JPH0942917A - 回動中心計測方法および装置 - Google Patents
回動中心計測方法および装置Info
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- JPH0942917A JPH0942917A JP19668195A JP19668195A JPH0942917A JP H0942917 A JPH0942917 A JP H0942917A JP 19668195 A JP19668195 A JP 19668195A JP 19668195 A JP19668195 A JP 19668195A JP H0942917 A JPH0942917 A JP H0942917A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、円弧運動を行なう被測定体の回動
中心を求める回動中心計測方法および装置に関し、円弧
運動を行なう被測定体の回動中心を高精度に求める。 【解決手段】 被測定体上の、位置測定の指標とされる
ターゲットの位置を、各サンプリング時刻毎に測定し、
そのターゲットの、測定された各位置に基づいて、被測
定体上の、回動中心を含む所定領域内の複数点の、各サ
ンプリング時刻毎の各位置座標を求め、上記複数点それ
ぞれについて求められた各複数の位置座標を、複数の位
置座標のばらつきの程度を評価する評価関数に当て嵌め
ることにより、それらの複数点をそれぞれについて位置
座標のばらつきの程度を表わす評価値を求め、それらの
評価値に基づいて回動中心を求める。
中心を求める回動中心計測方法および装置に関し、円弧
運動を行なう被測定体の回動中心を高精度に求める。 【解決手段】 被測定体上の、位置測定の指標とされる
ターゲットの位置を、各サンプリング時刻毎に測定し、
そのターゲットの、測定された各位置に基づいて、被測
定体上の、回動中心を含む所定領域内の複数点の、各サ
ンプリング時刻毎の各位置座標を求め、上記複数点それ
ぞれについて求められた各複数の位置座標を、複数の位
置座標のばらつきの程度を評価する評価関数に当て嵌め
ることにより、それらの複数点をそれぞれについて位置
座標のばらつきの程度を表わす評価値を求め、それらの
評価値に基づいて回動中心を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円弧運動を行なう
被測定体の回動中心を求める回動中心計測方法および装
置に関する。
被測定体の回動中心を求める回動中心計測方法および装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ステレオ法による、被測定体
の三次元的な座標の計測が行われている（例えば特開平
５−１６４５１７号公報参照）。図７は、ステレオ法に
よる三次元座標計測法の一例を模式的に示した図であ
る。
の三次元的な座標の計測が行われている（例えば特開平
５−１６４５１７号公報参照）。図７は、ステレオ法に
よる三次元座標計測法の一例を模式的に示した図であ
る。
【０００３】互いに所定の距離ｄだけ離れた２台のＣＣ
Ｄカメラ２，４により被測定体６を撮影する。このとき
２台のＣＣＤカメラ２，４のそれぞれにより被測定体６
上の互いに同一の各点（ここでは点Ｐで代表させる）を
睨む角度α，βを求めることにより、２台のＣＣＤカメ
ラ２，４と被測定体６上の点Ｐとを結ぶ、図に一点鎖線
で示す三角形が一義的に定まり、これにより被測定体６
のＰ点の位置が測定される。ここで、被測定体が移動し
たり姿勢を変えたりするものの場合、２台のＣＣＤカメ
ラ２，４に固定されたワールド座標系Σ0 から見た、被
測定体６の位置と姿勢を表わす、被測定体６に固定され
た座標系Σを定めるには、被測定体６の互いに異なる３
点について、上記のようにしてその位置を計測する必要
がある。
Ｄカメラ２，４により被測定体６を撮影する。このとき
２台のＣＣＤカメラ２，４のそれぞれにより被測定体６
上の互いに同一の各点（ここでは点Ｐで代表させる）を
睨む角度α，βを求めることにより、２台のＣＣＤカメ
ラ２，４と被測定体６上の点Ｐとを結ぶ、図に一点鎖線
で示す三角形が一義的に定まり、これにより被測定体６
のＰ点の位置が測定される。ここで、被測定体が移動し
たり姿勢を変えたりするものの場合、２台のＣＣＤカメ
ラ２，４に固定されたワールド座標系Σ0 から見た、被
測定体６の位置と姿勢を表わす、被測定体６に固定され
た座標系Σを定めるには、被測定体６の互いに異なる３
点について、上記のようにしてその位置を計測する必要
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のステ
レオ法による被測定体の三次元的な座標計測において、
あるいは、ステレオ法に限らず計測の様々な分野におい
て、微小円弧運動を行なう被測定体の位置ないし軌跡を
測定して、その回動中心を求める必要を生じる場合があ
る。具体例については後述する。
レオ法による被測定体の三次元的な座標計測において、
あるいは、ステレオ法に限らず計測の様々な分野におい
て、微小円弧運動を行なう被測定体の位置ないし軌跡を
測定して、その回動中心を求める必要を生じる場合があ
る。具体例については後述する。
【０００５】図８は、微小円弧運動を行なう被測定体の
軌跡およびその回動中心を示した図である。被測定体の
円弧運動の軌跡Ｌが回動中心との成す角にして例えば１
０°以下、例えば５°程度の場合、計測誤差によるばら
つきをもった軌跡Ｌからその回動中心Ｏを高精度に求め
るのは、従来極めて困難であった。
軌跡およびその回動中心を示した図である。被測定体の
円弧運動の軌跡Ｌが回動中心との成す角にして例えば１
０°以下、例えば５°程度の場合、計測誤差によるばら
つきをもった軌跡Ｌからその回動中心Ｏを高精度に求め
るのは、従来極めて困難であった。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、円弧運動を行
なう被測定体の回動中心を高精度に求めることのできる
回動中心計測方法を提供することを目的とする。
なう被測定体の回動中心を高精度に求めることのできる
回動中心計測方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の回動中心計測方法は、円弧運動を行なう被測定体の
回動中心を求める回動中心計測方法において、被測定体
上の、位置測定の指標とされるターゲットの位置を、各
サンプリング時刻毎に測定し、上記ターゲットの、測定
された各位置に基づいて、被測定体上の、回動中心を含
む所定領域内の複数点の、各サンプリング時刻毎の各位
置座標を求め、上記複数点それぞれについて求められた
各複数の位置座標を、複数の位置座標のばらつきの程度
を評価する評価関数にあてはめることにより、それらの
複数点それぞれについて位置座標のばらつきの程度を表
わす評価値を求め、それらの評価値に基づいて回動中心
を求めることを特徴とする。
明の回動中心計測方法は、円弧運動を行なう被測定体の
回動中心を求める回動中心計測方法において、被測定体
上の、位置測定の指標とされるターゲットの位置を、各
サンプリング時刻毎に測定し、上記ターゲットの、測定
された各位置に基づいて、被測定体上の、回動中心を含
む所定領域内の複数点の、各サンプリング時刻毎の各位
置座標を求め、上記複数点それぞれについて求められた
各複数の位置座標を、複数の位置座標のばらつきの程度
を評価する評価関数にあてはめることにより、それらの
複数点それぞれについて位置座標のばらつきの程度を表
わす評価値を求め、それらの評価値に基づいて回動中心
を求めることを特徴とする。
【０００８】ここで、上記本発明の回動中心計測方法に
おいて、被測定体上の、互いに位置の異なる少なくとも
三箇所のターゲットの位置を、各サンプリング時刻毎に
測定し、それらのターゲットの、測定された各位置に基
づいて、上記複数点の、各サンプリング時刻毎の各位置
座標を求めることが好ましい。また、上記目的を達成す
る本発明の回動中心計測装置は、円弧運動を行なう被測
定体の回動中心を求める回動中心計測装置において、 （１）各サンプリング時刻毎に測定された、被測定体上
の、位置測定の指標とされるターゲットの位置情報を入
力し、その位置情報に基づいて、被測定体上の、回動中
心を含む所定領域内の複数点の、各サンプリング時刻毎
の各位置座標を求める座標演算手段 （２）上記複数点それぞれについて求められた各複数の
位置座標を、複数の位置座標のばらつきの程度を評価す
る評価関数にあてはめることにより、上記複数点それぞ
れについて位置座標のばらつきの程度を表わす評価値を
求める評価値演算手段 （３）それらの評価値に基づいて回動中心を求める回動
中心演算手段 を備えたことを特徴とする。
おいて、被測定体上の、互いに位置の異なる少なくとも
三箇所のターゲットの位置を、各サンプリング時刻毎に
測定し、それらのターゲットの、測定された各位置に基
づいて、上記複数点の、各サンプリング時刻毎の各位置
座標を求めることが好ましい。また、上記目的を達成す
る本発明の回動中心計測装置は、円弧運動を行なう被測
定体の回動中心を求める回動中心計測装置において、 （１）各サンプリング時刻毎に測定された、被測定体上
の、位置測定の指標とされるターゲットの位置情報を入
力し、その位置情報に基づいて、被測定体上の、回動中
心を含む所定領域内の複数点の、各サンプリング時刻毎
の各位置座標を求める座標演算手段 （２）上記複数点それぞれについて求められた各複数の
位置座標を、複数の位置座標のばらつきの程度を評価す
る評価関数にあてはめることにより、上記複数点それぞ
れについて位置座標のばらつきの程度を表わす評価値を
求める評価値演算手段 （３）それらの評価値に基づいて回動中心を求める回動
中心演算手段 を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。ここでは人間の顎の動きを計測するシステ
ムについて説明する。顎の動きは、歯科の分野における
１つの重要な計測項目として位置づけられている。図１
は、顎の動きを計測している状態の室内の様子を示す模
式図、図２は、顎の動きの計測のために頭部に測定治具
を取り付けた様子を示す模式図である。
て説明する。ここでは人間の顎の動きを計測するシステ
ムについて説明する。顎の動きは、歯科の分野における
１つの重要な計測項目として位置づけられている。図１
は、顎の動きを計測している状態の室内の様子を示す模
式図、図２は、顎の動きの計測のために頭部に測定治具
を取り付けた様子を示す模式図である。
【００１０】図２に示すように、頭部には額の位置と両
耳の上部にそれぞれ１つずつ、合計３つのＬＥＤ７Ａ，
７Ｂ，７Ｃが配置されたヘッドフレーム７が固定され
る。また、口の中の下歯には下顎用フレーム８が固定さ
れる。この下顎用フレーム８にも、口の前、および左右
の耳の下の位置にそれぞれ１つずつ合計３つのＬＥＤ８
Ａ，８Ｂ，８Ｃが配置されている。
耳の上部にそれぞれ１つずつ、合計３つのＬＥＤ７Ａ，
７Ｂ，７Ｃが配置されたヘッドフレーム７が固定され
る。また、口の中の下歯には下顎用フレーム８が固定さ
れる。この下顎用フレーム８にも、口の前、および左右
の耳の下の位置にそれぞれ１つずつ合計３つのＬＥＤ８
Ａ，８Ｂ，８Ｃが配置されている。
【００１１】ポインタペン９には２つのＬＥＤ９Ａ，９
Ｂが埋め込まれており、このポインタペン９により被測
定体（この場合は被検者１０）の一点を指示するとその
ときのＬＥＤ９Ａ，９Ｂの位置が計測され、それらのＬ
ＥＤ９Ａ，９Ｂの位置座標からポインタペン９の先軸９
ａの位置が求められ、その点の動きが演算される。図２
に示すようなヘッドフレーム７および下顎用フレーム８
を装着した被検者１０を、図１に示すように椅子に座ら
せ、上下に配置された２つのＣＣＤカメラ２，４によ
り、被検者１０が撮像され、これにより得られた画像信
号が演算装置２０に入力され、ＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ；８Ａ，８Ｂ，８Ｃの各位置が求められ、それらの位
置に基づいて上顎に対する下顎の動きが計測される。
Ｂが埋め込まれており、このポインタペン９により被測
定体（この場合は被検者１０）の一点を指示するとその
ときのＬＥＤ９Ａ，９Ｂの位置が計測され、それらのＬ
ＥＤ９Ａ，９Ｂの位置座標からポインタペン９の先軸９
ａの位置が求められ、その点の動きが演算される。図２
に示すようなヘッドフレーム７および下顎用フレーム８
を装着した被検者１０を、図１に示すように椅子に座ら
せ、上下に配置された２つのＣＣＤカメラ２，４によ
り、被検者１０が撮像され、これにより得られた画像信
号が演算装置２０に入力され、ＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ；８Ａ，８Ｂ，８Ｃの各位置が求められ、それらの位
置に基づいて上顎に対する下顎の動きが計測される。
【００１２】ＣＣＤカメラ２，４の配置位置を、図１に
示すような上下位置ではなく、図７に示すように左右に
配置したとすると、それらのＣＣＤカメラ２，４は、被
検者１０を斜め横から睨むこととなり、被検者１０に
は、左右位置（両耳の上下の位置）にＬＥＤ７Ｂ，７
Ｃ；８Ｂ，８Ｃ（図４参照）が固定されているため、そ
れら左右位置に固定されたＬＥＤ７Ｂ，７Ｃ；８Ｂ，８
Ｃが被検者の頭の陰になりやすく、被検者１０が多少な
りとも斜め横を向くとそれらのＬＥＤ７Ｂ，７Ｃ；８
Ｂ，８Ｃのうちのいずれかが頭部にかくれてしまい、計
測が不可能となってしまうおそれがある。その点、図１
に示すように、ＣＣＤカメラ２，４を縦に配置すると、
左右の関係ではＣＣＤカメラ２，４が被検者１０の正面
に配置されることとなり、被検者１０が左右を向いたと
きの余裕度が大きくなる。
示すような上下位置ではなく、図７に示すように左右に
配置したとすると、それらのＣＣＤカメラ２，４は、被
検者１０を斜め横から睨むこととなり、被検者１０に
は、左右位置（両耳の上下の位置）にＬＥＤ７Ｂ，７
Ｃ；８Ｂ，８Ｃ（図４参照）が固定されているため、そ
れら左右位置に固定されたＬＥＤ７Ｂ，７Ｃ；８Ｂ，８
Ｃが被検者の頭の陰になりやすく、被検者１０が多少な
りとも斜め横を向くとそれらのＬＥＤ７Ｂ，７Ｃ；８
Ｂ，８Ｃのうちのいずれかが頭部にかくれてしまい、計
測が不可能となってしまうおそれがある。その点、図１
に示すように、ＣＣＤカメラ２，４を縦に配置すると、
左右の関係ではＣＣＤカメラ２，４が被検者１０の正面
に配置されることとなり、被検者１０が左右を向いたと
きの余裕度が大きくなる。
【００１３】この図１に示すシステムを、図７を参照し
て説明したステレオ法による三次元座標計測の原理と結
びつけると以下のようになる。すなわち、２つのＣＣＤ
カメラ２，４で、頭部に配置された３つのＬＥＤ７Ａ，
７Ｂ，７Ｃ（図２参照）の位置を計測することにより、
この図１の部屋やＣＣＤカメラ２，４に固定されたワー
ルド座標系に対する、被検者１０の頭部の位置と姿勢が
求められる。また、同様に、２つのＣＣＤカメラ２，４
で、下顎に固定された３つのＬＥＤ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの
位置を計測することにより、ワールド座標系に対する、
下顎の位置と姿勢が求められる。したがって、これら頭
部の位置と姿勢、および下顎の位置と姿勢から、頭部に
対する、下顎の相対的な位置と姿勢が求められる。
て説明したステレオ法による三次元座標計測の原理と結
びつけると以下のようになる。すなわち、２つのＣＣＤ
カメラ２，４で、頭部に配置された３つのＬＥＤ７Ａ，
７Ｂ，７Ｃ（図２参照）の位置を計測することにより、
この図１の部屋やＣＣＤカメラ２，４に固定されたワー
ルド座標系に対する、被検者１０の頭部の位置と姿勢が
求められる。また、同様に、２つのＣＣＤカメラ２，４
で、下顎に固定された３つのＬＥＤ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの
位置を計測することにより、ワールド座標系に対する、
下顎の位置と姿勢が求められる。したがって、これら頭
部の位置と姿勢、および下顎の位置と姿勢から、頭部に
対する、下顎の相対的な位置と姿勢が求められる。
【００１４】かくして、被検者１０に口を開けさせたり
閉じさせたりしながらその被検者１０をＣＣＤカメラ
２，４で撮影し、演算装置２０で演算を行なうことによ
り、その被検者１０の下顎の動きを分析することができ
る。人間の顎の動きを分析するにあたり、重要な測定項
目の１つとして蝶番軸の位置が挙げられる。この蝶番軸
とは、上顎に対する下顎の回動運動の中心軸をいうが、
上顎と下顎との関節は複雑であって、口を開けると回動
運動だけでなく、その回動運動の中心軸が移動する“す
べり”運動が生じる。したがって蝶番軸を求めるにはす
べりの生じない状態の回動運動を行なわせる必要があ
る。そのような運動は、下歯を上歯から僅か（例えば１
０ｍｍ程度）離し、下顎を前に突き出し、次に下顎を後
ろに引っ込め、その状態から下歯が上歯に当たるように
口を閉じるという、約１０ｍｍ程度の下顎の動きの間だ
け実現できる。そのような、すべりのない状態での回動
運動を蝶番軸運動と称する。そこで、蝶番軸の位置（回
動中心）を求めるには、口を僅かに１０ｍｍほど動かす
という僅かな円弧運動に基づいて求める必要がある。
閉じさせたりしながらその被検者１０をＣＣＤカメラ
２，４で撮影し、演算装置２０で演算を行なうことによ
り、その被検者１０の下顎の動きを分析することができ
る。人間の顎の動きを分析するにあたり、重要な測定項
目の１つとして蝶番軸の位置が挙げられる。この蝶番軸
とは、上顎に対する下顎の回動運動の中心軸をいうが、
上顎と下顎との関節は複雑であって、口を開けると回動
運動だけでなく、その回動運動の中心軸が移動する“す
べり”運動が生じる。したがって蝶番軸を求めるにはす
べりの生じない状態の回動運動を行なわせる必要があ
る。そのような運動は、下歯を上歯から僅か（例えば１
０ｍｍ程度）離し、下顎を前に突き出し、次に下顎を後
ろに引っ込め、その状態から下歯が上歯に当たるように
口を閉じるという、約１０ｍｍ程度の下顎の動きの間だ
け実現できる。そのような、すべりのない状態での回動
運動を蝶番軸運動と称する。そこで、蝶番軸の位置（回
動中心）を求めるには、口を僅かに１０ｍｍほど動かす
という僅かな円弧運動に基づいて求める必要がある。
【００１５】図３は、蝶番軸運動を行なっている間の、
下顎用フレーム８（図２参照）の中央のＬＥＤ８Ａの動
きを示した図である。この図は、縦軸は物理的な上方向
にとったｙ軸、横軸は、ＣＣＤカメラ２，４の光軸方
向、（被検者１０の正面から背面に向かう方向）にとっ
たｚ軸であり、したがってこの図は、被検者１０を横か
ら見た、いわゆる矢状面内でのＬＥＤ８Ａの動きを表わ
している。また、この図中の□印は、２台のＣＣＤカメ
ラ２，４で撮影して得た各画像フレーム毎のＬＥＤ８Ａ
の位置を示している。
下顎用フレーム８（図２参照）の中央のＬＥＤ８Ａの動
きを示した図である。この図は、縦軸は物理的な上方向
にとったｙ軸、横軸は、ＣＣＤカメラ２，４の光軸方
向、（被検者１０の正面から背面に向かう方向）にとっ
たｚ軸であり、したがってこの図は、被検者１０を横か
ら見た、いわゆる矢状面内でのＬＥＤ８Ａの動きを表わ
している。また、この図中の□印は、２台のＣＣＤカメ
ラ２，４で撮影して得た各画像フレーム毎のＬＥＤ８Ａ
の位置を示している。
【００１６】この図３では、被検者１０による蝶番軸運
動の間、ＬＥＤ８Ａは縦横それぞれ約２ｍｍ程度しか動
いておらず、その動きはかなりばらついている。このよ
うなＬＥＤの動きから蝶番軸を直接に求めるのは困難で
あり、そこで、本実施形態においては、以下のようにし
てその蝶番軸を求める。先ず、矢状面上において、蝶番
軸があるであろうと思われる領域内に任意の点を指定
し、上述の蝶番軸運動を行なう間の、その点を含む周囲
の領域内の各点の座標を、２台のＣＣＤカメラ２，４に
よる撮影の各画像フレーム毎に求める。ここでは各画像
フレームをｉ（ｉ＝１，２，…）で区別する。上述した
ように、ＣＣＤカメラ２，４で撮影された各画像フレー
ムに基づいて３つのＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７Ｃの各位置を
測定することにより、ワールド座標系に対する上顎（頭
部）の、その各画像フレーム毎の座標系が定められ、そ
れと同様に、ＣＣＤカメラ２，４で撮影された各画像フ
レームに基づいて３つのＬＥＤ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの位置
を測定することにより、ワールド座標系に対する下顎
の、その各画像フレーム毎の座標系が定められ、したが
って頭部（上顎）に対する下顎の相対的な座標系が定め
られる。下顎の座標系が定められるということは、下顎
を剛体と考えたときの、下顎の任意の点の位置座標、さ
らには、実体的には下顎から離れていても、空間上のあ
る点が下顎と一体的に動くと考えたときのその点の位置
座標が求められる。
動の間、ＬＥＤ８Ａは縦横それぞれ約２ｍｍ程度しか動
いておらず、その動きはかなりばらついている。このよ
うなＬＥＤの動きから蝶番軸を直接に求めるのは困難で
あり、そこで、本実施形態においては、以下のようにし
てその蝶番軸を求める。先ず、矢状面上において、蝶番
軸があるであろうと思われる領域内に任意の点を指定
し、上述の蝶番軸運動を行なう間の、その点を含む周囲
の領域内の各点の座標を、２台のＣＣＤカメラ２，４に
よる撮影の各画像フレーム毎に求める。ここでは各画像
フレームをｉ（ｉ＝１，２，…）で区別する。上述した
ように、ＣＣＤカメラ２，４で撮影された各画像フレー
ムに基づいて３つのＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７Ｃの各位置を
測定することにより、ワールド座標系に対する上顎（頭
部）の、その各画像フレーム毎の座標系が定められ、そ
れと同様に、ＣＣＤカメラ２，４で撮影された各画像フ
レームに基づいて３つのＬＥＤ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの位置
を測定することにより、ワールド座標系に対する下顎
の、その各画像フレーム毎の座標系が定められ、したが
って頭部（上顎）に対する下顎の相対的な座標系が定め
られる。下顎の座標系が定められるということは、下顎
を剛体と考えたときの、下顎の任意の点の位置座標、さ
らには、実体的には下顎から離れていても、空間上のあ
る点が下顎と一体的に動くと考えたときのその点の位置
座標が求められる。
【００１７】これによって、上記蝶番軸があるであろう
領域内の任意の点、およびその位置座標を中心とした周
囲の各点の位置座標、およびそれらの各点が、蝶番軸運
動によって、上顎に対し相対的にどのように動くかを求
めることができる。ここで、その蝶番軸運動の間の各画
像フレームｉ毎のある点の位置座標を（ｘ i ，ｙi ，ｚ
i ）とする。前述したように、ｙ軸は上方向、ｚ軸は被
検者１０の正面から背面に向かう方向であり、ｘ軸はそ
れらｙ軸、ｚ軸と直交する。被検者１０の左手側から右
手側に向かう方向である。
領域内の任意の点、およびその位置座標を中心とした周
囲の各点の位置座標、およびそれらの各点が、蝶番軸運
動によって、上顎に対し相対的にどのように動くかを求
めることができる。ここで、その蝶番軸運動の間の各画
像フレームｉ毎のある点の位置座標を（ｘ i ，ｙi ，ｚ
i ）とする。前述したように、ｙ軸は上方向、ｚ軸は被
検者１０の正面から背面に向かう方向であり、ｘ軸はそ
れらｙ軸、ｚ軸と直交する。被検者１０の左手側から右
手側に向かう方向である。
【００１８】点（ｘi ，ｙi ，ｚi ）が蝶番軸運動の間
どの程度ばらつくかを指標する評価関数を導入する。こ
の評価関数としては種々のものを採用することができ、
その主なものとして、例えば以下の評価関数を挙げるこ
とができる。 （１）蝶番軸運動の間の点（ｘi ，ｙi ，ｚi ）の動き
の平均座標（＜ｘ＞，＜ｙ＞，＜ｚ＞）を求め、平均座
標（＜ｘ＞，＜ｙ＞，＜ｚ＞）からの距離 ｒi ＝√｛（ｘi −＜ｘ＞)2＋（ｙi −＜ｙ＞)2＋（ｚi −＜ｚ＞)2｝ を求め、距離ｒi の平均＜ｒ＞を求め、その標準偏差
どの程度ばらつくかを指標する評価関数を導入する。こ
の評価関数としては種々のものを採用することができ、
その主なものとして、例えば以下の評価関数を挙げるこ
とができる。 （１）蝶番軸運動の間の点（ｘi ，ｙi ，ｚi ）の動き
の平均座標（＜ｘ＞，＜ｙ＞，＜ｚ＞）を求め、平均座
標（＜ｘ＞，＜ｙ＞，＜ｚ＞）からの距離 ｒi ＝√｛（ｘi −＜ｘ＞)2＋（ｙi −＜ｙ＞)2＋（ｚi −＜ｚ＞)2｝ を求め、距離ｒi の平均＜ｒ＞を求め、その標準偏差
【００１９】
【数１】
【００２０】（但し、ｎは蝶番軸測定のための画像フレ
ームの数を表わす。）を求め、この標準偏差σを評価関
数とする。 （２）ここでは矢状面（被検者１０の横顔）内の蝶番軸
上の点を求めているため、点（ｘi ，ｙi ，ｚi ）のｘ
座標ｘi は無視して上記（１）と同様の演算を行なう。
具体的には、ｘ座標を無視した点（ｙi ，ｚi ）の平均
座標（＜ｙ＞，＜ｚ＞）を求め、平均座標（＜ｙ＞，＜
ｚ＞）からの距離 ｒi ＝√｛（ｙi −＜ｙ＞)2＋（ｚi −＜ｚ＞)2｝を求
め、距離ｒi の平均＜ｒ＞を求め、その標準偏差
ームの数を表わす。）を求め、この標準偏差σを評価関
数とする。 （２）ここでは矢状面（被検者１０の横顔）内の蝶番軸
上の点を求めているため、点（ｘi ，ｙi ，ｚi ）のｘ
座標ｘi は無視して上記（１）と同様の演算を行なう。
具体的には、ｘ座標を無視した点（ｙi ，ｚi ）の平均
座標（＜ｙ＞，＜ｚ＞）を求め、平均座標（＜ｙ＞，＜
ｚ＞）からの距離 ｒi ＝√｛（ｙi −＜ｙ＞)2＋（ｚi −＜ｚ＞)2｝を求
め、距離ｒi の平均＜ｒ＞を求め、その標準偏差
【００２１】
【数２】
【００２２】を求め、その標準偏差σを評価関数とす
る。 （３）蝶番軸運動の間の点（ｘi ，ｙi ，ｚi ）の動き
の平均座標（＜ｘ＞，＜ｙ＞，＜ｚ＞）を求め、平均座
標（＜ｘ＞，＜ｙ＞，＜ｚ＞）からの距離 ｒi ＝√｛（ｘi −＜ｘ＞)2＋（ｙi −＜ｙ＞)2＋（ｚi −＜ｚ＞)2｝ を求め、その距離ｒi の積算値
る。 （３）蝶番軸運動の間の点（ｘi ，ｙi ，ｚi ）の動き
の平均座標（＜ｘ＞，＜ｙ＞，＜ｚ＞）を求め、平均座
標（＜ｘ＞，＜ｙ＞，＜ｚ＞）からの距離 ｒi ＝√｛（ｘi −＜ｘ＞)2＋（ｙi −＜ｙ＞)2＋（ｚi −＜ｚ＞)2｝ を求め、その距離ｒi の積算値
【００２３】
【数３】
【００２４】を求め、この積算値を評価関数とする。 （４）ｘ座標を無視し、（３）と同様に積算値を求め
る。すなわち、蝶番軸運動の間の点（ｙi ，ｚi ）の動
きの平均座標（＜ｙ＞，＜ｚ＞）を求め、平均座標（＜
ｙ＞，＜ｚ＞）からの距離 ｒi ＝√｛（ｙi −＜ｙ＞)2＋（ｚi −＜ｚ＞)2｝ を求め、その距離ｒi の積算値
る。すなわち、蝶番軸運動の間の点（ｙi ，ｚi ）の動
きの平均座標（＜ｙ＞，＜ｚ＞）を求め、平均座標（＜
ｙ＞，＜ｚ＞）からの距離 ｒi ＝√｛（ｙi −＜ｙ＞)2＋（ｚi −＜ｚ＞)2｝ を求め、その距離ｒi の積算値
【００２５】
【数４】
【００２６】を求め、この積算値を評価関数とする。 （５）点（ｘ，ｙ，ｚ）が辿った距離
【００２７】
【数５】
【００２８】を評価関数とする。 （６）ｘ座標を無視したときの、辿った距離
【００２９】
【数６】
【００３０】を評価関数とする。 （７）ｙi の中の最大値ｙmax と最小値ｙmin 、および
ｚi の中の最大値ｚma x と最小値ｚmin を求め、 Ｙ＝ｙmax −ｙmin Ｚ＝ｚmax −ｚmin を求め、ＹとＺのうちの大きい方の値を用いる。
ｚi の中の最大値ｚma x と最小値ｚmin を求め、 Ｙ＝ｙmax −ｙmin Ｚ＝ｚmax −ｚmin を求め、ＹとＺのうちの大きい方の値を用いる。
【００３１】（８）（７）と同様にしてＹ，Ｚを求め、 Ｔ＝√（Ｙ2 ＋Ｚ2 ） を求め、これを評価関数とする。図４は、矢状面（ｙ−
ｚ面）内の、蝶番軸上の点と思われる点を中心とした二
次元領域内の各点について、上記（１）に従った評価値
を求め、その評価値の等高線を示した図である。このよ
うに、各点の評価値を求めることにより、図３に示すよ
うな下顎のわずかな動きから蝶番軸上の点を高精度に求
めることができる。
ｚ面）内の、蝶番軸上の点と思われる点を中心とした二
次元領域内の各点について、上記（１）に従った評価値
を求め、その評価値の等高線を示した図である。このよ
うに、各点の評価値を求めることにより、図３に示すよ
うな下顎のわずかな動きから蝶番軸上の点を高精度に求
めることができる。
【００３２】ただし、矢状面内の全ての点について評価
値を求めるのでは時間がかかるため、実際には、以下の
ようにして蝶番軸上の点を求めることが好ましい。図５
は、評価値に基づく、蝶番軸上の点の求め方を示した図
である。先ず、蝶番軸があるであろうと思われる近くの
任意の点をＡ1 とし、ここに実線で示した、点Ａ1 を中
心とした矩形領域内で蝶番軸上の点を求めるものとす
る。
値を求めるのでは時間がかかるため、実際には、以下の
ようにして蝶番軸上の点を求めることが好ましい。図５
は、評価値に基づく、蝶番軸上の点の求め方を示した図
である。先ず、蝶番軸があるであろうと思われる近くの
任意の点をＡ1 とし、ここに実線で示した、点Ａ1 を中
心とした矩形領域内で蝶番軸上の点を求めるものとす
る。
【００３３】このとき、実線で示す矩形領域を４分割
し、その矩形領域の中心点Ａ1 と、４分割された各領域
それぞれの中心点Ａ2 ，Ａ3 ，Ａ4 ，Ａ5 との合計５点
の評価値を求める。そして、これら５点Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ
3 ，Ａ4 ，Ａ5 の評価値のうちのその点の動きが最も小
さいという評価値を得た点を見つける。例えば、ここで
は点Ａ3 がそうであったとする。その場合、今度は、そ
の点Ａ3 を中心とした、先ほど４分割された領域の１つ
をさらに４分割し、今回４分割された各領域の中心点Ａ
6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の各評価値を求め、これら４点Ａ
6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の各評価値と中心点Ａ3 の評価
値、合計５つの評価値のうち、その点の動きが最も小さ
いという評価値を得た点を見つける。これを順次繰り返
すことにより、蝶番軸上の点が、この矩形領域内で動き
の最も小さい点として、求められる。
し、その矩形領域の中心点Ａ1 と、４分割された各領域
それぞれの中心点Ａ2 ，Ａ3 ，Ａ4 ，Ａ5 との合計５点
の評価値を求める。そして、これら５点Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ
3 ，Ａ4 ，Ａ5 の評価値のうちのその点の動きが最も小
さいという評価値を得た点を見つける。例えば、ここで
は点Ａ3 がそうであったとする。その場合、今度は、そ
の点Ａ3 を中心とした、先ほど４分割された領域の１つ
をさらに４分割し、今回４分割された各領域の中心点Ａ
6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の各評価値を求め、これら４点Ａ
6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の各評価値と中心点Ａ3 の評価
値、合計５つの評価値のうち、その点の動きが最も小さ
いという評価値を得た点を見つける。これを順次繰り返
すことにより、蝶番軸上の点が、この矩形領域内で動き
の最も小さい点として、求められる。
【００３４】図６は、本発明の回動中心計測装置の一実
施形態を示すブロック図である。この図６に示す回動中
心計測装置には、ＣＣＤカメラ２，４（図１参照）で得
られた画像に基づいて求められた各ＬＥＤの位置情報が
入力され、座標演算手段６１では、蝶番軸運動の間の各
画像フレームについて、蝶番軸があるであろうと思われ
る近くの任意の点Ａ1 （図５参照）および、その点Ａ1
の周囲の４点Ａ2，Ａ3 ，Ａ4 ，Ａ5 の各位置座標が求
められる。これらの位置座標は評価値演算手段６２に入
力され、上述のようにして、それらの各点Ａ1 ，Ａ2 ，
Ａ3 ，Ａ4，Ａ5 の動きの程度を表わす各評価値が求め
られる。これらの各評価値は、回動中心演算手段６３に
入力され、回動中心演算手段６３では、今回の５点のう
ち、蝶番軸に最も近い点が選ばれる。どの点を選んだか
という情報は座標演算手段６１に入力される。ここでは
点Ａ3 が選ばれたものとすると、既に求められている点
Ａ3 の各フレーム毎の位置座標に加え、座標演算手段６
１では、その点Ａ3 の周囲の４点Ａ6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ
9 （図５参照）の各フレーム毎の位置座標が求められ
る。これら５点Ａ3 ，Ａ6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の位置座
標が評価値演算手段６２に入力され、これら５点Ａ3 ，
Ａ6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の各評価値が求められ、それら
の評価値が回動中心演算手段６３に入力されて、それら
点Ａ3 ，Ａ 6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の中で蝶番軸に最も近
い点が選ばれる。
施形態を示すブロック図である。この図６に示す回動中
心計測装置には、ＣＣＤカメラ２，４（図１参照）で得
られた画像に基づいて求められた各ＬＥＤの位置情報が
入力され、座標演算手段６１では、蝶番軸運動の間の各
画像フレームについて、蝶番軸があるであろうと思われ
る近くの任意の点Ａ1 （図５参照）および、その点Ａ1
の周囲の４点Ａ2，Ａ3 ，Ａ4 ，Ａ5 の各位置座標が求
められる。これらの位置座標は評価値演算手段６２に入
力され、上述のようにして、それらの各点Ａ1 ，Ａ2 ，
Ａ3 ，Ａ4，Ａ5 の動きの程度を表わす各評価値が求め
られる。これらの各評価値は、回動中心演算手段６３に
入力され、回動中心演算手段６３では、今回の５点のう
ち、蝶番軸に最も近い点が選ばれる。どの点を選んだか
という情報は座標演算手段６１に入力される。ここでは
点Ａ3 が選ばれたものとすると、既に求められている点
Ａ3 の各フレーム毎の位置座標に加え、座標演算手段６
１では、その点Ａ3 の周囲の４点Ａ6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ
9 （図５参照）の各フレーム毎の位置座標が求められ
る。これら５点Ａ3 ，Ａ6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の位置座
標が評価値演算手段６２に入力され、これら５点Ａ3 ，
Ａ6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の各評価値が求められ、それら
の評価値が回動中心演算手段６３に入力されて、それら
点Ａ3 ，Ａ 6 ，Ａ7 ，Ａ8 ，Ａ9 の中で蝶番軸に最も近
い点が選ばれる。
【００３５】これを繰り返すことにより蝶番軸上の点の
座標が求められる。尚、上記実施例では、蝶番軸がある
であろうと思われる領域内の任意点をＡ1として指定し
たが、図２に示すようにポインタペン９により蝶番軸上
の点と思われる点を指示してもよく、その場合には、よ
り迅速、確実に蝶番軸に近い点を求めることができる。
座標が求められる。尚、上記実施例では、蝶番軸がある
であろうと思われる領域内の任意点をＡ1として指定し
たが、図２に示すようにポインタペン９により蝶番軸上
の点と思われる点を指示してもよく、その場合には、よ
り迅速、確実に蝶番軸に近い点を求めることができる。
【００３６】尚、ここでは、本発明を下顎の蝶番軸運動
に適用した例を示したが、本発明はその用途が限定され
るものではなく、一般に、円弧運動をする被測定体の位
置座標からその円弧運動の回動中心を求める場合に広く
採用することができる。
に適用した例を示したが、本発明はその用途が限定され
るものではなく、一般に、円弧運動をする被測定体の位
置座標からその円弧運動の回動中心を求める場合に広く
採用することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
微小円弧運動からその円弧の回動中心を高精度に求める
ことができる。
微小円弧運動からその円弧の回動中心を高精度に求める
ことができる。
【図１】顎の動きを計測している状態の室内の様子を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】顎の動きの計測のために頭部に測定治具を取り
付けた様子を示す模式図である。
付けた様子を示す模式図である。
【図３】蝶番軸運動を行なっている間の下顎用フレーム
の中央のＬＥＤの動きを示した図である。
の中央のＬＥＤの動きを示した図である。
【図４】矢状面（ｙ−ｚ面）内の、蝶番軸上の点と思わ
れる点を中心とした二次元領域内の各点について評価値
を求め、その評価値の等高線を示した図である。
れる点を中心とした二次元領域内の各点について評価値
を求め、その評価値の等高線を示した図である。
【図５】評価値に基づく、蝶番軸上の点の求め方を示し
た図である。
た図である。
【図６】本発明の回動中心計測装置の一実施形態を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図７】ステレオ法による三次元座標計測法の一例を模
式的に示した図である。
式的に示した図である。
【図８】微小円弧運動を行なう被測定体の軌跡およびそ
の回動中心を示した図である。
の回動中心を示した図である。
２，４ ＣＣＤカメラ ７ ヘッドフレーム ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ ＬＥＤ ８ 下顎用フレーム ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ ＬＥＤ ９ ポインタペン ９Ａ，９Ｂ ＬＥＤ １０ 被検者 ２０ 演算装置 ６１ 座標演算手段 ６２ 評価値演算手段 ６３ 回動中心演算手段
Claims (3)
- 【請求項１】 円弧運動を行なう被測定体の回動中心を
求める回動中心計測方法において、 前記被測定体上の、位置測定の指標とされるターゲット
の位置を、各サンプリング時刻毎に測定し、 前記ターゲットの、測定された各位置に基づいて、前記
被測定体上の、前記回動中心を含む所定領域内の複数点
の、各サンプリング時刻毎の各位置座標を求め、 前記複数点それぞれについて求められた各複数の位置座
標を、複数の位置座標のばらつきの程度を評価する評価
関数にあてはめることにより、前記複数点それぞれにつ
いて位置座標のばらつきの程度を表わす評価値を求め、 前記評価値に基づいて前記回動中心を求めることを特徴
とする回動中心計測方法。 - 【請求項２】 前記被測定体上の、互いに位置の異なる
少なくとも三箇所の前記ターゲットの位置を、各サンプ
リング時刻毎に測定し、これらのターゲットの、測定さ
れた各位置に基づいて、前記複数点の、各サンプリング
時刻毎の各位置座標を求めることを特徴とする請求項１
記載の回動中心計測方法。 - 【請求項３】 円弧運動を行なう被測定体の回動中心を
求める回動中心計測装置において、 各サンプリング時刻毎に測定された、前記被測定体上
の、位置測定の指標とされるターゲットの位置情報を入
力し、該位置情報に基づいて、前記被測定体上の、前記
回動中心を含む所定領域内の複数点の、各サンプリング
時刻毎の各位置座標を求める座標演算手段と、 前記複数点それぞれについて求められた各複数の位置座
標を、複数の位置座標のばらつきの程度を評価する評価
関数にあてはめることにより、前記複数点それぞれにつ
いて位置座標のばらつきの程度を表わす評価値を求める
評価値演算手段と、 前記評価値に基づいて前記回動中心を求める回動中心演
算手段とを備えたことを特徴とする回動中心計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19668195A JPH0942917A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | 回動中心計測方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19668195A JPH0942917A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | 回動中心計測方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0942917A true JPH0942917A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16361831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19668195A Withdrawn JPH0942917A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | 回動中心計測方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0942917A (ja) |
-
1995
- 1995-08-01 JP JP19668195A patent/JPH0942917A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |