(57)【要約】【課題】高解像度のＣＧを作成できるデータを簡単に、かつ正確に取得することを目的とする。【解決手段】被写体について撮像した解像度の異なる高解像度画像ＨＰおよび低解像度画像ＬＰと、低解像度画像ＬＰに対応付けられた被写体の形状を認識するために用いられる距離画像ＤＰとを取得し、低解像度画像ＬＰを画像拡大部４１で拡大処理して得られる拡大画像ＭＰと、高解像度画像ＨＰとのマッチングを画像マッチング部４２にて図り、距離画像ＤＰから作成される被写体の構造に高解像度画像ＨＰからなる表面模様を付してコンピュータグラフィックスを描画させることができるコンピュータグラフィックスのデータ取得装置１とした。【選択図】　図１
2004086643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体についての解像度の異なる二種類の画像である高解像度画像および低解像度画像と、前記低解像度画像に対応付けられ、前記被写体の形状を認識するために用いられる形状情報とに基づいてコンピュータグラフィックスを作成するにあたってデータを取得する装置であって、
前記低解像度画像と前記高解像度画像とのマッチングを図るべく前記低解像度画像を拡大する画像拡大部と、
拡大した前記低解像度画像と前記高解像度画像とのマッチングを行い、拡大した前記低解像度画像を介して前記高解像度画像と形状情報とを対応付ける画像マッチング部と、
を有することを特徴とするコンピュータグラフィックスのデータ取得装置。
【請求項２】
前記形状情報から作成される前記被写体の構造と、前記高解像度画像から作成される表面模様とを用いてコンピュータグラフィックスを描画させる画像描画部を有することを特徴とする請求項１に記載のコンピュータグラフィックスのデータ取得装置。
【請求項３】
前記高解像度画像を取得する第一撮像手段と、前記低解像度画像および前記形状情報を取得する第二撮像手段とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンピュータグラフィックスのデータ取得装置。
【請求項４】
前記第一撮像手段はデジタルカメラであり、前記第二撮像手段はレーザ光をスキャンさせて測長をするスキャナであり、前記第一撮像手段のレンズ主点と、前記第二撮像手段のスキャン中心とが高さ方向で一致するように前記第一撮像手段および前記第二撮像手段を移動させる位置調整手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のコンピュータグラフィックスのデータ取得装置。
【請求項５】
被写体について撮像した画像に基づいてコンピュータグラフィックスを作成するにあたってデータを取得する方法であって、
前記被写体についての第一の解像度である高解像度の画像を取得するステップと、
前記被写体についての第二の解像度である低解像度の画像、および前記低解像度画像に対応付けられ、前記被写体の形状を認識するために用いられる形状情報とを取得するステップと、
前記低解像度画像の画素と前記高解像度画像の画素とのマッチングを図るステップと、
前記低解像度画像を介して前記高解像度画像の画素と前記形状情報とを対応付けるステップと、
を含むコンピュータグラフィックスのデータ取得方法。
【請求項６】
解像度の異なる二種類の画像である高解像度画像および低解像度画像と、前記低解像度画像に対応付けられ、前記被写体の形状を認識するために用いられる形状情報とに基づいてコンピュータグラフィックスを作成するためにコンピュータを、
前記低解像度画像と前記高解像度画像とのマッチングを図るべく前記低解像度画像を拡大する画像拡大手段、
拡大した前記低解像度画像と前記高解像度画像とのマッチングを行い、拡大した前記低解像度画像を介して前記高解像度画像と形状情報とを対応付ける画像マッチング手段、
として機能させることを特徴とするコンピュータグラフィックスのデータ取得用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体についての計測や撮像を行い、コンピュータグラフィックス（以下、ＣＧという）を作成するためのデータを取得する装置や、その方法、あるいは、これに用いられるプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
実在する被写体を参照してＣＧを作成する際には、３次元のモデルを作成するための被写体の形状の情報（形状情報）と、その表面の模様についての情報（表面模様情報）とを取得する必要がある。
【０００３】
例えば、異なる角度から撮像した２枚の被写体画像、いわゆるステレオ画像を用いてＣＧを作成する場合には、形状情報は２枚の被写体画像において、着目する部位の画像上の位置をそれぞれの被写体画像の中で調べ、２つの被写体画像間の距離と角度から三角測量の原理に基づいて、着目した部位の距離を求めることができる。また、表面模様情報は、着目した部位の赤色、緑色、青色の波長帯域ごとの輝度情報として取得される。
【０００４】
ところが、この手法では、２つの画像の間で対応する画素のマッチングを行うのに複雑な処理が必要である。また、同じ模様が複数存在する被写体や、模様がない無地の被写体については、マッチングの誤りが起こりやすく、高精度のＣＧを作成することが困難であった。
【０００５】
そこで、近年、形状情報として被写体までの距離を計測する機能（距離計測機能）と、表面模様情報として赤色、緑色、青色の各波長帯域ごとの輝度を計測する機能（輝度計測機能）とを併せ持つ計測機器が開発されている。この計測装置の概略構成を図９に示す。
【０００６】
計測装置１００は、距離計測機能と輝度計測機能とを同一の光学系を用いて構成し、距離計測には赤外線パルス光出射部１０１からの赤外域のレーザ光を用いる。被写体からの反射光をハーフミラー１０２で分岐して赤外線受光部１０３で受光するまでの時間を計測し、これに光の速度を掛け合わせると計測装置１００から被写体までの距離を計測することができる。一方、輝度計測は、同じ光学系からハーフミラー１０４で分岐した光を、さらにハーフミラー１０５で分岐して赤色受光部１０６、ハーフミラー１０７で分岐して緑色受光部１０８、および青色受光部１０９のそれぞれに導入し、被写体の赤色、緑色、および青色のそれぞれの輝度を取得する。このような計測機器１００は、同一の光学系を用いて距離計測と輝度計測を行うので、得られる輝度の情報は、距離を計測した部位についての情報になる。したがって、表面模様情報と形状情報とを容易に対応付けることができる。
【０００７】
また、ハーフミラー１０４と被写体との間に図示しないポリゴンミラーやガルバノミラーを配置し、レーザ光を走査させることで被写体についての広範囲な形状情報および表面模様情報を取得することができる。すなわち、レーザ光を縦横の直交する二方向に走査させ、赤外線受光部１０３が反射光を受光するタイミング（つまり距離を測定するポイント）ごとに輝度情報を取得すると、赤色、緑色、および青色の一組の輝度情報を１つの画素とする画像が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような計測機器１００は、距離の計測に用いるレーザ光線のビーム径とビーム強度とを確保する必要がある。このため、光学系は必要なビーム径が確保できるように設計されており、このような光学系を用いて取得される輝度情報からなる画像は、一画素当たりのサイズが大きくなってしまう。結果的に、画素の面分解能、つまり画像の解像度が低く限定されてしまう。低い解像度の画像を表面模様情報として作成するＣＧは、画質が粗く、特に拡大した場合に、表面模様の画質を十分に確保できないという問題を有する。
【０００９】
また、このような計測機器１００は、被写体が大きい場合には、レーザ光を走査して情報を取得しなければならず、計測時間が長時間になる。このため、例えば屋外で計測中に天候が悪化し、照明条件が変わってしまうことがある。この場合は、輝度情報の計測条件が変化することになるので、同じ計測条件で均質な表面模様情報を得ることができず、ＣＧの質を低下させる原因になる。
【００１０】
したがって、本発明は、高解像度のＣＧを作成するためのデータを簡単に、かつ正確に取得することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、被写体についての解像度の異なる二種類の画像である高解像度画像および低解像度画像と、低解像度画像に対応付けられ、被写体の形状を認識するために用いられる形状情報とに基づいてコンピュータグラフィックスを作成するにあたってデータを取得する装置であって、低解像度画像と高解像度画像とのマッチングを図るべく低解像度画像を拡大する画像拡大部と、拡大した低解像度画像と高解像度画像とのマッチングを行い、拡大した低解像度画像を介して高解像度画像と形状情報とを対応付ける画像マッチング部とを有することを特徴とするコンピュータグラフィックスのデータ取得装置とした。
【００１２】
この構成によれば、被写体の形状、およびこれに対応する低解像度画像と、高解像度画像とを取得し、低解像度画像を拡大処理して高解像度画像とのマッチングを図る。これにより低解像度画像を介して高解像度画像と被写体の形状とが対応付けられる。このようにして取得した高解像度画像と被写体の形状とからは、高い解像度を有するＣＧを作成することが可能になる。
【００１３】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のコンピュータグラフィックスのデータ取得装置において、形状情報から作成される被写体の構造と、高解像度画像から作成される表面模様とを用いてコンピュータグラフィックスを描画させる画像描画部を有する構成にした。
【００１４】
この構成によれば、画像描画部で取得したデータに基づいて作成されるＣＧを作成できるので、このようなＣＧをディスプレイなどに表示させれば、ＣＧの出来栄えの確認を行うことができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のコンピュータグラフィックスのデータ取得装置において、高解像度画像を取得する第一撮像手段と、低解像度画像および形状情報を取得する第二撮像手段とを備える構成にした。
【００１６】
この構成によれば、２つの撮像手段で、被写体の形状およびこれに対応する低解像度画像と、高解像度画像とを別々に撮像し、低解像度画像を拡大処理して高解像度画像とのマッチングを図る。これにより低解像度画像を介して高解像度画像と被写体の形状とが対応付けられるので、高解像度画像と被写体の形状とからＣＧを作成することが可能になる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のコンピュータグラフィックスのデータ取得装置において、第一撮像手段はデジタルカメラであり、第二撮像手段はレーザ光をスキャンさせて測長をするスキャナであり、第一撮像手段のレンズ主点と、第二撮像手段のスキャン中心とが高さ方向で一致するように第一撮像手段および第二撮像手段を移動させる位置調整手段を備える構成にした。
【００１８】
位置調整手段は、例えば、第一撮像手段で高解像度画像を撮像した後に、第一撮像手段のレンズ主点と第二撮像手段のスキャン中心とが一致するように、第二撮像手段を移動させる。そして、移動後の位置で第二撮像手段により被写体の形状および低解像度画像を取得すると、レンズ主点とスキャン中心とが一致しているので、順番に撮影される低解像度画像と高解像度画像のマッチングが容易になる。
【００１９】
本発明の請求項５に係る発明は、被写体について撮像した画像に基づいてコンピュータグラフィックスを作成するにあたってデータを取得する方法であって、被写体についての第一の解像度である高解像度の画像を取得するステップと、被写体についての第二の解像度である低解像度の画像、および低解像度画像に対応付けられ、被写体の形状を認識するために用いられる形状情報とを取得するステップと、低解像度画像の画素と高解像度画像の画素とのマッチングを図るステップと、低解像度画像を介して高解像度画像の画素と形状情報とを対応付けるステップとを含むコンピュータグラフィックスのデータ取得方法とした。
【００２０】
この方法によれば、被写体の形状、およびこれに対応する低解像度画像と、高解像度画像とを取得し、低解像度画像と高解像度画像とのマッチングを図る。これにより低解像度画像を介して高解像度画像と被写体の形状とが対応付けることができる。このようにして取得した高解像度画像と被写体の形状とからは、高い解像度を有するＣＧを作成することが可能になる。
【００２１】
また、本発明は請求項６に記載したように、解像度の異なる二種類の画像である高解像度画像および低解像度画像と、低解像度画像に対応付けられ、被写体の形状を認識するために用いられる形状情報とに基づいてコンピュータグラフィックスを作成するためにコンピュータを、低解像度画像と高解像度画像とのマッチングを図るべく低解像度画像を拡大する画像拡大手段、拡大した低解像度画像と高解像度画像とのマッチングを行い、拡大した低解像度画像を介して高解像度画像と形状情報とを対応付ける画像マッチング手段、として機能させるコンピュータグラフィックスのデータ取得用プログラムによっても実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施形態のデータ取得装置を示すブロック図である。図２は３Ｄスキャナの斜視図である。
図１に示すデータ取得装置１は、ＣＧを作成するためのデータを取得する装置であって、被写体についてのデータ入力を行うための撮像手段であるデジタルカメラ２および３次元スキャナ（以下、３Ｄスキャナという）３と、データ処理装置４とを有し、デジタルカメラ２で撮像した被写体の高解像度画像を表面模様情報とし、３Ｄスキャナ３で計測した被写体からの距離を形状情報として取得する装置である。
【００２３】
第一撮像手段であるデジタルカメラ２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）に結像させた被写体の像をデジタルデータとして取得し、このデジタルデータを記録したり出力したりできる構成を有している。被写体の像は、ＣＣＤの画素ごとに被写体の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各波長帯域の輝度が保持されたＲＧＢ画像として取得される。本実施形態では、３Ｄスキャナ３で撮像するＲＧＢ画像と区別するために、デジタルカメラ２で取得される被写体のＲＧＢ画像を高解像度画像ＨＰとする。高解像度とは、後に説明するように３Ｄスキャナ３で撮像する画像に比べて解像度が高いことを意味し、第一の解像度に相当する。この高解像度画像ＨＰは、ＣＧ作成の際の表面模様情報として活用するためにデータ処理装置４に出力される。
【００２４】
第二撮像手段である３Ｄスキャナ３は、被写体からの距離を計測する測長機能と、第一の解像度よりも低い第二の解像度で被写体の像のＲＧＢ画像（低解像度画像ＬＰ）を取得するための輝度測定機能とを有する装置で、例えば、Ｒｉｅｇｌ社製の３Ｄスキャナ（ＬＭＳ−Ｚ２１０）などがあげられる。この３Ｄスキャナ３は、図２に示すように、三脚１１の固定部１１ａに固定されるベース部３１と、測長用のレーザ光の出射窓３３および入射窓３４が並設されたヘッド部３２とを有し、ヘッド部３２は、垂直回転軸Ｃ２を中心としてベース部３１に対して回転可能な構成になっている。
【００２５】
この３Ｄスキャナ３の出射光学系の概略図を図３に、受光光学系の概略図を図４に、それぞれ示す。なお、図３および図４に示すレーザ光源３５、ポリゴンミラー３６、受光部３７、ならびに図示しない制御装置は、図２のヘッド部３２内に収容されているものとする。
【００２６】
図３のレーザ光源３５からのレーザ光は、ポリゴンミラー３６で反射されて出射窓３３から被写体に向けて出射される。水平回転軸Ｃ１を回転中心としてポリゴンミラー３６を回転させると、その回転角度に応じて、レーザ光の出射角度を変化させることができるので、被写体を縦方向にスキャンすることができる。このレーザ光は被写体に到達すると、その表面で反射されて反射光となり、図４の入射窓３４から３Ｄスキャナ３内に取り込まれ、ポリゴンミラー３６で受光部３７に導かれる。図３のレーザ光源３５から出射されたレーザ光が被写体に反射され、反射光として図４の受光部３７に受光されるまでの時間を制御装置で計測することで、３Ｄスキャナ３から被写体までの距離がわかる。なお、受光部３７は赤色、青色、緑色のそれぞれの波長帯域に感度を有する受光センサを備えており、入射窓３４から取り込まれる可視光から被写体の縦方向のＲＧＢ画像を取得することができる。
【００２７】
さらに、図２に示す垂直回転軸Ｃ２を中心としてヘッド部３２を回転させると、被写体に照射されるレーザ光が横方向にスキャンされることになる。したがって、ポリゴンミラー３６でレーザ光を縦方向にスキャンしながらヘッド部３２を回転させると、被写体を面として捉えることができる。このようにして面として捉えた被写体の像が低解像度画像ＬＰとして、図１に示すデータ処理装置４に出力される。この低解像度画像ＬＰを構成するＲＧＢごとの輝度の数、つまり画素数は、前記した３Ｄスキャナ３から被写体までの距離の計測結果（計測データ）の数と同じである。すなわち、距離の計測データと画素とは１対１に対応付けられた情報である。低解像度画像ＬＰは、高解像度画像ＨＰとの対応を図るためにデータ処理装置４に出力される。また、距離の測定結果は、形状情報を作成するために、距離画像ＤＰとしてデータ処理装置４に出力される。
【００２８】
ここで、高解像度画像ＨＰと低解像度画像ＬＰの解像度の差について例を挙げて説明する。
Ｒｉｅｇｌ社の３Ｄスキャナ３は、レーザ光の径の確保のためや、ポリゴンミラー３６の回転角度でレーザ光をスキャンさせること、などから低解像度画像ＬＰの最小面分解能は０．０７度程度である。一方、デジタルカメラ２は、ＣＣＤの画素数が６００万画素程度のものがある。一般に標準レンズといわれるレンズの水平画角が約３８度であるので、水平解像度は約２４００画素に相当し、面分解能は０．０１５度になる。この場合のデジタルカメラ２の面分解能は、３Ｄスキャナ３の面分解能の約４．６倍にもなるので、デジタルカメラ２の高解像度画像ＨＰの方が相対的に高い解像度であると言える。なお、デジタルカメラ２に望遠レンズを用いるとさらに細かい面分解能を容易に得ることができる。
【００２９】
図１に示すデータ処理装置４は、デジタルカメラ２で取得した高解像度画像ＨＰおよび３Ｄスキャナ３で取得した低解像度画像ＬＰならびに距離画像ＤＰを入力するための図示しないインターフェイスを有し、高解像度画像ＨＰと低解像度画像ＬＰの対応付けを行うための処理をする画像拡大部４１および画像マッチング部４２と、データを蓄積する画像蓄積部４３と、ＣＧを作成する画像描画部４４と、入力部４５および出力部４６、ならびにデータ処理装置４を統合して制御する処理制御部４７を有している。
【００３０】
画像拡大部４１は、３Ｄスキャナ３で取得した情報のうち、低解像度画像ＬＰを取得し、各画素間に内挿処理を施して画像サイズを拡大する。拡大するサイズは、必要とされる画像の大きさにより異なるが、ここではデジタルカメラ２で撮像した高解像度画像ＨＰのサイズに等しい大きさとする。拡大された低解像度画像ＬＰのデータは、拡大画像ＭＰとして画像マッチング部４２に出力される。
【００３１】
画像マッチング部４２は、デジタルカメラ２から取得する高解像度画像ＨＰと、３Ｄスキャナ３の低解像度画像ＬＰを拡大した拡大画像ＭＰとを受け取って、画素の対応付け、つまり拡大画像ＭＰに含まれる低解像度画像ＬＰの画素に対応する高解像度画像ＨＰの画素を調べる。両画像の対応を示す情報は対応情報ＲＤとして画像蓄積部４３に蓄積される。
【００３２】
画像蓄積部４３は、高解像度画像ＨＰなどをハードディスクドライブなどの記録装置に記録したり、必要に応じてデータを読み出したりする。
画像描画部４４は、高解像度画像ＨＰと、対応情報ＲＤと、距離画像ＤＰとから被写体についてのＣＧを作成する。この際に入力部４５で入力された照明条件、視点、視線方向などの入力情報に応じたＣＧを描画する。
【００３３】
入力部４５は、前記した入力情報などをユーザが入力するインターフェイスであり、マウス、キーボード、タブレットなどがあげられる。
出力部４６としては、ディスプレイや、記録媒体の記録装置、プリンタもしくはプリンタへのインターフェイスなどがあげられる。
【００３４】
処理制御部４７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などを用いて構成されており、各部４１〜４６の処理を制御する。なお、コンピュータ端末の制御装置に所定のプログラムを起動させることでデータ処理装置４を構築しても良い。この場合のプログラムは、コンピュータ端末を、画像拡大手段、画像マッチング手段、情報蓄積手段、画像描画手段（それぞれ画像拡大部４１、画像マッチング部４２、情報蓄積部４３、画像描画部４４に対応する）として機能させるものである。このようなプログラム、およびこのプログラムを記録した記録媒体、ならびにインターネットなどでダウンロード可能な状態におくことは、本発明の実施に含まれるものとする。
【００３５】
ここで、このようなデータ取得装置１を用いてＣＧ作成用のデータを取得する手順について図１から図４、および図５ならびに図６を適宜参照しながら説明する。なお、図５はデジタルカメラの斜視図であり、図６はデータ取得装置の処理を説明する概念図である。
【００３６】
まず、データ処理装置４を起動させ、３Ｄスキャナ３を出射窓３３および入射窓３４が被写体に対向するように設置する。このとき、図２に示すように三脚１１の固定部１１ａから回転中心ＣＣまでの高さはＬ１とする。ここで、回転中心ＣＣは、水平回転軸Ｃ１と垂直回転軸Ｃ２との交点である。
【００３７】
この状態で、図３のポリゴンミラー３６を回転させながらレーザ光を出射して被写体を縦方向にスキャンし、被写体までの距離と、これに対応するＲＧＢ情報を取得する。この際に、縦方向に１スキャンする度に、３Ｄスキャナ３のヘッド部３２を所定角度回転させて、被写体の横方向もスキャンする。縦方向および横方向のスキャンを所定角度だけ行うと、被写体を面として捉えることでき、被写体までの距離の測長結果の集合としての距離画像ＤＰと、それに対応するＲＧＢ情報の集合としての低解像度画像ＬＰとが作成される。距離画像ＤＰはデータ処理装置４の情報蓄積部４３に受け渡される。一方、低解像度画像ＬＰは情報蓄積部４３および画像拡大部４１に受け渡される。
【００３８】
次に、三脚１１は固定したままで、３Ｄスキャナ３を取り外し、デジタルカメラ２を図５に示すように設置する。このとき、三脚１１の固定部１１ａからデジタルカメラ２のレンズ主点ＬＣまでの高さＬ２が、３Ｄスキャナ３の回転中心ＣＣの高さＬ１と一致するように、デジタルカメラ２を設置する。本実施形態においては、保持具１２を用いてデジタルカメラ２の高さＬ２を調節している。保持具１２は、例えば三脚１１の固定部１１ａの上面に形成されている雄ネジが螺入される雌ネジと、デジタルカメラ２の下面に形成されている雌ネジに螺入する雄ネジとを有している。その長さは、高さＬ１，Ｌ２およびデジタルカメラ２の大きさから決定される長さである。なお、保持具１２の形状や構成は、図５に示す形態に限定されずに如何なるものであっても良い。
【００３９】
デジタルカメラ２を設置したら、被写体を撮影し、高解像度画像ＨＰを取得する。高解像度画像ＨＰは、データ処理装置４の画像マッチング部４２および画像蓄積部４３に受け渡される。この高解像画像ＨＰは、瞬時に撮影されるので、３Ｄスキャナ３のように撮像中の天候変化の影響を受けることはない。
【００４０】
デジタルカメラ２からの高解像度画像ＨＰと、３Ｄスキャナ３からの低解像度画像ＬＰおよび距離画像ＤＰを受け取ったデータ処理装置４は、低解像度画像ＬＰを画像拡大部４１において拡大処理を行う。例えば、図６に示すように低解像度画像ＬＰの１つの画素ＰＥ１を７画素×７画素に拡大する。中心に位置する画素は元の低解像度画像ＬＰに含まれる画素ＰＥ１であるが、残りの画素ＰＥ２は画像拡大部により内挿された画素である。
【００４１】
このように拡大して得られた拡大画像ＭＰは、画像マッチング部４２において、デジタルカメラ２から得た高解像度画像ＨＰとのマッチング処理に使用される。ここでは、以下にブロックマッチング手法を用いた場合について説明するが、本発明のマッチング処理はこれに限定されるものではない。
【００４２】
最初に、高解像度画像ＭＰに対してレンズ歪補正を行う。ここでのレンズ歪補正とは、異なる光学系で撮像した低解像度画像ＬＰと高解像度画像ＨＰとの対応が取れるように高解像度画像ＨＰに修正を加えることである。レンズ歪補正には、デジタルカメラ２と３Ｄスキャナ３の位置、向き、レンズ歪についてあらかじめ計測しておいた値を用いる。これらのデータは、画像マッチング部４２で適宜参照できるようにメモリなどに保存しておいても良いし、その都度、計測しても良い。なお、レンズ歪補正は低解像度画像ＬＰもしくは拡大画像ＭＰに対して行っても良い。
【００４３】
一方、低解像度画像ＬＰの拡大画像ＭＰは、所定の数の画素を１つの単位とするブロックに区切られる。ブロックの数は、低解像度画像ＭＰの画素数と等しくなるように決定される。したがって、図６に示す低解像度画像ＬＰを構成していた１つの画素ＰＥ１を中心とする７画素×７画素の集合が１つのブロックＰＢになる。
【００４４】
拡大画像ＭＰを所定の大きさのブロックＰＢに区切ったら、ブロック単位で高解像度画像ＨＰに対してブロックマッチングを行い、対応する画素を検索する。ブロックマッチング手法はＭＰＥＧ２などに利用する画像圧縮で一般的に用いられている手法である。具体的には、１つのブロックＰＢについて検索するエリアは、レンズ歪補正を行った後の高解像度画像ＨＰにおいて対応すると思われる位置を中心に垂直方向、水平方向に上下左右数画素の範囲とする。マッチングに成功したブロックＰＢについては、その中心に位置する画素ＰＥ１と、対応する高解像度画像ＨＰの画素のそれぞれの位置を取得する。なお、ここでのブロックマッチングは、視差角を有する２つの画像に対するマッチング処理とは異なり、レンズ歪補正などにより視点を同じくする２つの画像に対するマッチング処理であるので、迅速に精度良く実施することができる。
【００４５】
このように拡大処理およびマッチング処理により、図６に示す低解像度画像ＬＰの画素ＰＥ１を含むブロックＰＢと、高解像度画像ＨＰの画素の集合ＰＧとの関連付けができる。さらに、前記したように低解像度画像ＬＰの画素ＰＥ１と距離画像ＤＰの測長データとは１対１に対応するので、低解像度画像ＬＰを仲介として、高解像度画像ＨＰの画素（の集合ＰＧ）と距離画像ＤＰの測長データとが対応付けられることになる。これにより距離画像ＤＰとして得られる形状情報に対して、高解像度画像ＨＰを表面模様情報とするモデリングが可能になる。高解像度画像ＨＰと、距離画像ＤＰ（あるいは、距離画像ＤＰおよび低解像度画像ＬＰ）の対応関係は対応情報ＲＤとして記述され、画像蓄積部４３に記録される。
【００４６】
そして、取得したデータの確認を行う際には、画像描画部４４において公知のＣＧ技術を活用して距離画像ＤＰ（形状情報）と高解像度画像ＨＰ（表面模様情報）とを組み合わせて３次元のモデルを形成し、レンダリングを行う。レンダリングされた被写体のＣＧは出力部４６に出力される。３次元のモデルの作成には、画像蓄積部４３に記録された高解像度画像ＨＰ、対応情報ＲＤ、および距離画像ＤＰを用い、レンダリングは、入力部４５からの入力情報に基づいて行われる。入力情報としては、照明条件、視点、視線方向などがあげられる。なお、視点や視線方向の情報はＣＧの出来栄えの確認や、調整のために活用される。
【００４７】
このようにデータ取得装置１は、ＣＧを作成するために、距離画像ＤＰから被写体の外観形状を正確に捉えるとともに、高解像度の画像を関連付ける。これにより高解像度のＣＧの作成が可能になる。このようにして作成されるＣＧは、レンダリングの際に視点を変化させたり、高倍率で描画させても画質が低下しない。特に、３Ｄスキャナ３で取得する低解像度画像ＬＰが撮影中に天候の影響を受けるようなときでも、ＣＧの表面模様には瞬間的に撮影した高解像度画像ＨＰを使うので、場所による明度のむらなどが発生することはない。
【００４８】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態のデータ取得装置は、デジタルカメラと３Ｄスキャナとを一体として取り扱い、これらの設置の切り替えを自動で行えるようにしたことを特徴とする。なお、前記の第一実施形態と重複する部分は、その説明を省略する。
【００４９】
図７に示すデータ取得装置５１は、撮像装置５２と、データ処理装置５４とから構成される。撮像装置５２は、図８に示す三脚１１に固定される位置調整手段５３と、位置調整手段５３に固定される３Ｄスキャナ３（第二撮像手段）と、３Ｄスキャナ３の上面に固定されるデジタルカメラ２（第一撮像手段）とからなる。
【００５０】
位置調整手段５３は、デジタルカメラ２および３Ｄスキャナ３を所定位置で精度良く保持することができるように構成され、本体部６１側のモータ６２およびピニオン６３と、ピニオン６３に係合するラック６４とを有している。ラック６４は本体部６１から延設される２つのガイド６５を摺動可能に挿通し、ラック６４の上側の一端部には、３Ｄスキャナ３のベース部３１を固定する載置台６６が取り付けられている。モータ６２は、データ処理装置５４からの制御信号を受けて正転、または逆転するサーボモータ、あるいはステッピングモータである。このモータ６２の回転軸の先端にラック６４が取り付けられている。なお、図８はデジタルカメラ２および３Ｄスキャナ３が最も低い位置に保持されている状態を示しており、載置台６６の下面が本体部６１の上面に当接し、ラック６４の下側の他端が本体部６１の底部６１ａに当接した状態を示している。この状態からモータ６２を駆動させて、ラック６４を上昇させるとデジタルカメラ２および３Ｄスキャナ３の位置を調整することができる。
【００５１】
データ処理装置５４は、前記した各部４１〜４７に加えて、モータ６２の駆動を制御するモータ駆動部５５を有している。モータ駆動部５５は、処理制御部４７からの信号を受けて、所定量だけモータ６２を回転させる制御信号を出力する。所定量とは、デジタルカメラ２のレンズ主点を撮像位置に移動させたり、３Ｄスキャナ３の回転中心を前記の撮像位置に移動させたりする移動量である。撮像位置にデジタルカメラ２のレンズ主点と３Ｄスキャナ３の回転中心とを交互に配置することは、前記の実施形態において高さＬ１（図２参照）と高さＬ２（図５参照）を一致させることに相当する。
【００５２】
このようなデータ取得装置５４でＣＧを作成する処理について図７および図８を参照しながら説明する。
まず、図７のデータ処理装置５１を起動させ、撮像装置５２を被写体に向けて配置する。
この状態で、モータ駆動部５５から制御信号を送ってモータ６２を駆動させることで、図８のラック６４を上下方向に必要量だけ移動させ、これにより３Ｄスキャナ３の回転中心を撮像位置に移動させる。そして、この位置で被写体についての第二の解像度を有する低解像度画像ＬＰおよび距離画像ＤＰを取得し、図示しないインターフェイスを介して両画像ＬＰ，ＤＰを画像蓄積部４３に記録する。
【００５３】
データ処理装置５４は、低解像度画像ＬＰおよび距離画像ＤＰを取り込んだら、モータ駆動部５５の制御信号によりモータ６２を駆動させて、ラック６４を上下方向に移動させて、デジタルカメラ２を撮像位置まで移動させる。そして、この位置で被写体について第一の解像度を有する高解像度画像ＨＰを取得し、これを図示しないインターフェイスを介して情報蓄積部４３に記録するとともに、画像マッチング部４２に受け渡す。
【００５４】
以降は、前記の実施形態と同様の処理を行う。すなわち、画像拡大部４１で低解像度画像ＬＰに拡大処理を施して拡大画像ＭＰを作成し、画像マッチング部４２で拡大画像ＭＰと高解像度画像ＨＰとのマッチング処理を行って、低解像度画像ＬＰを仲介として高解像度画像ＨＰと距離画像ＤＰの対応付けを行う。そして、必要に応じて画像描画部４４で３次元のモデルを作成し、入力情報に基づいてレンダリングしたＣＧを、出力部４６に出力する。
【００５５】
このように、本実施形態のデータ取得装置５１は、デジタルカメラ２と３Ｄスキャナ３の配置替えを自動化したので、低解像度画像ＬＰと高解像度画像ＨＰのそれぞれの取得を容易にし、配置替えに起因するような位置ずれ誤差の発生も防止できる。したがって、高解像度のＣＧを作成するデータを容易に、かつ確実に取得することができる。また、デジタルカメラ２や３Ｄスキャナ３の位置決めに要する作業者の負担を軽減することもできる。
【００５６】
なお、本発明は前記の各実施形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、位置調整手段５３は、デジタルカメラ２と３Ｄスキャナ３を左右方向に交互に移動させる構成であっても良い。デジタルカメラ２および３Ｄスキャナ３の移動方向は、被写体と撮像位置とを結ぶ直線に対して前後方向以外であることが望ましい。
また、データ処理装置１は、撮像手段を有さずに、高解像度画像ＨＰ、低解像度画像ＬＰおよび距離画像ＤＰを、それぞれ記録媒体、もしくは、通信手段を介して取得し、データ処理する装置であっても良い。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１、または請求項５、あるいは請求項６によれば、高解像度のＣＧを簡単に作成できるためのデータを容易に取得でき、特に拡大などしても表面模様の画質を十分に確保することができる。
請求項２によれば、取得したデータを用いてＣＧを描画させることができるので、ＣＧの出来栄えを確認することができる。
請求項３によれば、別々に取得する被写体の形状と高解像度との対応付けが容易になり、高解像度のＣＧを簡単に作成することができる。
請求項４によれば、撮像手段の配置替えが容易になり、高解像度画像と低解像度画像の対応付けを確実に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるデータ取得装置の構成を示すブロック図である。
【図２】３Ｄスキャナの斜視図である。
【図３】３Ｄスキャナの出射光学系の概略図である。
【図４】３Ｄスキャナの受光光学系の概略図である。
【図５】デジタルカメラの斜視図である。
【図６】データ取得装置の処理を説明する概念図である。
【図７】本発明の実施形態におけるデータ取得装置の構成を示すブロック図である。
【図８】撮像手段の斜視図である。
【図９】従来の技術を説明する図で、計測装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１　　データ取得装置
２　　デジタルカメラ
３　　３Ｄスキャナ
４　　データ処理装置
４１　　画像拡大部
４２　　画像マッチング部
４７　　処理制御部
５１　　データ取得装置
５２　　撮像手装置
５３　　位置調整手段
５４　　データ処理装置
５５　　モータ駆動部
【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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