JPH11191162A - ３次元形状データ処理装置及びモデリングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ほつれた髪を有する人体や毛足の長い動物の模
型を作成する場合に、実物には無い極端な起伏が形成さ
れるのを防ぎ、見た目の自然な模型の作成を可能にす
る。 【解決手段】物体を撮影した２次元画像から設定条件を
満たす領域Ｅを抽出し、物体に対する３次元計測によっ
て得られた当該物体の形状モデルＵに対して、抽出され
た領域Ｅに対応する部分の起伏を平滑化するデータ修正
を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実存する物体の模
型を作成するための３次元形状データ処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】可搬型の非接触式３次元計測装置（３次
元カメラ）が商品化され、ＣＧシステムやＣＡＤシステ
ムへのデータ入力、身体計測、ロボットの視覚認識など
に利用されている。非接触の計測方法としては、スリッ
ト光投影法（光切断法）が一般的であるが、他にもパタ
ーン光投影法、ステレオ視法、干渉縞法などが知られて
いる。

【０００３】また、パーソナルコンピュータで利用可能
な３次元ＣＧソフトウェア、及びホビー用の小型の３次
元切削マシンが市販されている。これらを用いれば、一
般家庭でも模型や創作物を手軽に製作することができ
る。

【０００４】一方、利用客の顔写真シールをその場で作
成する一種の自動販売機が人気を集めている。利用客は
料金分の硬貨を投入し、モニタ画像を見ながらカメラの
前で好みのポーズをとる。そして、所定の操作を行う
と、一定数のシールが並んだシートが作成されて取出口
に排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の３次元計測装置
によれば、写真をとるのと同程度の手軽さで人体を含む
各種物体の形状をデータ化することができる。非接触式
であるので、人体を計測する場合であっても、計測対象
者が煩わしさを感じることはない。そこで、この３次元
計測装置を顔写真ならぬ顔面模型の作成に利用すること
が考えられる。つまり、３次元加工機と組み合わせれ
ば、人物の顔を計測してその場で適当な倍率の模型を作
成することが可能である。

【０００６】しかし、３次元計測の結果に忠実に模型を
作成すると、図１１のように額の前側に垂れ下がった前
髪の部分が、額から薄い板が突き出た不自然な形状にな
ってしまう。特に前髪の先端が額から離れていると、突
き出た板状部分の下端縁が庇のように直線状になってい
っそう不自然に感じられるという問題があった。

【０００７】なお、突き出た板状部分をくり抜く加工を
行って前髪の形状を再現することが考えられるが、模型
の機械的強度の観点からみて先端の浮き上がった毛髪ま
で再現するのは好ましくない。また、そのような加工は
極めて困難であり、加工時間も大幅に長くなってしま
う。

【０００８】本発明は、ほつれた髪を有する人体や毛足
の長い動物の模型を作成する場合に、実物には無い板状
の起伏が形成されるのを防ぎ、見た目の自然な模型の作
成を可能にすることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、例え
ば物体の２次元撮影情報を参照するなどして、非接触の
３次元計測による場合に極端な起伏が生じるおそれのあ
る部分を特定し、その部分について平滑化を行う。

【００１０】請求項１の発明に係る装置は、物体を撮影
した２次元画像から設定条件を満たす領域を抽出し、前
記物体に対する３次元計測によって得られた当該物体の
形状モデルに対して、抽出された領域に対応する部分の
起伏を平滑化するデータ修正を加えるものである。

【００１１】請求項２の発明に係る装置は、物体に対す
る３次元計測によって得られた当該物体の形状モデルに
対して、地肌部分から浮いた線状部分を検出し、その線
状部分と地肌部分との起伏を平坦化するデータ修正を加
えるものである。

【００１２】請求項３の発明に係るモデリングシステム
は、物体を撮影する光電変換装置と、前記物体の形状を
計測する３次元計測装置と、前記光電変換装置によって
得られた前記物体の２次元画像に基づいて、前記３次元
計測装置によって得られた前記物体の形状モデルに対し
てデータ修正を加える３次元形状データ処理装置と、を
備えている。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る立体模型作成
装置１の外観図である。立体模型作成装置１は、物体形
状を計測し、その計測データに基づいて素材をその場で
加工する機能を有しており、利用客の顔をかたどった小
物品の自動販売機として使用される。作成される物品
は、所定形状（例えば四角形）の板面から顔面（頭髪を
含む）の模型が突き出た立体である。板面（背景部分）
に特定の起伏模様を付加することも可能である。このよ
うな物品に適当な金具を取り付ければ、ペンダント、ブ
ローチ、キーホルダなどのアクセサリーとなる。予め素
材に金具を取り付けておいてもよい。

【００１４】ほぼ等身大の筐体１０の上半部の前面に、
利用客がポーズを確認するためのディスプレイ１６とと
もに、光学式３次元計測のための投光窓１２及び受光窓
１４が設けられている。受光窓１４は２次元のカラー撮
影にも用いられる。筐体１０の下半部は上半部よりも前
方側に張り出しており、その上面が操作パネル１８とな
っている。商品の取出口２０は下半部の前面に設けられ
ている。

【００１５】利用客は立体模型作成装置１に向かって立
ち、料金分の硬貨を投入する。その後に利用客がスター
ト操作を行うと、立体模型作成装置１は正面の一定範囲
内に存在する物体の形状を計測するとともに、計測結果
を示す３次元形状モデル（例えばサーフェスモデル）を
表示する。そして、利用客が確認操作を行うと、立体模
型作成装置１は計測結果に応じた３次元加工を開始す
る。数分程度の時間で商品が完成する。利用客は取出口
２０から商品を取り出す。

【００１６】図２は操作パネル１８の平面図である。操
作パネル１８には、スタートボタン１８１、確認ボタン
１８２、キャンセルボタン１８３、ジョイスティック１
８４、及び硬貨の投入口１８５が設けられている。スタ
ートボタン１８１はスタート操作手段であり、確認ボタ
ン１８２は確認操作手段である。ジョイスティック１８
４は模型の構図の変更指示に用いられる。左右に傾ける
パーン操作、上下に傾けるチルト操作、及びノブを回転
させるロール操作に呼応して３次元形状モデルの回転処
理が行われ、処理結果が逐次に表示される。また、キャ
ンセルボタン１８３は、利用客が表示された３次元形状
モデルが気に入らないときなどに再計測を指示するため
の操作手段である。ただし、キャンセルボタン１８３に
は有効回数が設定されており、無制限に再計測を指示す
ることはできない。

【００１７】図３は立体模型作成装置１の機能ブロック
図である。立体模型作成装置１は、模型サイズの３次元
形状モデルを生成するモデリングシステム１Ａと、３次
元形状モデルを顕在化する加工システム１Ｂとから構成
されている。

【００１８】モデリングシステム１Ａは、オリジナル物
体である利用客の外観情報をディジタルデータに変換
（データ化）する撮影システム３０を含んでいる。撮影
システム３０は、スリット光投影法で形状情報をデータ
化する３次元計測装置３４、色情報をデータ化する２次
元撮影装置３６、及びコントローラ３８からなる。な
お、３次元計測にスリット光投影法に代えて他の手法を
用いてもよい。３次元計測装置３４による計測情報であ
る形状データＤＳ、及び２次元撮影装置３６による撮影
情報であるカラー画像データＤＣはデータ処理装置４０
に入力される。３次元計測と２次元撮影とのカメラ座標
の相対関係は既知であるので、形状データＤＳに基づく
３次元形状モデルと２次元撮影像とを位置合わせするこ
とは容易である。データ処理装置４０は図示しない画像
処理回路を備えており、本発明に特有のデータ修正を含
む各種のデータ処理を行う。データ処理装置４０のコン
トローラ４２は、立体模型作成装置１の全体的な制御を
も担い、撮影システム３０のコントローラ３８及び加工
システム１Ｂのコントローラ７６に適切な指示を与え
る。このコントローラ４２には、ディスプレイ１６及び
操作入力システム８０が接続されている。操作入力シス
テム８０は、上述の操作パネル１８と料金受領機構とか
らなる。

【００１９】一方、加工システム１Ｂは、樹脂ブロック
などの材料を切削する加工装置７２、材料の加工位置へ
の供給と加工品の取出口２０への搬送を行う材料供給装
置７４、コントローラ７６、及び取出口センサ７８を備
えている。取出口センサ７８の検出信号はコントローラ
４２に入力される。

【００２０】なお、撮影システム３０及び加工システム
１Ｂの制御をコントローラ４２に受け持たせ、コントロ
ーラ３８及びコントローラ７６を省略した回路構成を採
用してもよい。

【００２１】図４は加工システム１Ｂの機構構成の一例
を示す斜視図である。材料供給装置７４は、計８種の形
状の材料を収納するストック部２１０を有している。収
納空間は直線状の移送路２１２の両側に設けられ、各側
の収納空間に移送路２１２に沿って４個ずつエレベータ
２２０が配置されている。各エレベータ２２０に同一種
類の複数個の材料が積み重ねられ、最上の材料が所定高
さに位置するようにエレベータ２２０の上下移動制御が
行われる。作成しようとする模型に適した一種類の材料
が指定されると、指定された材料がワーク２１６として
押出しロッド２１８によって収納空間から移送路２１２
へ送り出される。そして、移送路２１２上のワーク２１
６は、チャック付き移送ロッド２１４によって加工装置
７２のテーブル２００に送り込まれる。

【００２２】テーブル２００において、ワーク２１６は
２個のストッパ２０２とクランプ治具２０４とによって
固定される。そして、上下・左右・前後に移動可能な回
転軸２０６に取り付けられたドリル２０８によって切削
される。

【００２３】３次元加工が終了すると、ワーク２１６は
移送ロッド２１４の先端のチャックで挟持されて移送路
２１２の排出側の端部へ運ばれ、排出口２２２に送り込
まれる。移送ロッド２１４によらず、滑り台形式でワー
ク２１６をテーブル２００から排出口２２２へ移動させ
てもよい。

【００２４】加工システム１Ｂの機構構成は例示に限ら
ない。例えば多段の各棚に同一種類の材料を水平方向に
並べ、その配列方向の一端にエレベータを配置し、棚か
らエレベータに材料を押し出すようにすれば、エレベー
タ数を低減することができる。アームロボットによって
ワークを収納位置→加工位置→排出位置へと運んでもよ
い。切削に代えて、積層造形法（光造形法を含む）、レ
ーザー加工（熱加工）、成型加工（加圧など）などの手
法で模型を作成することも可能である。また、材料形状
については、利用客が好みの外形を選択できるようにし
てもよいし、予め標準的な顔の模型を作り込んだ複数種
の材料から加工時間が最も短くなるものを自動選択する
ようにしてもよい。

【００２５】以上の構成の立体模型作成装置１において
は、頭髪部分の自然な人体頭部の模型を作成するため、
３次元計測で得られた形状モデルを頭部（顔面を含む）
のカラー撮影情報を利用して自動的に変形するデータ修
正がデータ処理装置４０によって行われる。変形は、具
体的には形状モデルの前髪部分を適度に平滑化して違和
感のないようにする処理である。カラー撮影情報は、頭
髪部分の特定に利用される。

【００２６】図５は修正対象部分の選定の手順を示す図
である。 〔第１ステップ〕まず、データ処理装置４０は、カラー
画像データＤＣが表す２次元画像Ｇ２から顔面と頭髪と
の境界Ｃ１を抽出する。抽出の要領は次のとおりであ
る。特定の色空間（例えばＬ^* ａ^* ｂ^* 色空間）にお
いてクラスタリングを行うことにより、２次元画像Ｃ２
を同色相の微小領域に分割する。その結果に対してラ
ベリングを行って同色相で且つ連続した領域を抽出す
る。あらかじめ頭髪の形状及び色に関する統計に基づ
いて作成されたテンプレートを用いてマッチングを行い
顔面か頭髪か他の領域かを判定し、顔と頭髪との境界Ｃ
１に該当する微小領域の集合を抽出する。 〔第２ステップ〕続いて、次の要領で額を隠す前髪の領
域を推定する。２次元画像Ｇ２をモザイク化する。
頭髪に該当する部分の色相の平均値を計算する。顔面
に該当する部分の色相の平均値を計算する。境界Ｃ１
の近辺で頭髪の色相の平均値と顔面の色相の平均値との
中間付近の色相をもつ領域を前髪領域とする。前髪領
域の輪郭Ｃ２を抽出する。 〔第３ステップ〕そして、境界Ｃ１と輪郭Ｃ２のうちの
境界Ｃ１より上側の部分とで囲まれる領域を注目領域Ｅ
とする。輪郭Ｃ２の内側の領域を修正範囲としてしまう
と、下辺が直線となって頭髪部分の形状として不自然に
なるからである。

【００２７】図６及び図７は形状モデルの部分修正の要
領を示す図である。ここでは、形状データＤＳで特定さ
れる形状モデルＵにＸＹＺ直交座標を当てはめる。顔面
の前後方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸に
とる。Ｘ軸については形状モデルＵから３次元計測時の
視点に向かう方向を正方向とし、Ｙ軸については左から
右に向かう方向を正方向とし、Ｚ軸については下から上
に向かう方向を正方向とする。

【００２８】ＸＹＺ直交座標空間に２次元画像Ｇ２と形
状モデルＵとを位置の対応をとって仮想的に配置し、２
次元画像Ｇ２を形状モデルＵに投影する。そして、まず
図６のように以下の要領で額と頭髪との上下方向（Ｚ方
向）の整合性を得るための変形を行う。ＺＸ平面に沿
って形状モデルＵを切断する。その切断面において、
２次元画像Ｇ２の注目領域Ｅの下端（境界Ｃ１）が投影
される点Ｚ１を変形範囲の下端とし、注目領域Ｅの上端
（輪郭Ｃ２）が投影される点Ｚ２を変形範囲の上端とす
る。形状モデルＵの切断面の輪郭のうち、点Ｚ１と点
Ｚ２との間の曲線を原曲線Ｈ１０とする。形状モデル
Ｕの切断面の輪郭のうちの点Ｚ１より下側の部分（顔面
部分）の曲線Ｆ１１を３次スプライン曲線で近似し、こ
のスプライン曲線Ｆ１１を点Ｚ１から点Ｚ２まで外挿し
て作成した曲線を頭皮の切断線Ｆ１２とする。切断線
Ｆ１２と原曲線Ｈ１０とから変形後の曲線Ｈ１１を作成
する。曲線Ｈ１１は（１）式で表される。原曲線Ｈ１
０を曲線Ｈ１１に置き換える。

【００２９】 Ｈ１１＝α×Ｈ１０＋（１−α）×Ｆ１２ …（１） α（ｚ）＝１ 〔ｚ ≧Ｚ２〕 α（ｚ）＝（ｚ−Ｚ１）／（Ｚ２−Ｚ１） 〔Ｚ１＜ｚ＜Ｚ２〕 α（ｚ）＝０ 〔ｚ≦Ｚ１〕 ｚ：Ｚ座標 このような処理により、形状モデルＵの前髪部分が額か
ら徐々に張り出すように変形されることになる。

【００３０】同様の処理を注目領域ＥにおけるＹ方向の
両端を含む一定間隔の位置毎に行い、前髪部分を変形さ
せた多数の切断面を得る。そして、これらの切断面に基
づいて補間処理を行うことにより、Ｙ方向に連続した曲
面を得る。以上の処理により、実物において前髪の先端
が額から離れていても、庇のごとく急峻に額から突き出
るのではなく、額に対して緩やかに盛り上がった隆起に
よって前髪が表現された自然な感じを受ける模型が得ら
れる。また、正面からみて前髪がまばらであっても、従
来のように板状の突起が並ぶのではなく、滑らかに連続
的に前後（Ｘ方向）の位置が変化する起伏面で前髪が表
現される。つまり、前髪部分について形状モデルＵの起
伏が平滑化される。

【００３１】次に、図７のように以下の要領で額と頭髪
との左右方向（Ｙ方向）の整合性を得るための変形を行
う。上述の変形を加えた後の形状モデルＵをＸＹ平面
に沿って切断する。その切断面において、２次元画像
Ｇ２の注目領域Ｅの左右端（ここでの例示は右端）が投
影される点Ｙ２を変形範囲の一端とする。点Ｙ２から
注目領域Ｅの内側に一定距離だけ離れた点Ｙ１を変形範
囲の他端とする。このとき、点Ｙ２と点Ｙ１との距離を
モデル面の起伏変化が自然になるように選定する。例え
ば顔面幅の１／１０程度とする。形状モデルＵの切断
面の輪郭のうち、点Ｙ１と点Ｙ２との間の曲線を原曲線
Ｈ２０とする。形状モデルＵの切断面の輪郭のうちの
点Ｙ２より外側の部分の曲線Ｆ２１を３次スプライン曲
線で近似し、このスプライン曲線Ｆ２１を点Ｙ２から点
１２まで外挿して作成した曲線を頭皮の切断線Ｆ２２と
する。切断線Ｆ２２と原曲線Ｈ２０とから変形後の曲
線Ｈ２１を作成する。曲線Ｈ２１は（２）式で表され
る。原曲線Ｈ２０を曲線Ｈ２１に置き換える。

【００３２】 Ｈ２１＝β×Ｈ２０＋（１−β）×Ｆ２２ …（２） ［顔面の右側の変形の場合］ β（ｙ）＝０ 〔ｙ ≧Ｙ２〕 β（ｙ）＝｜ｙ−Ｙ１｜／｜Ｙ２−Ｙ１｜ 〔Ｙ１＜ｚ＜Ｙ２〕 β（ｙ）＝１ 〔ｙ≦Ｙ１〕 ｙ：Ｙ座標 ［顔面の左側の変形の場合］ β（ｙ）＝１ 〔ｙ ≦Ｙ２〕 β（ｙ）＝｜ｙ−Ｙ１｜／｜Ｙ２−Ｙ１｜ 〔Ｙ１＜ｚ＜Ｙ２〕 β（ｙ）＝０ 〔ｙ≧Ｙ１〕 以上の処理により、前髪部分の左右両端における額との
段差が平滑化され、額と前髪部分とが滑らかに連続した
形状モデルが得られる。

【００３３】同様の処理を注目領域ＥにおけるＺ方向の
両端を含む一定間隔の位置毎に行い、前髪部分の左右両
端付近を変形させた多数の切断面を得る。そして、これ
らの切断面に基づいて補間処理を行うことにより、Ｚ方
向に連続した曲面を得る。

【００３４】以下、フローチャートを用いて立体模型作
成装置１の動作を説明する。図８は概略の動作を示すメ
インフローチャートである。電源が投入された後、利用
客による操作を待つ待機期間において、２次元撮影と撮
影結果の表示とを繰り返す（＃１０、＃１２、＃１
４）。また、定期的に案内メッセージを表示する。料金
が投入されてスタートボタン１８１が押されると、改め
て２次元撮影を行うとともに３次元計測を行う（＃１
６、＃１８）。所定のデータ処理を行い（＃２０）、得
られた３次元形状モデルを表示する（＃２２）。このと
き、影を付すといった公知のグラフィック手法を適用し
て見栄えを高める。そして、指示操作を待つ。ただし、
待ち時間は有限であり、時限を過ぎれば確認操作が行わ
れたものとみなす。

【００３５】ジョイスティック１８４が操作されると、
上述のように３次元形状モデルを操作に応じて回転させ
て表示する（＃２４、＃３８）。キャンセルボタン１８
３が押されると、待機期間の動作に戻る（＃４０、＃１
０）。ただし、この場合、利用客が料金を改めて投入す
る必要はなく、スタートボタン１８１を押せば、再計測
が行われる。

【００３６】確認ボタン１８２が押されると（＃２
６）、３次元形状モデルに基づいて加工条件データベー
スを参照して加工制御用のデータを生成し（＃２８）。
材料の加工を行う（＃３０）。加工が終わると、商品を
排出し（＃３２）、取出口センサ７８によって商品が取
り出されたのを確認して待機動作に戻る（＃３４、＃１
０）。

【００３７】図９は図８のデータ処理の内容を示すフロ
ーチャートである。ここでは、上述したように前髪部分
を変形するデータ修正、及び加工時間の短縮やデザイン
上の意図的な平面化のための奥行き方向の圧縮を含む次
の処理が行われる。

【００３８】形状モデルの全体を対象に平滑化処理を行
って、ノイズによる異常データを除くとともに、細かな
凹凸まで過度に再現されるのを避ける（＃２００）。再
標本化処理を行う（＃２１０）。これは、顔が斜めを向
いていた場合などにおいて、入力データを加工方向に正
対させるため、ある方向から平行投影した等間隔の格子
点により整列されたデータに変換する処理である。例え
ば、人の顔の耳の下が陰になって測定できない場合、顔
を上向きにして３次元測定をした後で、通常の正面を向
いた顔を表すようにデータを変換できる。格子点が射影
された位置に計測点がない場合には、その周囲の計測値
により線形補完を行う。このとき、射影された方向が加
工する際の鉛直上方となり、それぞれの格子点は、高さ
のデータを持つ。また、入力データが透視投影による場
合でも、この処理により入力データを平行投影データに
変換できる。

【００３９】データのない欠損部分を補完する（＃２２
０）。補完手法としては、線形補完、重み付け捕完など
の種々の手法が適用可能である。例えば、データの欠損
している部分をすべて固定値で置き換える（単純補
完）。その固定値としては、設定値、最小の高さ、顔の
外周位置の平均値が考えられる。欠損部が有効データ部
分で完全に囲まれている場合は、周りのデータから線形
補完をする。また、人の顔における黒い眉や髪などのよ
うに対象の性質から光学式の３次元計測で正確なデータ
が得られないことが予想できる部分についいては、既存
の３次元形状データと置き換えてもよい。この場合、顔
面（頭部の前半面）の標準モデルを用意しておき、デー
タ欠損部分については位置及びサイズを調整した標準モ
デルのデータを使用する。標準モデルの調整は、次の手
順で行う。上述したデータ修正の場合と同様の要領で２
次元画像から両目及び口を抽出し、３つの基準点の位置
を算定する。そして、標準モデルの各基準点が実測の形
状モデルと一致するように標準モデルの線型変換をす
る。なお、このような合成は、顔の欠損部分に限らず、
任意の部分に適用可能である。

【００４０】以上の各処理で実物形状に忠実な３次元形
状モデルを得た後、上述したように前髪部分を平滑化す
る本発明に特有のデータ修正を行う（＃２３０）。な
お、このとき、目、黒目部分、眉、唇、頬などの特定部
分を若干盛り上げる強調を行ってもよい。

【００４１】高さ圧縮処理を行って、３次元形状モデル
の寸法を奥行き方向に縮める（＃２４０）。すなわち、
奥行き方向の高低差を小さくして加工時間を短縮する。
また、ペンダントやメダルの用途では平面的な模型が好
適である。圧縮には、一様圧縮及び非一様圧縮のどちら
の手法も適用可能であり、部分毎に使い分けることもで
きる。

【００４２】３次元形状モデルのうちの背景部分を検出
する（＃２５０）。これは背景部分を修正するための前
処理である。利用客の背面をブルーバックとしておき、
２次元画像の色判別の結果を利用すれば、背景部分の検
出が容易且つ確実になる。

【００４３】背景部分について他のデータに置き換える
背景変換を行う（＃２６０）。例えば、背景部分は極端
に奥行きが深いので、加工時間を短縮するために奥行き
の浅いデータに変換する。置き換えるデータは、平面デ
ータでも花木などの絵柄や幾何模様を表す立体面データ
でもよい。

【００４４】実物大の３次元形状モデルを商品サイズに
適合させるサイズ調整を行う（＃２７０）。また、加工
装置７２の精度にデータ量を適合させる解像度変換を行
う（＃２８０）。この処理は、所定格子幅のメッシュを
投影して格子点で再標本化するものであるが、投影する
方向は加工時の鉛直方向に固定されている。解像度変換
（データ数変換）の要領としては、まず、加工用の形状
モデルの構成点群を点間ピッチとべクトル変化量とで定
義し、べクトル変化量に対応する点間ピッチ範囲をあら
かじめ記憶されている特性データテーブルから読み出し
て設定する。すなわち、データを間引いてピッチを大き
くしたり、データを補間してピッチを小さくしたりす
る。計測の分解能が十分に大きい場合には、間引きのみ
を行えばよい。解像度変換機能を設けておけば、３次元
計測装置３４の分解能が限定されないので、用途に応じ
て計測手段を取り換えるといった使用形態が許容される
ことになる。

【００４５】最後に、３次元形状モデルの基準位置が加
工の基準位置に合うように座標の原点を平行移動させる
位置合わせを行う（＃２９０）。なお、加工に際して上
述のように予め所定の凹凸が作り込まれた材料を用いる
場合には、確認操作に呼応した加工データ生成処理（図
８の＃２８）において、以上の処理によって得られた３
次元形状モデルと作り込まれている凹凸とを比較して切
削量が算出される。

【００４６】図１０は図９の部分データ修正処理の内容
を示すフローチャートである。まず、変形の要否の指定
を確認する（＃２３０１）。変形を行うモードであれ
ば、図５で説明したように、まず、２次元画像から頭髪
と顔面との境界Ｃ１を抽出する（＃２３０２）。額を隠
す前髪領域を推定し（＃２３０３）、修正（部分平滑
化）に係わる注目領域Ｅを選定する（＃２３０４）。そ
して、形状モデルＵのうちの２次元画像Ｇ２の注目領域
Ｅに対応する部分を変形し、前髪と額とを整合させる
（＃２３０５）。

【００４７】上述の実施形態において、２次元画像Ｇ２
を細分化し、各区画毎にエッジ検出を行い、エッジ密度
の大小判別によって前髪部分を抽出することもできる。
前髪部分に対応した区画では他よりもエッジ密度が大き
い。

【００４８】上述の実施形態では、自動販売機としての
使用を想定した立体模型作成装置１を例示したが、本発
明に係るデータ処理は模型作成が有償であるか無償であ
るかを問わない。模型のサイズは縮小サイズに限らず、
実物大でも拡大サイズでもよい。人物以外の動物（例え
ば犬や猫）の模型を作成する場合にも本発明は有用であ
る。生物の毛髪に限らず、地肌部分から浮いた線状部分
を有するあらゆる物体に本発明は適用可能である。

【００４９】頭髪領域の検出については、２次元画像に
基づく検出に限らず、３次元形状データに基づいて検出
してもよい。例えば、形状データの空間周波数を分析
し、高周波成分を頭髪として検出する。そして、顔との
境界の近傍の所定幅の部分、又は起伏が大きい部分に対
して上述の平滑化を行うようにしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３の発明によれば、
ほつれた髪を有する人体や毛足の長い動物の模型を作成
する場合に、実物には無い極端な起伏が形成されるのを
防ぎ、見た目の自然な模型の作成を可能にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る立体模型作成装置の外観図であ
る。

【図２】操作パネルの平面図である。

【図３】立体模型作成装置の機能ブロック図である。

【図４】加工システムの機構構成の一例を示す斜視図で
ある。

【図５】修正対象部分の選定の手順を示す図である。

【図６】形状モデルの部分修正の要領を示す図である。

【図７】形状モデルの部分修正の要領を示す図である。

【図８】概略の動作を示すメインフローチャートであ
る。

【図９】図８のデータ処理の内容を示すフローチャート
である。

【図１０】図９の部分データ修正処理の内容を示すフロ
ーチャートである。

【図１１】従来の問題点を示す図である。

【符号の説明】

４０ データ処理装置（３次元形状データ処理装置） １Ａ モデリングシステム ３６ ２次元撮影装置（光電変換装置） ３４ ３次元計測装置 ＤＣ カラー画像データ（２次元画像） ＤＳ 形状データ Ｕ 形状モデル Ｅ 注目領域（設定条件を満たす領域）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｇ 5/36 ５２０ Ｇ０６Ｆ 15/66 ４０５ ４７０Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体を撮影した２次元画像から設定条件を
   満たす領域を抽出し、 前記物体に対する３次元計測によって得られた当該物体
   の形状モデルに対して、抽出された領域に対応する部分
   の起伏を平滑化するデータ修正を加えることを特徴とす
   る模型作成のための３次元形状データ処理装置。
2. 【請求項２】物体に対する３次元計測によって得られた
   当該物体の形状モデルに対して、地肌部分から浮いた線
   状部分を検出し、その線状部分と地肌部分との起伏を平
   坦化するデータ修正を加えることを特徴とする模型作成
   のための３次元形状データ処理装置。
3. 【請求項３】物体を撮影する光電変換装置と、 前記物体の形状を計測する３次元計測装置と、 前記光電変換装置によって得られた前記物体の２次元画
   像に基づいて、前記３次元計測装置によって得られた前
   記物体の形状モデルに対してデータ修正を加える請求項
   １又は請求項２記載の３次元形状データ処理装置と、を
   備えたことを特徴とする模型作成のためのモデリングシ
   ステム。