(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光切断法を用いて測定対象の手における手の甲側の三次元形状である上側三次元形状を測定する測定ステップと、
前記手の甲側からでは測定できない手の平側の三次元形状である下側三次元形状を推定する推定ステップと、
測定によって得られた前記上側三次元形状と、推定によって得られた前記下側三次元形状を合成して、前記手の全体の三次元形状を算出する合成ステップと、
を有しており、
前記推定ステップにおいては、前記上側三次元形状における各位置の断面形状から前記手の各測定部位を判別し、各測定部位に対して予め設定されている推定値を用いて、各測定部位の下側の断面形状を算出し、算出した各測定部位の下側の断面形状を用いて前記手の下側三次元形状を規定することを特徴とする手の三次元形状測定方法。
【請求項２】
前記推定ステップにおいて、前記測定部位が前記手の甲であると判別された場合には、当該手の甲における手首から指の付け根に向かう方向の各部位に応じて設定されている推定係数を用いて当該手の甲の下側の断面形状を算出する請求項１に記載の手の三次元形状測定方法。
【請求項３】
前記推定ステップにおいて、前記測定部位が手の指と指の付け根の部分であると判別された場合には、当該測定部位の断面形状の端を相互に接続して当該付け根の部分の下側の断面形状を算出する請求項１に記載の手の三次元形状測定方法。
【請求項４】
前記推定ステップにおいて、前記測定部位が手の各指であると判別された場合には、
指毎にその長さ方向の各部位に応じて設定されている推定係数を用いて、各指の長さ方向の各部位の下側の横断面形状を算出し、
各指の指先の長さ方向に沿った下側の縦断面形状を、各指に対して予め設定されている推定係数を用いて算出する請求項１に記載の手の三次元形状測定方法。
【請求項５】
光切断法を用いて測定対象の手における手の甲側の三次元形状である上側三次元形状を測定する形状測定部と、
前記手の甲側からでは測定できない手の平側の三次元形状である下側三次元形状を推定する形状推定部と、
測定によって得られた前記上側三次元形状と、推定によって得られた前記下側三次元形状を合成して、前記手の全体の三次元形状を算出する合成部と、
を有しており、
前記形状推定部は、請求項１ないし４のうちのいずれか一つの項に記載の推定ステップを実行して、前記下側三次元形状を推定することを特徴とする手の三次元形状測定器。
【請求項６】
光切断法を用いて測定対象の手における手の甲側の三次元形状である上側三次元形状を測定する測定ステップと、
前記手の甲側からでは測定できない手の平側の三次元形状である下側三次元形状を推定する推定ステップと、
測定によって得られた前記上側三次元形状と、推定によって得られた前記下側三次元形状を合成して、前記手の全体の三次元形状を算出する合成ステップと、
をコンピュータに実行させる手の三次元形状測定用プログラムであって、
前記推定ステップにおいては、請求項１ないし４のうちのいずれか一つの項に記載の推定ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする手の三次元形状測定用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光切断法により測定した手の甲側の三次元形状に基づき手の平側の三次元形状を推定して手の全体の三次元形状を算出する手の三次元形状測定方法、三次元形状測定器および三次元形状測定用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触式の三次元形状計測の技術として光切断法と呼ばれるものが知られている。光切断法による三次元測定器では、測定対象物を測定台に載せ、その上方からライン光（スリット光）を照射し、測定対象物の表面に形成される光切断線をＣＣＤカメラ等で撮影し、撮影画像から測定対象物の表面の三次元形状を算出している。
【０００３】
測定台に載せた測定対象物の裏面側（測定台の側）には測定用のライン光の光切断線が形成されないので、測定対象物の全体の三次元形状を測定するためには、特許文献１に記載されているように、複数台の測定器を測定対象物の外周に配置し、各測定器から得られる撮影画像を合成して全体の三次元形状を得る必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、光切断法を用いて、手の三次元形状を測定して例えばサイズ、形状の合った手袋等を製作あるいは選択する場合がある。例えば、手の三次元形状データを取得して、取得データをポリゴン化して手の三次元のポリゴンモデルを作成して３Ｄ表示等を行う装置が用いられる。
【０００６】
このような場合において、手の全体の三次元形状データが必要とされるので、例えば、測定台を透明にし、手の甲側および手の平側の双方からライン光を照射して三次元形状データを取得し、これらを合成することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、透明な測定台を透過するライン光の屈折による悪影響、複数台の測定機構を設置することによる装置の大型化の点から、このような構成を採用するには困難を伴う。また、手の甲側だけから測定された三次元形状データに基づき手のポリゴンモデルを作成して３Ｄ表示を行うと、手の平側が平面として表現されてしまうので、好ましくない。
【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、光切断法により測定された手の甲側の三次元形状に基づき、手の全体の三次元形状を違和感なく実際に近い三次元形状で表現可能な手の三次元形状測定方法を提案することにある。また、当該方法により手の三次元形状を測定する三次元形状測定器、および当該方法をコンピュータに実行させるための三次元形状測定用プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明による手の三次元形状測定方法は、
光切断法を用いて測定対象の手における手の甲側の三次元形状である上側三次元形状を
測定する測定ステップと、
前記手の甲側からでは測定できない手の平側の三次元形状である下側三次元形状を推定する推定ステップと、
測定によって得られた前記上側三次元形状と、推定によって得られた前記下側三次元形状を合成して、前記手の全体の三次元形状を算出する合成ステップと、
を有しており、
前記推定ステップにおいては、前記上側三次元形状における各位置の断面形状から前記手の各測定部位を判別し、各測定部位に対して予め設定されている推定値を用いて、各測定部位の下側の断面形状を算出し、算出した各測定部位の下側の断面形状を用いて前記手の下側三次元形状を規定することを特徴としている。
【００１０】
本発明の方法では、光切断法によって測定した手の甲側の上側三次元形状に基づき、手の各測定部位を判別し、予め各測定部位に割り当てられている推定値を用いて手の平側の下側三次元形状を推定している。手の各測定部位の実際の形状に合致した推定値を用意しておくことにより、簡単な計算処理により、実際の形状に近似した手の平側の三次元形状を推定でき、違和感のない手の全体の三次元形状を算出（表現）することができる。
【００１１】
また、測定対象の手を載せる測定台を透明にして、手の両側から光切断法により三次元形状を測定する必要がないので、透明な測定台を通してライン光を手の平の側に照射する際に生じる屈折による悪影響、両側に測定機構を配置することによる装置の大型化を回避できる。
【００１２】
ここで、本発明における前記の推定ステップでは、例えば、次のように、手の測定部位のそれぞれに適した態様で断面形状を算出することが望ましい。
【００１３】
例えば、前記測定部位が前記手の甲であると判別された場合には、当該手の甲における手首から指の付け根に向かう方向の各部位に応じて設定されている推定係数を用いて当該手の甲の下側の断面形状を算出する。
【００１４】
また、前記測定部位が手の指と指の付け根の部分であると判別された場合には、当該測定部位の断面形状の端を相互に接続して当該付け根の部分の下側の断面形状を算出する。
【００１５】
さらに、前記測定部位が手の各指であると判別された場合には、指毎にその長さ方向の各部位に応じて設定されている推定係数を用いて、各指の長さ方向の各部位の下側の横断面形状を算出する。また、各指の指先の長さ方向に沿った下側の縦断面形状を、各指に対して予め設定されている推定係数を用いて算出する。
【００１６】
次に、本発明の手の三次元形状測定器および三次元形状測定用プログラムは、上記の方法により、手の三次元形状を測定することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の方法を適用可能な手の三次元形状測定器の全体構成図である。
【図２】測定された手の甲側の三次元形状および手の平側の各部の三次元形状の推定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した手の三次元形状測定器の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は本実施の形態に係る手の三次元形状測定器の全体構成図である。手の三次元形状
測定器１（以下、「測定器１」という。）は、測定対象物である手２を載せる平坦な面を備えた測定台３と、この測定台３の上方（ｚ方向に離れて位置）に配置されたライン光４（スリット光）を照射するレーザー光源等を備えた投光光学系５と、ライン光４が手２に照射して形成される光切断線６（輝線）を撮影するＣＣＤカメラ等を備えた撮像光学系７を備えている。
【００２０】
また、測定器１は、扇状に測定台幅方向であるｘ方向に直線状に広がるライン光４で手の甲２ａの側を手の長さ方向の全体に亘って走査するために、例えば、測定台３をｙ方向に移動させるｙ軸ステージ８を備えている。さらに、これらの各部分の駆動を制御すると共に、撮像光学系７によって取得された撮影画像を読み込み、手２の三次元形状を算出する制御処理装置１０を備えている。制御処理装置１０は、投光光学系５の駆動制御部１１、撮像光学系７の駆動制御部１２、ｙ軸ステージ８の駆動制御部１３および画像処理部１４を備えている。
【００２１】
画像処理部１４は、コンピュータを中心に構成されており、光切断法を用いて撮影画像に基づき手の甲２ａ側の三次元形状である上側三次元形状を算出する測定ステップを実行する形状測定部１５、手の甲２ａ側からでは測定できない手の平２ｂ側の三次元形状である下側三次元形状を推定する推定ステップを実行する形状推定部１６および、測定によって得られた上側三次元形状と、推定によって得られた下側三次元形状を合成して手２の全体の三次元形状を算出する合成ステップを実行する合成部１７として機能する。
【００２２】
図２は測定された手の甲側の三次元形状および手の平側の各部の三次元形状の推定方法を示す説明図である。画像処理部１４の形状測定部１５において、図２（ａ）に示すように、一定のサンプリング周期で取得された各光切断線６から、手の甲２ａ側における手の長さ方向（ｙ方向）の各測定部位の断面形状（二次元形状）が得られ、各測定部位の断面形状から手の甲２ａ側の三次元形状である上側三次元形状が得られる。
【００２３】
画像処理部１４の形状推定部１６においては、形状測定部１５において算出された手２の上側三次元形状における各位置の断面形状から手２の各測定部位を判別する。例えば、手の甲２ａ、各指２１〜２５の付け根、各指２１〜２５、各指２１〜２５の指先２１ａ〜２５ａの別を判別する。そして、各測定部位に対して予め設定されている推定値を用いて、各測定部位の下側の断面形状を算出し、算出した各測定部位の下側の断面形状を用いて手の平２ｂの側の三次元形状である下側三次元形状を規定する。
【００２４】
例えば、図２（ａ）の符号ｂで示す測定部位では、図２（ｂ）において実線で示す部分が測定範囲であり、当該測定部位の上側の断面形状が得られる。この断面形状から、当該測定部位が手の甲２ａにおける手首に近い側の部位であることが判別される。この場合には、当該手の甲２ａにおける手首２ｃから指２１〜２５の付け根に向かう方向（ｙ方向）の各部位に応じて設定されている推定係数を用いて、当該手の甲２ａの下側の断面形状を算出する。例えば、図２（ｂ）の右側において点線で示すように、上側の断面形状の両端から滑らかに連続する曲線ｂ１、ｂ２と、当該曲線ｂ１、ｂ２の下端を結ぶ直線ｂ３によって下側の断面形状が規定される。
【００２５】
図２（ａ）の符号ｃで示す測定部位は指２１〜２５の付け根部分であり、図２（ｃ）において実線で示す測定範囲の断面形状から当該測定部位が付け根部分であることが判別される。この場合には、図２（ｃ）の右側において点線で示すように、隣接する指の付け根の断面形状の端を相互に接続して、当該付け根の部分の下側の断面形状が規定される。
【００２６】
図２（ａ）の符号ｄで示す測定部位は指２２〜２５の部位であり、図２（ｄ）において実線示す測定範囲の断面形状から当該測定部位が指２２〜２５であることが判別される。
この場合には、図２（ｄ）の右側に点線で示すように、各指２２〜２５の上側の断面形状の両端に滑らかに連続する両側の曲線と、これらの曲線の下端を結ぶ直線とによって各指の下側の断面形状が規定される。例えば、人差し指２２においては、両側の曲線ｄ１、ｄ２と、直線ｄ３によって下側の断面形状が規定される。
【００２７】
また、各指２１〜２５の指先の長さ方向に沿った下側の縦断面形状は、各指２１〜２５に対して予め設定されている推定係数を用いて算出される。例えば、中指２３の指先２３ａの場合には、図２（ｅ）に示すように、実線で示す測定された上側の縦断面形状の指先側の端に、滑らかに連続する破線で示す曲線ｅ１によって指先２３ａの下側の縦断面形状が規定される。
【００２８】
このように、本例の測定器１では、手の甲２ａ側の三次元形状を測定し、測定結果に基づき手の平２ｂ側の三次元形状を推定し、測定された上側の三次元形状と推定した下側の三次元形状を合成して、手２の全体の三次元形状を算出している。これにより、簡単な構成および演算処理により、実際の形状に近似した手の平側の三次元形状を推定でき、違和感のない手の全体の三次元形状を算出（表現）することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１    手の三次元形状測定器
２    手
２ａ  手の甲
２ｂ  手の平
２ｃ  手首
３    測定台
４    ライン光
５    投光光学系
６    光切断線
７    撮像光学系
８    ｙ軸ステージ
１０  制御処理装置
１１，１２，１３  駆動制御部
１４  画像処理部
１５  形状測定部
１６  形状推定部
１７  合成部
２１〜２５  指
２１ａ〜２５ａ  指先
ｂ１，ｂ２，ｄ１，ｄ２，ｅ１  曲線
ｂ３，ｄ３  直線
【図１】
0006412809.tif 000002
【図２】
0006412809.tif 000003