(57)【要約】【課題】形状計測装置によって得られた形状データの表面構造を、寸法精度を損なうことなく、動作データを適用可能な構造に変換することができる身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムを提供する。【解決手段】身体形状データ変換装置は、形状計測装置によって得られたデジタイズド形状データを取得し、形状計測装置によって計測された身体部位に応じてデジタイズド形状データにラベリングを行い、デジタイズド形状データの解像度を記憶し、ボクセル粒径に基づいて、ラベリングが行われたデジタイズド形状データをボクセルデータに変換し、ボクセルデータから身体表面ランドマークを抽出して登録し、身体表面ランドマークに基づいてボクセルデータをマージし、リトポロジー詳細度に基づき、マージが行われたデータに対してリトポロジーを行い、リトポロジーが行われたデータに対してスキニングを行う。【選択図】図１
2019096229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状計測装置によって得られたデジタイズド形状データを取得する取得部と、
前記形状計測装置によって計測された身体部位に応じて、前記取得部により取得されたデジタイズド形状データにラベリングを行うデータ部位登録部と、
前記取得部によって取得されたデジタイズド形状データの解像度を記憶する記憶部と、
ボクセル粒径を決定するボクセル粒径決定部と、
前記ボクセル粒径決定部によって決定されたボクセル粒径に基づいて、前記データ部位登録部によるラベリングが行われたデジタイズド形状データをボクセルデータに変換するボクセル変換部と、
前記ボクセル変換部による変換が行われたボクセルデータから、身体表面ランドマークを抽出して登録する身体表面ランドマーク登録部と、
前記身体表面ランドマーク登録部によって登録された身体表面ランドマークに基づいて、前記ボクセル変換部による変換が行われたボクセルデータをマージするボクセルマージ部と、
身体部位別にリトポロジー詳細度を決定するリトポロジー詳細度決定部と、
前記リトポロジー詳細度決定部により決定されたリトポロジー詳細度に基づいて、前記ボクセルマージ部によるマージが行われたデータに対してリトポロジーを行うリトポロジー部と、
前記リトポロジー部によるリトポロジーが行われたデータに対してスキニングを行うスキニング部とを備え、
前記スキニング部によるスキニングが行われた身体モデルデータを出力する、
身体形状データ変換装置。
【請求項２】
前記取得部が取得するデータは、全身のデジタイズド形状データ、複数のデジタイズド形状データ、または、身体の一部の部位のデジタイズド形状データであり、
前記複数のデジタイズド形状データの和集合は、全身のデジタイズド形状データとなる、
請求項１に記載の身体形状データ変換装置。
【請求項３】
前記身体形状データ変換装置が出力する身体モデルデータは、モーションキャプチャ装置によって計測された動作データを適用することによって、姿勢を変化させることが可能なデータである、
請求項１または請求項２に記載の身体形状データ変換装置。
【請求項４】
前記ボクセル粒径決定部は、前記記憶部に記憶されているデジタイズド形状データの解像度、および、事前に定められた最小粒径のうちの小さい方に所定の係数を乗じることによって、ボクセル粒径を決定する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の身体形状データ変換装置。
【請求項５】
前記身体表面ランドマーク登録部が抽出して登録する身体表面ランドマークは、デジタイズド形状データの作成時に被計測者の体表面に貼付された視標、または、解剖学的ランドマークである、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の身体形状データ変換装置。
【請求項６】
前記リトポロジー詳細度決定部が決定するリトポロジー詳細度は、身体部位に応じて異なる高さを有する、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の身体形状データ変換装置。
【請求項７】
形状計測装置によって得られたデジタイズド形状データを取得する取得ステップと、
前記形状計測装置によって計測された身体部位に応じて、前記取得ステップにおいて取得されたデジタイズド形状データにラベリングを行うデータ部位登録ステップと、
前記取得ステップにおいて取得されたデジタイズド形状データの解像度を記憶する記憶ステップと、
ボクセル粒径を決定するボクセル粒径決定ステップと、
前記ボクセル粒径決定ステップにおいて決定されたボクセル粒径に基づいて、前記データ部位登録ステップにおけるラベリングが行われたデジタイズド形状データをボクセルデータに変換するボクセル変換ステップと、
前記ボクセル変換ステップにおける変換が行われたボクセルデータから、身体表面ランドマークを抽出して登録する身体表面ランドマーク登録ステップと、
前記身体表面ランドマーク登録ステップにおいて登録された身体表面ランドマークに基づいて、前記ボクセル変換ステップにおける変換が行われたボクセルデータをマージするボクセルマージステップと、
身体部位別にリトポロジー詳細度を決定するリトポロジー詳細度決定ステップと、
前記リトポロジー詳細度決定ステップにおいて決定されたリトポロジー詳細度に基づいて、前記ボクセルマージステップにおけるマージが行われたデータに対してリトポロジーを行うリトポロジーステップと、
前記リトポロジーステップにおけるリトポロジーが行われたデータに対してスキニングを行うスキニングステップとを備え、
前記スキニングステップにおけるスキニングが行われた身体モデルデータを出力する、
身体形状データ変換方法。
【請求項８】
コンピュータに、
形状計測装置によって得られたデジタイズド形状データを取得する取得ステップと、
前記形状計測装置によって計測された身体部位に応じて、前記取得ステップにおいて取得されたデジタイズド形状データにラベリングを行うデータ部位登録ステップと、
前記取得ステップにおいて取得されたデジタイズド形状データの解像度を記憶する記憶ステップと、
ボクセル粒径を決定するボクセル粒径決定ステップと、
前記ボクセル粒径決定ステップにおいて決定されたボクセル粒径に基づいて、前記データ部位登録ステップにおけるラベリングが行われたデジタイズド形状データをボクセルデータに変換するボクセル変換ステップと、
前記ボクセル変換ステップにおける変換が行われたボクセルデータから、身体表面ランドマークを抽出して登録する身体表面ランドマーク登録ステップと、
前記身体表面ランドマーク登録ステップにおいて登録された身体表面ランドマークに基づいて、前記ボクセル変換ステップにおける変換が行われたボクセルデータをマージするボクセルマージステップと、
身体部位別にリトポロジー詳細度を決定するリトポロジー詳細度決定ステップと、
前記リトポロジー詳細度決定ステップにおいて決定されたリトポロジー詳細度に基づいて、前記ボクセルマージステップにおけるマージが行われたデータに対してリトポロジーを行うリトポロジーステップと、
前記リトポロジーステップにおけるリトポロジーが行われたデータに対してスキニングを行うスキニングステップと
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学式の形状計測機を用いることで、物体表面の形状を非接触で計測しデータ化することが行われている。この技術には、四半世紀以上の歴史があり、この技術は、遺跡・遺跡出土品・民芸品等の文化財の形状をデジタルデータとして保存し活用する「デジタルアーカイブ分野」で用いられている。具体的な例としては、スミソニアン博物館による収蔵品の３次元形状デジタルライブラリ（収蔵点数１億３７００万点）、欧州機構による絵画・写真作品などのデジタルアーカイブEuropeana Collections（５３００万点）などの大規模な文化財アーカイブが公知である。日本においても、地域の歴史的造形物を対象とした３次元形状データの利活用が従来から行われている。
人間を対象とした表面形状の計測方法、及び形状データから抽出した寸法情報を集積したデジタルアーカイブである「日本人の人体寸法データベース」の整備についても、報告されている。
人間の身体運動情報のデジタルアーカイブに関する取り組みとしては、モーションキャプチャ技術を用いた例が報告されている。例えば、無形文化財としての日本舞踊の動作の計測と保存、キプロス大学において行われた民族舞踊の動作データの収集などについて報告されている。
前記の事例はいずれも形状データだけ、または動作データだけを計測・収集してデジタルアーカイブ化したものである。
【０００３】
一方、人に似せて造作したモデルに対して動作データを適用することが、映画やゲームなどのＣＧ製作分野において行われている。しかし、実在の人物に似せたとしてもＣＧ造作したモデルはいわば似顔絵であって、写真（計測された事実）こそが意味をもつアーカイブの観点からは無価値なデータである。
形状データの後処理技術として特許文献１には、複数回に分けて計測された形状データを１つのデータにまとめる方法が開示されている。また特許文献２には、解像度の異なる複数の形状計測装置のデータを１つにまとめる方法が開示されている。
しかしながら、いずれの文献においても、形状データを動作データで動かせる形式へ変換する技術思想は示唆も開示もされていない。
これまで形状計測機が用いられてきたのは、文化財アーカイブ分野や機械部品のリバースエンジニアリング分野であって、映画ゲームの製作分野とは業界が異なる。さらに形状計測機の出力するデータの表面構造は、モーションキャプチャで得られる動作データの適用に適しない構造である。そのため、人間の形状データを、本人の動作データを適用して動かせる形式でデジタルアーカイブする技術・事例はこれまで知られていない。
【０００４】
また、従来、デジタルアーカイブデータの表現変換システムが知られている（例えば特許文献３参照）。特許文献３に記載されたシステムでは、ユーザーが所有しているデジタルデータをＩＳＰ（インターネットサービスプロバイダ）が預かる。この預かったデジタルデータに対して変換サービス事業者がデジタルデータの表現変換（３次元バーチャル展示館への展示、ビデオ構造化、ＷＥＢページの３次元展示など）を行う。
特許文献３に記載されたシステムにおいても、人間の形状データを、本人の動作データを適用して動かせる形式でデジタルアーカイブすることは行われていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０９３０９３号公報
【特許文献２】特開２０１２−０８８７７１号公報
【特許文献３】特開２００７−０７９７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、形状計測装置によって得られた形状データの表面構造を、寸法精度を損なうことなく、動作データを適用可能な構造に変換することができる身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【０００８】
（１）本発明の一態様に係る身体形状データ変換装置は、形状計測装置によって得られたデジタイズド形状データを取得する取得部と、前記形状計測装置によって計測された身体部位に応じて、前記取得部により取得されたデジタイズド形状データにラベリングを行うデータ部位登録部と、前記取得部によって取得されたデジタイズド形状データの解像度を記憶する記憶部と、ボクセル粒径を決定するボクセル粒径決定部と、前記ボクセル粒径決定部によって決定されたボクセル粒径に基づいて、前記データ部位登録部によるラベリングが行われたデジタイズド形状データをボクセルデータに変換するボクセル変換部と、前記ボクセル変換部による変換が行われたボクセルデータから、身体表面ランドマークを抽出して登録する身体表面ランドマーク登録部と、前記身体表面ランドマーク登録部によって登録された身体表面ランドマークに基づいて、前記ボクセル変換部による変換が行われたボクセルデータをマージするボクセルマージ部と、身体部位別にリトポロジー詳細度を決定するリトポロジー詳細度決定部と、前記リトポロジー詳細度決定部により決定されたリトポロジー詳細度に基づいて、前記ボクセルマージ部によるマージが行われたデータに対してリトポロジーを行うリトポロジー部と、前記リトポロジー部によるリトポロジーが行われたデータに対してスキニングを行うスキニング部とを備え、前記スキニング部によるスキニングが行われた身体モデルデータを出力する。
【０００９】
（２）上記（１）に記載の身体形状データ変換装置において、前記取得部が取得するデータは、全身のデジタイズド形状データ、複数のデジタイズド形状データ、または、身体の一部の部位のデジタイズド形状データであり、前記複数のデジタイズド形状データの和集合は、全身のデジタイズド形状データとなってもよい。
【００１０】
（３）上記（１）または（２）に記載の身体形状データ変換装置において、前記身体形状データ変換装置が出力する身体モデルデータは、モーションキャプチャ装置によって計測された動作データを適用することによって、姿勢を変化させることが可能なデータであってもよい。
【００１１】
（４）上記（１）から（３）のいずれか一つに記載の身体形状データ変換装置において、前記ボクセル粒径決定部は、前記記憶部に記憶されているデジタイズド形状データの解像度、および、事前に定められた最小粒径のうちの小さい方に所定の係数を乗じることによって、ボクセル粒径を決定してもよい。
【００１２】
（５）上記（１）から（４）のいずれか一つに記載の身体形状データ変換装置において、前記身体表面ランドマーク登録部が抽出して登録する身体表面ランドマークは、デジタイズド形状データの作成時に被計測者の体表面に貼付された視標、または、解剖学的ランドマークであってもよい。
【００１３】
（６）上記（１）から（５）のいずれか一つに記載の身体形状データ変換装置において、前記リトポロジー詳細度決定部が決定するリトポロジー詳細度は、身体部位に応じて異なる高さを有してもよい。
【００１４】
（７）本発明の一態様に係る身体形状データ変換方法は、形状計測装置によって得られたデジタイズド形状データを取得する取得ステップと、前記形状計測装置によって計測された身体部位に応じて、前記取得ステップにおいて取得されたデジタイズド形状データにラベリングを行うデータ部位登録ステップと、前記取得ステップにおいて取得されたデジタイズド形状データの解像度を記憶する記憶ステップと、ボクセル粒径を決定するボクセル粒径決定ステップと、前記ボクセル粒径決定ステップにおいて決定されたボクセル粒径に基づいて、前記データ部位登録ステップにおけるラベリングが行われたデジタイズド形状データをボクセルデータに変換するボクセル変換ステップと、前記ボクセル変換ステップにおける変換が行われたボクセルデータから、身体表面ランドマークを抽出して登録する身体表面ランドマーク登録ステップと、前記身体表面ランドマーク登録ステップにおいて登録された身体表面ランドマークに基づいて、前記ボクセル変換ステップにおける変換が行われたボクセルデータをマージするボクセルマージステップと、身体部位別にリトポロジー詳細度を決定するリトポロジー詳細度決定ステップと、前記リトポロジー詳細度決定ステップにおいて決定されたリトポロジー詳細度に基づいて、前記ボクセルマージステップにおけるマージが行われたデータに対してリトポロジーを行うリトポロジーステップと、前記リトポロジーステップにおけるリトポロジーが行われたデータに対してスキニングを行うスキニングステップとを備え、前記スキニングステップにおけるスキニングが行われた身体モデルデータを出力する。
【００１５】
（８）本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、形状計測装置によって得られたデジタイズド形状データを取得する取得ステップと、前記形状計測装置によって計測された身体部位に応じて、前記取得ステップにおいて取得されたデジタイズド形状データにラベリングを行うデータ部位登録ステップと、前記取得ステップにおいて取得されたデジタイズド形状データの解像度を記憶する記憶ステップと、ボクセル粒径を決定するボクセル粒径決定ステップと、前記ボクセル粒径決定ステップにおいて決定されたボクセル粒径に基づいて、前記データ部位登録ステップにおけるラベリングが行われたデジタイズド形状データをボクセルデータに変換するボクセル変換ステップと、前記ボクセル変換ステップにおける変換が行われたボクセルデータから、身体表面ランドマークを抽出して登録する身体表面ランドマーク登録ステップと、前記身体表面ランドマーク登録ステップにおいて登録された身体表面ランドマークに基づいて、前記ボクセル変換ステップにおける変換が行われたボクセルデータをマージするボクセルマージステップと、身体部位別にリトポロジー詳細度を決定するリトポロジー詳細度決定ステップと、前記リトポロジー詳細度決定ステップにおいて決定されたリトポロジー詳細度に基づいて、前記ボクセルマージステップにおけるマージが行われたデータに対してリトポロジーを行うリトポロジーステップと、前記リトポロジーステップにおけるリトポロジーが行われたデータに対してスキニングを行うスキニングステップとを実行させるためのものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、形状計測装置によって得られた形状データの表面構造を、寸法精度を損なうことなく、動作データを適用可能な構造に変換することができる身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の身体形状データ変換装置の構成などの一例を示す図である。
【図２】デジタイズド形状データを説明するための図である。
【図３】ボクセルマージ部によるマージが行われたボクセルデータ等を説明するための図である。
【図４】リトポロジー部によるリトポロジーが行われたデータを説明するための図である。
【図５】リトポロジー部によるリトポロジーが行われたデータに対してスキニング部によるスキニングが行われた身体モデルデータの一部を説明するための図である。
【図６】リトポロジー部によるリトポロジーが行われていないデータに対してスキニング部によるスキニングが行われた身体モデルデータの一部を説明するための図である。
【図７】形状計測装置によって得られた人体の全身のデジタイズド形状データと、身体形状データ変換装置から出力された人体の全身の身体モデルデータとの差異を説明するための図である。
【図８】形状計測装置によって得られた人体の上半身のデジタイズド形状データと、身体形状データ変換装置から出力された人体の上半身の身体モデルデータとの差異を説明するための図である。
【図９】身体形状データ変換装置から出力された身体モデルデータに対して動作データを適用した結果を説明するための図である。
【図１０】身体形状データ変換装置によって実行される処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムの実施形態を、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１９】
図１は実施形態の身体形状データ変換装置１の構成などの一例を示す図である。
図１に示す例では、形状計測装置（図示せず）によって得られたデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１２０、１３０が、ＸＯＲ演算部１５０を介して身体形状データ変換装置１に入力可能に構成されている。
デジタイズド形状データ１１０Ａは、形状計測装置によって得られた例えば人体の頭部のデジタイズド形状データである。デジタイズド形状データ１１０Ｂは、形状計測装置によって得られた例えば人体の体幹部のデジタイズド形状データである。デジタイズド形状データ１１０Ｃは、形状計測装置によって得られた例えば人体の四肢部のデジタイズド形状データである。複数のデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの和集合は、人体の全身のデジタイズド形状データとなる。
デジタイズド形状データ１２０は、形状計測装置によって得られた例えば人体の全身のデジタイズド形状データである。デジタイズド形状データ１３０は、形状計測装置によって得られた例えば人体の身体の一部の部位のデジタイズド形状データである。
つまり、図１に示す例では、ＸＯＲ演算部１５０によって、複数のデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの和集合、人体の全身のデジタイズド形状データ１２０および人体の身体の一部の部位のデジタイズド形状データ１３０のいずれかが、身体形状データ変換装置１に入力される。
【００２０】
図２はデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１２０、１３０を説明するための図である。図２（Ａ）は形状計測装置により計測対象の人体の上半身が計測された様子を示している。図２（Ｂ）は図２（Ａ）中の左胸部分を拡大して示している。図２（Ｃ）は図２（Ｂ）中の円によって囲まれた部分がデジタイズされ、三角形メッシュに変換された結果（デジタイズド形状データ）を示している。
形状計測装置によって一度に人体の全身のデジタイズド形状データ１２０を得ることができない場合には、形状計測装置によって複数のデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃが個別に得られる。つまり、複数の形状計測装置のそれぞれによって、人体の全身の一部であるパーツの計測が行われる。もしくは、形状計測装置の複数回の計測によって、人体の全身の一部であるパーツの計測が行われる。このようにして得られた複数のデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの和集合を得ることによって、欠落のない人体の全身のデジタイズド形状データを得ることができる。
【００２１】
図１に示す例では、身体形状データ変換装置１が、取得部１Ａと、データ部位登録部１Ｂと、記憶部１Ｃと、ボクセル粒径決定部１Ｄと、ボクセル変換部１Ｅと、身体表面ランドマーク登録部１Ｆと、ボクセルマージ部１Ｇと、リトポロジー詳細度決定部１Ｈと、リトポロジー部１Ｉと、スキニング部１Ｊと、最小入力値出力部１Ｋとを備える。
取得部１Ａは、形状計測装置によって得られたデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１２０、１３０を取得する。
データ部位登録部１Ｂは、取得部１Ａに接続されている。データ部位登録部１Ｂは、形状計測装置によって計測された身体部位に応じて、取得部１Ａにより取得されたデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１２０、１３０にラベリングを行う。「ラベリング」とは、入力データと、例えば頭部、右腕部、体幹部などの部位との対応関係をつけることを言う。
記憶部１Ｃは、データ部位登録部１Ｂに接続されている。記憶部１Ｃは、取得部１Ａによって取得されたデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１２０、１３０の解像度を記憶する。
【００２２】
図１に示す例では、ボクセル粒径決定部１Ｄが、最小入力値出力部１Ｋを介して記憶部１Ｃに接続されている。ボクセル粒径決定部１Ｄは、ボクセル粒径を決定する。ボクセルとは、立体的なデジタルデータの最小単位（立方体）である。ボクセル粒径とは、その立方体のサイズである。
図３の左上部はボクセルの模式図である。図３は、立体的なデジタルデータ（図３の右下部参照）がごく小さな粒径をもつボクセル（図３の左上部参照）から構成されていることを示すものである。
最小入力値出力部１Ｋには、記憶部１Ｃに記憶されているデジタイズド形状データの解像度（例えばデジタイズド形状データ１２０の解像度）が入力される。また、最小入力値出力部１Ｋには、ボクセル最小粒径ファイル２００から、事前に定められた最小粒径が入力される。つまり、ボクセル最小粒径ファイル２００には、事前に定められた最小粒径が書き込まれている。最小入力値出力部１Ｋは、記憶部１Ｃから入力されたデジタイズド形状データの解像度、および、ボクセル最小粒径ファイル２００から入力された事前に定められた最小粒径のうちの小さい方を、ボクセル粒径決定部１Ｄに出力する。
【００２３】
図１に示す例では、ボクセル粒径決定部１Ｄが、記憶部１Ｃから入力されたデジタイズド形状データの解像度、および、ボクセル最小粒径ファイル２００から入力された事前に定められた最小粒径のうちの小さい方に、所定の係数（例えば０．８〜１．０）を乗じたものを、ボクセル粒径に決定する。ボクセル粒径決定部１Ｄを設けることによって、形状計測機の寸法情報を保存しつつ、データの変換を行うことができる。
他の例では、ボクセル粒径決定部１Ｄが、ＧＵＩ（Graphical  User  Interface）などを用いて身体形状データ変換装置１の操作者との対話を行い、ボクセル粒径を決定してもよい。つまり、この例では、ボクセル粒径決定部１Ｄが、身体形状データ変換装置１の操作者の意向を反映させて、ボクセル粒径を決定する。
あるいは、他の例では、ボクセル粒径決定部１Ｄは、身体形状データ変換装置１の操作者が予め作成した設定ファイルを読み込むことにより、ボクセル粒径を決定してもよい。つまり、この例では、ボクセル粒径決定部１Ｄが、身体形状データ変換装置１に入力されたデジタイズド形状データの解像度に基づくことなく、ボクセル粒径を決定する。
【００２４】
図１に示す例では、ボクセル変換部１Ｅが、データ部位登録部１Ｂと、ボクセル粒径決定部１Ｄとに接続されている。ボクセル変換部１Ｅには、データ部位登録部１Ｂによってラベリングが行われたデジタイズド形状データが入力される。また、ボクセル変換部１Ｅには、ボクセル粒径決定部１Ｄによって決定されたボクセル粒径が入力される。
ボクセル変換部１Ｅは、ボクセル粒径決定部１Ｄによって決定されたボクセル粒径に基づいて、データ部位登録部１Ｂによりラベリングが行われたデジタイズド形状データをボクセルデータに変換する。ボクセルデータとは、２次元画像をＺ軸方向に画素の連続性を考慮して繋ぎ合わせたものである。
【００２５】
図１に示す例では、身体表面ランドマーク登録部１Ｆが、ボクセル変換部１Ｅに接続されている。身体表面ランドマーク登録部１Ｆには、ボクセル変換部１Ｅによる変換が行われたボクセルデータ、つまり、ボクセル変換部１Ｅから出力されたボクセルデータが入力される。身体表面ランドマーク登録部１Ｆは、ボクセル変換部１Ｅによる変換が行われたボクセルデータから、身体表面ランドマークを抽出して登録する。
身体表面ランドマーク登録部１Ｆが抽出して登録する身体表面ランドマークとは、例えばデジタイズド形状データの作成時（つまり、形状計測装置による計測時）に被計測者の体表面に貼付された視標（例えばカラーテープ）である。
他の例では、身体表面ランドマーク登録部１Ｆが抽出して登録する身体表面ランドマークが、解剖学的ランドマークである。身体表面の解剖学的ランドマークとしては、例えば、耳たぶ、外くるぶし、膝蓋骨、大転子（大腿骨の一部）、肩峰（肩甲骨の一部）などを用いることができる。
また、他の例では、身体表面ランドマーク登録部１Ｆが、ＧＵＩなどを用いて身体形状データ変換装置１の操作者との対話を行い、身体表面ランドマークを抽出して登録してもよい。
あるいは、他の例では、身体表面ランドマーク登録部１Ｆは、身体形状データ変換装置１の操作者が予め作成した設定ファイルを読み込むことにより、身体表面ランドマークを抽出して登録してもよい。
【００２６】
図１に示す例では、ボクセルマージ部１Ｇが、ボクセル変換部１Ｅと、身体表面ランドマーク登録部１Ｆとに接続されている。ボクセルマージ部１Ｇには、ボクセル変換部１Ｅによる変換が行われた複数のボクセルデータ、つまり、ボクセル変換部１Ｅから出力された複数のボクセルデータが入力される。また、ボクセルマージ部１Ｇには、身体表面ランドマーク登録部１Ｆによって登録された身体表面ランドマークが入力される。ボクセルマージ部１Ｇは、身体表面ランドマーク登録部１Ｆによって登録された身体表面ランドマークに基づいて、ボクセル変換部１Ｅによる変換が行われた複数のボクセルデータをマージする。
【００２７】
図３の右下部は、ボクセルマージ部１Ｇによるマージが行われたボクセルデータを説明するための図である。
図３に示す例では、人体の頭部のデジタイズド形状データ１１０Ａから得られたボクセルデータと、人体の体幹部のデジタイズド形状データ１１０Ｂから得られたボクセルデータとが、ボクセルマージ部１Ｇによってマージされている。つまり、図３に示す例では、人体の頭部のパーツデータと、人体の体幹部のパーツデータとが、ボクセルマージ部１Ｇによって統合されている。
【００２８】
図１に示す例では、身体部位別のリトポロジー詳細度ファイル２１０が、リトポロジー詳細度決定部１Ｈに入力される。リトポロジー詳細度ファイル２１０には、リトポロジーの詳細度の値が身体部位別に書き込まれている。
リトポロジー詳細度決定部１Ｈは、リトポロジー詳細度ファイル２１０に書き込まれているリトポロジーの詳細度の値に基づいて、リトポロジー詳細度を身体部位別に決定する。リトポロジー詳細度決定部１Ｈが決定するリトポロジー詳細度は、身体部位に応じて異なる高さを有する。具体的には、リトポロジー詳細度決定部１Ｈが決定する例えば顔、指などの身体部位のリトポロジー詳細度の値は、例えば胸、腹などの身体部位のリトポロジー詳細度の値よりも高い。
つまり、図１に示す例では、リトポロジー詳細度決定部１Ｈが決定する例えば顔、指などの身体部位のリトポロジー詳細度の値が、例えば胸、腹などの身体部位のリトポロジー詳細度の値よりも高くなるように、リトポロジー詳細度ファイル２１０に、事前に設定されたリトポロジー詳細度の値が身体部位別に書き込まれている。リトポロジー詳細度の値の高さと、動作データを適用して動かす際の計算負荷とはトレードオフの関係にある。つまり、リトポロジー詳細度の値が低い領域を設けることによって、計算負荷を小さくすることができる。リトポロジー詳細度決定部１Ｈを設けることによって、見た目の形状の詳細さを極力保ちつつ、動かす際の計算機負荷を軽減することができる。「動作データ」は、例えばモーションキャプチャ装置（図示せず）によって計測される。
他の例では、リトポロジー詳細度決定部１Ｈが、ＧＵＩなどを用いて身体形状データ変換装置１の操作者との対話を行い、リトポロジー詳細度を身体部位別に決定してもよい。
あるいは、他の例では、リトポロジー詳細度決定部１Ｈは、身体形状データ変換装置１の操作者が予め作成した設定ファイルを読み込むことにより、リトポロジー詳細度を身体部位別に決定してもよい。
【００２９】
図１に示す例では、リトポロジー部１Ｉが、ボクセルマージ部１Ｇと、リトポロジー詳細度決定部１Ｈとに接続されている。リトポロジー部１Ｉには、ボクセルマージ部１Ｇによるマージが行われたボクセルデータが入力される。また、リトポロジー部１Ｉには、リトポロジー詳細度決定部１Ｈにより決定された身体部位別のリトポロジー詳細度が入力される。
リトポロジー部１Ｉは、リトポロジー詳細度決定部１Ｈにより決定された身体部位別のリトポロジー詳細度に基づいて、ボクセルマージ部１Ｇによるマージが行われたボクセルデータに対してリトポロジーを行う。リトポロジーとは、ポリゴンメッシュの再構成である。
【００３０】
図４はリトポロジー部１Ｉによるリトポロジーが行われたデータを説明するための図である。図４（Ａ）は人体の上半身のボクセルデータに対してポリゴンメッシュの再構成が行われた例を示している。図４（Ｂ）は人体の下半身のボクセルデータに対してポリゴンメッシュの再構成が行われた例を示している。
【００３１】
図１に示す例では、スキニング部１Ｊが、リトポロジー部１Ｉに接続されている。スキニング部１Ｊには、リトポロジー部１Ｉによるリトポロジーが行われたデータが入力される。
スキニング部１Ｊは、リトポロジー部１Ｉによるリトポロジーが行われたデータに対してスキニングを行う。スキニングとは、変形可能なオブジェクト（ポリゴンサーフェス）をスケルトンにバインドすることである。スキニング部１Ｊでは、ボーン（動きデータを適用する雛形）とポリゴンとが対応させられる。
スキニング部１Ｊによるスキニングが行われたデータは、身体モデルデータ２５０として、身体形状データ変換装置１から出力される。この身体モデルデータ２５０は、例えば、上述した動作データを適用することによって、姿勢を変化させることが可能なデータである。
【００３２】
図５はリトポロジー部１Ｉによるリトポロジーが行われたデータに対してスキニング部１Ｊによるスキニングが行われた身体モデルデータ２５０の一部を説明するための図である。図６はリトポロジー部１Ｉによるリトポロジーが行われていないデータに対してスキニング部１Ｊによるスキニングが行われた身体モデルデータ２５０の一部を説明するための図である。
図５に示すように、リトポロジー部１Ｉによるリトポロジーが行われたデータに対してスキニング部１Ｊによるスキニングが行われる場合には、現実の身体の形状にほぼ合致した形状を有する身体モデルデータ２５０が、スキニング部１Ｊによって生成される。
一方、図６に示すように、仮に、リトポロジー部１Ｉによるリトポロジーが行われていないデータに対してスキニング部１Ｊによるスキニングが行われる場合には、現実の身体の形状とは異なる形状を有する身体モデルデータ２５０が、スキニング部１Ｊによって生成されてしまう。
【００３３】
図７は形状計測装置によって得られた人体の全身のデジタイズド形状データと、身体形状データ変換装置１から出力された人体の全身の身体モデルデータ２５０との差異を説明するための図である。
図８は形状計測装置によって得られた人体の上半身のデジタイズド形状データと、身体形状データ変換装置１から出力された人体の上半身の身体モデルデータ２５０との差異を説明するための図である。
図７および図８ではデジタイズド形状データと身体モデルデータ２５０の対応する部位における寸法差異が−２ｍｍ以下の部位を白色、寸法差異が２ｍｍ以上の部位を黒色、寸法差異が±１ｍｍ未満の部位を灰色にて示してある。デジタイズド形状データと身体モデルデータ２５０との寸法差異の二乗平均平方根（ＲＭＳ）は０．６７４９ｍｍ、標準偏差は０．５９４４ｍｍであり、身体モデルデータ２５０をデジタイズド形状データにほぼ一致させることができた。ここでＲＭＳを用いたのは、寸法変位が正または負の値をとることから、算術平均を用いるのが不適当なためである。
図９は、身体形状データ変換装置１から出力された身体モデルデータ２５０に対して動作データを適用した結果を説明するための図である。
図９に示すように、身体形状データ変換装置１から出力された身体モデルデータ２５０に対して動作データを適用可能であることが確認できた。図９に示す例で用いられた動作データは、モーションキャプチャ装置（図示せず）によって計測されたものである。
【００３４】
図１０は身体形状データ変換装置１によって実行される処理を説明するためのフローチャートである。
図１０に示す例では、ステップＳ１１において、取得部１Ａが、形状計測装置によって得られたデジタイズド形状データを取得する。
次いで、ステップＳ１２では、データ部位登録部１Ｂが、形状計測装置によって計測された身体部位に応じて、ステップＳ１１において取得されたデジタイズド形状データにラベリングを行う。
次いで、ステップＳ１３では、記憶部１Ｃが、ステップＳ１２において取得されたデジタイズド形状データの解像度を記憶する。ステップＳ１３は、ステップＳ１２が実行される前に、実行されてもよい。
【００３５】
次いで、ステップＳ１４では、ボクセル粒径決定部１Ｄが、ボクセル粒径を決定する。
次いで、ステップＳ１５では、ボクセル変換部１Ｅが、ステップＳ１４において決定されたボクセル粒径に基づいて、ステップＳ１２におけるラベリングが行われたデジタイズド形状データをボクセルデータに変換する。
次いで、ステップＳ１６では、身体表面ランドマーク登録部１Ｆが、ステップＳ１５における変換が行われたボクセルデータから、身体表面ランドマークを抽出して登録する。
次いで、ステップＳ１７では、ボクセルマージ部１Ｇが、ステップＳ１６において登録された身体表面ランドマークに基づいて、ステップＳ１５における変換が行われたボクセルデータをマージする。
身体形状データ変換装置１に入力されるデジタイズド形状データが、人体の全身のデジタイズド形状データ１２０のみである場合には、ステップＳ１６およびステップＳ１７は実行されない。
【００３６】
次いで、ステップＳ１８では、リトポロジー詳細度決定部１Ｈが、身体部位別にリトポロジー詳細度を決定する。
次いで、ステップＳ１９では、リトポロジー部１Ｉが、ステップＳ１８において決定されたリトポロジー詳細度に基づいて、ステップＳ１７におけるマージが行われたデータに対してリトポロジーを行う。
次いで、ステップＳ２０では、スキニング部１Ｊが、ステップＳ１９におけるリトポロジーが行われたデータに対してスキニングを行う。
次いで、ステップＳ２１では、身体形状データ変換装置１が、ステップＳ２０におけるスキニングが行われた身体モデルデータ２５０を出力する。
【００３７】
図１０に示す例では、図１０に示す処理が身体形状データ変換装置１によって（つまり、１箇所に配置されたコンピュータによって）実行されるが、他の例では、図１０に示す処理がクラウドコンピューティングによって実行されてもよい。つまり、この例では、例えばインターネットなどを介して分散して配置された複数のコンピュータによって、図１０に示す処理が実行される。
【００３８】
上述したように、実施形態の身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムによれば、リトポロジーが行われることなくスキニングが行われる場合（図６参照）よりも、図５に示すように、出力される身体モデルデータ２５０をデジタイズド形状データ１１０Ａ、１１０Ｂ、…、１１０Ｎ、１２０、１３０に近づけることができる。その結果、形状計測装置によって得られた例えば人体の形状データの表面構造を、その寸法精度を損なうことなく、例えば人体の動作データを適用可能な構造に変換することができる。
【００３９】
前述のとおり、人間の形状データを、本人の動作データを適用して動かせる形式でデジタルアーカイブする技術はこれまで知られていない。
また、これまで形状計測機が用られてきた文化財アーカイブや機械部品のリバースエンジニアリング分野と、映画ゲームの製作分野とは業界が異なる。
さらに形状計測機の出力するデータの表面構造は、モーションキャプチャで得られる動作データの適用に適しない構造である。実施形態の身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムでは、それをリトポロジーを行うことによって解決した。
さらに、実施形態の身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムでは、形状計測機のデジタイズド形状データの解像度に応じてボクセル粒径を決定し、データの身体部位に応じてリトポロジー詳細度を決定する。この技術的特徴によって、通常、形状計測機やＣＧツールの操作に精通していないアーカイブ分野の従事者（一般にアーキビストと呼称されている）であっても、データ変換処理を（半）自動で行うことができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムは、生活・福祉・ヘルスケア分野、スポーツ・健康支援分野などにおいて広く利用することができる。
また、本発明の身体形状データ変換装置、身体形状データ変換方法およびプログラムは、人間の身体形状に対して適用可能であるのみならず、例えば馬などの動物の身体形状に対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１…身体形状データ変換装置
１Ａ…取得部
１Ｂ…データ部位登録部
１Ｃ…記憶部
１Ｄ…ボクセル粒径決定部
１Ｅ…ボクセル変換部
１Ｆ…身体表面ランドマーク登録部
１Ｇ…ボクセルマージ部
１Ｈ…リトポロジー詳細度決定部
１Ｉ…リトポロジー部
１Ｊ…スキニング部
１Ｋ…最小入力値出力部
１１０Ａ…デジタイズド形状データ
１１０Ｂ…デジタイズド形状データ
１１０Ｃ…デジタイズド形状データ
１２０…デジタイズド形状データ
１３０…デジタイズド形状データ
１５０…ＸＯＲ演算部
２００…ボクセル最小粒径ファイル
２１０…リトポロジー詳細度ファイル
２５０…身体モデルデータ
【図１】
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【図２】
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【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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