(57)【要約】【課題】対象物に対応する三次元モデルを短時間で供する。【解決手段】三次元形状データ入力部１０１を用いて人間の顔等の対象物の三次元形状データを生成し、またテクスチャ画像を取り出す。信号処理部１０２は、三次元形状データから特徴データを抽出し、この特徴データに基づいて最適なモデルをモデル保管庫１０７から選択する。描画部１０３は、取りだしたモデルに、テクスチャ画像を描画する。この後、モデル成型部１０５によりモデルに部品が取り付けられる。完成したモデルはユーザ側に排出される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対応する三次元モデルを提供する三次元モデル提供装置において、
対象物の三次元形状データを入力する三次元形状入力手段と、
前記対象物の二次元画像を入力するテクスチャ入力手段と、
得られた三次元形状データから特徴データを抽出する特徴抽出処理を行う処理手段と、
複数種の三次元モデルを保管する手段と、
前記特徴データに基づいて前記対象物に一致または最も近い三次元モデルを前記保管手段から選択する手段と、
選択された三次元モデルにテクスチャ入力手段で得られた画像データを描画する描画手段とを有することを特徴とする三次元モデル提供装置。
【請求項２】
前記特徴抽出処理が多変数解析処理である請求項１記載の三次元モデル提供装置。
【請求項３】
前記対象物が人間の顔であり、顔以外の人体部分に対応する三次元モデルを顧客が選択する手段を設けた請求項１または２記載の三次元モデル提供装置。
【請求項４】
前記対象物が人間の顔または体であり、三次元モデルに取り付ける部品を顧客が選択する手段を設けた請求項１、２または３記載の三次元モデル提供装置。
【請求項５】
選択された三次元モデルに前記テクスチャ入力手段で得られた画像データを描画するシミュレーション画像を顧客に提示する手段を備えた請求項１、２、３または４記載の三次元モデル提供装置。
【請求項６】
対象物に対応する三次元モデルを提供する三次元モデル提供装置において、
対象物の三次元形状データを入力する三次元形状入力手段と、
得られた三次元形状データから特徴データを抽出する特徴抽出処理を行う処理手段と、
複数種の三次元モデルを保管する手段と、
前記特徴データに基づいて前記対象物に一致または最も近い三次元モデルを前記保管手段から選択する手段とを有することを特徴とする三次元モデル提供装置。
【請求項７】
対象物に対応する三次元モデルを提供する三次元モデル提供方法において、
対象物の三次元形状データを入力する三次元形状入力ステップと、
前記対象物の二次元画像を入力するテクスチャ入力ステップと、
得られた三次元形状データから特徴データを抽出する特徴抽出処理を行うステップと、
前記特徴データに基づいて前記対象物に一致または最も近い三次元モデルを、予め用意した三次元モデル分から選択するステップと、
選択された三次元モデルにテクスチャ入力ステップで得られた画像データを描画する描画ステップとを有することを特徴とする三次元モデル提供方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の三次元モデル提供装置によって得られた特徴データをネットワークを介して収集するステップと、
収集した特徴データを統計処理するステップと、
統計処理の結果に基づいて前記三次元モデル提供装置の三次元モデル保管手段に保管する三次元モデルの種類構成を決定するステップとを有することを特徴とする三次元モデル提供方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の三次元モデル提供装置によって得られた特徴データをネットワークを介して収集するステップと、
収集した特徴データを統計処理するステップと、
統計処理の結果に基づいて前記三次元モデル提供装置の三次元モデル保管手段に保管する三次元モデルの新たな種類のデータを生成するステップとを有することを特徴とする三次元モデル提供方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の三次元形状データを入力して、三次元モデルを提供する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、三次元デジタイザや三次元スキャナなどとも呼ばれる三次元形状入力装置が各種知られており、これを利用して物体の三次元形状データを取得することが可能である。さらにこの得られた三次元形状データを利用して立体モデルを提供する試みもなされている。一方個人の写真を撮り枠データとともに画像処理を施してシールとして販売するキオスク端末も知られており、各所に置かれている。
【０００３】
特開２００１−１６６８１０公報に開示する立体モデル提供装置はこのような状況に対してなされた提案であり、三次元形状入力部によって得られた三次元形状データをもとに切削機のような形状作成機によって立体モデルを成形する装置に関するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開２００１−１６６８１０公報に開示される立体モデル提供装置では、立体モデルを切削機などで作成するため立体モデル作成に多大な時間を要する。この問題に対応する方策に関して、概略形状の近いモデルから立体モデルを作成することで時間短縮を試みたり、待ち時間に対応するために立体モデルを後から受け取る手段やモデル作成完了の通知手法などが示されているが、撮ったその場で商品を受け取りたいという顧客の要望に沿うものではない。
【０００５】
さらに立体モデルを切削機などで作成するので、装置コストもかかり、さらに作成時間から装置１台あたりのスループットも悪く手軽に試してみるような価格設定をすることは困難である。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、顧客が手軽に三次元形状の撮影を行い、その三次元モデルを入手できることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によれば、上記課題を解決するため、対象物に対応する三次元モデルを提供する三次元モデル提供装置に、対象物の三次元形状データを入力する三次元形状入力手段と、前記対象物の二次元画像を入力するテクスチャ入力手段と、得られた三次元形状データから特徴データを抽出する特徴抽出処理を行う処理手段と、複数種の三次元モデルを保管する手段と、前記特徴データに基づいて前記対象物に一致または最も近い三次元モデルを前記保管手段から選択する手段と、選択された三次元モデルにテクスチャ入力手段で得られた画像データを描画する描画手段とを設けている。
【０００８】
この構成においては、短時間に対象物に対応する三次元モデルを提供できる。
【０００９】
また、この構成において、特徴抽出処理は、例えば、多変数解析処理である。この場合、テクスチャの特徴を正しく反映した三次元モデルを供することが可能となる。
【００１０】
また、対象物が人間の顔である場合に、顔以外の人体部分に対応する三次元モデルを顧客が選択する手段を設けてもよい。この場合、顔を正しくモデリングした三次元モデルを短時間で供することが可能となる。
【００１１】
また、対象物が人間の顔または体である場合に、三次元モデルに取り付ける部品を顧客が選択する手段を設けてもよい。この場合、顔を正しくモデリングした三次元モデルにアクセサリ用金具などをつけた商品を短時間で供することが可能となる。
【００１２】
また、選択された三次元モデルにテクスチャ入力手段で得られた画像データを描画するシミュレーション画像を顧客に提示する手段を備えていてもよい。この場合、顧客のイメージする画像に近い三次元モデルを供することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の他の側面によれば、上述の三次元モデル提供装置によって得られた特徴データをネットワークを介して収集し、その統計結果によって三次元モデル提供装置の三次元モデル保管手段に保管する三次元モデルの種類構成を決定するようにしている。
【００１４】
この構成においては、三次元モデル提供装置の置かれている顧客環境に応じて三次元モデルを供することが可能となる。
【００１５】
また、本発明のさらに他の側面によれば、上述の三次元モデル提供装置によって得られた特徴データをネットワークを介して収集し、その統計結果によって三次元モデル提供装置の三次元モデル保管手段に保管する三次元モデルの新たな種類を追加するようにしている。
【００１６】
この構成においては、三次元モデル提供装置に最適な三次元モデルを常備させることが可能となる。
【００１７】
本発明の上述の側面および本発明の他の側面は特許請求の範囲に記載され、以下、実施例を用いて詳細に説明される。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施例の三次元モデル提供装置の構成を示す図であり、この図において、三次元モデル提供装置は、三次元形状データ入力部１０１と信号処理部１０２と描画部１０３とユーザインターフェース（ＵＩ）部１０４とモデル成型部１０５とハンドラ部１０６とモデル保管庫１０７等を含んで構成される。信号処理部１０２はパーソナルコンピュータ（信号処理用ＰＣ）などの信号処理装置であり、各構成部とはシリアルまたはパラレルのバスインターフェースによって接続されている。またＵＩ部１０４とはビデオインターフェースによっても接続される。さらに信号処理部１０２はイーサネットなどの外部とのインターフェース手段（図示しない）を有し、公衆回線等を介してインターネット１１０に接続されている。インターネットでなく、通信業者が提供する他の広域ネットワークに接続される場合もある。
【００１９】
三次元形状データ入力部１０１は、測定用光源とＣＣＤカメラと信号入出力回路とを備えている。ここでの三次元形状データ入力部１０１は、光源にレーザー光を用いた光切断法により形状を計測する手法、光源にプロジェクタなどからのパターン光を用い空間コード化法により形状を計測する手法、デジタルカメラの複数方向の画像から輪郭を抽出して形状を計測する手法など既知の方式による装置を利用する。人間の顔を計測する場合にはレーザー光を用いる手法は安全上または被写体となる人間の心理上好ましくない。データ処理は信号処理部１０２で行うが、専用の回路を組み込んだＩＣや回路基板を用いてもよい。この三次元形状データ入力部のＣＣＤカメラによりテクスチャ画像も撮影する。
【００２０】
信号処理部１０２は、装置全体の処理、三次元形状データから得られる特定部分の座標値による特徴抽出処理、モデル保管庫１０７に保管されている三次元モデルから特徴の最も近い三次元モデルを選択する処理、描画用データのレンダリング処理、描画時のヘッド制御およびステージ制御のソフトウエア処理、ハンドラ部１０６の制御などを行う。
【００２１】
描画部１０３は選択された三次元モデルにテクスチャ画像をインクジェットヘッドによって描画する。三次元モデルをステージ上に配置し、ステージを回転させて全周の描画を行い、１回転ごとにインクジェットヘッドを回転平面と垂直方向に移動させて描画対象物の表面と概等距離を保つことで三次元モデル全体に描画が可能となる。この描画制御と三次元モデルをモデル保管庫１０７から描画部へ移動する制御は、例えば、三次元形状データ入力部１０１の信号処理部１０２によって制御される。描画部１０３の描画手法としてはインクジェット手法以外のものも採用できる。例えばフィルムのような透明な膜にテクスチャ画像を描画して、三次元モデル熱や圧力で接着してもよい。
【００２２】
モデル成型部１０５は，描画部１０３によって描画されたモデルに顧客によって選択された部品を取り付けて製品として提供できる形態とする。部品を取り付ける手段を自動で行う装置はコストも嵩み装置自体も大きくなるので取り付けるべき部品と三次元モデルを製品セットにして提供するものでもよい。
【００２３】
ユーザーインターフェース（ＵＩ）部１０４は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどの表示手段とキーボードやタッチパネルやボタンなどの入力手段とそれぞれの制御回路から構成される。
【００２４】
次に三次元モデルの形成方法について図２のフローを用いて説明する。
【００２５】
図２において、三次元モデル提供装置の前に来た客がお金を投入すると（Ｓ２００、Ｓ２０１）、ＵＩ部１０４の画面上に撮影準備を促す表示がなされる（Ｓ２０２）。客はＣＣＤカメラの前に顔を置き、ＵＩ部１０４の画面に表示されるＣＣＤからの画像で確認し（Ｓ２０３）、撮影開始ボタンを押す（Ｓ２０４）。ボタンが押されると三次元形状データ入力部１０１が作動し顔の形状が計測され、テクスチャ画像が撮影される（Ｓ２０５）。このとき顔の後ろ側にはカメラを設置していないので髪型の形状は計測されず、顔の形状のみである。これらのデータは信号処理部１０２に送られる。
【００２６】
信号処理部１０２で、形状データから幅や奥行や長さがそれぞれ数ヶ所ずつ求められ、テクスチャ画像をもとに形状データから目、鼻、口、耳などの各部位の位置座標が求められる（Ｓ２０６）。これらのデータは信号処理部１０２のデータ蓄積手段（ハードディスクなど。図示しない）に蓄積される。またこれら数値データをモデル保管庫１０７に保管されている三次元モデルの特徴データとの比較評価式に代入する（Ｓ２０７）。比較評価式は例えば式１に示すようなものであり、
【数１】
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この式は、ユークリッド距離の算出式に、例えば顔の幅や長さについての計測データＸｂ（１…ｉ）と三次元モデルのパラメータＸａ（１…ｉ）との差の絶対値に重み係数ｋ（１…ｉ）を乗算して加算した値と、目や鼻や口などの位置座標についての計測データＸｂ（ｉ＋１…ｊ）と三次元モデルパラメータＸａ（ｉ＋１…ｊ）との差に重み係数ｋ（ｉ＋１…ｊ）を乗算して加算した値とを加算するものである。ここで算出した各三次元モデルに対する結果も先のデータ蓄積手段（図示しない）に蓄積する。
【００２７】
この式の結果で合致度の高いものから順に三次元モデルのサムネイルＣＧ画像をＵＩ部１０４の画面に表示する（Ｓ２１０）が、上記の三次元データ処理と平行して撮影したテクスチャ画像を描画処理用に画像処理を行い（Ｓ２０８）、この画像を用いて候補となる三次元モデルの三次元ＣＧ画像を作成（Ｓ２０９）した結果をＳ２１０で用いる。ここで表示されるモデルには参考程度の髪型しか示されておらず、髪型と髪の色は別のサムネイル画面から選択することになる（Ｓ２１２）。客はこれら表示された三次元ＣＧから合致度を参考に選択する（Ｓ２１１）。
【００２８】
ここでは顔のモデルと髪型のモデルを別にした例で説明しているが、顔の形状と髪型を組み合わせた三次元モデルが用意されていて、そのサムネイルを表示してもよい。
【００２９】
ここで選択された三次元ＣＧモデルに選択された髪型と胴体を加えたＣＧ画像をＵＩ部の画面に表示して、客が納得すれば続行するようにＵＩ表示を行う（Ｓ２１３）。客の反応がＯＫでないなら再度候補からモデルを選択する。
【００３０】
選択されたサムネイルに対応する三次元モデルがモデル保管庫１０７から取り出され、描画部１０３の描画用ステージへ置かれ（Ｓ２１４）、描画が開始される（Ｓ２１５）。描画用の画像は選択された髪の色とテクスチャ画像をそのまま用いるが、インクジェットヘッドの性能によりテクスチャ画像を減色処理したデータを用いてもよい。
【００３１】
描画された三次元モデルは乾燥され、モデル成型部１０５で上記データ処理中に客が選択した胴体部分およびキーホルダや携帯電話用ストラップなどの金具が取り付けられ排出される（Ｓ２１６）。上にも説明したように取り付け作業が省略され、これらが１セットにまとめられて排出されてもよい。
【００３２】
なおデジタルカメラやＣＣＤカメラが撮影対象となる顔を複数方向から撮影するように配置されるシルエット法と呼ばれる三次元画像入力法を用いる場合には、顔と一緒に髪型も形状計測が行われる。この場合には顔の形状と髪型の組み合わせた三次元モデルが用意される。
【００３３】
ここでは人間の顔をモデリングして三次元モデルを提供する方法について説明しているが、顔以外の人体部分やペットなどの動物さらには人形などにも適用可能である。
【００３４】
図３は三次元モデル提供装置からのデータ収集システムの構成を示す図である。
【００３５】
複数の三次元モデル提供装置３０３と、モデル配送センタ３０１のデータ収集サーバ３０２とが、公衆回線等を介して、インターネット１１０に接続されている。インターネット１１０でなく、他の広域ネットワークや、専用回線を用いてもよい。三次元モデルを配送するモデル配送センタ３０１には、データ収集サーバ３０２が置かれ配送指示装置（配送指示用のコンピュータ）３０４と接続されている。また三次元モデル提供装置３０３内に置かれている種類以外の三次元モデルは、三次元モデル配送センタ３０１に在庫として置かれている。
【００３６】
三次元モデル提供装置３０３が在庫として保管すべき三次元モデルの数量を決めるフローを図４に示す。
【００３７】
図４において、三次元モデル提供装置３０３で計測された形状データ及び各三次元モデルとの評価値は、ＵＩ部１０４で客に確認をとった後、装置内のハードディスクなどのデータ蓄積手段（図示しない）に蓄積され、１日に１回などの頻度でデータ収集サーバ３０２へ送信され、データ収集サーバ３０２は送られてくるデータを受信し蓄積する（Ｓ４０１）。蓄積するデータベースの構成は例えば図６に示すような構成をとる。
【００３８】
データ収集サーバ３０２では蓄積したデータを三次元モデル提供装置ごと、地域ごとなどに分類し、合致度の高い三次元モデルを集計し（Ｓ４０２）、各三次元モデル提供装置３０３に配送する三次元モデルの種類と数を決定する（Ｓ４０３）。このとき合致度の低い三次元モデルの代わりにモデル配送センタ３０１に在庫となっている別の三次元モデルに入れ替えることもある。
【００３９】
図５はモデル配送センタ３０１にバックヤードとして保管したり、新規三次元モデルとして三次元モデル提供装置に配置するモデルの準備のためのフローである。図５において、各三次元モデル提供装置３０３において装置内のどの三次元モデルとも合致度の低い形状データは、データ収集サーバ３０２に蓄積された形状データから抽出される（Ｓ５０１）。抽出されたデータは、評価式の重み係数が大きいパラメータ順に適当なパラメータを選んで分類し（Ｓ５０２）、その集合の形状データを平均した結果から新たな三次元モデルのベースデータを作成する。データベースに蓄えられる新たな三次元モデルのデータは、輪郭データや、ポリゴンデータ等、三次元モデルを作製するためのデータであれば、どのようなものでもよい。このデータをもとに新規三次元モデルが作製され、モデル配送センタ３０１へ配備されると利用可能になる。新たな三次元モデルのデータから直接に三次元モデルを作製してもよいし、金型等を作製して大量生産するようにしてもよい。三次元モデルや金型の作製には、光硬化型の樹脂を用いたモデリング手法や切削を用いたモデリング手法等を採用できる。
【００４０】
以上説明したように、本発明の実施例によれば、短時間で三次元モデルを供することが可能となる。また、特徴抽出処理を多変数解析処理とすれば、テクスチャの特徴を正しく反映した三次元モデルを供することが可能となる。また、顔以外の人体部分に対応する三次元モデルを顧客が選択するようにすることにより、顔を正しくモデリングした三次元モデルを短時間で供することが可能となる。また、三次元モデルに取り付ける部品を顧客が選択するようにすることにより、顔を正しくモデリングした三次元モデルにアクセサリ用金具などをつけた商品を短時間で供することが可能となる。また、選択された三次元モデルに画像データを描画した状態を示すシミュレーション画像を顧客に提示することにより、顧客のイメージする画像に近い三次元モデルを供することが可能となる。
【００４１】
また、三次元モデル提供装置によって得られた特徴データをネットワークを介して収集し、その統計結果によって、保管対象の三次元モデルの種類構成を決定することにより、三次元モデル提供装置の置かれている顧客環境に応じて三次元モデルを供することが可能となる。
【００４２】
また、三次元モデル提供装置によって得られた特徴データをネットワークを介して収集し、その統計結果によって、保管対象の三次元モデルの新たな種類を追加することにより、三次元モデル提供装置に最適な三次元モデルが常備される。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、短時間に、対象物に対応する三次元モデルを供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の三次元モデル提供装置を全体として示す構成図である。
【図２】上述実施例の三次元モデル提供の動作を説明するフローチャートである。
【図３】上述の三次元モデル提供装置を用いて三次元モデルの配送システムを示す図である。
【図４】上述の実施例において三次元モデル配送数量を決める動作を説明するフローチャートである。
【図５】上述の実施例において新規三次元モデルパラメータを決める動作を説明するフローチャートである。
【図６】上述実施例で用いるデータベースの構成例を説明する図である。
【符号の説明】
１０１　　　三次元形状データ入力部
１０２　　　信号処理部
１０３　　　描画部
１０４　　　ＵＩ部
１０５　　　モデル成型部
１０６　　　ハンドラ部
１０７　　　モデル保管庫
３０１　　　モデル配送センタ
３０２　　　データ収集サーバ
３０３　　　三次元モデル提供装置
３０４　　　配送指示装置
【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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