(57)【要約】  一実施の形態は、フラットベッドスキャナを使用して物体の３次元構造を取得する方法に関する。物体は、走査される表面が下向きになるようにスキャナプラテン上に配置される（３０２）。異なる照明方向下で（たとえば、３０４、３０６、３１２、３１４）少なくとも３つの画像が取得される。これらの画像が処理されて（３１６）、３次元構造が生成される。他の特徴及び実施の形態も開示される。
2010506333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットベッドスキャナを使用して物体の３次元構造を取得する方法であって、
前記物体を、走査される表面が下向きになるようにスキャナプラテン上に配置し、
異なる照明方向下で少なくとも３つの画像を取得し、
前記３次元構造を生成するために、前記画像を処理することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記画像は、２つの光源を有する物体画像形成装置を使用して取得され、各光源は異なる照明方向を提供することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像を取得することは、それぞれ前記光源のうちの異なるものを使用する１回目の走査と２回目の走査とを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記画像を取得することは、前記２回目の走査後に前記物体を回転させることをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記画像を取得することは、前記物体の回転後に、それぞれ前記光源のうちの異なるものを使用する３回目の走査と４回目の走査とをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記画像を処理することは、前記画像の整合と照度差ステレオ計算とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記画像の前記整合と前記照度差ステレオ計算とは同時に実施されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
予測される第４の画像と取得された第４の画像との間の予測誤差を最小化する整合パラメータを発見することをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
走査される物体から３次元情報を取得することが可能なように構成される装置であって、
前記物体が配置されるスキャナプラテンと、
前記物体の複数の２次元画像を取得するように構成される物体画像形成装置と、
前記物体画像形成装置を使用して、異なる照明方向下で少なくとも３つの画像を取得するように構成されるコンピュータ可読制御符号とを備えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記物体画像形成装置は２つの光源を備え、各光源は異なる照明方向を提供することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、包括的には画像走査の装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットベッドスキャナのようなスキャナ装置は、走査される２次元物体、一般的には写真又は印刷刊行物の或るページを表す機械可読画像データ信号を生成する。一般的なスキャナアプリケーションでは、フラットベッドスキャナによって生成された画像データ信号は、コンピュータシステムによって、走査された２次元物体の画像を、陰極線管（「ＣＲＴ」）又は液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）のような適切な表示装置上で再生するのに使用することができる。コンピュータシステムは、２次元物体の画像を、当該コンピュータシステムに接続されたプリンタ上で印刷することもできる。
【０００３】
スキャナ装置及び画像走査システムの能力を向上させることが非常に望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
一実施の形態は、フラットベッドスキャナを使用して物体の３次元構造を取得する方法に関する。物体は、走査される表面が下向きになるようにスキャナプラテン上に配置される。異なる照明方向下で少なくとも３つの画像が取得される。これらの画像が処理されて３次元構造が生成される。
【０００５】
別の実施の形態は、走査される物体から３次元情報を取得することが可能なように構成される装置に関する。当該装置は、物体が配置される少なくとも１つのスキャナプラテンと、物体の複数の２次元画像を取得するように構成される物体画像形成装置と、コンピュータ可読制御符号とを備える。コンピュータ可読制御符号は、物体画像形成装置を使用して、異なる照明方向下で少なくとも３つの画像を取得するように構成される。
【０００６】
別の実施の形態は、走査される物体から３次元情報を取得するスキャナに関する。スキャナは、物体が配置される少なくとも１つのスキャナプラテンと、物体の複数の２次元画像を取得するように構成される物体画像形成装置と、コンピュータ可読制御符号とを備える。物体画像形成装置は、それぞれが異なる照明方向を提供する２つの光源を備える。コンピュータ可読制御符号は、物体画像形成装置によって、それぞれ複数の光源のうちの異なるものを使用して物体の１回目の走査及び２回目の走査を引き起こすように構成され、物体を回転させた後に、物体画像形成装置によって、それぞれ複数の光源のうちの異なるものを使用して物体の３回目の走査及び４回目の走査を引き起こすようにさらに構成される。
【０００７】
他の特徴及び実施の形態も開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】フラットベッド２次元スキャナの一部の斜視図である。
【図２】図１のフラットベッドスキャナの一部を成す可動物体画像形成装置の側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による２Ｄスキャナハードウェアを使用して３Ｄ構造を取得する方法のフローチャートである。
【図４Ａ】ユーザの視点からの本技法の説明図である。
【図４Ｂ】ユーザの視点からの本技法の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による、複数回の２Ｄ走査から３Ｄ構造を求める方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の別の実施形態による、複数回の２Ｄ走査から３Ｄ構造を求める方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ】本発明の一実施形態による照度差ステレオ計算の式を示す図である。
【図７Ｂ】２次元パラメータ空間における一例の予測誤差ランドスケープを示す。
【図８】本発明の一実施形態による、３Ｄ構造の取得の一例を示す。
【図９】このような画像ベースの再照明の一例を示す。
【図１０】表面法線からの幾何学的形状復元の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［２次元スキャナ］
図１及び図２を参照すると、フラットベッド２次元スキャナ１０の一例が概略的な形態で示されている。フラットベッドスキャナ１０は、長手方向１４に沿って延在するハウジング１２と、当該ハウジング１２によって支持される透明プラテン１８と、当該プラテンの下の横方向に延在する物体画像形成装置２０とを備える。プラテンは、走査される文書２４のような物体の画像平面を画定する、平坦な物体支持上面２２を有する。物体画像形成装置２０は、一対の離間される、平行な、長手方向に延在するレール２６に沿って直線的に駆動されるように構成されている。図解を簡潔にするために、キャリッジ駆動部、ヒンジスキャナハウジングカバー、及び他の特徴は図示していない。
【００１０】
ハウジング１２は通常、矩形構造であり、上壁２８と、底壁３０と、側壁３２と、それぞれ前壁３４及び後壁３６とを含む。ハウジング１２は、スキャナ制御システム９０を封入するようになっている、前壁３４に隣接する前方部３８を含むことができる。ハウジング１２の上壁２８は通常、矩形開口又はフレーム４０を有する。プラテン１８の周縁は矩形フレーム４０の周囲においてハウジングの上壁２８に取り付けられる。
【００１１】
その１つの特定の例示的な実施形態による物体画像形成装置２０が、図２に示される。物体画像形成装置２０は、上側凸面壁５０と、下側壁５２と、対向する側壁５４とを有する筐体を含む。装置筐体は、この例におけるように、上側壁及び下側壁をインターセプトする中心軸５６を中心として対称とすることができる。一対の平行な、長手方向に離間される、横方向に延在する光源５８及び６０を含む光源が、装置筐体の上側壁５０に隣接して配置されている。これらの光源は、たとえば、管状ランプ又は他の光生成装置を使用して実施することができる。装置筐体の上側壁５０はさらに、光源５８と光源６０との間に位置決めされる横方向受光スリット又は開口６２を画定する。
【００１２】
従来の２Ｄ走査の間、プラテン１８の上面２２上に配置される文書２４のような物体の下側表面は、光源５８及び６０の両方によって横断線形ストリップ又は走査線７０に沿って照明される。照明される走査線から反射した光のビーム７２は中心軸５６に沿って伸び、受光開口６２を通過してミラー系７６を介して光検出器アレイ７４に至る。光検出器アレイ７４は、たとえば線形電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイとすることができる。
【００１３】
［３次元構造の取得］
本願は、対象物の表面に関する３次元（３Ｄ）情報を取得する方法を開示する。本発明の一実施形態によれば、本方法は、図１及び図２に関連して上述した２Ｄスキャナ装置ハードウェアを使用して、このような２Ｄスキャナの制御ソフトウェアに特定の変更を加えて、３Ｄ情報を取得することができる。物体を回転させるために、或る追加のユーザ動作も必要とされる場合がある。代替の実施形態は、異なるスキャナ装置を利用してもよい。
【００１４】
図３は、本発明の一実施形態による２Ｄスキャナハードウェアを使用して３Ｄ構造を取得する方法３００のフローチャートである。図４Ａ及び図４Ｂは、ユーザの視点からの本技法の説明図である。
【００１５】
図３の第１のブロック３０２及び図４Ａを参照すると、ユーザは３Ｄ構造を有する物体４０２をスキャナプラテン１８上に配置する。物体４０２は、対象となる３Ｄ構造を有する面が下向きになるようにスキャナプラテン１８上に配置される。換言すれば、物体４０２は、走査される３Ｄ構造が物体画像形成装置２０と向き合った状態で配置される。次いで、物体４０２がこの位置にある状態で、スキャナ１０によって２回の走査が実施される。
【００１６】
図３の第２のブロック３０４を参照すると、１回目の走査では、第１の横方向に延在する光源（たとえば光源５８）のみがオンにされ、一方で第２の横方向に延在する光源（たとえば光源６０）はオフにされている。この走査の間、物体画像形成装置２０は長手方向１４に沿って物体４０２にわたって移動し、その間に第１のセットの画像データが光検出器アレイ７４から取得される。
【００１７】
図３の第３のブロック３０６を参照すると、２回目の走査では、第２の横方向に延在する光源（たとえば光源６０）のみがオンにされ、一方で第１の横方向に延在する光源（たとえば光源５８）はオフにされている。この走査の間、物体画像形成装置２０は長手方向１４に沿って物体４０２にわたって移動し、その間に第２のセットの画像データが光検出器アレイ７４から取得される。
【００１８】
第２のブロック３０４のステップと第３のブロック３０６のステップとは逆にすることができることに留意されたい。換言すれば、まず第２のセットの画像データを取得することができ、次に第１のセットの画像データを取得することができる。
【００１９】
同時に、第１のセットの画像データ及び第２のセットの画像データは、第１の対の走査画像を含む。第１の走査画像（第１のセットの画像データ）から第２の走査画像（第２のセットの画像データ）への照明角度の変化は、物体画像形成装置２０及びスキャナ１０の配置から求められるため分かっている。
【００２０】
図３の第４のブロック３０８を参照すると、ユーザは物体を回転させるように指示される場合がある。たとえば、このプロンプトは、スキャナ１０又はスキャナ１０に結合されるコンピュータの表示画面上のメッセージを含むことができる。別の例では、このプロンプトは音声メッセージであってもよい。本発明の一実施形態によれば、このメッセージは、ユーザが物体を或る概算の角度だけ回転させなければならないことを指示することができる。好ましい一実施形態では、このメッセージは、ユーザが物体を時計回りの（又は代替的に反時計回りの）方向に約９０度だけ回転させなければならないことを指示することができる。
【００２１】
図３の第５のブロック３１０並びに図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、ユーザは物体４０２を或る角度だけ回転させる（４０４）。この回転４０４は、対象となる３Ｄ構造が当該回転４０４の後もスキャナプラテン１８上で依然として下向きになっているようなものである。回転された物体４０６の説明図を図４Ｂに示す。本発明の一実施形態によれば、ユーザは方法３００が機能するために正確な回転角度を達成する必要はない。後述するように、予測誤差を最小限に抑えることによって正確な角度を求めることができる。次いで、２回の追加の走査（３回目の走査及び４回目の走査）が、スキャナ１０によって、回転された物体４０６に対して実施される。
【００２２】
図３の第６のブロック３１２を参照すると、３回目の走査では、第１の横方向に延在する光源（たとえば光源５８）のみがオンにされ、一方で第２の横方向に延在する光源（たとえば光源６０）はオフにされている。この走査の間、物体画像形成装置２０は長手方向１４に沿って回転された物体４０６にわたって移動し、その間に第３のセットの画像データが光検出器アレイ７４から取得される。
【００２３】
図３の第７のブロック３１４を参照すると、４回目の走査では、第２の横方向に延在する光源（たとえば光源６０）のみがオンにされ、一方で第１の横方向に延在する光源（たとえば光源５８）はオフにされている。この走査の間、物体画像形成装置２０は長手方向１４に沿って回転された物体４０６にわたって移動し、その間に第４のセットの画像データが光検出器アレイ７４から取得される。
【００２４】
第６のブロック３１２のステップと第７のブロック３１４のステップとは逆にすることができることに留意されたい。換言すれば、まず第４のセットの画像データを取得することができ、次に第３のセットの画像データを取得することができる。
【００２５】
同時に、第３のセットの画像データ及び第４のセットの画像データは、第２の対の走査画像を含む。第３の走査画像（第３のセットの画像データ）から第４の走査画像（第４のセットの画像データ）への照明角度の変化は、物体画像形成装置２０及びスキャナ１０の配置から求められるため分かっている。
【００２６】
図３の第８のブロック３１６を参照すると、第４のセットの画像データが処理されて３Ｄ構造が生成される。このデータ処理はさらに後述する。
【００２７】
図５は、本発明の一実施形態による、複数回の２Ｄ走査から３Ｄ構造を求める方法５００を示すフローチャートである。この方法５００は、整合と、それに続く照度差ステレオ計算とを含む。したがって、この方法５００は、「順次の」整合及び照度差ステレオを実施することとみなすことができる。
【００２８】
第１のブロック５０２を参照すると、第１の対の走査画像及び第２の対の走査画像を整合又は整列させることができる。たとえば、２対の走査画像を、ユーザがユーザインタフェースを介して手動で整合させることができる。一実施態様では、たとえば、ソフトウェアツールを提供することができ、それによって、ユーザが第１の対からの画像を、第２の対からの画像に視覚的に整合するまで平行移動及び回転させることができる。
【００２９】
第２のブロック５０４を参照すると、照度差ステレオ技法の静止ポーズ要件を達成するために整合（整列）された４つの画像を用いて、ここで照度差ステレオ計算を実施することができる。このような照度差ステレオ計算の式を示す図が図７Ａに与えられており、これについては下記でさらに考察する。照度差ステレオ計算から、表面法線（方位）及び表面アルベドをピクセル単位で復元することができる。表面アルベドとは、幾何学的影響を除去した後の各色チャネルにおける反射される光の量を指す。
【００３０】
図６は、本発明の別の実施形態による、複数回の２Ｄ走査から３Ｄ構造を求める方法６００を示すフローチャートである。この方法６００は有利には、ソフトウェア符号を使用して自動化することができ、整合を求めるように照度差ステレオ計算からの予測誤差を最小化することを含む。したがって、この方法６００は、「同時の」整合及び照度差ステレオを実施することとみなすことができる。
【００３１】
第１のブロック６０２を参照すると、この手順は整合パラメータの初期推定値から開始する。整合パラメータはｘの平行移動パラメータＴｘ及びｙの平行移動パラメータＴｙを含み、これは２対の走査間の物体のｘ−ｙ平行移動を示す。整合パラメータは回転角度Θも含み、これは２対の走査間の物体の回転を示す。
【００３２】
たとえば、一実施態様では、ユーザは２対の走査間で、物体を時計回りに９０度だけ回転させるように指示される。この実施態様では、整合パラメータの初期推定値をＴｘ＝０、Ｔｙ＝０、及びΘ＝９０度とすることができる。換言すれば、この実施態様では、初期推定値は、平行移動なし、及び９０度の回転とすることができる。
【００３３】
整合パラメータの現在の推定値を使用する第２のブロック６０４を参照すると、４つの画像のうちの３つを使用して照度差ステレオ計算を実施して、ピクセルごとの表面法線及び表面アルベドを計算することができる。たとえば、第１のセットの画像データ、第２のセットの画像データ、及び第３のセットの画像データを使用して、ピクセルごとの表面法線及びアルベドを計算することができる。別の例では、第２のセットの画像データ、第３のセットの画像データ、及び第４のセットの画像データを使用して、ピクセルごとの表面法線及びアルベドを計算してもよい。
【００３４】
第３のブロック６０６を参照すると、表面法線及び表面アルベドを整合パラメータの初期推定値と共に使用して、残りのセットの画像データの予測値を生成することができる。このような照度差ステレオ計算の式を示す図が図７Ａに与えられており、これについては下記でさらに考察する。たとえば、ピクセルごとの表面法線及びアルベドを計算するのに第１のセットの画像データ、第２のセットの画像データ、及び第３のセットの画像データが使用された場合、第４のセットの画像データの予測値を生成することができる。別の例において、ピクセルごとの表面法線及びアルベドを計算するのに第２のセットの画像データ、第３のセットの画像データ、及び第４のセットの画像データを使用することができる場合、第１のセットの画像データの予測値を生成することができる。
【００３５】
第４のブロック６０８を参照すると、残りのセットの画像データの予測値と、実際の残りのセットの画像データとの間の予測誤差が計算される。たとえば、ピクセルごとの表面法線及びアルベドを計算するのに第１のセットの画像データ、第２のセットの画像データ、及び第３のセットの画像データが使用された場合、予測された第４のセットの画像データと実際の第４のセットの画像データとの間の予測誤差が計算される。一実施態様では、予測誤差は、予測画像ピクセルと実際の画像ピクセルとの間の色値の差の二乗和とすることができる。
【００３６】
第５のブロック６１０を参照すると、３次元パラメータ空間（２次元の平行移動及び１次元の回転）において最小予測誤差が発見されたか否かについて判断が為される。２次元パラメータ空間における一例の予測誤差ランドスケープの説明図が図７Ｂに示されており、これについては下記でさらに考察する。
【００３７】
第６のブロック６１２を参照すると、最小予測誤差が発見されたと判断されなかった場合、パラメータ空間において、最小予測誤差（及びそれに対応するパラメータ）を発見することを目標とするステップが行われる。
【００３８】
本発明の一実施形態によれば、コンパス検索技法を採用してパラメータ空間における最小予測誤差を発見することができる。他の実施形態においては他の検索技法を使用してもよい。他の検索技法は、レーベンバーグ・マルカート法、勾配降下法、接合勾配法、ネルダー・ミード法、ガウス・ニュートン法、ニュートン法、及び他の技法を含む。
【００３９】
第６のブロック６１２のステップの後、方法６００はブロック６０４におけるステップにループバックし、照度差ステレオ計算が実施され、以下同様である。換言すれば、最小予測誤差の発見を目標とするパラメータ空間における検索が継続する。
【００４０】
第７のブロック６１４を参照すると、ブロック６１０ごとに最小予測誤差が発見されたと判断される場合、２対の画像間の物体の整合の最良の推定値が、パラメータ空間内の最小予測誤差に対応する点によって与えられる。加えて、推定表面法線及びアルベドは、パラメータ空間内の最小予測誤差に対応する点において計算されるものである。
【００４１】
第８のブロック６１６を参照すると、表面法線及びアルベドの推定値は、整合の最良の推定値が発見されると変更又は修正することができる。
【００４２】
表面法線及びアルベドの推定値の修正に適用することができる１つの技法は、物体の回転のより正確な推定値を用いて最終的な表面法線及びアルベドを計算することである。反復中の照明方向に関して、この計算は、物体の特定の（たとえば９０度の）回転を仮定することができ、ひいてはこの計算は複数の照明方向間の特定の角度を仮定するものとされる。収束後、回転（ひいては照明）のより正確な推定値が求められる（たとえば８９度）。このより正確な推定値を使用して最終的な表面法線及びアルベドを計算し直すことができる。
【００４３】
表面法線及びアルベドの推定値を修正するために適用することができる別の技法は、２つの照明方向の代わりに１セットのみの照明方向を使用してアルベドを計算することである。これは、２回の走査間の任意の誤整合の効果がアルベド画像に悪影響を与えることから防止されるという点で有益であると思われる。
【００４４】
上述の複数回の２Ｄ走査から３Ｄ構造を求める方法６００は本発明の一実施形態によるが、他の実施形態においてはステップのうちのいくつかを変更することができ且つ／又は追加のステップを加えることができる。
【００４５】
たとえば、本発明の好ましい一実施形態によれば、４つの画像のそれぞれの予測表面法線及びアルベドを生成するように、４つの画像から３つをグループ化する、４つの可能なグループ分けのすべてを使用して、ブロック６０４における照度差ステレオ計算を実施することができる。その結果、ブロック６０６において４つの画像のそれぞれに関して予測を行うことができる。その結果、ブロック６０６において、４つの画像のすべてに関して予測ピクセル値と実際のピクセル値とを比較することによって予測誤差を計算することができる。
【００４６】
別の例において、本発明の一実施形態によれば、同時の整合及び照度差ステレオの方法６００に失敗した（たとえば、最小予測誤差に収束しない）場合、順次の整合及び照度差ステレオの方法５００を使用することができる。この場合、ユーザがユーザインタフェースを介して手作業の整合を実施し、続いて照度差ステレオ計算を実施することができる。
【００４７】
図７Ａは、本発明の一実施形態による照度差ステレオ計算の式を示す図である。既知の、しかし異なる照明方向下で表面の３つ以上の画像が与えられると、このような照度差ステレオ計算を使用して表面方位（法線）及び表面アルベドを復元することができる。
【００４８】
各照明を示す正規化ベクトルをｌとし、単位法線ベクトルをｎとすると、アルベドαを有する散光表面は輝度ｅを有する。照明方向の逆行列Ｌ+をピクセルごとの測定輝度値のベクトルＥで乗算することによって、未知の表面方位ベクトルｎ’を復元することができる。照明方向の行列ＬからＬ+を計算する１つの方法は、Ｌのムーア・ペンローズ擬似逆行列をとることによるものである。次いで、表面方位ベクトルｎ’を正規化して表面法線ｎを復元することができる。
【００４９】
図７Ｂは、２次元パラメータ空間における一例の予測誤差ランドスケープを示す。垂直次元（高さ）は物体のｙ次元における平行移動及び回転に依存する予測誤差を示す。このような予測誤差ランドスケープを視覚的に示すために、２次元表面のみを示している。この説明図の目的のために、ｘ次元における平行移動は固定されたままである。
【００５０】
図８は、本発明の一実施形態による３Ｄ構造の取得の一例を示す。ここで、物体は小さなクラッカーである。
【００５１】
第１の対の走査から生じる２つの画像８０２を図８の左上に示す。第１の画像８０２−Ｌは左の光源からの照明によって取得され、第２の画像８０２−Ｒは右の光源からの照明によって取得される。
【００５２】
クラッカーを回転させた後の、第２の対の走査からの２つの画像８０４を図８の左下に示す。第３の画像８０４−Ｌは左の光源からの照明によって取得され、第４の画像８０４−Ｒは右の光源からの照明によって取得される。
【００５３】
整合及び照度差ステレオ計算（順次又は同時）の後、結果として生成された出力は、異なる照明条件下の４つの整合された画像に加えて、表面法線８０６と、色＋アルベド８０８とを含むことができる。
【００５４】
取得された３Ｄ構造は、物体画像形成装置の被写界深度に依存する被写界深度を有することに留意されたい。たとえば、物体画像形成装置は、約１センチメートルの被写界深度を有する場合がある。この場合、取得される３Ｄ構造の被写界深度も約１センチメートルとなる。
【００５５】
本発明の代替の一実施形態では、ユーザに走査の対の間で物体を回転させる代わりに、２Ｄスキャナ装置を、異なる照明方向下で３つの画像を取得することが可能なように構成することができる。異なる照明方向下で少なくとも３つの画像を取得することによって、物体を回転させる必要がなくなる。
【００５６】
たとえば、スキャナ装置は、物体画像形成装置を回転させることができるように構成することができる。たとえば、物体画像形成装置は９０度だけ回転させることができる。この場合、ユーザに物体を回転させる代わりに、第１の対の走査の後で且つ少なくとも３回目の走査を行う前に、物体画像形成装置を９０度だけ回転させることができる。このような装置のさらなる利点として、回転角度が正確に分かるため、画像の整合が容易になる。
【００５７】
別の例において、スキャナ装置は第２の物体画像形成装置を有して構成することができる。たとえば、第２の物体画像形成装置は、第１の物体画像形成装置に対して９０度の角度を成して物体を走査することができる。この場合、ユーザに物体を回転させる代わりに、第１の物体画像形成装置が第１の対の走査を実施することができ、第２の物体画像形成装置が少なくとも３回目の走査を実施することができる。ここでも、このような装置のさらなる利点として、回転角度が正確に分かるため、画像の整合が容易になる。
【００５８】
［３Ｄ構造を使用する例示的なアプリケーション］
１つのアプリケーションにおいて、３Ｄ構造出力を使用してパラメトリックテクスチャマップ（ＰＴＭ）を導出することができる。ＰＴＭはたとえば、発明者Thomas Malzbender他による「Apparatus for and Method of Enhancing Shape Perception with Parametric Texture Maps」と題する米国特許第６，６５４，０１３号明細書、及び、発明者Thomas Malzbender他による「Apparatus for and Method of Rendering 3D Objects with Parametric Texture Maps」と題する米国特許第６，８８８，５４４号明細書に記載されている。米国特許第６，６５４，０１３号明細書、及び米国特許第６，８８８，５４４号明細書の開示は参照により本明細書に援用される。
【００５９】
ＰＴＭを使用して、ユーザが照明及び物体の材料特性を対話的に制御することができる、画像ベースの再照明を実施することができる。図９は、このような画像ベースの再照明の一例を示す。物体の上半分と下半分とは、それらが異なる画像特性を有するかのように示されている。
【００６０】
別のアプリケーションにおいて、３Ｄ構造出力（特に、表面法線）を使用して、物体の幾何学的形状を復元することができる。図１０は、表面法線からの幾何学的形状復元の一例を示す。法線場を統合することによって幾何学的形状を復元することができる。
【００６１】
上記の説明において、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が与えられている。しかしながら、本発明の例示の実施形態の上記の説明は、網羅的であることも、本発明を開示されている正確な形態に限定することも意図されていない。当業者であれば、本発明をその具体的な詳細のうちの１つ又は複数を用いることなく、又は他の方法、構成要素等を用いて実施することができることを認識するであろう。他の場合において、既知の構造及び動作は、本発明の態様を不明瞭にしないために詳細には図示又は説明されていない。当業者には認識されるように、本明細書において、本発明の具体的な実施形態及び実施例が例示の目的で説明されているが、本発明の範囲内でさまざまな均等な変更が可能である。
【００６２】
上記の詳細な説明に鑑みて、これらの変更を本発明に対して行うことができる。以下の特許請求の範囲において使用されている用語は、本発明を、本明細書及び特許請求の範囲において開示されている具体的な実施形態に限定するように解釈されるべきではない。そうではなく、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって画定されるべきであり、特許請求の範囲は、特許請求の範囲の解釈に関する確立された原則に従って解釈されるべきである。
【図２】
2010506333.tif 000003
【図３】
2010506333.tif 000004
【図５】
2010506333.tif 000005
【図６】
2010506333.tif 000006
【図７Ａ】
2010506333.tif 000007
【図１】
2010506333.tif 000008
【図４Ａ】
2010506333.tif 000009
【図４Ｂ】
2010506333.tif 000010
【図７Ｂ】
2010506333.tif 000011
【図８】
2010506333.tif 000012
【図９】
2010506333.tif 000013
【図１０】
2010506333.tif 000014
【国際調査報告】
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