体からの反射音波以外の成分を演算によ
り差し引き、人体からの音波反射成分のみを得ることに
より衣服を着た人体の形状を算出する人体形状計測装置
においては、音波が持つ本質的な特徴である、指向性の
悪さや顕著な回折現象により人体からの反射音波以外の
成分を検出することが非常に困難であり、また長時間を
必要とした。従って、実用化されていなかった。本発明
者らはかかる状況に鑑み鋭意研究を重ねた結果、音波を
用いて高速かつ着装状態の人体形状計測が可能な方法と
して、次なる発明に到達した。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、衣服
を着用した人体に少なくとも１つ以上の音波発生器より
音波を照射し、人体及び衣服等からの複数の音波が干渉
して個々の振幅、位相成分が重ね合わされ生じた音波
を、少なくとも１つ以上の音波受信器で検出し、検出さ
れた複数成分の干渉弾性波信号より人体からの反射音波
以外の成分を演算により差し引き、人体からの音波反射
成分のみを得ることにより衣服を着た人体の形状を算出
する人体形状計測方法において人体からの反射音波以外
の音波の位相、振幅成分を音波パルスの伝播時間やパル
ス強度により求めることを特徴とする人体形状計測方法
である。
を着用した人体に少なくとも１つ以上の音波発生器より
音波を照射し、人体及び衣服等からの複数の音波が干渉
して個々の振幅、位相成分が重ね合わされ生じた音波
を、少なくとも１つ以上の音波受信器で検出し、検出さ
れた複数成分の干渉弾性波信号より人体からの反射音波
以外の成分を演算により差し引き、人体からの音波反射
成分のみを得ることにより衣服を着た人体の形状を算出
する人体形状計測方法において人体からの反射音波以外
の音波の位相、振幅成分を音波パルスの伝播時間やパル
ス強度により求めることを特徴とする人体形状計測方法
である。
【０００５】本発明における音波の周波数は特に限定す
るものではないが、好ましくは１０ＨＺ−１０ＭＨＺが
好ましい。さらに好ましくは２０ＫＨＺ−４０ＫＨＺの
周波数を有する超音波を使用するのが良い。本発明にお
ける発信、受信用音波デバイスは特に限定する物ではな
いが、圧電素子、電歪素子、磁歪素子、音響スピーカ、
マイク等を使用する事ができる。本発明のベクトル演算
の実行手段はコンピュータ上で行なう事が好ましい。位
相情報の検出はＦＦＴを用いたネットワークアナライザ
（アンリツ社 ＭＳ４２０Ｋ等）やハード的な高速処理
可能な位相、強度弁別装置を利用する事が可能である。
実際の場合には計測系における音の干渉、回折、散乱ま
たは音波の減衰、反射等を考慮して厳密なる音波解析モ
デルを構築しておくべきである。
るものではないが、好ましくは１０ＨＺ−１０ＭＨＺが
好ましい。さらに好ましくは２０ＫＨＺ−４０ＫＨＺの
周波数を有する超音波を使用するのが良い。本発明にお
ける発信、受信用音波デバイスは特に限定する物ではな
いが、圧電素子、電歪素子、磁歪素子、音響スピーカ、
マイク等を使用する事ができる。本発明のベクトル演算
の実行手段はコンピュータ上で行なう事が好ましい。位
相情報の検出はＦＦＴを用いたネットワークアナライザ
（アンリツ社 ＭＳ４２０Ｋ等）やハード的な高速処理
可能な位相、強度弁別装置を利用する事が可能である。
実際の場合には計測系における音の干渉、回折、散乱ま
たは音波の減衰、反射等を考慮して厳密なる音波解析モ
デルを構築しておくべきである。
【０００６】
【作用】音波の本質的な特性として、物体等に音波を照
射した場合、媒体特性の異なる境界で音響インピーダン
ス差に応じた反射音波、透過音波となる。着装状態の人
体に音波を照射した場合、主に人体表面からの反射音波
（人体反射音波と呼ぶ）と衣服表面からの反射音波（衣
服反射音波と呼ぶ）を得る。主として人体と衣服からの
２成分の混在する音波を音波受信器により検出した時以
下の等式が成立する。 音波受信信号＝人体反射音波＋衣服反射音波・・・ （式
１） 単一周波数の正弦音波を用いた場合、それぞれは 音波受信信号：Ｅ１ｃｏｓ（ｗｔ−Ａ） 人体反射音波：Ｅ２ｃｏｓ（ｗｔ−Ｂ） 衣服反射音波：Ｅ３ｃｏｓ（ｗｔ−Ｃ）と表される。 （Ｗ：使用音波の周波数により一義的に定まる角速度） 式１より人体形状を求めるに必要な人体反射音波は 人体反射音波＝音波受信信号−衣服反射音波・・・ （式
２） と表される。従って、人体形状は何等かの方法によって
衣服からの反射音波を求めることができれば（式２）に
よって求める事が可能である。衣服からの反射音波を求
める事は衣服反射音波の成分である振幅Ｅ３、位相Ｃ、
音波の角速度ｗを求める事と同義である。音波の角速度
ｗは発信音波の周波数より一義的に定まり音波発振、受
信器にて入出力される正弦波を周波数カウンタで求めれ
ばよい。位相Ｃは音波発信器より音波が発せられ衣服に
て一部が反射され、音波受信器に到達する音波の伝播距
離Ｄによってもとまり、伝播距離Ｄと衣服からの反射音
波の有する位相成分Ｃとの間には以下の等式が成立す
る。 Ｃ＝Ｄ／音波波長＊（−２π）・・・ （式３） 衣服反射音波の振幅成分であるＥ３は衣服における音波
の反射率によって一義的に求める事ができる。伝播距離
Ｄや衣服反射音波の振幅成分であるＥ3 は一般の魚群探
知やパルスエコー診断装置や欠陥検出装置等で用いられ
るフライングパルス計測と呼ばれるパルス音波の到達時
間を利用する方法等で求める事が可能である。フライン
グパルス計測を用いた場合、衣服から反射してくるパル
ス音波の振幅（強度）より衣服反射音波の振幅成分であ
るＥ3 を、またパルス音波の伝播時間より音波の伝播距
離Ｄを同時に求める事ができる。式２で示すように、音
波受信器によって得られたＥ１ｃｏｓ（ｗｔ−Ａ）と表
わせる正弦波からフライングパルス計測等で得られるＥ
３ｃｏｓ（ｗｔ−Ｃ）と表わされる正弦波を数学的な手
法で差し引く事により人体からの情報である人体反射音
波 Ｅ２ｃｏｓ（ｗｔ−Ｂ）を求めることが可能であ
る。人体反射音波の位相成分Ｂより物体表面と音波発
振、受信器のなす距離、或は距離変化を算出することが
可能である。こうして得られた人体表面各点からの音波
情報を総合して人体全体の形状を求めることができる。
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明は以下の実施例になんら限定されない。
射した場合、媒体特性の異なる境界で音響インピーダン
ス差に応じた反射音波、透過音波となる。着装状態の人
体に音波を照射した場合、主に人体表面からの反射音波
（人体反射音波と呼ぶ）と衣服表面からの反射音波（衣
服反射音波と呼ぶ）を得る。主として人体と衣服からの
２成分の混在する音波を音波受信器により検出した時以
下の等式が成立する。 音波受信信号＝人体反射音波＋衣服反射音波・・・ （式
１） 単一周波数の正弦音波を用いた場合、それぞれは 音波受信信号：Ｅ１ｃｏｓ（ｗｔ−Ａ） 人体反射音波：Ｅ２ｃｏｓ（ｗｔ−Ｂ） 衣服反射音波：Ｅ３ｃｏｓ（ｗｔ−Ｃ）と表される。 （Ｗ：使用音波の周波数により一義的に定まる角速度） 式１より人体形状を求めるに必要な人体反射音波は 人体反射音波＝音波受信信号−衣服反射音波・・・ （式
２） と表される。従って、人体形状は何等かの方法によって
衣服からの反射音波を求めることができれば（式２）に
よって求める事が可能である。衣服からの反射音波を求
める事は衣服反射音波の成分である振幅Ｅ３、位相Ｃ、
音波の角速度ｗを求める事と同義である。音波の角速度
ｗは発信音波の周波数より一義的に定まり音波発振、受
信器にて入出力される正弦波を周波数カウンタで求めれ
ばよい。位相Ｃは音波発信器より音波が発せられ衣服に
て一部が反射され、音波受信器に到達する音波の伝播距
離Ｄによってもとまり、伝播距離Ｄと衣服からの反射音
波の有する位相成分Ｃとの間には以下の等式が成立す
る。 Ｃ＝Ｄ／音波波長＊（−２π）・・・ （式３） 衣服反射音波の振幅成分であるＥ３は衣服における音波
の反射率によって一義的に求める事ができる。伝播距離
Ｄや衣服反射音波の振幅成分であるＥ3 は一般の魚群探
知やパルスエコー診断装置や欠陥検出装置等で用いられ
るフライングパルス計測と呼ばれるパルス音波の到達時
間を利用する方法等で求める事が可能である。フライン
グパルス計測を用いた場合、衣服から反射してくるパル
ス音波の振幅（強度）より衣服反射音波の振幅成分であ
るＥ3 を、またパルス音波の伝播時間より音波の伝播距
離Ｄを同時に求める事ができる。式２で示すように、音
波受信器によって得られたＥ１ｃｏｓ（ｗｔ−Ａ）と表
わせる正弦波からフライングパルス計測等で得られるＥ
３ｃｏｓ（ｗｔ−Ｃ）と表わされる正弦波を数学的な手
法で差し引く事により人体からの情報である人体反射音
波 Ｅ２ｃｏｓ（ｗｔ−Ｂ）を求めることが可能であ
る。人体反射音波の位相成分Ｂより物体表面と音波発
振、受信器のなす距離、或は距離変化を算出することが
可能である。こうして得られた人体表面各点からの音波
情報を総合して人体全体の形状を求めることができる。
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明は以下の実施例になんら限定されない。
【０００７】
実施例−１ 本発明により衣服に包まれた対象物の形状計測が可能で
ある事を証明するために円筒物体を衣服（布）で包み、
その対向する位置に音波発信、受信器を配置し音波によ
り布で隠れて目視不可能な物体の形状計測を試みた。本
発明の計測方法は以下に示す複数の計測段階に分けるこ
とが可能である。 ａ．布をまとった人体（物体）に連続音波を照射し、布
からと人体から反射してくる音波を検出し音波受信器信
号を求める（ステップ１）。 ｂ．布反射音波を単独に求める（ステップ２）。 ｃ．音波受信器信号から布反射弾性波を差し引き（ベル
トル演算）、人体反射信号を求める（ステップ３）。 ｄ．人体反射信号より音波発信、受信器と人体表面との
間の距離の関係を求める（ステップ４）。 ｅ．ｄで得られた距離情報から人体（物体）の表面形状
を求める（ステップ５）。 各ａ〜ｅの各方法についての実施例を、以下に示す。計
測システムのブロック図を図１に示す。 ａ（ステップ１） パターンジェネレータから送られる正弦波は、オーディ
オアンプによって約８０ボルト（ｐ−ｐ）に増幅され、
音波発振器に送られ、音波発振器により、電気的エネル
ギーが音波エネルギーに変換され気体中に発射される。
連続した音波は気体中を伝播し、一部は人体表面で反射
され、また一部は衣服表面で反射され、音波受信器にて
２つの波が干渉した結果が検出される。この信号をパタ
ーンジェネレータ（WAVETEK MODEL23 ）の信号を基準信
号としてネットワークアナライザ（アンリツ社 ＭＳ４
２０）で分析し、式１における音波受信信号の振幅Ｅ１
と位相成分Ａを求める。 ｂ（ステップ２） 式１における衣服反射音波成分をもとめるために今回フ
ライングパルス計測を用いた。音波の特性はａ．で用い
た連続音波と同一の周波数、強度を有する単独音波パル
スを用い、また音波発信、受信器やその設置されている
環境（位置、温度、湿度）も同一である。パーソナルコ
ンピュータ（PC9800 NEC社）からＩ／Ｏボードを通じて
発生したトリガパルス信号がゲート スイープ（GATED
SWEEP)状態に設定されたパターンジェネレータに入力さ
れると、トリガパルス時間の音波パルスが音波発振器よ
り出力される。今回の実験では空気中の音波パルス長は
約１０ｃｍである。音波パルスは気体中を伝播し、布や
人体等で反射し、音波受信器にて検出される。布からの
反射音波は、音波パルスが発射された時間を起点とする
と時間的に最も早期に音波受信器にて音波パルス信号と
して検出される。今回の実施例においては、ウエーブメ
モリ（NF ERECTRONIC INSTRUMENTS 5822）に一旦、コン
ピュータからのトリガパルスと音波パルス信号をストレ
ージし、トリガパルスを起点の時間として、音波パルス
信号の最初の立ち上がりまでの時間より布反射信号の位
相成分Ｃをもとめ、また立ち上がり（音波パルスの最初
の１波長）のピーク値より、布反射信号の振幅成分Ｅ３
を求めた。本実施例においてフライングパルス計測の計
測精度を以下に示す。尚、絶対精度の比較は対象物に連
続音波を照射し、反射してくる音波の音波発振器と音波
受信器間の位相差をネットワークアナライザにて計測し
たデータと比較した。従って、温度の影響は除外した比
較値である。 位相成分 振幅成分 繰り返し再現性 ０．０１％ ０．１％ 絶対精度 ０．０２％ ０．１％ ｃ（ステップ３） ａ．，ｂ．より式１における 音波受信信号：Ｅ１ｃｏｓ（ｗｔ−Ａ） 衣服反射音波：Ｅ３ｃｏｓ（ｗｔ−Ｃ）が求められた。 人体（物体）形状を求めるに必要な人体反射音波（Ｅ２
ｃｏｓ（ｗｔ−Ｂ））の算出に以下の数式をパーソナル
コンピュータ（PC9800 NEC社）にて実行した。 音波受信信号＝人体反射音波＋衣服反射音波・・・（式
１） ＝Ｅ２ｃｏｓ（ｗｔ−Ｂ）＋Ｅ３ｃｏｓ（ｗｔ−Ｃ） ＝（α2 ＋β2 ）1/2 ｃｏｓ（ｗｔ＋γ） ＝Ｅ１ｃｏｓ（ｗｔ−Ａ） ただし α＝Ｅ２ｃｏｓＢ＋Ｅ３ｃｏｓＣ β＝Ｅ２ｓｉｎＢ＋Ｅ３ｓｉｎＣ γ＝ｔａｎ-1（Ａ／Ｂ） 以上の式から以下の連立方程式が成立する。 ｔａｎγ＝（Ａ／Ｂ） Ｅ１＝（α2 ＋β2 ）1/2 Ｐ＝±（Ｅ１2 ／（１＋ｔａｎ（Ａ））2 ）1/2 Ｑ＝Ｐ＊ｔａｎ（Ａ） Ｒ＝（Ｑ−Ｅ３ｓｉｎ（Ｃ））／（Ｐ−Ｅ３ｓｉｎ
（Ｃ））とすると 位相成分Ｂ＝ｔａｎ-1（Ｒ） 振幅成分Ｅ２＝（Ｐ−Ｅ３ｓｉｎ（Ｃ））／ｃｏｓ
（Ｂ） 以上のベクトル演算により人体反射音波を求める。 ｄ（ステップ４） 人体反射信号より音波発信、受信器と人体表面との間の
距離の関係を求める。本実施例においては図２に示すよ
うな音波発信、受信器間の位相差の変化を距離パラメー
タとして用いた。すなわち、本実施例においては対象物
の変位計測であり、方向判別の手段として位相差の回転
方向より音波発信、受信器と対象物がなす距離が増大し
ているか、或いは減少しているかを判別した。図２にお
いて（Ａ）から（Ｂ）への変化は位相差の回転はマイナ
ス方向へ１／４波長であることより、（Ａ）から（Ｂ）
への変位量は１／４波長分であり、その方向は音波発
信、受信器と対象物がなす距離が増大していることが検
出できる。
ある事を証明するために円筒物体を衣服（布）で包み、
その対向する位置に音波発信、受信器を配置し音波によ
り布で隠れて目視不可能な物体の形状計測を試みた。本
発明の計測方法は以下に示す複数の計測段階に分けるこ
とが可能である。 ａ．布をまとった人体（物体）に連続音波を照射し、布
からと人体から反射してくる音波を検出し音波受信器信
号を求める（ステップ１）。 ｂ．布反射音波を単独に求める（ステップ２）。 ｃ．音波受信器信号から布反射弾性波を差し引き（ベル
トル演算）、人体反射信号を求める（ステップ３）。 ｄ．人体反射信号より音波発信、受信器と人体表面との
間の距離の関係を求める（ステップ４）。 ｅ．ｄで得られた距離情報から人体（物体）の表面形状
を求める（ステップ５）。 各ａ〜ｅの各方法についての実施例を、以下に示す。計
測システムのブロック図を図１に示す。 ａ（ステップ１） パターンジェネレータから送られる正弦波は、オーディ
オアンプによって約８０ボルト（ｐ−ｐ）に増幅され、
音波発振器に送られ、音波発振器により、電気的エネル
ギーが音波エネルギーに変換され気体中に発射される。
連続した音波は気体中を伝播し、一部は人体表面で反射
され、また一部は衣服表面で反射され、音波受信器にて
２つの波が干渉した結果が検出される。この信号をパタ
ーンジェネレータ（WAVETEK MODEL23 ）の信号を基準信
号としてネットワークアナライザ（アンリツ社 ＭＳ４
２０）で分析し、式１における音波受信信号の振幅Ｅ１
と位相成分Ａを求める。 ｂ（ステップ２） 式１における衣服反射音波成分をもとめるために今回フ
ライングパルス計測を用いた。音波の特性はａ．で用い
た連続音波と同一の周波数、強度を有する単独音波パル
スを用い、また音波発信、受信器やその設置されている
環境（位置、温度、湿度）も同一である。パーソナルコ
ンピュータ（PC9800 NEC社）からＩ／Ｏボードを通じて
発生したトリガパルス信号がゲート スイープ（GATED
SWEEP)状態に設定されたパターンジェネレータに入力さ
れると、トリガパルス時間の音波パルスが音波発振器よ
り出力される。今回の実験では空気中の音波パルス長は
約１０ｃｍである。音波パルスは気体中を伝播し、布や
人体等で反射し、音波受信器にて検出される。布からの
反射音波は、音波パルスが発射された時間を起点とする
と時間的に最も早期に音波受信器にて音波パルス信号と
して検出される。今回の実施例においては、ウエーブメ
モリ（NF ERECTRONIC INSTRUMENTS 5822）に一旦、コン
ピュータからのトリガパルスと音波パルス信号をストレ
ージし、トリガパルスを起点の時間として、音波パルス
信号の最初の立ち上がりまでの時間より布反射信号の位
相成分Ｃをもとめ、また立ち上がり（音波パルスの最初
の１波長）のピーク値より、布反射信号の振幅成分Ｅ３
を求めた。本実施例においてフライングパルス計測の計
測精度を以下に示す。尚、絶対精度の比較は対象物に連
続音波を照射し、反射してくる音波の音波発振器と音波
受信器間の位相差をネットワークアナライザにて計測し
たデータと比較した。従って、温度の影響は除外した比
較値である。 位相成分 振幅成分 繰り返し再現性 ０．０１％ ０．１％ 絶対精度 ０．０２％ ０．１％ ｃ（ステップ３） ａ．，ｂ．より式１における 音波受信信号：Ｅ１ｃｏｓ（ｗｔ−Ａ） 衣服反射音波：Ｅ３ｃｏｓ（ｗｔ−Ｃ）が求められた。 人体（物体）形状を求めるに必要な人体反射音波（Ｅ２
ｃｏｓ（ｗｔ−Ｂ））の算出に以下の数式をパーソナル
コンピュータ（PC9800 NEC社）にて実行した。 音波受信信号＝人体反射音波＋衣服反射音波・・・（式
１） ＝Ｅ２ｃｏｓ（ｗｔ−Ｂ）＋Ｅ３ｃｏｓ（ｗｔ−Ｃ） ＝（α2 ＋β2 ）1/2 ｃｏｓ（ｗｔ＋γ） ＝Ｅ１ｃｏｓ（ｗｔ−Ａ） ただし α＝Ｅ２ｃｏｓＢ＋Ｅ３ｃｏｓＣ β＝Ｅ２ｓｉｎＢ＋Ｅ３ｓｉｎＣ γ＝ｔａｎ-1（Ａ／Ｂ） 以上の式から以下の連立方程式が成立する。 ｔａｎγ＝（Ａ／Ｂ） Ｅ１＝（α2 ＋β2 ）1/2 Ｐ＝±（Ｅ１2 ／（１＋ｔａｎ（Ａ））2 ）1/2 Ｑ＝Ｐ＊ｔａｎ（Ａ） Ｒ＝（Ｑ−Ｅ３ｓｉｎ（Ｃ））／（Ｐ−Ｅ３ｓｉｎ
（Ｃ））とすると 位相成分Ｂ＝ｔａｎ-1（Ｒ） 振幅成分Ｅ２＝（Ｐ−Ｅ３ｓｉｎ（Ｃ））／ｃｏｓ
（Ｂ） 以上のベクトル演算により人体反射音波を求める。 ｄ（ステップ４） 人体反射信号より音波発信、受信器と人体表面との間の
距離の関係を求める。本実施例においては図２に示すよ
うな音波発信、受信器間の位相差の変化を距離パラメー
タとして用いた。すなわち、本実施例においては対象物
の変位計測であり、方向判別の手段として位相差の回転
方向より音波発信、受信器と対象物がなす距離が増大し
ているか、或いは減少しているかを判別した。図２にお
いて（Ａ）から（Ｂ）への変化は位相差の回転はマイナ
ス方向へ１／４波長であることより、（Ａ）から（Ｂ）
への変位量は１／４波長分であり、その方向は音波発
信、受信器と対象物がなす距離が増大していることが検
出できる。
【０００８】ｅ（ステップ５） 音波はその性格上、光等と比較すると非常に指向性が悪
く、また回折等の影響が大きい。そのため、音響レンズ
等を用いてエネルギーを一点に集中させる試みをして
も、波長の数倍程度にしか絞り込めない。従って、レー
ザ光のようなエネルギー密度の高い、ビーム形状は実現
できない。同様の理由で、超指向性マイクを用いて、特
定エリアからの音波だけを拾い集める事も難しい。すな
わち、布、人体に音波を照射し、反射音波を音波受信器
で拾うことは可能であるが、どこの地点からの反射音波
であるかを限定するに工夫が必要である。今回の実施例
は以上の問題を解決するために以下の方法を用いた。音
波の物質界面での反射は通常、光学における鏡面反射と
同じく、正反射し物質界面での入射角と出射角は等しく
なる。ｄ．で求めた音波発振器−対象物−音波受信器間
距離を基に音波発振器、受信器から同一距離軌道を描く
とその軌跡は楕円球となる。この楕円球は音波が光学に
おける鏡面反射と同じく正反射し、物質界面での入射角
と出射角は等しい場合、計測対象に外接する。従って、
複数回の計測結果より複数の計測対象に外接する楕円球
を描く事で、人体形状が求める事ができる。以上ａ〜ｅ
の手順を必要回数繰り返し行ない、対象物の形状計測を
行った。また、式１が成立するための環境として、音
波、或は振動の形として音波発信器から直接音波受信器
に信号が入力しないように、音波発振器、受信器を吸音
材で包み込んだり、近くの壁、天井、床や測定機器に吸
音材を張り付け、振動対策として音波発振器と受信器を
固定する定板等を物理的に分離するなどの処置を行っ
た。本実施例に用いた実験装置の概略を図３に示す。測
定対象物として表面研磨した直径９０ｍｍのステンレス
の円筒を用いた。音波発信器、受信器として以下の市販
デバイスを用いた。 音波発振器：ＥＦＲＯＷＢ４０Ｋ２（松下電気） 音波受信器：ＡＴＭ３３Ｒ（オーディオテクニカ社） 用いた音波の発振周波数は３０ＫＨＺの正弦波である。
ステンレス円筒を包む衣服として、使用音波周波数にお
いて透過率がそれぞれ５−１００％である布を２０種類
用意した。精度確認のため市販の光学式変位計との比較
を試みた。結果を図４に示す。 繰り返し精度：変位量の０．２％（σ） 絶対距離精度：変位量の０．１％（σ） 円筒の周方向計測所要時間：０．２秒／周また本発明に
て布にくるまれたステンレス円筒の周りに沿って音波発
振器と音波受信器を移動させながら、ステンレス円筒検
査対象を測定し、今回用意した２０種類の布地すべてに
おいて布地を透して対象物の形状計測が可能であること
を確認した。形状計測に必要な演算及びグラフィック処
理時間１０分の良好な結果を得た。
く、また回折等の影響が大きい。そのため、音響レンズ
等を用いてエネルギーを一点に集中させる試みをして
も、波長の数倍程度にしか絞り込めない。従って、レー
ザ光のようなエネルギー密度の高い、ビーム形状は実現
できない。同様の理由で、超指向性マイクを用いて、特
定エリアからの音波だけを拾い集める事も難しい。すな
わち、布、人体に音波を照射し、反射音波を音波受信器
で拾うことは可能であるが、どこの地点からの反射音波
であるかを限定するに工夫が必要である。今回の実施例
は以上の問題を解決するために以下の方法を用いた。音
波の物質界面での反射は通常、光学における鏡面反射と
同じく、正反射し物質界面での入射角と出射角は等しく
なる。ｄ．で求めた音波発振器−対象物−音波受信器間
距離を基に音波発振器、受信器から同一距離軌道を描く
とその軌跡は楕円球となる。この楕円球は音波が光学に
おける鏡面反射と同じく正反射し、物質界面での入射角
と出射角は等しい場合、計測対象に外接する。従って、
複数回の計測結果より複数の計測対象に外接する楕円球
を描く事で、人体形状が求める事ができる。以上ａ〜ｅ
の手順を必要回数繰り返し行ない、対象物の形状計測を
行った。また、式１が成立するための環境として、音
波、或は振動の形として音波発信器から直接音波受信器
に信号が入力しないように、音波発振器、受信器を吸音
材で包み込んだり、近くの壁、天井、床や測定機器に吸
音材を張り付け、振動対策として音波発振器と受信器を
固定する定板等を物理的に分離するなどの処置を行っ
た。本実施例に用いた実験装置の概略を図３に示す。測
定対象物として表面研磨した直径９０ｍｍのステンレス
の円筒を用いた。音波発信器、受信器として以下の市販
デバイスを用いた。 音波発振器：ＥＦＲＯＷＢ４０Ｋ２（松下電気） 音波受信器：ＡＴＭ３３Ｒ（オーディオテクニカ社） 用いた音波の発振周波数は３０ＫＨＺの正弦波である。
ステンレス円筒を包む衣服として、使用音波周波数にお
いて透過率がそれぞれ５−１００％である布を２０種類
用意した。精度確認のため市販の光学式変位計との比較
を試みた。結果を図４に示す。 繰り返し精度：変位量の０．２％（σ） 絶対距離精度：変位量の０．１％（σ） 円筒の周方向計測所要時間：０．２秒／周また本発明に
て布にくるまれたステンレス円筒の周りに沿って音波発
振器と音波受信器を移動させながら、ステンレス円筒検
査対象を測定し、今回用意した２０種類の布地すべてに
おいて布地を透して対象物の形状計測が可能であること
を確認した。形状計測に必要な演算及びグラフィック処
理時間１０分の良好な結果を得た。
【０００９】実施例−２ 本実施例に用いた検査装置の概略を図４に示す。実施例
−１で述べたａ〜ｅと同様の手順を繰り返し、着装状態
の人体形状計測を試みた。被検人体は２６才の女性であ
る。高速計測のために複数の音波発信器、受信器と複数
の周波数を用いた。以下の市販デバイスを用いた。 音波発振器：ＲＢＷ−４０Ｋ（松下電気） ２０
個 音波受信器：ＲＭ−３３（オーディオテクニカ社）２０
個 使用音波の周波数帯は２０〜４０キロヘルツであり、使
用した音波発振器にそれぞれが約１キロヘルツ隔たっ
た、数＋ヘルツの半値幅をゆうする単一周波数を持つ正
弦波を独立したパターンジェネレータから入力した。ま
た音波受信器もそれぞれの音波発振器の固有周波数に応
じたパンドパスフィルタを付加した。この結果、同時に
存在する複数の音波が互いに干渉することを電気的に排
除することが可能で高速な計測が可能である。使用した
計測器、コンピュータ等は実施例−１と同一である。被
検人体が着衣した衣服は、Ｔシャツ、男性ワイシャツ、
女性ブラウス各１０種類であった。着装状態の人体各部
を巻き尺で計った値と音波を用いた本発明とで計測した
結果を示す。 繰り返し精度（σ）：巻尺１０ｍｍ、音波計測０．２ｍ
ｍ 計測時間（２０箇所）：巻尺１０分、音波計測３０秒 （比較検討回数 ２００回） 本発明にて被検者を測定し、アパレル等で行われる巻尺
による採寸作業より、本発明が繰り返し精度、測定所要
時間等において優れている事が証明された。
−１で述べたａ〜ｅと同様の手順を繰り返し、着装状態
の人体形状計測を試みた。被検人体は２６才の女性であ
る。高速計測のために複数の音波発信器、受信器と複数
の周波数を用いた。以下の市販デバイスを用いた。 音波発振器：ＲＢＷ−４０Ｋ（松下電気） ２０
個 音波受信器：ＲＭ−３３（オーディオテクニカ社）２０
個 使用音波の周波数帯は２０〜４０キロヘルツであり、使
用した音波発振器にそれぞれが約１キロヘルツ隔たっ
た、数＋ヘルツの半値幅をゆうする単一周波数を持つ正
弦波を独立したパターンジェネレータから入力した。ま
た音波受信器もそれぞれの音波発振器の固有周波数に応
じたパンドパスフィルタを付加した。この結果、同時に
存在する複数の音波が互いに干渉することを電気的に排
除することが可能で高速な計測が可能である。使用した
計測器、コンピュータ等は実施例−１と同一である。被
検人体が着衣した衣服は、Ｔシャツ、男性ワイシャツ、
女性ブラウス各１０種類であった。着装状態の人体各部
を巻き尺で計った値と音波を用いた本発明とで計測した
結果を示す。 繰り返し精度（σ）：巻尺１０ｍｍ、音波計測０．２ｍ
ｍ 計測時間（２０箇所）：巻尺１０分、音波計測３０秒 （比較検討回数 ２００回） 本発明にて被検者を測定し、アパレル等で行われる巻尺
による採寸作業より、本発明が繰り返し精度、測定所要
時間等において優れている事が証明された。
【００１０】
【効果】本発明は弾性波を数％以上透過する物体の後方
に気体層を挟んで位置する物体の形状の三次元形状計測
を極めて正確に行なうことを可能とした。
に気体層を挟んで位置する物体の形状の三次元形状計測
を極めて正確に行なうことを可能とした。
【００１１】
【図１】 本発明における計測システムのブロック図。
【図２】 本発明における弾性波発信、受信器間の位相
差の変化を示す模試図。
差の変化を示す模試図。
【図３】 本発明における実験装置の概略図。
【図４】 本発明における音波計測値と変位計出力値と
の関係を示す図。
の関係を示す図。
Ａ：位相Ａ Ｂ：位相Ｂ １：音波発振器 ２：音波受信器 ３：布（衣服） ４：ステンレス円筒 ５：変位計
Claims (1)
- 【請求項１】 衣服を着用した人体に少なくとも１つ以
上の音波発生器より音波を照射し、人体及び衣服からの
複数の音波が干渉して個々の振幅、位相成分が重ね合わ
され生じた音波を、少なくとも１つ以上の音波受信器で
検出し、検出された複数成分の干渉音波信号より人体か
らの反射音波以外の成分を演算により差し引き、人体か
らの音波反射成分のみを得ることにより衣服を着た人体
の形状を算出する人体形状計測方法において人体からの
反射音波以外の音波の位相、振幅成分を音波パルスの伝
播時間とパルス強度により求めることを特徴とする人体
形状計測法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3410092A JPH05203435A (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 人体形状計測法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3410092A JPH05203435A (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 人体形状計測法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203435A true JPH05203435A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=12404859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3410092A Pending JPH05203435A (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 人体形状計測法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05203435A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1009343C2 (nl) * | 1998-06-08 | 1999-12-10 | Peter Johannes Wilhelmus Van H | Werkwijze en inrichting voor het contactloos bepalen van de maten van objecten. |
| WO2000055644A1 (en) * | 1999-03-16 | 2000-09-21 | De Montfort University | Methods and apparatus for imaging |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP3410092A patent/JPH05203435A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1009343C2 (nl) * | 1998-06-08 | 1999-12-10 | Peter Johannes Wilhelmus Van H | Werkwijze en inrichting voor het contactloos bepalen van de maten van objecten. |
| WO1999064889A1 (en) * | 1998-06-08 | 1999-12-16 | Heco Mode B V | Method and device for determining the measurements of objects without making contact therewith |
| WO2000055644A1 (en) * | 1999-03-16 | 2000-09-21 | De Montfort University | Methods and apparatus for imaging |
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