(57)【要約】  【課題】  高速スキャンによって短時間で、しかも計測用のターゲットを使用することなく、点群データを取得し、複数の方向から取得した点群データを合成して合成３次元形状データを作成する方法を提供する。  【解決手段】  基準軸線Ｃ上に測定対象物Ｗを設置し、基準軸線に対して垂直な同一平面上において基準軸線を中心にして異なる複数の方向から基準軸線を指向するように設定された少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを用いる。少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって静止姿勢の測定対象物表面のスキャン領域を１フレームでスキャンし、測定対象物の表面までの複数の各点の位置データと色データから構成される第１、第２の点群データを第１、第２の３Ｄスキャナーの１フレームのスキャンデータから取得し、第１、第２の点群データを結合して合成３次元形状データを作成する。
2017033692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元形状データを作成するにあたり、
基準軸線（Ｃ）上に測定対象物（Ｗ）を設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）を上記基準軸線（Ｃ）に対して垂直な同一平面上において上記基準軸線（Ｃ）を中心にして異なる複数の方向から上記基準軸線（Ｃ）を指向するように設定する工程と、
上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）の各々によって静止姿勢の上記測定対象物（Ｗ）表面のスキャン領域を１フレームでスキャンする工程と、
上記測定対象物（Ｗ）の表面までの複数の各点の位置データと色データから構成される第１の点群データを上記第１の３Ｄスキャナー（１０Ａ）の１フレームのスキャンデータから取得するとともに、上記測定対象物（Ｗ）の表面までの各点の位置データと色データから構成される第２の点群データを上記第２の３Ｄスキャナー（１０Ｂ）の１フレームのスキャンデータから取得する工程と、
上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、
を備えたことを特徴とする３次元形状データの作成方法。
【請求項２】
３次元形状データを作成するにあたり、
基準軸線（Ｃ）上に測定対象物（Ｗ）を設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）を上記基準軸線（Ｃ）に対して垂直な同一平面上において上記基準軸線（Ｃ）を中心にして異なる複数の方向から上記基準軸線（Ｃ）を指向しかつ取得すべき点群が上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）のスキャン領域の側部において重畳するように設定する工程と、
上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）の各々によって静止姿勢の上記測定対象物（Ｗ）表面のスキャン領域を１フレームでスキャンする工程と、
上記測定対象物（Ｗ）の表面までの複数の各点の位置データと色データから構成される第１の点群データを上記第１の３Ｄスキャナー（１０Ａ）の１フレームのスキャンデータから取得するとともに、上記測定対象物（Ｗ）の表面までの各点の位置データと色データから構成される第２の点群データを上記第２の３Ｄスキャナー（１０Ｂ）の１フレームのスキャンデータから取得する工程と、
上記第１の点群データ及び／又は第２の点群データの位置データを第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）の位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正する工程と、
上記第１の点群データのうち、上記第２の点群データとの重畳が想定される点群の位置データ及び／又は色データを抽出し、該抽出した位置データ及び／又は色データと上記第２の点群データのうちの位置データ及び／又は色データを比較して相関関係にある点群データを特定する工程と、
該特定した上記第２の点群データの部分と上記第１の点群データの想定した部分とを重ね合わせて上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、
を備えたことを特徴とする３次元形状データの作成方法。
【請求項３】
基準軸線上に設置された測定対象物の３次元形状データを作成するにあたり、
上記基準軸線（Ｃ）に対して垂直な同一平面上において上記基準軸線（Ｃ）を中心にして異なる複数の方向から上記基準軸線（Ｃ）を指向しかつ取得すべき点群が少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）のスキャン領域の側部において重畳するように設定された上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）を用い、
上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）の各々によって静止姿勢の上記測定対象物（Ｗ）表面のスキャン領域を１フレームでスキャンし、
上記測定対象物（Ｗ）の表面までの複数の各点の位置データと色データから構成される第１の点群データを上記第１の３Ｄスキャナー（１０Ａ）の１フレームのスキャンデータから取得するとともに、上記測定対象物（Ｗ）の表面までの各点の位置データと色データから構成される第２の点群データを上記第２の３Ｄスキャナー（１０Ｂ）の１フレームのスキャンデータから取得し、
上記第１の点群データ及び／又は第２の点群データの位置データを第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）の位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正し、
上記第１の点群データのうち、上記第２の点群データとの重畳が想定される点群の位置データ及び／又は色データを抽出し、該抽出した位置データ及び／又は色データと上記第２の点群データのうちの位置データ及び／又は色データを比較して相関関係にある点群データを特定し、
該特定した上記第２の点群データの部分と上記第１の点群データの想定した部分とを重ね合わせて上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成するようにしたことを特徴とする３次元形状データの作成方法。
【請求項４】
上記第１、第２の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ）に加え、さらに第３、第４の３Ｄスキャナー（１０Ｃ、１０Ｄ）を用い、上記第１、第２、第３及び第４の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）を上記基準軸線（Ｃ）に対して垂直な同一平面上において上記基準軸線（Ｃ）を中心にして相互に９０°間隔をあけた方向から上記基準軸線（Ｃ）を指向しかつ取得すべき点群が上記第１、第２、第３及び第４の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）のスキャン領域の端部において重畳するように設定し、
上記第１、第２、第３及び第４の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）によって第１、第２、第３、第４の点群データを取得し、
上記第１、第２、第３及び／又は第４の点群データの位置データを第１〜第４の３Ｄスキャナー（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）の位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正し、
上記第１の点群データと第２の点群データ、上記第２の点群データと第３の点群データ、上記第３の点群データと第４の点群データ及び上記第４の点群データと第１の点群データの色データの相関関係にある部分を特定し、
該特定した点群データを重ね合わせて上記第１ないし第４の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成するようにした請求項２又は３記載の３次元形状データの作成方法。
【請求項５】
上記３Ｄスキャナーは測定対象物の表面に対する１回のスキャンによって測定対象物の所定のスキャン領域の１フレームのスキャンデータを取得するようになっている請求項１ないし４のいずれかに記載の３次元形状データの作成方法。
【請求項６】
３次元形状データを作成するにあたり、
所定箇所に複数のマーカーを設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを離間して並列配置し複数の方向から上記複数のマーカーの設置箇所にそれぞれ指向させる工程と、
上記少なくとも第１の３Ｄスキャナーによって静止姿勢の上記複数のマーカーの表面のスキャン領域をスキャンするとともに、上記少なくとも第２の３Ｄスキャナーによって静止姿勢の上記複数のマーカーのスキャン領域をスキャンする工程と、
上記複数のマーカーの表面までの各点の位置データから構成される第１のマーカーの点群データを上記第１の３Ｄスキャナーのスキャンデータから取得する工程と、
上記複数のマーカーの表面までの各点の位置データから構成される第２のマーカーの点群データを上記第１の３Ｄスキャナーのスキャンデータから取得する工程と、
上記第１のマーカーの点群データ及び上記第２のマーカーの点群データのうち重畳が想定されるマーカーの位置データを抽出し、予め、得られる点群データ群を上記第１、第２の３Ｄスキャナーの位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正することができるように設定する修正設定工程と、
測定対象物を上記複数のマーカーと代替し、上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって静止姿勢の測定対象物表面のスキャン領域をスキャンする工程と、
上記測定対象物の表面までの複数の各点の位置データ及び色データから構成される第１の点群データを上記第１の３Ｄスキャナーのスキャンデータから取得するとともに、上記測定対象物の表面までの各点の位置データ及び色データから構成される第２の点群データを上記第２の３Ｄスキャナーのスキャンデータから取得する工程と、
上記修正設定工程における位置データの修正に合致するように、上記第１の点群データ及び／又は第２の点群データの位置データを第１、第２の３Ｄスキャナーの位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正する工程と、
上記第１の点群データのうち、上記第２の点群データとの重畳が想定される点群の位置データ及び／又は色データを抽出し、該抽出した位置データ及び／又は色データと上記第２の点群データのうちの位置データ及び／又は色データを比較して相関関係にある点群データを特定する工程と、
該特定した上記第２の点群データの部分と上記第１の点群データの想定した部分とを重ね合わせて上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、
を備えたことを特徴とする３次元形状データの作成方法。
【請求項７】
上記複数のマーカーのスキャン領域をスキャンする工程において、
略鉛直方向に立設された棒状部材を有したスタンドと、上記スタンドの上下方向に並列しつつ平面が同方向にとなるように設けられ、それぞれに上記マーカーが取り付けられた複数の板部材と、を備えているスタンド台を使用することを特徴とする請求項６に記載の３次元形状データの作成方法。
【請求項８】
３次元形状データを作成するにあたり、
所定箇所に測定対象物を設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを異なる複数の方向から上記測定対象物に指向するように設定する工程と、
上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって動姿勢の上記測定対象物表面のスキャン領域を２フレーム以上スキャンする工程と、
上記測定対象物の表面までの複数の各点の位置データ及び色データから構成される第１の点群データを、上記第１の３Ｄスキャナーで得たスキャンデータ全体のうち所定の１フレームのスキャンデータ（以下、第１スキャンデータとする）から取得する工程と、
上記測定対象物の表面までの各点の位置データ及び色データから構成される第２の点群データを、上記第２の３Ｄスキャナーで得たスキャンデータのうち上記第１スキャンデータを得た時間に合致する又は最も近い時間の１フレームのスキャンデータから取得する工程と、
上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、
を備えたことを特徴とする３次元形状データの作成方法。
【請求項９】
所定箇所に測定対象物を設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを異なる複数の方向から上記測定対象物に指向するように設定し、上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって動姿勢の上記測定対象物表面のスキャン領域を２フレーム以上スキャンして得たデータを用いてコンピュータに３次元形状データを作成させるプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、上記コンピュータに、
上記測定対象物の表面までの複数の各点の位置データ及び色データから構成される第１の点群データを、上記第１の３Ｄスキャナーで得たスキャンデータ全体のうち所定の１フレームのスキャンデータ（以下、第１スキャンデータとする）から取得する工程と、
上記測定対象物の表面までの各点の位置データ及び色データから構成される第２の点群データを、上記第２の３Ｄスキャナーで得たスキャンデータのうち上記第１スキャンデータを得た時間に最も近い時間の１フレームのスキャンデータから取得する工程と、
上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、
をさせることを特徴とする３次元形状データ作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は３次元形状データの作成方法に関し、特に高速スキャンによって短時間で、しかも計測用のターゲットを使用することなく、点群データを取得し、複数の方向から取得した点群データを結合して合成３次元形状データを作成するようにした方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、デジタルカメラなどによって取り込んだ動画像や静止画像の系列から、対象物体の３次元形状を推定する技術は、コンピュータヴィジョンの研究分野における重要な課題の一つである。【０００３】
例えば、時系列の２次元動画の画像から３次元形状データを作成する場合、カメラの運動を求め、次に計測対象物上の特徴点のカメラ中心からの距離を求めることにより、形状を推定する方法が行われるが、時系列動画像では各フレーム間での対応点の動きが小さいので、運動を平行運動か回転運動かによって特定するのは不可能に近い。【０００４】
他方、計測対象物とその近傍または表面に測定用の複数のターゲットを設定し、カメラ等を使用して複数の方向から計測対象物及び複数のターゲットを撮像し、複数の方向に対応した点群データを作成する一方、複数の方向に対応する点群データを、算出された複数のターゲットによる３次元座標に基づいて合成して３次元形状データを作成する方法が知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。【０００５】
ところで、３次元空間を構築する場合、ビデオカメラで動画を撮影するような要領で、３Ｄスキャナーによって点群データを取得し、得られた点群データをリアルタイムで位置合わせすることを繰り返すことによって、３次元空間を構築していく方法が考えられる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−８０１４号公報
【特許文献２】特開２００７−６４６６８号公報
【特許文献３】特開２０１２−５３００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１記載の３次元形状データの作成方法では、一般的な３Ｄスキャナーを用いると、１秒間に１５〜３０フレーム（回数）のスキャンを行い、点群データを取得すると同時に、既に取得している点群データとの結合を行う必要があるので、演算処理装置（コンピュータ）に過大な処理負荷がかかるため、高いスペックのハードウェアが必要になる。【０００８】
また、３Ｄスキャンを行う対象が人間や動物等である場合、同じ姿勢を維持することが必要であるが、小さな子供（１〜２歳児）やペットなどは同じ姿勢を維持させることが難しく、３Ｄスキャンの対象とすることが難しい。【０００９】
さらに、特許文献１〜３記載の３次元形状データの作成方法ではターゲットを基準に点群データを重ね合わせて合成するようにしているので、作業者によるターゲット設定ミスなどに起因して正確な３次元形状データを合成できないおそれがあるばかりでなく、作業効率が悪いという問題があった。【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑み、高速スキャンによって短時間で、しかも計測用のターゲットを使用することなく、点群データを取得して結合するようにした３次元形状データの作成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明に係る３次元形状データの作成方法は、３次元形状データを作成するにあたり、基準軸線上に測定対象物を設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを上記基準軸線に対して垂直な同一平面上において上記基準軸線を中心にして異なる複数の方向から上記基準軸線を指向するように設定する工程と、上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって静止姿勢の上記測定対象物表面のスキャン領域を１フレームでスキャンする工程と、上記測定対象物の表面までの複数の各点の位置データと色データから構成される第１の点群データを上記第１の３Ｄスキャナーの１フレームのスキャンデータから取得するとともに、上記測定対象物の表面までの各点の位置データと色データから構成される第２の点群データを上記第２の３Ｄスキャナーの１フレームのスキャンデータから取得する工程と、上記第１の点群データと上記第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、を備えたことを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る３次元形状データの作成方法は、３次元形状データを作成するにあたり、基準軸線上に測定対象物を設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを上記基準軸線に対して垂直な同一平面上において上記基準軸線を中心にして異なる複数の方向から上記基準軸線を指向しかつ取得すべき点群が上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーのスキャン領域の側部において重畳するように設定する工程と、上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって静止姿勢の上記測定対象物表面のスキャン領域を１フレームでスキャンする工程と、上記測定対象物の表面までの複数の各点の位置データと色データから構成される第１の点群データを上記第１の３Ｄスキャナーの１フレームのスキャンデータから取得するとともに、上記測定対象物の表面までの各点の位置データと色データから構成される第２の点群データを上記第２の３Ｄスキャナーの１フレームのスキャンデータから取得する工程と、上記第１の点群データ及び／又は第２の点群データの位置データを第１、第２の３Ｄスキャナーの位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正する工程と、上記第１の点群データのうち、上記第２の点群データとの重畳が想定される点群の位置データ及び／又は色データを抽出し、該抽出した位置データ及び／又は色データと上記第２の点群データのうちの位置データ及び／又は色データを比較して相関関係にある点群データを特定する工程と、該特定した上記第２の点群データの部分と上記第１の点群データの想定した部分とを重ね合わせて上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、を備えたことを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係る３次元形状データの作成方法は、基準軸線上に設置された測定対象物の３次元形状データを作成するにあたり、上記基準軸線に対して垂直な同一平面上において上記基準軸線を中心にして異なる複数の方向から上記基準軸線を指向しかつ取得すべき点群が少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーのスキャン領域の側部において重畳するように設定された上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを用い、上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって静止姿勢の上記測定対象物表面のスキャン領域を１フレームでスキャンし、上記測定対象物の表面までの複数の各点の位置データと色データから構成される第１の点群データを上記第１の３Ｄスキャナーの１フレームのスキャンデータから取得するとともに、上記測定対象物の表面までの各点の位置データと色データから構成される第２の点群データを上記第２の３Ｄスキャナーの１フレームのスキャンデータから取得し、上記第１の点群データ及び／又は第２の点群データの位置データを第１、第２の３Ｄスキャナーの位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正し、上記第１の点群データのうち、上記第２の点群データとの重畳が想定される点群の位置データ及び／又は色データを抽出し、該抽出した位置データ及び／又は色データと上記第２の点群データのうちの位置データ及び／又は色データを比較して相関関係にある点群データを特定し、該特定した上記第２の点群データの部分と上記第１の点群データの想定した部分とを重ね合わせて上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成するようにしたことを特徴とする。【００１４】
３次元空間を構築する場合、ビデオカメラで動画を撮影するような要領で、３Ｄスキャナーによって点群データを取得し、得られた点群データをリアルタイムで位置合わせすることを繰り返すことによって、３次元空間を構築していく方法が考えられる。
一般的な３Ｄスキャナーでは１秒間に１５〜３０フレーム（回数）のスキャンを行い、点群データを取得すると同時に、既に取得している点群データとの結合を行う。例えば、測定対象物を３６０°スキャンするのに９０秒かかるとし、１，３５０フレーム〜２，７００フレームのデータを取得すると同時に、結合とメッシュ化を行い、スキャンを終了した時点で求める３次元空間を構築するので、演算処理装置（コンピュータ）に処理負荷がかかるため、高いスペックのハードウェアが必要になる。
また、測定対象物か３Ｄスキャナーのどちらかの位置をずらして３次元空間を構築する必要がある。
さらに、複数の３Ｄスキャナーを使用し、スキャン後にデータを結合する場合、事前にそれぞれの３Ｄスキャナーの位置合わせを高精度に行っておく必要がある。【００１５】
これに対し、本発明に係る３次元形状データの作成方法では測定対象物及び３Ｄスキャナーの両方とも静止させた状態でスキャンを行い、しかもカメラで静止画を撮影するような要領で、１回だけのスキャン（赤外線レーザー照射）により得られる１フレームのスキャンデータから点群データを取得して保存する。この時に得られる点群データは、位置データ（例えばＸ，Ｙ，Ｚ）及び色データ（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）のみから構成されるデータである。
複数の３Ｄスキャナーによって得られた点群データを利用する場合、保存した点群データを事後的に読み出し、位置合わせを行ってから結合して３次元空間を構築する。
また、本発明の作成方法では測定対象物Ｗを３６０°スキャンする場合にも複数の方向から１フレームだけスキャンする、例えば９０°毎の４方向から１フレームを１回ずつスキャンして点群データを取得すればよいので、極めて短時間でスキャンを行うことができ、演算処理装置（コンピュータ）の処理負荷が軽減されるので、比較的低いスペックのハードウェアでも処理を行うことができる。【００１６】
さらに、３Ｄスキャンを行う対象が人間や動物等である場合、同じ姿勢を維持することが必要であるが、本例の方法では３Ｄスキャンと３次元空間の構築を別々に行うことができるので、３Ｄスキャンに要する時間が短くて済むだけでなく、測定対象の人間や動物などに加わる負担が軽減される。その結果として、同じ姿勢を維持させることが難しい小さな子供（１〜２歳児）やペットなども３Ｄスキャンの対象とすることが可能になる。【００１７】
本発明の作成方法では事後的に点群データの位置合わせを行って３次元空間を構築する場合、第１の３Ｄスキャナーよって得られた点群データを正面からのデータとして考え、２つ目以降の３Ｄスキャナーによって得られた点群データを、第１の３Ｄスキャナーと２つ目以降の３Ｄスキャナーの相互の位置関係に合わせて概ねの位置に点群データを回転・移動させた後、相関関係を用いて各点群データの重畳する部分を重点的に抽出し、詳細な位置合わせを行う。複数の全ての方向からの点群データの結合が終わった後に、点群データの表層部分をメッシュ化する。【００１８】
本発明の場合、測定対象物をスキャンした３Ｄモデルを主として考える場合には複数方向からの３Ｄモデルとなるが、位置合わせされたパラメーター（回転行列）を主として考える場合には、空間の位置合わせとしても活用することができる。例えば、４方向に無造作に配置した３Ｄスキャナーの中心に測定対象物を配置し、詳細な位置合わせを行うことで、それぞれの３Ｄスキャナーがどの位置にあるかを計算することができる。３Ｄスキャナーの位置がわかると、それぞれの点群データをリアルタイムに合成して３Ｄ空間を作成することが可能となる。【００１９】
本発明の他の特徴は第１の点群データから第２の点群データとの重畳が想定される部分の位置データ及び／又は色データを抽出し、第２の点群データの位置データ及び／又は色データと比較し、第１、第２の点群データの位置データ及び／又は色データに相関関係のある部分を特定し、これを重ね合わせて第１、第２の点群データを結合して合成３次元形状データを作成するようにした点にある。【００２０】
これにより、測定用のターゲットを使用することなく複数の方向の点群データを取得し、複数の各方向の点群データを合成して３次元形状データを作成することができ、作業者のターゲット設定ミスなどに起因して３次元形状データの作成不良が発生するおそれを解消でき、又ターゲットの設置が必要なく、作業効率を向上できる。【００２１】
３Ｄスキャナーは例えばレーザーの送受によって測定対象物までの距離から点の位置データと例えばＲＧＢカメラによる撮像によって点の色データを取得する３Ｄスキャナー、例えばＫｉｎｅｃｔ（マイクロソフト社製：商品名）で知られる３Ｄスキャナーを使用することができる。【００２２】
３Ｄスキャナーは少なくとも２台あればよいが、第１、第２、第３の３台の３Ｄスキャナーを１２０°毎に設定するようにしてもよく、又第１、第２、第３、第４の４台の３Ｄスキャナーを９０°毎に設定するようにしてもよく、いずれの場合も点群データの色データの相関関係を判定して重畳する点群データを特定して重ね合わせて合成するようにすればよい。【００２３】
例えば、第１、第２、第３、第４の４台の３Ｄスキャナーを使用する場合、第１、第２、第３及び第４の３Ｄスキャナーを上記基準軸線に対して垂直な同一平面上において上記基準軸線を中心にして相互に９０°間隔をあけた方向から上記基準軸線を指向しかつ取得すべき点群が上記第１〜第４の３Ｄスキャナーのスキャン領域の端部において重畳するように設定し、上記第１、第２、第３及び第４の３Ｄスキャナーによって第１、第２、第３、第４の点群データを取得し、上記第１、第２、第３及び／又は第４の点群データの位置データを第１〜第４の３Ｄスキャナーの位置関係に対応して同一の３次元空間における位置データに修正し、上記第１の点群データと第２の点群データ、上記第２の点群データと第３の点群データ、上記第３の点群データと第４の点群データ及び上記第４の点群データと第１の点群データの色データの相関関係にある部分を特定し、該特定した点群データを重ね合わせて上記第１〜第４の点群データを結合することによって３次元形状データを作成すればよい。【００２４】
点群データの点の色データには有彩色だけでなく、白灰黒で表される無彩色も含まれる。有彩色の場合には点群データの点の色データは例えばＲＧＢの数値によって表すことができるが、無彩色の場合には単位面積の点の中の黒色の面積によって色の濃さを表現することもできるので、各点の黒色の面積を色データとして取り扱うこともできる。【００２５】
また、点の位置データはＸＹＺの３次元座標データとして表すことができるが、極座標データとして表すようにしてもよい。【００２６】
別の観点として、本発明の本発明に係る３次元形状データの作成方法は、３次元形状データを作成するにあたり、所定箇所に複数のマーカーを設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを離間して並列配置し複数の方向から上記複数のマーカーの設置箇所にそれぞれ指向させる工程と、上記少なくとも第１の３Ｄスキャナーによって静止姿勢の上記複数のマーカーの表面のスキャン領域をスキャンするとともに、上記少なくとも第２の３Ｄスキャナーによって静止姿勢の上記複数のマーカーのスキャン領域をスキャンする工程と、上記複数のマーカーの表面までの各点の位置データから構成される第１のマーカーの点群データを上記第１の３Ｄスキャナーのスキャンデータから取得する工程と、上記複数のマーカーの表面までの各点の位置データから構成される第２のマーカーの点群データを上記第１の３Ｄスキャナーのスキャンデータから取得する工程と、上記第１のマーカーの点群データ及び第２のマーカーの点群データのうち重畳が想定されるマーカーの位置データを抽出し、予め、得られる点群データ群を上記第１、第２の３Ｄスキャナーの位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正することができるように設定する修正設定工程と、測定対象物を上記複数のマーカーと代替し、上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって静止姿勢の測定対象物表面のスキャン領域をスキャンする工程と、上記測定対象物の表面までの複数の各点の位置データから構成される第１の点群データを上記第１の３Ｄスキャナーのスキャンデータから取得するとともに、上記測定対象物の表面までの各点の位置データから構成される第２の点群データを上記第２の３Ｄスキャナーのスキャンデータから取得する工程と、上記修正設定工程における位置データの修正に合致するように、上記第１の点群データ及び／又は第２の点群データの位置データを第１、第２の３Ｄスキャナーの位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正する工程と、上記第１の点群データのうち、上記第２の点群データとの重畳が想定される点群の位置データを抽出し、該抽出した位置データと上記第２の点群データのうちの位置データを比較して相関関係にある点群データを特定する工程と、該特定した上記第２の点群データの部分と上記第１の点群データの想定した部分とを重ね合わせて上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、を備えたことを特徴とする。このとき、上記複数のマーカーのスキャン領域をスキャンする工程において、略鉛直方向に立設された棒状部材を有したスタンドと、上記スタンドの上下方向に並列しつつ平面が同方向にとなるように設けられ、それぞれに上記マーカーが取り付けられた複数の板部材と、を備えているスタンド台を使用することが好ましい。【００２７】
これにより、最初に予め、得られる測定対象物の点群データの位置データの補正ができるように設定されているので、一度、補正用のデータ取りを行えば、測定対象物を変更するごとに補正用のデータ取りをする必要がない。したがって、迅速に点群データを取得することができる。また、上記スタンド台を使用すれば、より容易に、得られる点群データ群を上記第１、第２の３Ｄスキャナーの位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正することができるように設定することが可能となる。すなわち、どの場所でも容易に、補正用のデータ取りを行うことができる。【００２８】
さらに別の観点として、本発明の本発明に係る３次元形状データの作成方法は、３次元形状データを作成するにあたり、所定箇所に測定対象物を設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを異なる複数の方向から上記測定対象物に指向するように設定する工程と、上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって動姿勢の上記測定対象物表面のスキャン領域を２フレーム以上スキャンする工程と、上記測定対象物の表面までの複数の各点の位置データ及び色データから構成される第１の点群データを、上記第１の３Ｄスキャナーで得たスキャンデータ全体のうち所定の１フレームのスキャンデータ（以下、第１スキャンデータとする）から取得する工程と、上記測定対象物の表面までの各点の位置データ及び色データから構成される第２の点群データを、上記第２の３Ｄスキャナーで得たスキャンデータのうち上記第１スキャンデータを得た時間に合致する又は最も近い時間の１フレームのスキャンデータから取得する工程と、上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、を備えたことを特徴とするものであってもよい。【００２９】
これにより、複数の３Ｄスキャナーでスキャンするタイミングのずれがあったとしても、時間軸上、合致する又は最も近い点群データ同士を結合することになるので、点群データ同士の形状のずれがない又はずれを最小限に抑えることができる。したがって、同時にスキャンした場合と差異がない又はほとんどない合成３次元形状データを作成することができる。特に、動姿勢の測定対象物（移動中の物体、運動中の動物など）表面のスキャン領域をスキャンして、各３Ｄスキャナーについて、所定時間又は所定のフレーム数を得るまで連続して行うことによって、動きを静止させることが困難な赤ちゃん、ペット、運動中の人物、移動中の物体などの動姿勢の測定対象物について動きの一部を切り取った静止姿勢の３次元形状データを作成することが可能となる。さらに、動姿勢の測定対象物の連続した動きを一連の３次元形状データとすることもできるので、得られた一連の３次元形状データを連続再生すれば、モニター等に３次元動画として表示することも可能である。【００３０】
他の観点として、本発明に係る３次元形状データ作成プログラムは、所定箇所に測定対象物を設置し、少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーを異なる複数の方向から上記測定対象物に指向するように設定し、上記少なくとも第１、第２の３Ｄスキャナーの各々によって動姿勢の上記測定対象物表面のスキャン領域を２フレーム以上スキャンして得たデータを用いてコンピュータに３次元形状データを作成させるプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、上記コンピュータに、上記測定対象物の表面までの複数の各点の位置データ及び色データから構成される第１の点群データを、上記第１の３Ｄスキャナーで得たスキャンデータ全体のうち所定の１フレームのスキャンデータ（以下、第１スキャンデータとする）から取得する工程と、上記測定対象物の表面までの各点の位置データ及び色データから構成される第２の点群データを、上記第２の３Ｄスキャナーで得たスキャンデータのうち上記第１スキャンデータを得た時間に合致する又は最も近い時間の１フレームのスキャンデータから取得する工程と、上記第１、第２の点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する工程と、をさせることを特徴とする。【００３１】
これにより、複数の３Ｄスキャナーでスキャンするタイミングのずれがあったとしても、時間軸上、合致する又は最も近い点群データ同士を結合することになるので、点群データ同士の形状のずれがない又はずれを最小限に抑えることができる。したがって、同時にスキャンした場合と差異がない又はほとんどない合成３次元形状データを作成することができる。特に、合成３次元形状データの作成について高速処理させたい場合、複数の３Ｄスキャナーのそれぞれにコンピュータ（データ処理装置）を１台ずつ設けることが好ましいが、これらの各コンピュータの時刻設定に微小のずれがある場合に各３Ｄスキャナーへのスキャン命令時刻に微小のずれが生じることから、点群データ同士の形状のずれが起こることが予想されるが、このずれを最小化するのに有効である。また、動姿勢の測定対象物（移動中の物体、運動中の動物など）表面のスキャン領域をスキャンして、各３Ｄスキャナーについて、所定時間又は所定のフレーム数を得るまで連続して行うことによって、動きを静止させることが困難な赤ちゃん、ペット、運動中の人物、移動中の物体などの動姿勢の測定対象物について動きの一部を切り取った静止姿勢の３次元形状データを作成することが可能となる。さらに、動姿勢の測定対象物の連続した動きを一連の３次元形状データにすることもできるので、得られた一連の３次元形状データを連続再生すれば、モニター等に３次元動画として表示することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る３次元形状データの作成方法の好ましい実施形態に用いるシステムの１例（第１実施形態）を示す図である。
【図２】上記第１実施形態における３Ｄスキャナーの例を示す図である。
【図３】上記第１実施形態における３Ｄスキャナー及び演算処理装置の１例を示す図である。
【図４】上記第１実施形態における点群データの取得処理を示すフロー図である。
【図５】上記第１実施形態における点群データの結合処理を示すフロー図である。
【図６】上記点群データの結合処理を説明するための図である。
【図７】本発明に係る３次元形状データの作成方法の好ましい実施形態に用いるシステムの１例（第２実施形態）を示す図である。
【図８】上記第２実施形態における３Ｄスキャナーで得られた点群データの位置データの補正に使用するデータを得るためのスタンド台を示す写真である。
【図９】上記第２実施形態における３Ｄスキャナーと図８に示したスタンド台との位置関係を示す概略平面図である。
【図１０】上記第２実施形態における３Ｄスキャナーと図８に示したスタンド台との位置関係を示す概略平面図である。
【図１１】上記第２実施形態におけるシステムの３Ｄスキャナー３１Ａにおいて図８に示したスタンド台の上部から中央部付近のマーカーをスキャンして取得した点群データを示す写真である。
【図１２】上記第２実施形態におけるシステムの３Ｄスキャナー３１Ｂにおいて図８に示したスタンド台の中央部付近から下部のマーカーをスキャンして取得した点群データを示す写真である。
【図１３】図１１の点群データと図１２の点群データとを結合処理して得た点群データを示した写真である。
【図１４】上記第２実施形態における各３Ｄスキャナーのスキャンタイミングの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図６は本発明に係る３次元形状データの作成方法の好ましい実施形態を示す。
３次元形状データの作成方法に用いるシステムでは図１に示されるように、測定対象物Ｗは基準軸線Ｃ上に設置され、第１〜第４の３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄは基準軸線Ｃに対して垂直な同一平面上において基準軸線Ｃを中心にして相互に９０°間隔をあけた方向から基準軸線Ｃを指向しかつ取得すべき点群が第１〜第４の３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄのスキャン領域の端部において重畳するように設定されている。
【００３４】
３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄは図２に示されるように、赤外線レーザーの出射部１１と反射光を受光する受光部１２及びＲＧＢカメラ１３から構成されている。
【００３５】
測定対象物Ｗの３次元形状データを作成する場合、図１に示されるように、測定対象物Ｗを基準軸線Ｃ上に載置した後、３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄの各々によって測定対象物Ｗの外表面の３Ｄ形状を１フレームだけ測定する。
【００３６】
測定は演算処理装置２０によって本例の３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄを初期化し（演算処理装置２０は複数の３Ｄスキャナー毎に設けてもよい）、３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄの赤外線レーザーによるスキャンによってスキャナーの赤外線レーザーの出射部１１と受光部１２から測定対象物Ｗの外表面までの距離をデプス画像として得る。このデプス画像は例えば６４０×４８０画素で、各画素は例えば１３ビットの精度を有する。画素の数値は赤外線レーザーの出射部１１と受光部１２から測定対象物Ｗ外表面までの奥行きをｍｍ単位で表したもので、各画素は測定対象物Ｗの外表面の１点に対応する。３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄを中心とする３次元座標系においてＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（垂直方向）、Ｚ軸（奥行き方向）の座標値を計算することができる。つまり、画素の数値はＺ軸の値に相当し、Ｘ軸及びＹ軸の座標値は画像座標と３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄの視野角および奥行き（Ｚ値）から求めることができる。
【００３７】
ここで、演算処理装置２０について説明する。
図３に示すように、演算処理装置２０は、測定対象物Ｗの３次元形状データを取得する手段の実施の一形態であるとともに、点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する手段の実施の一形態である。すなわち、演算処理装置２０は、測定対象物Ｗの３次元形状データを取得する手段としての機能および点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する手段としての機能の両方を具備するものである。
演算処理装置２０は、主として制御部２１、入力部２２、表示部２３等を具備する。
【００３８】
制御部２１は、測定対象物Ｗの３次元形状データを取得するプログラム、点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成するプログラム、３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄの動作を制御するためのプログラム等の種々のプログラムを格納する格納手段、これらのプログラムを展開する展開手段、これらのプログラムに従って所定の演算を行う演算手段、演算結果等を記憶する記憶手段等を具備する。
制御部２１は、より具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。
なお、本実施例の制御部２１は専用品であるが、市販のパソコン又はワークステーション等を用いて達成することも可能である。
【００３９】
制御部２１は、３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄに接続され、３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄの動作（撮像、所定のパターンの投影等）の制御に係る信号を送信することが可能であるとともに、３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄが撮像した画像に係るデータを取得することが可能である。
【００４０】
なお、制御部２１は、測定対象物Ｗの３次元形状データを取得する手段としての機能および点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する手段としての機能の両方を具備するものであるが、測定対象物Ｗの３次元形状データを取得する手段としての機能を具備する装置と、点群データを結合することによって合成３次元形状データを作成する手段としての機能を具備する装置とを別体とする構成とし、これらの間でデータの通信が可能な構成としても良い。
【００４１】
また、３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０ＤのＲＧＢカメラ１３によって測定対象物Ｗの外表面のカラー画像を得る（図４のステップＳ１０、Ｓ１１）。その結果、点群データは３次元座標における各点の位置データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と色データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が結合された形式のデータ（Ｘ，Ｙ，Ｚ／（Ｒ，Ｇ，Ｂ）として得られるので、これが演算処理装置２０に保存される（図４のステップＳ１２，Ｓ１３）。
【００４２】
こうして第１〜第４の３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄによって測定対象物Ｗの第１〜第４の点群データが得られると、図５に示されるように、演算処理装置２０において第１〜第４の点群データを読み込み、４つの点群データの位置データを同一の３次元空間における位置データに変換する（ステップＳ２０〜ステップＳ２２）。位置データの変換は第１〜第４の３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄが同一平面上において相互に９０°間隔となっているので、これらが同一３次元空間のデータとなるように位置データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を修正することによって行う。
【００４３】
次に、第１〜第４の点群データ結合処理を行う（ステップＳ２３〜ステップＳ２４）。３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄによる測定で得られる点群データは測定対象物Ｗの一部分の形状を現しているに過ぎず、測定対象物Ｗの完全な３次元形状データを取得するためには異なる方向からの４台の３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄで取得した点群データを一つに統合する必要がある。
【００４４】
そこで、第１〜第４の各３Ｄスキャナー１０Ａ〜１０Ｄはスキャン領域の端部が重畳するように設定されているので、まず第１の３Ｄスキャナー１０Ａによって得られた第１の点群データＧ１の第２の点群データＧ２との重畳が想定される部分の点群データＧ１ａの位置データ及び色データを抽出する。なお、抽出は位置データだけでもよく、色データだけでもよい。この抽出した第１の点群データＧ１ａを第２の３Ｄスキャナー１０Ｂによる第２の点群データＧ２の端部の位置データ及び色データと比較し、相関関係がある部分の点群データＤ２ａを特定する。
【００４５】
ここで、相関関係としたのは、点群データＧ１、Ｇ２にはノイズなどが乗っていて必ずしも完全に一致するとは限らないことがあるので、例えば９０％以上の相関関係があるときに一致と判断することを意味している。
【００４６】
こうして第１、第２の点群データＧ１、Ｇ２の相関関係の部分が特定されると、その部分Ｇ１ａ，Ｇ２ａを重ね合わせて第１、第２の点群データＧ１、Ｇ２を結合する。同様に、第２、第３の点群データ、第３の点群データと第４の点群データ、第４の点群データと第１の点群データを結合すると、完全な３次元の点群データがえられるのでこれを演算処理装置２０に保存する。
【００４７】
なお、結合後に、色データのノイズを除去し、点群データの密度を下げてもよい場合にはフィルタリングによって画素数を減少させることもできる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る３次元形状データの作成方法及び３次元形状データ作成装置について図７〜図１４を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の箇所（例えば、３Ｄスキャナーの構成、動作など）については、説明を省略することがある。
【００４９】
３次元形状データ作成装置１００は、図７に示すように、スタンド台３１、３２、３３、３４を備えている。また、スタンド台３１、３３同士、スタンド台３２、３４同士が対向するように設置されている。
【００５０】
スタンド台３１は、３Ｄスキャナー３１Ａ、３１Ｂを上下方向に並列するように棒状部材３１Ｃに取り付けてなるものである。同様に、スタンド台３２は、３Ｄスキャナー３２Ａ、３２Ｂを上下方向に並列するように棒状部材３２Ｃに取り付けてなるもの、スタンド台３３は、３Ｄスキャナー３３Ａ、３３Ｂを上下方向に並列するように棒状部材３３Ｃに取り付けてなるもの、スタンド台３４は、３Ｄスキャナー３４Ａ、３４Ｂを上下方向に並列するように棒状部材３４Ｃに取り付けてなるものである。なお、ここでの各３Ｄスキャナーは、第１実施形態で用いた３Ｄスキャナーと同様のものである。また、各３Ｄスキャナーには、第１実施形態で用いた演算処理装置２０と同様の演算処理装置が１台ずつ通信可能に接続されている。各演算処理装置は、接続されている各３Ｄスキャナーを制御できるようになっているとともに、後述するデータ補正をするための補正用プログラムが制御部に格納されている。
【００５１】
スタンド台４０は、図８に示したように、略鉛直方向に立設された棒状部材を有したスタンド４１と、スタンド４１の上下方向に並列しつつ平面が同方向にとなるようにそれぞれ取り付けられた複数の板部材４２〜４８と、を備えている。
【００５２】
板部材４２の上部略中央にはマーカー５１が取り付けられ、板部材４３の左上端近傍にマーカー５２、右下端近傍にマーカー５３が設けられている。また、板部材４５、４６、４７には順に、マーカー５４、５５、５６が取り付けられている。また板部材４８の左下端近傍にマーカー５７、右下端近傍にマーカー５８が設けられている。ここで、マーカーは略球体のものであり、赤外線を反射するような材質のものが表面に設けられていれば、どのようなものであってもよい。
【００５３】
ここで、スタンド台４０を用いたデータ補正について説明する。なお、ここでは、３Ｄスキャナー３１Ａ、３１Ｂについて得られる点群データを例にして説明する。また、図９及び図１０においては、説明の便宜上、概略化及び省略して表現している部分がある。
【００５４】
まず、図９に示したように、スタンド台４０を、マーカー５１〜５８がスタンド台３１側へ向くように、スタンド台３１〜３４の略中央部に設置する。次に、例えば、３Ｄスキャナー３１Ａによって静止姿勢のマーカー５１〜５６の表面のスキャン領域をスキャンするとともに、３Ｄスキャナー３１Ｂによって静止姿勢のマーカー５３〜５８の表面のスキャン領域をスキャンする。続いて、マーカー５１〜５６の表面までの各点の位置データ及び色データ（ここでは、色データを取得しなくてもよい）から構成される第１のマーカーの点群データを３Ｄスキャナー３１Ａのスキャンデータから取得し、演算処理装置の記憶部に格納する。ここで、取得された第１のマーカーの点群データの写真例を図１１に示す。また、マーカー５３〜５８の表面までの各点の位置データ及び色データ（ここでは、色データを取得しなくてもよい）から構成される第２のマーカーの点群データを３Ｄスキャナー３１Ｂのスキャンデータから取得、演算処理装置の記憶部に格納する。ここで、取得された第２のマーカーの点群データの写真例を図１２に示す。また、３Ｄスキャナー３１Ａでスキャンするマーカーと、３Ｄスキャナー３１Ｂでスキャンするマーカーとは、２つ以上重複しておく必要がある。
【００５５】
続いて、演算処理装置の制御部は、記憶部から上記第１のマーカーの点群データ及び第２のマーカーの点群データのうち重畳が想定されるマーカーの位置データを抽出する。例えば、図１１及び図１２のデータがある場合、重畳するのは、マーカー５３、５４、５５、５６であることが想定できる。続いて、演算処理装置の制御部は、予め、後に３Ｄスキャナー３１Ａ、３１Ｂから得られる測定対象物の点群データ群を、３Ｄスキャナー３１Ａ、３１Ｂの位置関係（ここでは上下方向の位置関係）に対応して同一３次元空間における位置データに修正することができるように演算処理装置の制御部に設定する。具体的には、図１１及び図１２における点群データから、マーカー５２、５４、５５、５６に対応するデータを重畳し、図１３の点群データを形成する。図１３の点群データの形成後、図１１及び図１２の点群データをどのように修正することにより、図１３の点群データを形成したか記憶部に記憶させておく。そして、この修正の方法と同様に、後に３Ｄスキャナー３１Ａ、３１Ｂから得られる測定対象物の点群データ群を、３Ｄスキャナー３１Ａ、３１Ｂの位置関係（ここでは上下方向の位置関係）に対応して同一３次元空間における位置データに修正することができるように設定しておく。ここまでの一連のデータ補正用の作業を、３Ｄスキャナー３２Ａ、３２Ｂ間、３Ｄスキャナー３３Ａ、３３Ｂ間、３Ｄスキャナー３４Ａ、３４Ｂ間、においても行う。
【００５６】
次に、図１０に示したように、スタンド台４０を反時計回りに４５°回転させ、マーカー５１〜５８がスタンド台３１、３２間の略中央へ向くように、スタンド台３１〜３４の略中央部に設置する。続いて、上述の３Ｄスキャナー３１Ａ、３１Ｂ間の補正用データの作成作業と同様、後に得られる測定対象物の点群データ群を、３Ｄスキャナー３１Ａ、３２Ａの位置関係（ここでは左右方向の位置関係）に対応して同一３次元空間における位置データに修正することができるように演算処理装置の制御部に設定する。また、同様に、ここまでの一連のデータ補正用の作業を、３Ｄスキャナー３２Ａ、３３Ａ間、３Ｄスキャナー３３Ａ、３４Ａ間、３Ｄスキャナー３４Ａ、３１Ａ間、３Ｄスキャナー３１Ｂ、３２Ｂ間、 ３Ｄスキャナー３２Ｂ、３３Ｂ間、３Ｄスキャナー３３Ｂ、３４Ｂ間、３Ｄスキャナー３４Ｂ、３１Ｂ間においても行う。
【００５７】
続いて、人物又は動物などの測定対象物とスタンド台４０とを代替し、３Ｄスキャナー３１Ａ〜３４Ｂの８台によって静止姿勢の測定対象物表面のスキャン領域をスキャンする。そして、測定対象物の表面までの複数の各点の位置データ及び色データから構成される点群データを、３Ｄスキャナー３１Ａ〜３４Ｂの８台それぞれのスキャンデータから取得する。続いて、演算処理装置の制御部の補正用プログラムが実行されることによって、該制御部に設定した位置データの修正に合致するように、該制御部は、各点群データの位置データを各３Ｄスキャナー３１Ａ〜３４Ｂの位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正する。修正後、隣り合う３Ｄスキャナー３１Ａ、３２Ａ間の点群データ同士で重畳が想定される点群の位置データ及び／又は色データを抽出し、該抽出した隣り合う位置関係にある位置データ及び／又は色データ同士を比較して相関関係にある点群データを特定する。３Ｄスキャナー３２Ａ、３３Ａ間、３Ｄスキャナー３３Ａ、３４Ａ間、３Ｄスキャナー３４Ａ、３１Ａ間、３Ｄスキャナー３１Ｂ、３２Ｂ間、３Ｄスキャナー３２Ｂ、３３Ｂ間、３Ｄスキャナー３３Ｂ、３４Ｂ間、３Ｄスキャナー３４Ｂ、３１Ｂ間の点群データ同士においても同様に特定する。これらの特定した点群データの部分と上記点群データの想定した部分とをそれぞれ重ね合わせて点群データを結合することによって測定対象物全体の合成３次元形状データを作成する。
【００５８】
上記構成の第２実施形態によれば、最初に予め、得られる測定対象物の点群データの位置データの補正ができるように設定されているので、一度、補正用のデータ取りを行えば、測定対象物を変更するごとに補正用のデータ取りをする必要がない。したがって、迅速に点群データを取得することができる。特に、スタンド台４０を使用すれば、より容易に、得られる点群データ群を各３Ｄスキャナーの位置関係に対応して同一３次元空間における位置データに修正することができるように設定することが可能となる。すなわち、どの場所でも容易に、補正用のデータ取りを行うことができる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００６０】
例えば、第２実施形態において、高速処理化するために、演算処理装置を複数の３Ｄスキャナー毎に独立して設けるとともに、３Ｄスキャナーのスキャンタイミングを演算処理装置それぞれに設定できるものとなっている場合、演算処理装置内部それぞれの時計の時間は、一旦揃えておいたとしても、時間が経過すると、それぞれ微小時間ずれていることがある。第２実施形態の３Ｄスキャナー３１Ａ〜３４Ｂの８台を例に取って考えると、例えば、図１４に示すような状態が想定できる。ここで、図１４には、同時刻に演算処理装置それぞれに各３Ｄスキャナーへスキャンする命令を送信するように設定しておき、該時刻に命令を送信した際、３Ｄスキャナー３１Ａでのスキャン開始時間から完了時間までの１秒間（フレーム数３０）を軸として、他の３Ｄスキャナーでのスキャン開始時間から完了時間までの１秒間（フレーム数３０）を示している。
【００６１】
３Ｄスキャナー３１Ａにおけるある時間のタイミングでのフレームを点群データとして採用する場合、他の３Ｄスキャナーから得られる点群データは、できる限り、実際の時間と同時又は最近接している時間における点群データを採用することが好ましい。そこで、例えば、演算処理装置の制御部に組み込まれた３次元形状データ作成プログラムを実行させて、図１４に示した時間軸６０における３Ｄスキャナー３１Ａのスキャンデータにおけるフレーム６１を採用させるように設定した場合、３Ｄスキャナー３１Ｂのスキャンデータにおいては、時間軸６０に最近接しているフレーム６２を採用する決定を行う。同様に、３Ｄスキャナー３２Ａのスキャンデータにおいてはフレーム６３、３Ｄスキャナー３２Ｂのスキャンデータにおいてはフレーム６４、３Ｄスキャナー３３Ａのスキャンデータにおいてはフレーム６５、３Ｄスキャナー３３Ｂのスキャンデータにおいてはフレーム６６、３Ｄスキャナー３４Ａのスキャンデータにおいてはフレーム６７、３Ｄスキャナー３４Ｂのスキャンデータにおいてはフレーム６８、を採用する決定を行う。
【００６２】
これらの採用するフレーム６１〜６８が決定した後、演算処理装置の制御部は、各スキャンデータから各フレーム６１〜６８における点群データを取得し、第２実施形態と同様の方法で合成３次元形状データを作成することが可能である。これにより、複数の３Ｄスキャナーでスキャンするタイミングのずれがあったとしても、時間軸上、合致する又は最も近い点群データ同士を結合することになるので、点群データ同士の形状のずれがない又はずれを最小限に抑えることができる。したがって、同時にスキャンした場合と差異がない又はほとんどない合成３次元形状データを作成することができる。特に、動姿勢の測定対象物（移動中の物体、運動中の動物など）表面のスキャン領域をスキャンして、各３Ｄスキャナー３１Ａ〜３４Ｂについて、所定時間又は所定のフレーム数を得るまで連続して行うことによって、動きを静止させることが困難な赤ちゃん、ペット、運動中の人物、移動中の物体などの動姿勢の測定対象物について動きの一部を切り取った静止姿勢の３次元形状データを作成することが可能となる。さらに、本変形例によれば、動姿勢の測定対象物の連続した動きを一連の３次元形状データにすることもできるので、得られた一連の３次元形状データを連続再生すれば、モニター等に３次元動画として表示することも可能である。
【００６３】
また、３Ｄスキャナーの１秒間にスキャンできるフレーム数は、実際には、２５〜３０のようにばらつくことがある。したがって、第２実施形態において、高速処理化するために、演算処理装置を複数の３Ｄスキャナー毎に独立して設けている場合、上記変形例と同様、複数の３Ｄスキャナーでスキャンするタイミングにずれが生じることがある。このような場合においても、上記変形例と同様に、基本となる３Ｄスキャナーにおけるある時間のタイミングでのフレームにおける情報から基本の点群データを取得し、他の３Ｄスキャナーから得られる点群データのうち、該基本の点群データの実際の時間と同時又は最近接している時間における点群データを採用すればよい。これにより、上記変形例と同様、複数の３Ｄスキャナーでスキャンするタイミングのずれがあったとしても、時間軸上、合致する又は最も近い点群データ同士を結合することになるので、点群データ同士の形状のずれがない又はずれを最小限に抑えることができる。したがって、同時にスキャンした場合と差異がない又はほとんどない合成３次元形状データを作成することができる。
【００６４】
また、第２実施形態の変形例として、例えば、３Ｄスキャナー３１Ｂ、３２Ｂ、３３Ｂ、３４Ｂの４台によってスキャンして得たスキャンデータを用いて、３Ｄスキャナー３１Ｂ、３２Ｂ間、３Ｄスキャナー３２Ｂ、３３Ｂ間、３Ｄスキャナー３３Ｂ、３４Ｂ間、３Ｄスキャナー３４Ｂ、３１Ｂ間の点群データ同士において、第２実施形態と同様に点群データを結合することによって測定対象物全体の合成３次元形状データを作成してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０Ａ〜１０Ｄ、３１Ａ〜３４Ｂ      ３Ｄスキャナー
２０      演算処理装置
３１、３２、３３、３４、４０      スタンド台
１００    ３次元形状データ作成装置
Ｗ        測定対象物
Ｃ        基準軸線
【図１】
2017033692.tif 000003
【図２】
2017033692.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2017033692.tif 000018
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