(57)【要約】      （修正有）【課題】被計測体の動きを拘束することなく、高速に被計測体の三次元形状を算出する三次元形状計測システムを提供する。【解決手段】透明な直方体のケース１１の直交する三面にスクリーン１２１−１２３を付設し、各スクリーン１２１−１２３に対応する３つの照明ユニット３１−３３の各々で、対応するスクリーン１２１−１２３を、スクリーン１２１−１２３に垂直にケース１１内を進む赤外平行光で照明する。各スクリーン１２１−１２３に対応する３つのカメラ２１−２３の各々で、対応するスクリーン１２１−１２３を撮影し、撮影した各画像中に表れる影の像の形状より、ケース１１内の被計測体の三次元形状を算出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測体の三次元形状を計測する三次元形状計測システムであって、
直方体形状の測定空間の直交する三つの面のそれぞれと各々平行に設置された３つの透過型のスクリーンと、
三つのスクリーンのそれぞれに各々対応する３つの照明ユニットと、
三つのスクリーンのそれぞれに各々対応する３つの赤外カメラと、
測定装置とを有し、
前記各照明ユニットは、前記測定空間の外部から、対応するスクリーンの面と垂直に当該スクリーンに向かって進む赤外平行光を前記測定空間内に出射し、
前記各カメラは、対応するスクリーンを、対応するスクリーンから見て前記測定空間と反対側の位置から撮影し、
前記測定装置は、前記３つのカメラが撮影した３つの画像中に表れる影の形状より、前記測定空間内の被計測体の三次元形状を算出することを特徴とする三次元形状計測システム。
【請求項２】
請求項１記載の三次元形状計測システムであって、
前記被計測体を収容する、前記測定空間を内部空間とする直方体形状の透明なケースを有し、
前記３つのスクリーンはそれぞれ、前記ケースの直交する三つの面それぞれに各々対応すると共に、各スクリーンは前記ケースの対応する面を覆うように設けられていることを特徴とする三次元形状計測システム。
【請求項３】
請求項２記載の三次元形状計測システムであって、
前記被計測体は生物であり、
当該三次元形状計測システムは、
被計測体に刺激として与える映像を表示するディスプレイと、
ハーフミラーとを有し、
前記ディスプレイに表示された映像と、前記三つの照明ユニットのうちの一つの照明ユニットの赤外平行光は、前記ハーフミラーで混合されて、前記ケースの前記スクリーンで覆われていない一つの面を透過して、前記ケースの内部空間に導入されることを特徴とする三次元形状計測システム。
【請求項４】
請求項４記載の三次元形状計測システムであって、
前記測定装置は、算出した三次元形状を表した画像を、当該三次元形状を算出した画像を前記３つのカメラが撮影した時点で、前記ディスプレイに表示していた映像と共に表示する表示手段を有することを特徴とする三次元形状計測システム。
【請求項５】
請求項２記載の三次元形状計測システムであって、
前記三つの照明ユニットは、前記ケースの前記スクリーンで覆われていない三つの面それぞれに各々対応すると共に、各照明ユニットは、前記ケースの対応する面を、当該対応する面に向かって当該面と垂直な方向に進む赤外平行光を出射する形態で覆うように配置されていることを特徴とする三次元形状計測システム。
【請求項６】
請求項２、３、４または５記載の三次元形状計測システムであって、
前記ケースは水槽であって、
前記被計測体は水中で行動する生物であることを特徴とする三次元形状計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状を計測する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三次元形状を計測する技術としては、回転台上に被計測体を固定し、回転台を回転しながら被計測体を撮影し、所定回転角度毎の撮影画像中の被計測体の像のシルエットから被計測体の三次元形状を算出する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３-３０６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した回転台上に被計測体を固定し、回転台を回転しながら被計測体を撮影することにより被計測体の三次元形状を算出する技術によれば、撮影期間中、被計測体は静止している必要があるために、動きのある被計測体については三次元形状を正しく算出することができない。
また、回転台を回転しながら被計測体の全周を撮影する必要があるため、高速に被計測体の三次元形状を算出することができない。
そして、これらのことより、この三次元形状を算出する技術は、動物等の行動等の被計測体の動きを観察する用途には適していない。
そこで、本発明は、被計測体の動きを拘束することなく、高速に被計測体の三次元形状を算出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題達成のために、本発明は、被計測体の三次元形状を計測する三次元形状計測システムに、直方体形状の測定空間の直交する三つの面のそれぞれと各々平行に設置された３つの透過型のスクリーンと、三つのスクリーンのそれぞれに各々対応する３つの照明ユニットと、三つのスクリーンのそれぞれに各々対応する３つの赤外カメラと、測定装置とを設けたものである。ただし、前記各照明ユニットは、前記測定空間の外部から、対応するスクリーンの面と垂直に当該スクリーンに向かって進む赤外平行光を前記測定空間内に出射し、前記各カメラは、対応するスクリーンを、対応するスクリーンから見て前記測定空間と反対側の位置から撮影し、前記測定装置は、前記３つのカメラが撮影した３つの画像中に表れる影の形状より、前記測定空間内の被計測体の三次元形状を算出する。
ここで、このような三次元形状計測システムは、当該三次元形状計測システムに前記被計測体を収容する、前記測定空間を内部空間とする直方体形状の透明なケースを設け、前記３つのスクリーンはそれぞれ、前記ケースの直交する三つの面それぞれに各々対応すると共に、各スクリーンは前記ケースの対応する面を覆うように設けられているものとしてもよい。
また、この場合において、前記被計測体は生物とするときには、当該三次元形状計測システムに、被計測体に刺激として与える映像を表示するディスプレイと、ハーフミラーとを設け、前記ディスプレイに表示された映像と、前記三つの照明ユニットのうちの一つの照明ユニットの赤外平行光は、前記ハーフミラーで混合されて、前記ケースの前記スクリーンで覆われていない一つの面を透過して、前記ケースの内部空間に導入されるように構成しても良い。
また、この場合、前記測定装置には、算出した三次元形状を表した画像を、当該三次元形状を算出した画像を前記３つのカメラが撮影した時点で、前記ディスプレイに表示していた映像と共に表示する表示手段を設けるようにしてもよい。
また、上記の三次元形状計測システムにおいて、ハーフミラーとディスプレイを用いない場合には、三つの照明ユニットは、前記ケースの前記スクリーンで覆われていない三つの面それぞれに各々対応すると共に、各照明ユニットは、前記ケースの対応する面を、当該対応する面に向かって当該面と垂直な方向に進む赤外平行光を出射する形態で覆うように配置されているものとしてもよい。
なお、以上のケースを備えた三次元形状計測システムにおいて、前記ケースは水槽であってよく、前記被計測体は水中で行動する生物であってよい。
以上のような三次元形状計測システムによれば、被計測体の三方向の影が三つのスクリーンに同時に生じる。そして、この三つのスクリーンに同時に生じた三つの影の形状より、被計測体の三次元形状を算出するので、被計測体の動きを拘束することなく、被計測体の三次元形状を算出することができる。また、三つのスクリーンに同時に生じる影は、被計測体の直交する三方向の形状と合同な形状となる。よって、特段の画像処理を行わなくとも、直交する三軸方向について、各影に投影される測定空間内の領域の重複部分を算出するだけの簡便な処理で、高速に被計測体の三次元形状を算出することができる。
【発明の効果】
【０００６】
以上のように、本発明によれば、被計測体の動きを拘束することなく、高速に被計測体の三次元形状を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る計測システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空間ユニットを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る計測システムの各部の配置を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る測定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係るスキャン領域の設定例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る三次元形状データの生成例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る疑似三次元画像の表示例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る計測システムの他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図に、本実施形態に係る計測システムの構成を示す。
図示するように、計測システムは、空間ユニット１、ＸＹカメラ２１、ＹＺカメラ２２、ＸＺカメラ２３、観察カメラ２４、ＸＹ照明ユニット３１、ＹＺ照明ユニット３２、ＸＺ照明ユニット３３、刺激ディスプレイ４、照明コントローラ５、刺激ソース６、測定装置７、モニタ８、入力装置９を備えている。
空間ユニット１は、図２ａ-ｃに示すように、アクリル板などの透明な部材で形成した直方体のケース１１と、ＸＹスクリーン１２１と、ＹＺスクリーン１２２と、ＸＺスクリーン１２３と、ハーフミラー１３とより構成される。
ここで、空間ユニット１に対しては、図２ａに示したケース１１の相互に垂直な３辺と平行な３方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３軸方向とし、ケース１１の一つの角Ｏを原点とする三次元座標系が設定されている。
そして、図２ａに示した空間ユニット１をＺ軸を回転軸に１８０度回転して示した図２ｂ、図２ａに示した空間ユニット１をＹ軸を回転軸に１８０度回転して示した図２ｃに示すように、ＸＹスクリーン１２１はケース１１のＺ方向側外面を覆うように当該Ｚ方向側外面に付設され、ＹＺスクリーン１２２はケース１１の-Ｘ方向側外面を覆うように当該-Ｘ方向側外面に付設され、ＸＺスクリーン１２３はケース１１の-Ｙ方向側外面を覆うように当該-Ｙ方向側外面に付設されている。ここで、各スクリーンは、透過型のスクリーンであり、たとえば乳白色の半透明シートである。
そして、ケース１１のスクリーンが付設されていないケース１１のＸ方向側面とＹ方向側面と-Ｚ方向側面は透明となっている。
また、ハーフミラー１３は、平板状の形状を有し、ケース１１のＸ方向側に、Ｚ軸方向に見て、ケース１１のＸ方向側面に対して反時計回りに４５度傾けた状態で、Ｚ軸方向に起立させて設けている。また、ハーフミラー１３は、-Ｘ方向に見て、ケース１１のＸ方向側面を覆うサイズと配置を備えている。
次に、ＸＹカメラ２１、ＹＺカメラ２２、ＸＺカメラ２３は、赤外カメラである。
そして、図３ａに示すように、空間ユニット１に対して、ＸＹカメラ２１は、空間ユニット１のＸＹスクリーン１２１のＺ方向側に、ＸＹスクリーン１２１を-Ｚ方向に撮影するように設置され、ＹＺカメラ２２は、空間ユニット１のＹＺスクリーン１２２の-Ｘ方向側に、ＹＺスクリーン１２２をＸ方向に撮影するように設置され、ＸＺカメラ２３は、空間ユニット１のＸＺスクリーン１２３の-Ｙ方向側に、ＸＺスクリーン１２３をＹ方向に撮影するように設置される。
なお、図示を省略したが、観察カメラ２４は、空間ユニット１の全体や空間ユニット任意の箇所など、興味ある任意の場所を撮影するように設置して良い。
次に、ＸＹ照明ユニット３１、ＹＺ照明ユニット３２、ＸＺ照明ユニット３３は、図３ｂに示すように複数の赤外平行光照明装置３００をアレイ状に配置したユニットとして構成された、赤外平行光を照射する照明装置である。
そして、図３ａ、ｃに示すように、ＸＹ照明ユニット３１は、ケース１１の-Ｚ方向側に設置され，図３ｃに示すようにケース１１内をＺ方向に進む赤外平行光でＸＹスクリーン１２１を照明する。
また、図３ａ、ｄに示すように、ＹＺ照明ユニット３２は、ハーフミラー１３のＹ方向側に設置され、ＹＺ照明ユニット３２から-Ｙ方向に進む赤外平行光は、ハーフミラー１３で反射し、ケース１１内を-Ｘ方向に進む赤外平行光でＹＺスクリーン１２２を照明する。
また、図３ａ、ｄに示すように、ＸＺ照明ユニット３３は、ケース１１のＹ方向側に設置され、図３ｄに示すようにケース１１内を-Ｙ方向に進む赤外平行光でＸＺスクリーン１２３を照明する。
次に、図３ａ、ｃ、ｄに示すように、刺激ディスプレイ４は、ハーフミラー１３のＸ方向側に設置され、刺激ソース６から入力する映像を表示する。刺激ディスプレイ４に表示された映像の映像光は、ハーフミラー１３を透過して、ケース１１内に進む。
次に、測定装置７の内部構成について説明する。
図４に示すように、測定装置７は、ＸＹ背景画像記憶部７０１、ＹＺ背景画像記憶部７０２、ＸＺ背景画像記憶部７０３、ＸＹ差分画像生成部７０４、ＹＺ差分画像生成部７０５、ＸＺ差分画像生成部７０６、ＸＹ差分画像二値化部７０７、ＹＺ差分画像二値化部７０８、ＸＺ差分画像二値化部７０９、画像メモリ７１０、三次元形状データ生成部７１１、スキャン領域設定部７１２、三次元形状データメモリ７１３、三次元形状表示部７１４、表示制御部７１５、データ入出力部７１６、記憶装置７１７、入力装置９で受け付けたユーザ操作等に応じて以上各部の動作を制御する制御部７１８を備えている。
但し、このような測定装置７は、ＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータを用いて構成してもよく、この場合、記憶装置７１７を除く各部は、コンピュータが、所定のコンピュータプログラムを実行することにより実現されるものである。
【０００９】
以下、このような計測システムにおける計測動作について、魚の行動を観察する場合を例にとり説明する。
この場合、まず、空間ユニット１のケース１１を水槽として用いて、ケース１１に水/海水を入れ、照明コントローラ５でＸＹ照明ユニット３１、ＹＺ照明ユニット３２、ＸＺ照明ユニット３３の照明を点灯した状態で、ＸＹカメラ２１、ＹＺカメラ２２、ＸＺカメラ２３で、ＸＹスクリーン１２１、ＹＺスクリーン１２２、ＸＺスクリーン１２３を撮影する。そして、測定装置７の制御部は各部を制御し、ＸＹカメラ２１で撮影した画像をＸＹ背景画像としてＸＹ背景画像記憶部７０１に格納し、ＹＺカメラ２２で撮影した画像をＹＺ背景画像としてＹＺ背景画像記憶部７０２に格納し、ＸＺカメラ２３で撮影した画像をＸＺ背景画像としてＸＺ背景画像記憶部７０３に格納する。
次に、ケース１１の水/海水内に行動を観察する魚を投入し、刺激ソース６からに魚に加える刺激の映像を出力することにより、刺激ディスプレイ４に当該映像を表示しながら、測定装置７において、魚の三次元形状の計測を継続的に行う。
なお、ケース１１の水/海水内に魚を投入すると、ＸＹスクリーン１２１にＺ方向に進む赤外平行光による影が生じ、当該影の像がＸＹカメラ２１によって撮影され、ＹＺスクリーン１２２に-Ｘ方向に進む赤外平行光による影が生じ、当該影の像がＹＺカメラ２２によって撮影され、ＸＺスクリーン１２３に-Ｙ方向に進む赤外平行光によるが生じ、当該影の像がＸＺカメラ２３によって撮影される。
さて、魚の三次元形状の計測は、制御部の制御下で次のように行う。
すなわち、ＸＹ差分画像生成部７０４は、ＸＹカメラ２１が撮影したＸＹスクリーン１２１の画像とＸＹ背景画像記憶部７０１に記憶されているＸＹ背景画像との差分を表すＸＹ差分画像を生成する。そして、ＸＹ差分画像二値化部７０７は、所定のしきい値を用いてＸＹ差分画像を二値化し、ＸＹ画像として画像メモリ７１０に格納する。
同様に、ＹＺ差分画像生成部７０５は、ＹＺカメラ２２が撮影したＹＺスクリーン１２２の画像とＹＺ背景画像記憶部７０２に記憶されているＹＺ背景画像との差分を表すＹＺ差分画像を生成する。そして、ＹＺ差分画像二値化部７０８は、所定のしきい値を用いてＹＺ差分画像を二値化し、ＹＺ画像として画像メモリ７１０に格納する。
また、ＸＺ差分画像生成部７０６は、ＸＺカメラ２３が撮影したＸＺスクリーン１２３の画像とＸＺ背景画像記憶部７０３に記憶されているＸＺ背景画像との差分を表すＸＺ差分画像を生成する。そして、ＸＺ差分画像二値化部７０９は、所定のしきい値を用いてＸＺ差分画像を二値化しＸＺ画像として画像メモリ７１０に格納する。
そして、スキャン領域設定部７１２は、画像メモリ７１０に格納されたＸＹ画像、ＹＺ画像、ＸＺ画像を用いてスキャン領域を設定する。
スキャン領域の設定は以下のように行う。
すなわち、図５ａに示すように得られたＸＹ画像、ＹＺ画像、ＸＺ画像に対して、図５ｂに示すように、画像中の黒画素の領域に外接する四角形を設定する。すなわち、ＸＹ画像中の黒画素の領域に外接する四角形５０１、ＹＺ画像中の黒画素の領域に外接する四角形５０２、ＸＺ画像中の黒画素の領域に外接する四角形５０３を設定する。
ここで、黒画素は、カメラが撮影した画像から背景画像を引いた値が負であり、当該値の絶対値がしきい値以上であったことを表している。すなわち、黒画素は、カメラが撮影した画像の方が背景画像よりも、しきい値以上暗い、スクリーンの影の部分を撮影した画素であることを表している。
さて、ここで、以下では便宜上、ＸＹ画像の各画素の座標として当該座標に投影されるＸＹスクリーン１２１上の位置のＸＹ座標を用い、ＹＺ画像の各画素の座標として当該座標に投影されるＹＺスクリーン１２２上の位置のＹＺ座標を用い、ＸＺ画像の各画素の座標として当該座標に投影されるＸＺスクリーン１２３上の位置のＸＺ座標を用いて説明を行う。
なお、各カメラが撮影する画像の画像空間上の各座標と、当該画像空間上の座標に当該カメラによって撮影されるスクリーン上の位置の座標との関係は、当該カメラと該カメラによって撮影されるスクリーンとの配置関係に従って一義的に定まる。
そして、図５ｃに示すように、ＸＹ画像をＸＹ画像のＸＹ座標範囲に従ってＸＹ平面上に配置し、ＹＺ画像をＹＺ画像のＹＺ座標範囲に従ってＹＺ平面上に配置し、ＸＺ画像をＸＺ画像のＸＺ座標範囲に従ってＸＺ平面上に配置した仮想のＸＹＺ三次元空間において、ＸＹ画像に設定した四角形５０１をＺ方向に延長した領域と、ＹＺ画像に設定した四角形５０２をＸ方向に延長した領域と、ＸＺ画像に設定した四角形５０３をＹ方向に延長した領域との３つの領域が重複している直方体の領域をスキャン領域５１０に設定する。
すなわち、ＸＹ画像の四角形５０１のＸ方向範囲とＸＺ画像の四角形５０３のＸ方向範囲との重複範囲をＸ方向の範囲とし、ＸＹ画像の四角形５０１のＹ方向範囲とＹＺ画像の四角形５０２のＹ方向範囲との重複範囲をＹ方向の範囲とし、ＹＺ画像の四角形５０２のＺ方向範囲とＸＺ画像の四角形５０３のＺ方向範囲との重複範囲をＺ方向の範囲とする直方体の領域をスキャン領域５１０に設定する。
次に、三次元形状データ生成部７１１は、このようにしてスキャン領域設定部７１２が設定したスキャン領域５１０内の各座標をスキャンし、三次元形状を表す三次元形状データを生成し、三次元形状データメモリ７１３に格納する。
三次元形状データの生成は以下のように行う。
すなわち、スキャン領域５１０内の各座標（Xn,Yn,Zn）をスキャンし、ＸＹ画像の座標（Xn,Yn）の画素が黒画素であって、ＹＺ画像の座標（Yn,Zn）の画素が黒画素であって、ＸＺ画像の座標（Xn, Zn）の画素が黒画素である場合に、座標（Xn,Yn,Zn）を被計測体存在座標とし、他の場合に（Xn,Yn,Zn）を空間領域座標とし、被計測体存在座標群を三次元形状データとする。
たとえば、図６の座標（X1,Y1,Z1）は、ＸＹ画像の座標（X1,Y1）の画素も、ＹＺ画像の座標（Y1,Z1）の画素も、ＸＺ画像の座標（X1, Z1）の画素も黒画素であるので、座標（X1,Y1,Z1）は被計測体存在座標として検出される。
一方、座標（X2,Y2,Z2）は、ＸＺ画像の座標（X2, Z2）の画素は黒画素であるものの、ＸＹ画像の座標（X2,Y2）の画素とＹＺ画像の座標（Y2,Z2）の画素は黒画素でないので、座標（X2,Y2,Z2）は被計測体存在座標としては検出されず、空間領域座標となる。
次に、三次元形状表示部７１４は、三次元形状データメモリ７１３に格納された三次元形状データの三次元表示を行う。
この三次元表示では、三次元形状表示部７１４は、たとえば、三次元形状データメモリ７１３に格納された三次元形状データを用いた被計測体の疑似三次元画像を生成し、表示制御部７１５を介してモニタ８に表示する。
ここで、疑似三次元画像は、図７ａに示すように入力装置９で指定された視点、視線方向から、各被計測体存在座標に輝点を配置した仮想の三次元空間ＸＹＺを観察したようすを表す画像である。また、この疑似三次元画像においては、三次元形状表示部７１４は、被計測体存在座標の重心位置を表すマーク７０１も疑似三次元画像中に描画する。
ただし、被計測体存在座標にそのまま輝点を配置した疑似三次元画像では、図７ｂ１、ｂ２に示すように輝点が格子状に配置された不自然で人工的な表示となる。そこで、図７ｃ１、ｃ２に示すように、各輝点について輝点の表示位置を本来の位置から微少量ランダムに変動させるようにする。このようにすることにより、より自然な被計測体の表示が可能となる。
さて、図４に戻り、表示制御部７１５は、上述のように、三次元形状表示部７１４が生成した疑似三次元画像の表示を行う他、画像メモリ７１０に格納された、刺激ソース６が出力する刺激の映像や、観察カメラ２４が撮影した画像や、ＸＹカメラ２１が撮影した画像や、ＹＺカメラ２２が撮影した画像や、ＸＺカメラ２３が撮影した画像や、疑似三次元画像を、入力装置９のユーザ操作に従った制御部の制御に従って、適宜組み合わせた映像を表示装置に表示する。
すなわち、たとえば、表示制御部７１５は、上述のように、三次元形状表示部７１４が生成した疑似三次元画像と共に、三次元形状表示部７１４が疑似三次元画像を生成した三次元形状データを算出した画像を前記各カメラ撮影した時点で、刺激ソース６が出力していた刺激の映像と共に表示する。このようにすることにより、刺激の映像の内容との関係において、被計測体の行動を評価することができるようになる。
次に、データ入出力部７１６は、制御部の制御下で、画像メモリ７１０に格納された、刺激ソース６が出力する刺激の映像や、観察カメラ２４が撮影した画像や、ＸＹカメラ２１が撮影した画像や、ＹＺカメラ２２が撮影した画像や、ＸＺカメラ２３が撮影した画像を同期させて記憶装置７１７に保存したり、三次元形状データメモリ７１３に格納された三次元形状データを、当該三次元形状データを算出した画像や、当該画像を前記各カメラ撮影した時点で、刺激ソース６が出力していた刺激の映像と同期させて記憶装置７１７に保存する処理を行う。
また、制御部は、データ入出力部７１６に、刺激ソース６が出力する刺激の映像や、観察カメラ２４が撮影した画像や、ＸＹカメラ２１が撮影した画像や、ＹＺカメラ２２が撮影した画像や、ＸＺカメラ２３が撮影した画像を記憶装置７１７から画像メモリ７１０に復帰させると共に、復帰させた各画像に対して、上述のような各処理を行わせる制御なども行う。
また、制御部は、データ入出力部７１６に、ＸＹ画像やＹＺ画像やＸＺ画像を記憶装置７１７から画像メモリ７１０に復帰させて、復帰したＸＹ画像やＹＺ画像やＸＺ画像に対して、上述のような各処理を行わせたり、データ入出力部７１６に、三次元形状データを記憶装置７１７から三次元形状データメモリ７１３に復帰させると共に、復帰した三次元形状データに対して上述したような各処理を行わせる制御も行う。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、本実施形態は、被計測体に映像による刺激を与える必要がない場合には、ハーフミラー１３、刺激ディスプレイ４、刺激ソース６は設けないようにしてもよい。
ただし、この場合には、図８ａ、ｂ、ｃに示すように、空間ユニット１のＹＺ照明ユニット３２を、ケース１１のＸ方向側に設置し、ケース１１内を-Ｘ方向に進む赤外平行光でＹＺスクリーン１２２を照明するようにする。
また、以上では、被計測体が魚である場合について示したが、被計測体は小動物、植物、非生命体などの任意の被計測体について本実施形態は適用することができる。
また、以上の実施形態は、測定装置７の制御部において、三次元形状データに基づいて、被計測体の位置、姿勢の追尾等、被計測体の行動を解析する処理をさらに行うようにして良い。
以上のように本実施形態によれば、被計測体の三方向の影が三つのスクリーンに同時に生じる。そして、この三つのスクリーンに同時に生じた三つの影の形状より、被計測体の三次元形状を算出するので、被計測体の動きを拘束することなく、被計測体の三次元形状を算出することができる。また、三つのスクリーンに同時に生じる影は、被計測体の直交する三方向の形状と合同な形状となる。よって、特段の画像処理を行わなくとも、直交する三軸方向について、各影に投影される測定空間内の領域の重複部分を算出するだけの簡便な処理で、高速に被計測体の三次元形状を算出することができる。
【符号の説明】
【００１０】
１…空間ユニット、４…刺激ディスプレイ、５…照明コントローラ、６…刺激ソース、７…測定装置、８…モニタ、９…入力装置、１１…ケース、１３…ハーフミラー、２１…ＸＹカメラ、２２…ＹＺカメラ、２３…ＸＺカメラ、２４…観察カメラ、３１…ＸＹ照明ユニット、３２…ＹＺ照明ユニット、３３…ＸＺ照明ユニット、１２１…ＸＹスクリーン、１２２…ＹＺスクリーン、１２３…ＸＺスクリーン、７０１…ＸＹ背景画像記憶部、７０２…ＹＺ背景画像記憶部、７０３…ＸＺ背景画像記憶部、７０４…ＸＹ差分画像生成部、７０５…ＹＺ差分画像生成部、７０６…ＸＺ差分画像生成部、７０７…ＸＹ差分画像二値化部、７０８…ＹＺ差分画像二値化部、７０９…ＸＺ差分画像二値化部、７１０…画像メモリ、７１１…三次元形状データ生成部、７１２…スキャン領域設定部、７１３…三次元形状データメモリ、７１４…三次元形状表示部、７１５…表示制御部、７１６…データ入出力部、７１７…記憶装置。
【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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