JPH11326057A - 三次元物体の計測方法及び装置 - Google Patents
三次元物体の計測方法及び装置Info
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- JPH11326057A JPH11326057A JP10138054A JP13805498A JPH11326057A JP H11326057 A JPH11326057 A JP H11326057A JP 10138054 A JP10138054 A JP 10138054A JP 13805498 A JP13805498 A JP 13805498A JP H11326057 A JPH11326057 A JP H11326057A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 三次元物体の形状と色を同期させて計測する
計測装置において、表面反射光と内部拡散光とを区別し
て計測することにより、色も正確に計測できるようにす
る。また、これにより三次元物体の色彩値、分光反射率
を得、また光沢度も評価できるようにする。 【解決手段】 レンジファインダ２０等の三次元形状の
計測装置と測色装置４０からなり、互いの計測値を同期
させて出力する三次元物体の計測装置１Ａにおいて、測
色装置４０を、測定対象物２に偏光を照射する偏光照射
部４１、その偏光の測定対象物２からの反射光を偏光フ
ィルタ４２を通して受光する受光器４３から構成する。
計測装置において、表面反射光と内部拡散光とを区別し
て計測することにより、色も正確に計測できるようにす
る。また、これにより三次元物体の色彩値、分光反射率
を得、また光沢度も評価できるようにする。 【解決手段】 レンジファインダ２０等の三次元形状の
計測装置と測色装置４０からなり、互いの計測値を同期
させて出力する三次元物体の計測装置１Ａにおいて、測
色装置４０を、測定対象物２に偏光を照射する偏光照射
部４１、その偏光の測定対象物２からの反射光を偏光フ
ィルタ４２を通して受光する受光器４３から構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物の三次
元形状と色とを同期させて計測する三次元物体の計測方
法及び装置に関する。
元形状と色とを同期させて計測する三次元物体の計測方
法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】人は、物体の三次元形状とその色とを同
時に認識する。このため、物体の見え方を機械的客観的
に把握するためには、物体の形状と色とを同期させた状
態で計測することが必要となる。
時に認識する。このため、物体の見え方を機械的客観的
に把握するためには、物体の形状と色とを同期させた状
態で計測することが必要となる。
【０００３】物体の形状は、物体表面の位置情報であ
り、その計測には種々の実用的距離計測システムがあ
る。また、色は、物体表面の反射特性であり、その計測
には、カラーＴＶカメラやカラースキャナ等が使用でき
る。また、これらを同期させた状態で三次元物体を計測
する装置としては、図７に示した計測装置１が提案され
ている（NTT R&D,Vol.42,No.4,465(1993)）。図６は、
この計測装置１の光学系の説明図である。
り、その計測には種々の実用的距離計測システムがあ
る。また、色は、物体表面の反射特性であり、その計測
には、カラーＴＶカメラやカラースキャナ等が使用でき
る。また、これらを同期させた状態で三次元物体を計測
する装置としては、図７に示した計測装置１が提案され
ている（NTT R&D,Vol.42,No.4,465(1993)）。図６は、
この計測装置１の光学系の説明図である。
【０００４】この計測装置１は、人の顔等の測定対象物
２を固定するセンターテーブル３と測定対象物２の周囲
を回転移動し、測定対象物２の形状と色とを計測するデ
ィジタイザユニット１０からなっている。ディジタイザ
ユニット１０内には、レーザ光を発する形状計測用光源
２１、レーザ光を垂直スリット光に変化させるレンズ系
２２及び白黒ＣＣＤカメラ２３が組み込まれており、こ
れらは公知のスリット光投影法により測定対象物２の三
次元形状を計測するレンジファインダ２０を構成する。
また、ディジタイザユニット１０内には、測色用ノンフ
リッカ光源３１及びカラーＣＣＤカメラ（カラーＴＶカ
メラ）３２も組み込まれており、これらは測色装置３０
を構成する。
２を固定するセンターテーブル３と測定対象物２の周囲
を回転移動し、測定対象物２の形状と色とを計測するデ
ィジタイザユニット１０からなっている。ディジタイザ
ユニット１０内には、レーザ光を発する形状計測用光源
２１、レーザ光を垂直スリット光に変化させるレンズ系
２２及び白黒ＣＣＤカメラ２３が組み込まれており、こ
れらは公知のスリット光投影法により測定対象物２の三
次元形状を計測するレンジファインダ２０を構成する。
また、ディジタイザユニット１０内には、測色用ノンフ
リッカ光源３１及びカラーＣＣＤカメラ（カラーＴＶカ
メラ）３２も組み込まれており、これらは測色装置３０
を構成する。
【０００５】この計測装置１において、レーザ光源２１
から発せられたレーザビームは、レンズ系２２によって
垂直スリット光に変化し、測定対象物２上に投影され
る。そして、白黒ＣＣＤカメラ２３でこのスリット光を
観測することにより測定対象物２の当該表面部位の距離
が計測され、さらにこれを矢印Ａの周方向に走査するこ
とにより測定対象物２の三次元形状が計測される。一
方、ディジタイザユニット１０内に備えられたカラーＣ
ＣＤカメラ（カラーＴＶカメラ）３２は、測色用ノンフ
リッカ光源３１から発せられた光の測定対象物２からの
反射光を受光し、カラー情報を与える。したがって、こ
の計測装置１によれば、測定対象物２の三次元形状と色
とを完全に同期させたフルカラー円筒投影画像を得るこ
とが可能となる。
から発せられたレーザビームは、レンズ系２２によって
垂直スリット光に変化し、測定対象物２上に投影され
る。そして、白黒ＣＣＤカメラ２３でこのスリット光を
観測することにより測定対象物２の当該表面部位の距離
が計測され、さらにこれを矢印Ａの周方向に走査するこ
とにより測定対象物２の三次元形状が計測される。一
方、ディジタイザユニット１０内に備えられたカラーＣ
ＣＤカメラ（カラーＴＶカメラ）３２は、測色用ノンフ
リッカ光源３１から発せられた光の測定対象物２からの
反射光を受光し、カラー情報を与える。したがって、こ
の計測装置１によれば、測定対象物２の三次元形状と色
とを完全に同期させたフルカラー円筒投影画像を得るこ
とが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図９に示す
ように、一般に皮膚Ｓ等の物体に自然光Ｌが入射する
と、その一部は表面で反射し（表面反射光Ｌ1）、他は
物体内部へ入射し、散乱と吸収を繰り返し、再度表面か
ら射出する（内部拡散光Ｌ2）。ここで、表面反射光Ｌ1
は皮膚表面の小じわや毛穴等の凹凸情報を持ち、内部拡
散光Ｌ2は、シミ、そばかす、色むら等の色に関する情
報をもつ。そのため、物体の表面凹凸形状に関わらず、
色自体を計測する場合には、その物体の内部拡散光Ｌ2
を計測することが必要となる。
ように、一般に皮膚Ｓ等の物体に自然光Ｌが入射する
と、その一部は表面で反射し（表面反射光Ｌ1）、他は
物体内部へ入射し、散乱と吸収を繰り返し、再度表面か
ら射出する（内部拡散光Ｌ2）。ここで、表面反射光Ｌ1
は皮膚表面の小じわや毛穴等の凹凸情報を持ち、内部拡
散光Ｌ2は、シミ、そばかす、色むら等の色に関する情
報をもつ。そのため、物体の表面凹凸形状に関わらず、
色自体を計測する場合には、その物体の内部拡散光Ｌ2
を計測することが必要となる。
【０００７】しかしながら、図６及び図７に示した計測
装置１では、色の計測に本来必要とされる内部拡散光の
他に表面反射光も使用しているため、測定対象物２の色
を正確に測定することができない。そのため、例えば顔
を測定対象物２とした場合に得られるフルカラー円筒投
影画像では、陰影による暗さと皮膚自体の色の暗さとが
区別されにくくなり、図８に示すように、陰の部分Ｓ1
が、暗い肌色を有する部分のように計測されることとな
る。
装置１では、色の計測に本来必要とされる内部拡散光の
他に表面反射光も使用しているため、測定対象物２の色
を正確に測定することができない。そのため、例えば顔
を測定対象物２とした場合に得られるフルカラー円筒投
影画像では、陰影による暗さと皮膚自体の色の暗さとが
区別されにくくなり、図８に示すように、陰の部分Ｓ1
が、暗い肌色を有する部分のように計測されることとな
る。
【０００８】本発明は以上のような従来技術の課題に対
し、三次元物体の形状と色を同期させて計測する計測装
置において、表面反射光と内部拡散光とを区別して計測
し、色を正確に計測できるようにすることを目的とす
る。また、さらにこの計測値に基づいて色彩値や分光反
射率を得、光沢の評価も行えるようにすることを目的と
する。
し、三次元物体の形状と色を同期させて計測する計測装
置において、表面反射光と内部拡散光とを区別して計測
し、色を正確に計測できるようにすることを目的とす
る。また、さらにこの計測値に基づいて色彩値や分光反
射率を得、光沢の評価も行えるようにすることを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、測定対象
物の三次元形状の計測と色の計測とを同期させて行うに
あたり、色の計測を表面反射光と内部拡散光とを区別し
て行うことにより上記の目的を達成できることを見出
し、本発明を完成した。
物の三次元形状の計測と色の計測とを同期させて行うに
あたり、色の計測を表面反射光と内部拡散光とを区別し
て行うことにより上記の目的を達成できることを見出
し、本発明を完成した。
【００１０】即ち、本発明は、測定対象物の三次元形状
の計測と測色とを同期させて行う三次元物体の計測方法
において、測色用照射光に偏光を使用し、その偏光の測
定対象物からの反射光を偏光フィルタを通して受光する
ことにより、測定対象物の測色を内部拡散光又は表面反
射光に基づいて行うことを特徴とする三次元物体の計測
方法を提供する。
の計測と測色とを同期させて行う三次元物体の計測方法
において、測色用照射光に偏光を使用し、その偏光の測
定対象物からの反射光を偏光フィルタを通して受光する
ことにより、測定対象物の測色を内部拡散光又は表面反
射光に基づいて行うことを特徴とする三次元物体の計測
方法を提供する。
【００１１】また、本発明は、三次元形状の計測装置と
測色装置からなり、互いの計測値を同期させて出力する
三次元物体の計測装置において、測色装置が、測定対象
物に偏光を照射する偏光照射部、その偏光の測定対象物
からの反射光を偏光フィルタを通して受光する受光器か
らなり、受光器で検出された偏光の検出値に基づいて、
測定対象物の内部拡散光又は表面反射光の計測値を出力
することを特徴とする三次元物体の計測装置を提供す
る。
測色装置からなり、互いの計測値を同期させて出力する
三次元物体の計測装置において、測色装置が、測定対象
物に偏光を照射する偏光照射部、その偏光の測定対象物
からの反射光を偏光フィルタを通して受光する受光器か
らなり、受光器で検出された偏光の検出値に基づいて、
測定対象物の内部拡散光又は表面反射光の計測値を出力
することを特徴とする三次元物体の計測装置を提供す
る。
【００１２】ここで、測色とは測定対象物の三刺激値
（ＸＹＺ）、色彩値（Ｌ*ａ*ｂ*、Ｌ*ｕ*ｖ*、色相、明
度、彩度等）だけでなく、測定対象物の表面凹凸状態が
大きく寄与する光沢、質感、凹凸感等も含む広い意味で
ある。
（ＸＹＺ）、色彩値（Ｌ*ａ*ｂ*、Ｌ*ｕ*ｖ*、色相、明
度、彩度等）だけでなく、測定対象物の表面凹凸状態が
大きく寄与する光沢、質感、凹凸感等も含む広い意味で
ある。
【００１３】本発明の計測装置によれば、互いに出力値
を同期させることのできる三次元形状の計測装置と測色
装置とからなるので、物体の三次元形状と色との情報を
併せ持った計測値を容易に得ることができる。さらにこ
の場合、測色装置が、測定対象物の内部拡散光を計測す
るようにした場合には、表面凹凸の影響を受けることな
く、測定対象物の三次元形状を構成する任意の表面部位
について、内部拡散光に基づいた測色結果を正確に得る
ことが可能となる。また、この内部拡散光に基づく測色
結果をＲＧＢ値で得た場合、そのＲＧＢ値に基づいて三
刺激値（ＸＹＺ）、色彩値（Ｌ*ａ*ｂ*、Ｌ*ｕ*ｖ
*等）、分光反射率特性も正確に得ることが可能とな
る。
を同期させることのできる三次元形状の計測装置と測色
装置とからなるので、物体の三次元形状と色との情報を
併せ持った計測値を容易に得ることができる。さらにこ
の場合、測色装置が、測定対象物の内部拡散光を計測す
るようにした場合には、表面凹凸の影響を受けることな
く、測定対象物の三次元形状を構成する任意の表面部位
について、内部拡散光に基づいた測色結果を正確に得る
ことが可能となる。また、この内部拡散光に基づく測色
結果をＲＧＢ値で得た場合、そのＲＧＢ値に基づいて三
刺激値（ＸＹＺ）、色彩値（Ｌ*ａ*ｂ*、Ｌ*ｕ*ｖ
*等）、分光反射率特性も正確に得ることが可能とな
る。
【００１４】一方、測色装置が測定対象物の表面反射光
を計測するようにした場合には、任意の表面部位につい
て光沢等の表面の凹凸状態や質感に関する評価を行うこ
とが可能となる。
を計測するようにした場合には、任意の表面部位につい
て光沢等の表面の凹凸状態や質感に関する評価を行うこ
とが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の三次元物体の計測
方法及び装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表してい
る。
方法及び装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表してい
る。
【００１６】図２は、本発明の三次元物体の計測装置１
Ａの外観図であり、図１は、その光学系の説明図であ
る。
Ａの外観図であり、図１は、その光学系の説明図であ
る。
【００１７】この計測装置１Ａは、図６及び図７に示し
た従来の計測装置１と同様に、人の顔等の測定対象物２
を固定するセンターテーブル３と測定対象物２の周囲を
矢印Ａのように回転移動するディジタイザユニット１０
Ａからなっている。
た従来の計測装置１と同様に、人の顔等の測定対象物２
を固定するセンターテーブル３と測定対象物２の周囲を
矢印Ａのように回転移動するディジタイザユニット１０
Ａからなっている。
【００１８】ディジタイザユニット１０Ａには、三次元
形状の計測装置として公知のスリット光投影法により測
定対象物２の三次元形状を測定するレンジファインダ２
０と、測色装置４０とが内蔵されている。このレンジフ
ァインダ２０は、レーザ光を発する形状計測用光源２
１、形状計測用光源２１から発せられたレーザ光を垂直
スリット光に変化させ、測定対象物２上に投影するレン
ズ系２２及びこのスリット光を測定対象物２が切断する
際の断面形状を画像解析するために使用する白黒ＣＣＤ
カメラ２３からなっている。なお、この白黒ＣＣＤカメ
ラ２３に代えてカラーＣＣＤカメラを設けてもよい。
形状の計測装置として公知のスリット光投影法により測
定対象物２の三次元形状を測定するレンジファインダ２
０と、測色装置４０とが内蔵されている。このレンジフ
ァインダ２０は、レーザ光を発する形状計測用光源２
１、形状計測用光源２１から発せられたレーザ光を垂直
スリット光に変化させ、測定対象物２上に投影するレン
ズ系２２及びこのスリット光を測定対象物２が切断する
際の断面形状を画像解析するために使用する白黒ＣＣＤ
カメラ２３からなっている。なお、この白黒ＣＣＤカメ
ラ２３に代えてカラーＣＣＤカメラを設けてもよい。
【００１９】また、レンジファインダ２０は、ディジタ
イザユニット１０Ａを測定対象物２の周りに矢印Ａ方向
に回転移動させて測定対象物２の検出部位を走査したと
きの白黒ＣＣＤカメラ２３の出力に基づいて測定対象物
２の三次元形状を算出する演算手段（図示せず）を、デ
ィジタイザユニット１０Ａ外に有している。
イザユニット１０Ａを測定対象物２の周りに矢印Ａ方向
に回転移動させて測定対象物２の検出部位を走査したと
きの白黒ＣＣＤカメラ２３の出力に基づいて測定対象物
２の三次元形状を算出する演算手段（図示せず）を、デ
ィジタイザユニット１０Ａ外に有している。
【００２０】一方、ディジタイザユニット１０Ａ内の測
色装置４０は、この計測装置１Ａに特徴的な装置であ
り、測定対象物２に偏光を照射する偏光照射部４１、偏
光照射部４１から発せられた偏光の測定対象物２からの
反射光を偏光フィルタ４２を通して受光する受光器４３
からなっている。また、測色装置４０は、受光器４３で
検出された偏光の検出値に基づいて測定対象物２の内部
拡散光又は表面反射光の計測値を出力する演算手段（図
示せず）を、ディジタイザユニット１０Ａ外に有してい
る。
色装置４０は、この計測装置１Ａに特徴的な装置であ
り、測定対象物２に偏光を照射する偏光照射部４１、偏
光照射部４１から発せられた偏光の測定対象物２からの
反射光を偏光フィルタ４２を通して受光する受光器４３
からなっている。また、測色装置４０は、受光器４３で
検出された偏光の検出値に基づいて測定対象物２の内部
拡散光又は表面反射光の計測値を出力する演算手段（図
示せず）を、ディジタイザユニット１０Ａ外に有してい
る。
【００２１】測色装置４０の偏光照射部４１は、光源４
４及び偏光フィルタ４５からなっており、この光源４４
としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、フリッカ
ーフリー蛍光灯等を使用することができる。偏光フィル
タ４５としては、市販品を特に制限なく使用することが
できる。
４及び偏光フィルタ４５からなっており、この光源４４
としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、フリッカ
ーフリー蛍光灯等を使用することができる。偏光フィル
タ４５としては、市販品を特に制限なく使用することが
できる。
【００２２】受光器４３の前面の偏光フィルタ４２とし
ては、偏光照射部４１の偏光フィルタ４５と同様のもの
を使用することができるが、測定対象物２の内部拡散
光、表面反射光又はこれら双方のいずれを検出するかに
応じて、受光器４３の前面の偏光フィルタ４２と偏光照
射部４１の偏光フィルタ４５の互いの偏光方向のなす角
度が適宜直角又は同一方向となるようにする。即ち、測
定対象物２の色を正確に計測するために内部拡散光を選
択的に検出するには、受光器４３の前面の偏光フィルタ
４２と偏光照射部４１の偏光フィルタ４５の偏光方向が
直角になるようにして、表面反射光が偏光フィルタ４２
を通過しないようにする。また、測定対象物２の表面反
射光を選択的に検出するには、受光器４３の前面の偏光
フィルタ４２と偏光照射部４１の偏光フィルタ４５の偏
光方向が同一となるようにし、測定対象物２に入射した
光の偏光方向が維持されている表面反射光が偏光フィル
タ４２を透過できるようにする。
ては、偏光照射部４１の偏光フィルタ４５と同様のもの
を使用することができるが、測定対象物２の内部拡散
光、表面反射光又はこれら双方のいずれを検出するかに
応じて、受光器４３の前面の偏光フィルタ４２と偏光照
射部４１の偏光フィルタ４５の互いの偏光方向のなす角
度が適宜直角又は同一方向となるようにする。即ち、測
定対象物２の色を正確に計測するために内部拡散光を選
択的に検出するには、受光器４３の前面の偏光フィルタ
４２と偏光照射部４１の偏光フィルタ４５の偏光方向が
直角になるようにして、表面反射光が偏光フィルタ４２
を通過しないようにする。また、測定対象物２の表面反
射光を選択的に検出するには、受光器４３の前面の偏光
フィルタ４２と偏光照射部４１の偏光フィルタ４５の偏
光方向が同一となるようにし、測定対象物２に入射した
光の偏光方向が維持されている表面反射光が偏光フィル
タ４２を透過できるようにする。
【００２３】受光器４３としては、カラーＣＣＤカメラ
等を使用することが好ましい。受光器４３としてカラー
ＣＣＤカメラを使用した場合に、そのＲＧＢの出力値に
基づいて測定対象物２の内部拡散光又は表面反射光の計
測値を出力する方法は、公知の方法によることができる
（特開平２−２０６４２６号公報、特開平７−７５６２
９号公報等）。ただしこの場合、受光器４３から得られ
た測定対象物２の内部散乱光のＲＧＢの出力値をそのま
ま使用するのではなく、レンジファインダ２０で計測さ
れた測定対象物２の三次元形状に基づいてＲＧＢの出力
値を次のように照度補正し、補正後のＲ'Ｇ'Ｂ'を使用
することが好ましい。
等を使用することが好ましい。受光器４３としてカラー
ＣＣＤカメラを使用した場合に、そのＲＧＢの出力値に
基づいて測定対象物２の内部拡散光又は表面反射光の計
測値を出力する方法は、公知の方法によることができる
（特開平２−２０６４２６号公報、特開平７−７５６２
９号公報等）。ただしこの場合、受光器４３から得られ
た測定対象物２の内部散乱光のＲＧＢの出力値をそのま
ま使用するのではなく、レンジファインダ２０で計測さ
れた測定対象物２の三次元形状に基づいてＲＧＢの出力
値を次のように照度補正し、補正後のＲ'Ｇ'Ｂ'を使用
することが好ましい。
【００２４】
【数１】Ｒ'＝Ｒ／cosθ Ｇ'＝Ｇ／cosθ Ｂ'＝Ｂ／cosθ （式中、θは、測定対象物２の各点の法線ベクトルと光
源方向とがなす角度（各点に入射する照明光の入射角
度）である。）
源方向とがなす角度（各点に入射する照明光の入射角
度）である。）
【００２５】この補正後の出力値Ｒ'Ｇ'Ｂ'は、必要に
応じて、公知の方法により三刺激値（ＸＹＺ）や色彩値
（Ｌ*ａ*ｂ*、Ｌ*ｕ*ｖ*等）に変換することができる。
さらに、測定対象物２の反射光の主成分スペクトルを測
定しておくことにより、主成分分析法を用いて三刺激値
ＸＹＺから分光反射率を計測することもできる（特開平
７−１７４６３１号公報、日本写真学会誌,57巻2号,78
(1994)）。
応じて、公知の方法により三刺激値（ＸＹＺ）や色彩値
（Ｌ*ａ*ｂ*、Ｌ*ｕ*ｖ*等）に変換することができる。
さらに、測定対象物２の反射光の主成分スペクトルを測
定しておくことにより、主成分分析法を用いて三刺激値
ＸＹＺから分光反射率を計測することもできる（特開平
７−１７４６３１号公報、日本写真学会誌,57巻2号,78
(1994)）。
【００２６】例えば、補正後の出力値Ｒ'Ｇ'Ｂ'から三
刺激値ＸＹＺを求める方法としては、次式(I)のよう
に、出力値Ｒ'Ｇ'Ｂ'の２次の項までを使用してＲ'Ｇ'
Ｂ'と三刺激値ＸＹＺとの変換マトリクスＭを求める。
刺激値ＸＹＺを求める方法としては、次式(I)のよう
に、出力値Ｒ'Ｇ'Ｂ'の２次の項までを使用してＲ'Ｇ'
Ｂ'と三刺激値ＸＹＺとの変換マトリクスＭを求める。
【００２７】
【数２】
【００２８】より具体的には、測定対象物２を、受光器
４３とするカラーＣＣＤカメラで撮影してその出力値Ｒ
ＧＢを得、さらに照度補正して補正後の出力値Ｒ'Ｇ'
Ｂ'を得る。一方、分光測色器でもその測定対象物２を
測色して三刺激値ＸＹＺを求める。そして、計測装置１
Ａによる出力値Ｒ'Ｇ'Ｂ'を三刺激値ＸＹＺに変換する
変換マトリクスＭを、その変換により求めた三刺激値Ｘ
ＹＺと分光測色器により直接的に求めた三刺激値ＸＹＺ
との差が最小となるように重回帰分析により決定する。
なお、このように変換マトリクスＭを求めるに際して
は、Ｒ'Ｇ'Ｂ'の少なくとも２次の項までを使用するこ
とが好ましいが、これに限られず、さらに高次の項を使
用してもよい。
４３とするカラーＣＣＤカメラで撮影してその出力値Ｒ
ＧＢを得、さらに照度補正して補正後の出力値Ｒ'Ｇ'
Ｂ'を得る。一方、分光測色器でもその測定対象物２を
測色して三刺激値ＸＹＺを求める。そして、計測装置１
Ａによる出力値Ｒ'Ｇ'Ｂ'を三刺激値ＸＹＺに変換する
変換マトリクスＭを、その変換により求めた三刺激値Ｘ
ＹＺと分光測色器により直接的に求めた三刺激値ＸＹＺ
との差が最小となるように重回帰分析により決定する。
なお、このように変換マトリクスＭを求めるに際して
は、Ｒ'Ｇ'Ｂ'の少なくとも２次の項までを使用するこ
とが好ましいが、これに限られず、さらに高次の項を使
用してもよい。
【００２９】変換マトリクスＭを求めた後は、受光器４
３とするカラーＣＣＤカメラで測定対象物２の出力値Ｒ
ＧＢを得、さらに照度補正して補正後の出力値Ｒ'Ｇ'
Ｂ'を得、変換マトリクスＭを使用して得られたＲ'Ｇ'
Ｂ'を三刺激値ＸＹＺに変換する。また、測定対象物２
の分光反射スペクトルを得る場合には、測定対象物２の
平均的な色をベースとして主成分分析する。
３とするカラーＣＣＤカメラで測定対象物２の出力値Ｒ
ＧＢを得、さらに照度補正して補正後の出力値Ｒ'Ｇ'
Ｂ'を得、変換マトリクスＭを使用して得られたＲ'Ｇ'
Ｂ'を三刺激値ＸＹＺに変換する。また、測定対象物２
の分光反射スペクトルを得る場合には、測定対象物２の
平均的な色をベースとして主成分分析する。
【００３０】さらに、受光器４３で計測されるＲＧＢの
表面反射光量に基づいて光沢度を評価することもでき
る。
表面反射光量に基づいて光沢度を評価することもでき
る。
【００３１】この計測装置１Ａでは、以上のようにして
測色装置４０で求められる内部拡散光又は表面反射光に
基づく計測値を、レンジファインダ２０により求められ
る計測値と同期させて出力するので、測定対象物２の三
次元形状の各点ごとに正確に色彩、明度、分光反射率、
光沢、質感等の情報をもった画像を形成することができ
る。
測色装置４０で求められる内部拡散光又は表面反射光に
基づく計測値を、レンジファインダ２０により求められ
る計測値と同期させて出力するので、測定対象物２の三
次元形状の各点ごとに正確に色彩、明度、分光反射率、
光沢、質感等の情報をもった画像を形成することができ
る。
【００３２】したがって、例えば人の顔を測定対象物２
とした場合にこの計測装置１Ａで得られるフルカラー円
筒投影画像は、図８に示した従来のフルカラー円筒投影
画像に比して、図３に示したように、陰影による暗さと
皮膚自体の色の暗さとが区別されたものとなる。
とした場合にこの計測装置１Ａで得られるフルカラー円
筒投影画像は、図８に示した従来のフルカラー円筒投影
画像に比して、図３に示したように、陰影による暗さと
皮膚自体の色の暗さとが区別されたものとなる。
【００３３】また、図６，図７に示した従来の計測装置
１によれば、測定対象物２が内部拡散光の他に表面反射
光を有する場合、従っておよそどんな物体を測定対象物
とする場合でも、内部拡散光に基づく色彩値や分光反射
率を計測することができず、表面反射光に基づく光沢度
も算出することができないが、本発明の計測装置１Ａに
よれば、これらを求めることが可能となる。
１によれば、測定対象物２が内部拡散光の他に表面反射
光を有する場合、従っておよそどんな物体を測定対象物
とする場合でも、内部拡散光に基づく色彩値や分光反射
率を計測することができず、表面反射光に基づく光沢度
も算出することができないが、本発明の計測装置１Ａに
よれば、これらを求めることが可能となる。
【００３４】さらに、この計測装置１Ａによれば、測定
対象物２の三次元形状の各点における色彩、明度、分光
反射率、光沢、質感等のデータを得ることができ、これ
らのデータをデータベース化したものは、測定対象物の
見え方に関する研究に極めて有用なものとなる。また、
コンピュータグラフィックス技術を用いて、例えば、任
意の照明下における見え方の効果や、屋内と屋外での見
え方の差異等も容易に且つ正確にシミュレーションする
ことが可能となる。
対象物２の三次元形状の各点における色彩、明度、分光
反射率、光沢、質感等のデータを得ることができ、これ
らのデータをデータベース化したものは、測定対象物の
見え方に関する研究に極めて有用なものとなる。また、
コンピュータグラフィックス技術を用いて、例えば、任
意の照明下における見え方の効果や、屋内と屋外での見
え方の差異等も容易に且つ正確にシミュレーションする
ことが可能となる。
【００３５】以上、図１、図２に示した計測装置１Ａ及
びそれを用いた計測方法について説明したが、この他、
本発明は種々の態様をとることができる。
びそれを用いた計測方法について説明したが、この他、
本発明は種々の態様をとることができる。
【００３６】例えば、上述の計測装置１Ａにおけるスリ
ット光投影法のレンジファインダ２０に代えて、パター
ン光を投影する方式のレンジファインダを使用してもよ
く、また、光レーダー法やその他種々のレンジファイン
ダを使用してもよい。
ット光投影法のレンジファインダ２０に代えて、パター
ン光を投影する方式のレンジファインダを使用してもよ
く、また、光レーダー法やその他種々のレンジファイン
ダを使用してもよい。
【００３７】また、上述の計測装置１Ａでは、測定対象
物２をセンターテーブル３に固定し、ディジタイザユニ
ット１０Ａを測定対象物２の周りに回転移動させ、測定
対象物２の計測部位を走査するが、このような計測部位
の走査に代えて、ディジタイザユニット１０Ａを固定
し、測定対象物２を固定したセンターテーブル３を回転
させ、測定対象物２の全面が計測部位として走査される
ようにしてもよい。また、測定対象物２の三次元形状の
計測と色の計測とを別個に行い、後に双方の計測値が同
期するように双方の計測値を合成してもよい。
物２をセンターテーブル３に固定し、ディジタイザユニ
ット１０Ａを測定対象物２の周りに回転移動させ、測定
対象物２の計測部位を走査するが、このような計測部位
の走査に代えて、ディジタイザユニット１０Ａを固定
し、測定対象物２を固定したセンターテーブル３を回転
させ、測定対象物２の全面が計測部位として走査される
ようにしてもよい。また、測定対象物２の三次元形状の
計測と色の計測とを別個に行い、後に双方の計測値が同
期するように双方の計測値を合成してもよい。
【００３８】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
【００３９】実施例１及び比較例１ 図１及び図２に示した三次元物体の計測装置１Ａを作製
した。この場合、レンジファインダ２０は、Cyberware
製 Color 3D Digitizer 3030から構成した。
した。この場合、レンジファインダ２０は、Cyberware
製 Color 3D Digitizer 3030から構成した。
【００４０】測色装置４０は、光源４４として直流型蛍
光灯を使用し、偏光フィルタ４５としてPolaroid製 HN3
2を使用した。受光器４３としてはカラーＣＣＤカメラ
を使用し、その前面の偏光フィルタ４２としてはPolaro
id製 HN32を使用した。
光灯を使用し、偏光フィルタ４５としてPolaroid製 HN3
2を使用した。受光器４３としてはカラーＣＣＤカメラ
を使用し、その前面の偏光フィルタ４２としてはPolaro
id製 HN32を使用した。
【００４１】測定対象物２としては、メイクアップドー
ル（均一肌色の人形）を使用し、その頭部を測定範囲と
した。また、その測定範囲で鉛直方向及び回転方向から
それぞれ５１２画素をサンプリングした点を測定点とし
た。
ル（均一肌色の人形）を使用し、その頭部を測定範囲と
した。また、その測定範囲で鉛直方向及び回転方向から
それぞれ５１２画素をサンプリングした点を測定点とし
た。
【００４２】各測定点について、受光器４３により内部
拡散光の出力値ＲＧＢを求め、さらにその値を三次元形
状に基づいて照度補正することにより、補正後の値とし
てＲ'Ｇ'Ｂ'を求めた。一方、各測定点について、分光
測色器（ＣＭ１０００，ミノルタ社製）で三刺激値ＸＹ
Ｚを求めた。そして、この計測装置１Ａで得たＲ'Ｇ'
Ｂ'と分光測色器で得た三刺激値ＸＹＺとから前述の式
(I)によりＲ'Ｇ'Ｂ'とＸＹＺとの変換マトリクスＭを求
め、得られた変換マトリクスＭを用いてＲ'Ｇ'Ｂ'から
ＸＹＺを求め、さらに明度Ｌ*求めた。そして、計測装
置１Ａで得られた明度と分光測色計で得られた明度との
差の各測定点についての平均（△Ｌ*）を求めた（実施
例１）。この結果を図４に示す。
拡散光の出力値ＲＧＢを求め、さらにその値を三次元形
状に基づいて照度補正することにより、補正後の値とし
てＲ'Ｇ'Ｂ'を求めた。一方、各測定点について、分光
測色器（ＣＭ１０００，ミノルタ社製）で三刺激値ＸＹ
Ｚを求めた。そして、この計測装置１Ａで得たＲ'Ｇ'
Ｂ'と分光測色器で得た三刺激値ＸＹＺとから前述の式
(I)によりＲ'Ｇ'Ｂ'とＸＹＺとの変換マトリクスＭを求
め、得られた変換マトリクスＭを用いてＲ'Ｇ'Ｂ'から
ＸＹＺを求め、さらに明度Ｌ*求めた。そして、計測装
置１Ａで得られた明度と分光測色計で得られた明度との
差の各測定点についての平均（△Ｌ*）を求めた（実施
例１）。この結果を図４に示す。
【００４３】三次元物体の計測装置１Ａのレンジファイ
ンダ２０を動作させず、測色装置４０だけを使用し、測
定対象物２の三次元形状に基づく照度補正をしなかった
ことの他は上述の実施例１と同様にして測定対象物２の
各測定点の明度Ｌ*を求め、得られた明度Ｌ*と分光測色
器で得られた明度との差の平均（△Ｌ*）を求めた（比
較例１）。この結果を図４に示す。
ンダ２０を動作させず、測色装置４０だけを使用し、測
定対象物２の三次元形状に基づく照度補正をしなかった
ことの他は上述の実施例１と同様にして測定対象物２の
各測定点の明度Ｌ*を求め、得られた明度Ｌ*と分光測色
器で得られた明度との差の平均（△Ｌ*）を求めた（比
較例１）。この結果を図４に示す。
【００４４】図４から、測定対象物２の三次元形状に基
づいて照度補正をすることにより、得られる明度が、分
光測色器で得られる明度とよく整合することがわかる。
づいて照度補正をすることにより、得られる明度が、分
光測色器で得られる明度とよく整合することがわかる。
【００４５】実施例２ 肌色領域のサンプルとして、色票６０枚（マンセル表色
系の色相Ｈ＝２ＹＲ〜８ＹＲ、明度Ｖ＝５〜７、彩度Ｃ
＝２〜５）を用意し、これを円筒に張り付けたものを測
定対象物２とした。
系の色相Ｈ＝２ＹＲ〜８ＹＲ、明度Ｖ＝５〜７、彩度Ｃ
＝２〜５）を用意し、これを円筒に張り付けたものを測
定対象物２とした。
【００４６】実施例１と同様の計測装置１Ａを使用し、
受光器４３による各色票の出力値ＲＧＢを求め、さらに
その出力値ＲＧＢに対して三次元形状に基づく照度補正
をして補正後のＲ'Ｇ'Ｂ'を求めた。一方、分光測色器
（ＣＭ１０００，ミノルタ社製）で各色票の三刺激値Ｘ
ＹＺを求めた。そして、計測装置１Ａで得たＲ'Ｇ'Ｂ'
と分光測色器で得た三刺激値ＸＹＺとから前述の式(I)
によりＲ'Ｇ'Ｂ'とＸＹＺとの変換マトリクスＭを求
め、得られた変換マトリクスＭを用いて各色票のＲ'Ｇ'
Ｂ'から対応するＸＹＺを求め、さらにこうして求めた
各色票のＸＹＺと分光測色器で求めた各色票のＸＹＺと
から各々のＬ*ａ*ｂ*を求め、両者の色差（△Ｅ*ａｂ）
を求めた。
受光器４３による各色票の出力値ＲＧＢを求め、さらに
その出力値ＲＧＢに対して三次元形状に基づく照度補正
をして補正後のＲ'Ｇ'Ｂ'を求めた。一方、分光測色器
（ＣＭ１０００，ミノルタ社製）で各色票の三刺激値Ｘ
ＹＺを求めた。そして、計測装置１Ａで得たＲ'Ｇ'Ｂ'
と分光測色器で得た三刺激値ＸＹＺとから前述の式(I)
によりＲ'Ｇ'Ｂ'とＸＹＺとの変換マトリクスＭを求
め、得られた変換マトリクスＭを用いて各色票のＲ'Ｇ'
Ｂ'から対応するＸＹＺを求め、さらにこうして求めた
各色票のＸＹＺと分光測色器で求めた各色票のＸＹＺと
から各々のＬ*ａ*ｂ*を求め、両者の色差（△Ｅ*ａｂ）
を求めた。
【００４７】この結果を図５に示す。ここで、平均の色
差（△Ｅ*ａｂ）は０．６０であり、この計測装置１Ａ
によれば分光測色器に極めて近い測色結果の得られるこ
とがわかる。
差（△Ｅ*ａｂ）は０．６０であり、この計測装置１Ａ
によれば分光測色器に極めて近い測色結果の得られるこ
とがわかる。
【００４８】実施例３及び比較例２ 実施例１と同様の計測装置１Ａを使用し、人物顔を測色
対象物２とし、その内部拡散光を遮断して表面反射光の
みからフルカラー円筒投影画像を作成した（実施例
３）。また、この計測装置１Ａから偏光照射部４１の偏
光フィルタ４５及び受光器４３の前面の偏光フィルタ４
２をはずしたものを使用して、測定対象物の内部拡散光
と表面反射光の双方からなる画像を形成する以外は実施
例３と同様にして、人物顔のフルカラー円筒投影画像を
作成した（比較例２）。
対象物２とし、その内部拡散光を遮断して表面反射光の
みからフルカラー円筒投影画像を作成した（実施例
３）。また、この計測装置１Ａから偏光照射部４１の偏
光フィルタ４５及び受光器４３の前面の偏光フィルタ４
２をはずしたものを使用して、測定対象物の内部拡散光
と表面反射光の双方からなる画像を形成する以外は実施
例３と同様にして、人物顔のフルカラー円筒投影画像を
作成した（比較例２）。
【００４９】得られたフルカラー円筒投影画像につい
て、光沢、毛穴、しわのそれぞれの見分け易さを対比し
た。この結果を表１に示す。
て、光沢、毛穴、しわのそれぞれの見分け易さを対比し
た。この結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】表１から、測定対象物の内部拡散光を遮断
し、表面反射光のみから作成した画像によると、測定対
象物の表面の凹凸形状の現れである光沢、毛穴、しわが
明瞭に観察できることがわかる。
し、表面反射光のみから作成した画像によると、測定対
象物の表面の凹凸形状の現れである光沢、毛穴、しわが
明瞭に観察できることがわかる。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、三次元物体の形状と色
を同期させて計測する計測装置において、表面反射光と
内部拡散光とを区別して計測するので、三次元物体の形
状だけでなく色も正確に計測することが可能となる。さ
らに、三次元物体の色彩値、分光反射率を得、また光沢
度を評価することも可能となる。
を同期させて計測する計測装置において、表面反射光と
内部拡散光とを区別して計測するので、三次元物体の形
状だけでなく色も正確に計測することが可能となる。さ
らに、三次元物体の色彩値、分光反射率を得、また光沢
度を評価することも可能となる。
【図１】本発明の三次元物体の計測装置の光学系の説明
図である。
図である。
【図２】本発明の三次元物体の計測装置の外観図であ
る。
る。
【図３】本発明の三次元物体の計測装置で形成された画
像の説明図である。
像の説明図である。
【図４】実施例及び比較例で計測された明度と分光測色
器で計測された明度との差を示す図である。
器で計測された明度との差を示す図である。
【図５】実施例と分光測色器との色票に対する色差を示
す図である。
す図である。
【図６】従来の三次元物体の計測装置の光学系の説明図
である。
である。
【図７】従来の三次元物体の計測装置の外観図である。
【図８】従来の三次元物体の計測装置で形成された画像
の説明図である。
の説明図である。
【図９】皮膚Ｓに自然光が入射した場合の表面反射と内
部反射の説明図である。
部反射の説明図である。
１ 従来の三次元物体の計測装置 １Ａ 本発明の三次元物体の計測装置 ２ 測定対象物 ３ センターテーブル １０、１０Ａ ディジタイザユニット ２０ レンジファインダ ２１ 光源 ２２ レンズ系 ２３ 白黒ＣＣＤカメラ ３０ 測色装置 ３１ 測色用光源 ３２ カラーＣＣＤカメラ（カラーＴＶカメラ） ４０ 測色装置 ４１ 偏光照射部 ４２ 偏光フィルタ ４３ 受光器 ４４ 光源 ４５ 偏光フィルタ Ａ ディジタイザユニットの回転方向 Ｌ 光 Ｌ1 表面反射光 Ｌ2 内部拡散光
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０６Ｔ 7/00 Ａ６１Ｂ 5/10 ３００Ｂ 1/00 ３００Ｑ Ｇ０６Ｆ 15/62 ４１５ 15/64 Ｍ ３２０Ｃ 15/66 ３１０ 15/70 ３１０
Claims (5)
- 【請求項１】 測定対象物の三次元形状の計測と測色と
を同期させて行う三次元物体の計測方法において、測色
用照射光に偏光を使用し、その偏光の測定対象物からの
反射光を偏光フィルタを通して受光することにより、測
定対象物の測色を内部拡散光又は表面反射光に基づいて
行うことを特徴とする三次元物体の計測方法。 - 【請求項２】 測定対象物の三次元形状の計測と測色に
それぞれ使用する光源及び測定対象物からの反射光を受
光する受光器を、測定対象物に対して同時に移動させ、
測定対象物の三次元形状の計測部位と測色部位とを同時
に走査することにより三次元形状の計測と測色とを同期
させる請求項１記載の三次元物体の計測方法。 - 【請求項３】 照射した偏光の測定対象物からの反射光
を、偏光フィルタを通してカラーＣＣＤカメラで受光
し、内部拡散光の測色値としてＲＧＢ値を出力するか、
該ＲＧＢ値を、測定対象物の三次元形状に基づいて照度
補正し、照度補正後のＲＧＢ値に基づいて三刺激値ＸＹ
Ｚ、色彩値Ｌ*ａ*ｂ*もしくは色彩値Ｌ*ｕ*ｖ*を出力す
るか、又は照度補正後のＲＧＢ値に基づいて主成分分析
法により算出した分光反射率を出力する請求項１又は２
記載の三次元物体の計測方法。 - 【請求項４】 三次元形状の計測装置と測色装置からな
り、互いの計測値を同期させて出力する三次元物体の計
測装置において、測色装置が、測定対象物に偏光を照射
する偏光照射部、その偏光の測定対象物からの反射光を
偏光フィルタを通して受光する受光器からなり、受光器
で検出された偏光の検出値に基づいて、測定対象物の内
部拡散光又は表面反射光の計測値を出力することを特徴
とする三次元物体の計測装置。 - 【請求項５】 三次元形状の計測装置と測色装置をそれ
ぞれ形成する光源及び測定対象物からの反射光を受光す
る受光器が、測定対象物に対して同時に移動し、測定対
象物の三次元形状の計測部位と測色部位とを同時に走査
することにより三次元形状の計測と測色とを同期させる
請求項４記載の三次元物体の計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10138054A JPH11326057A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 三次元物体の計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10138054A JPH11326057A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 三次元物体の計測方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326057A true JPH11326057A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15212914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10138054A Pending JPH11326057A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 三次元物体の計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11326057A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
- 1998-05-20 JP JP10138054A patent/JPH11326057A/ja active Pending
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