(57)【要約】【課題】外部標定の容易なステレオ撮影による３次元計測システム及び３次元計測方法を提供する。【解決手段】３次元計測システムは、測定対象物１を複数方向から撮影してステレオ画像２０を得るステレオ撮影部１１と；測定対象物の全体をカバーする基準体２の一部を構成する、複数の基準マーク４を有するサブ基準体３と；ステレオ撮影部で撮影して得たステレオ画像に基づくサブ基準体が有する複数の基準マークの３次元座標値の撮影測定値ｆと予め基準計測された基準測定値ｇとを含む、基準体の３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖ中に一体として画成する基準体情報画成部１２と；基準体モデルを用いてステレオ撮影部の外部標定要素を算出する標定要素算出部１３と；外部標定要素により定位されたステレオ撮影部により撮影される測定対象物のステレオ画像から測定対象物の３次元計測をおこなう３次元計測部１４とを備える。【選択図】図１
2013079854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元計測空間において測定対象物を複数方向から撮影してステレオ画像を得るステレオ撮影部と；
前記測定対象物の全体をカバーする基準体の一部を構成し、前記３次元計測空間における複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値が予め把握された前記複数の基準マークを有するサブ基準体と；
前記ステレオ撮影部で撮影して得た前記ステレオ画像に基づく前記サブ基準体の前記複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値と、前記予め把握された前記サブ基準体の前記複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値とを含む、前記基準体の３次元数値解析モデルである基準体モデルを３次元計算空間中に一体として画成する基準体情報画成部と；
前記基準体情報画成部により画成された前記基準体モデルを用いて前記ステレオ撮影部の外部標定要素を算出する標定要素算出部と；
前記標定要素算出部が算出した前記外部標定要素により定位された前記ステレオ撮影部により撮影される前記測定対象物のステレオ画像から前記測定対象物の３次元計測をおこなう３次元計測部とを備え；
前記３次元計測空間は、前記サブ基準体及び前記測定対象物を現実に設置して前記３次元計測をおこなう実空間であり；
前記３次元計算空間は、前記３次元計測空間に対応する、前記標定要素算出部が前記ステレオ撮影部の外部標定要素の算出をおこなうための仮想空間である；
３次元計測システム。
【請求項２】
前記ステレオ撮影部は、前記３次元計測空間において前記測定対象物を取り囲むように複数配置され、前記複数のステレオ撮影部は同時に前記測定対象物を撮影するように構成された、請求項１に記載の３次元計測システム。
【請求項３】
前記基準体情報画成部は：
前記ステレオ撮影部で撮影して得た前記ステレオ画像に基づく前記サブ基準体の前記複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値と、前記予め把握された前記サブ基準体の前記複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値とを含む、前記サブ基準体の３次元数値解析モデルであるサブ基準体モデルを前記３次元計算空間中に画成するように構成され；
前記３次元計測空間中の前記測定対象物の一部をカバーするように想定された仮想サブ基準体が有するものと定義された複数の仮想基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の仮想基準マークの相互間距離の仮想付与値を含む、前記仮想サブ基準体の３次元数値解析モデルである仮想サブ基準体モデルを前記３次元計算空間中に画成するように構成され；
前記サブ基準体モデルと前記仮想サブ基準体モデルとを含む、前記３次元計測空間において前記測定対象物の全体をカバーするように想定された前記基準体である仮想基準体に対応する、前記仮想基準体の３次元数値解析モデルである仮想基準体モデルを前記基準体モデルとして前記３次元計算空間中に一体として画成するように構成された；
請求項１又は請求項２に記載の３次元計測システム。
【請求項４】
前記標定要素算出部は、前記基準体情報画成部が画成した前記一体の基準体モデルが含む、前記予め把握された前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値を基準値として前記ステレオ撮影部で撮影して得た前記ステレオ画像に基づく前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値をバンドル調整をおこなって調整し、前記基準値と前記撮影測定値との間の誤差の少ない前記外部標定要素を算出するように構成された、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の３次元計測システム。
【請求項５】
前記バンドル調整の拘束条件は、前記ステレオ撮影部の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与されるように構成された、請求項４に記載の３次元計測システム。
【請求項６】
前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの３次元座標値及び前記複数の基準マークの相互間距離の情報を共に含む前記基準体モデルに付与される前記バンドル調整の拘束条件は、前記相互間距離に付与される重み付けの値と比較して前記３次元座標値に付与される重み付けの値が大きな値となるように構成された、請求項４又は請求項５に記載の３次元計測システム。
【請求項７】
前記基準体情報画成部は：
前記ステレオ撮影部の光軸に最も近いサブ基準体モデルに対しては、前記サブ基準体の前記複数の基準マークの３次元座標値の撮影測定値と、前記予め把握された前記サブ基準体の前記複数の基準マークの３次元座標値の基準計測値とを画成し；
前記ステレオ撮影部の光軸に最も近いサブ基準体モデル以外のサブ基準体モデルに対しては、前記サブ基準体の前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値と、前記予め把握された前記サブ基準体の前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値とを画成する；
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の３次元計測システム。
【請求項８】
前記３次元計測空間において前記測定対象物が配置される床面に複数の床面基準マークを備え；
前記ステレオ撮影部は、前記複数の床面基準マークをステレオ撮影するように構成され；
前記基準体情報画成部は、前記複数の床面基準マークのステレオ画像に基づいて前記測定対象物が配置される床面の情報を前記３次元計算空間において一の平面の情報として前記基準体モデルに組み込んで画成するように構成された；
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の３次元計測システム。
【請求項９】
前記３次元計測部は、前記３次元計算空間において前記測定対象物が含まれる検出処理限定空間を設定する検出処理限定空間設定部を有し、前記検出処理限定空間設定部は、一対のステレオ画像上での対応点検出処理をおこなう範囲を前記検出処理限定空間内に限定するように構成された、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の３次元計測システム。
【請求項１０】
前記検出処理限定空間設定部は、前記ステレオ撮影部が撮影した前記測定対象物の前記ステレオ画像上の２次元平面空間において前記対応点検出処理をおこなう範囲を限定するように構成され、前記ステレオ画像上の前記検出処理限定空間に対応する範囲以外の部分を単色で塗りつぶして前記対応点検出処理をおこなう範囲を前記検出処理限定空間内に限定するように構成された、請求項９に記載の３次元計測システム。
【請求項１１】
前記３次元計測システムは、前記外部標定要素算出時からの前記３次元計測空間における前記ステレオ撮影部の位置変動を検出する撮影位置変動検出部を備え、前記撮影位置変動検出部は、前記ステレオ撮影部が前記外部標定要素算出後に得たステレオ画像と、前記ステレオ撮影部が前記外部標定要素算出時に得たステレオ画像とを比較することで、前記３次元計測空間における前記ステレオ撮影部の位置変動の有無を検出するように構成された、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の３次元計測システム。
【請求項１２】
前記ステレオ撮影部は、位置変動検出ターゲットマークが貼付された支持部に固定されて支持されるように構成されて前記位置変動検出ターゲットマークをステレオ撮影するように構成され、前記撮影位置変動検出部は、前記ステレオ撮影部が撮影したステレオ画像上の前記位置変動検出ターゲットマークの位置を前記外部標定要素算出時と前記外部標定要素算出後とで比較して前記ステレオ撮影部の位置変動の有無を検出するように構成された、請求項１１に記載の３次元計測システム。
【請求項１３】
前記ステレオ撮影部は、前記測定対象物が配置される床面上の床面基準マークを撮影するように構成され、前記撮影位置変動検出部は、前記ステレオ撮影部が撮影したステレオ画像上の前記床面基準マークの位置を前記外部標定要素算出時と前記外部標定要素算出後とで比較して前記ステレオ撮影部の位置変動の有無を検出するように構成された、請求項１１又は請求項１２に記載の３次元計測システム。
【請求項１４】
前記３次元計測部は、前記測定対象物が撮影された一のステレオ画像から前記測定対象物が含まれていない他のステレオ画像を差し引くことで、前記測定対象物の背景を除去する背景除去部を有する；
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の３次元計測システム。
【請求項１５】
前記３次元計測部は、前処理部と詳細処理部とを有するステレオマッチング処理部を有し、前記ステレオマッチング処理部は、前記前処理部でマッチング判定された詳細マッチング範囲内を処理対象として前記詳細処理部で詳細マッチング処理をおこなうように構成された、請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の３次元計測システム。
【請求項１６】
測定対象物の全体をカバーする基準体の一部を構成する、３次元計測空間における複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の計測基準値が予め把握された前記複数の基準マークを有するサブ基準体を前記３次元計測空間内に提供するステップと；
前記３次元計測空間において前記サブ基準体を複数方向からステレオ撮影してステレオ画像を得るステップと；
前記ステレオ撮影して得たステレオ画像に基づく前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値と前記予め把握された前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの３次元座標値及び／又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値とを含む、前記基準体の３次元数値解析モデルである基準体モデルを３次元計算空間中に一体として画成するステップと；
前記画成するステップで画成された前記基準体モデルを用いて前記ステレオ撮影の外部標定要素を外部標定法により算出するステップと；
前記外部標定要素が算出されたステレオ撮影により前記測定対象物を撮影して前記測定対象物を３次元計測するステップとを備え；
前記３次元計測空間は、前記サブ基準体及び前記測定対象物を現実に設置して前記３次元計測をおこなう実空間であり；
前記３次元計算空間は、前記３次元計測空間に対応する、前記ステレオ撮影の外部標定要素の前記外部標定法による算出をおこなうための仮想空間である；
測定対象物を３次元計測する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元計測システム及び３次元計測方法に関し、より詳細には、人体をはじめとする測定対象物の３次元形状を非接触でステレオ撮影して計測する３次元計測システム及び３次元計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の３次元形状を非接触で計測するために、ステレオ撮影による３次元計測システム及び３次元計測方法が用いられている。ステレオ撮影による３次元計測システム及び３次元計測方法を用いることで、非接触かつ迅速に測定対象物の３次元形状を計測することができる。近年では、ステレオ撮影による３次元計測システム及び３次元計測方法を用いて、例えば、巻尺等を用いた従来の計測に代えて、洋服販売店内等において、衣服の購買者の体型に合致する衣服のサイズを非接触かつ迅速に計測する人体の３次元形状測定を実現することが望まれている。
【０００３】
計測精度の高い３次元計測システム及び３次元計測方法では、測定対象物を精度良く３次元計測するために、実際の３次元計測の前に、ステレオ撮影部で３次元計測の基準器として位置付けられる基準体（標定用被写体／基準ブロック）の撮影をおこなって測定対象物をステレオ撮影して計測するステレオ撮影部の３次元計測空間における位置及び光軸方向を外部標定（算定）する。例えば、特許文献１には、３次元計測システムの外部標定に用いるための基準体が開示されている。基準体の大きさは、精度の良い外部標定をおこなうために、測定対象物よりも若干大きいことが望ましい。これは３次元計測空間において測定対象物の全体をカバーする基準体が占める測定対象空間の情報に基づいてステレオ撮影部の外部標定をおこなうためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２００３−６５７３７号公報（例えば、明細書段落番号［００３５］、図１及び図３参照）
【０００５】
基準体は複数の基準マークを有するように設けられ、複数の基準マークの相互間の距離（基準尺）は、３次元計測の基準とすべき計測精度を有する基準計測をおこなうことにより予め（外部標定前に）測定されて把握される。基準計測がされて複数の基準マークの相互間の距離（基準尺）が把握された基準体は、３次元計測システムの外部標定がおこなわれるまでの間、３次元計測の基準となる基準尺（基準寸法）を維持するための厳密な管理をおこなうことが求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１７に示すように、人体等の大型の測定対象物１を測定するために用いられる従来の基準体２００は、基準体２００が有する基準尺ｓ（基準マーク２０４の相互間距離ｓ）を高い精度で維持するために物理的に一体（リジット）に設けられていた。また、従来の基準体２００は、計測空間をカバーして精度良く外部標定をおこなうために人体等の大型の測定対象物１よりも更に大型に設けられていた。このような大型の基準体２００は、その大きさに比例した線膨張による基準尺（基準寸法）ｓの変動を防ぐための温度管理や、基準尺ｓの変動の他の要因となり得る外力の作用を防ぐための丁寧な取り扱いが要求される扱いが困難なものであった。また、このように高精度かつ大型の基準体２００を従来の３次元計測システム（不図示）の計測空間に搬入してステレオ撮影部の外部標定をおこなうために、従来の３次元計測システムは大きな設置空間を占める大型の装置として設けられていた。更に、大型の基準体２００を常時保管するための大きな保管空間（不図示）を別途確保することが求められていた。このような大型の基準体２００を用いて従来の３次元計測システムの外部標定をおこなうことは困難であって、特に、洋服販売店内等の限られた設置空間内に従来の大型の基準体を持ち込んで外部標定をおこなうことは困難であった。
【０００７】
本発明はこれらの課題に鑑みてなされたものであり、外部標定の容易なステレオ撮影による３次元計測システム及び３次元計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る３次元計測システムは、例えば、図１乃至図４に示すように、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１を複数方向から撮影してステレオ画像２０（図９参照）を得るステレオ撮影部１１と；測定対象物１の全体をカバーする基準体２の一部を構成し、３次元計測空間Ｒにおける複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの基準計測値ｇ、ｓが予め把握された複数の基準マーク４を有するサブ基準体３と；ステレオ撮影部１１で撮影して得たステレオ画像２０に基づくサブ基準体３の複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの撮影測定値ｆ、ｍと、予め把握されたサブ基準体３の複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの基準計測値ｇ、ｓとを含む、基準体２の３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖ中に一体として画成する基準体情報画成部１２（図７参照）と；基準体情報画成部１２により画成された基準体モデル１０２を用いてステレオ撮影部１１の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）（図１６参照）を算出する標定要素算出部１３（図７参照）と；標定要素算出部１３が算出した外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）により定位されたステレオ撮影部１１により撮影される測定対象物１のステレオ画像２０から測定対象物１の３次元計測をおこなう３次元計測部１４（図７参照）とを備え；３次元計測空間Ｒは、サブ基準体３及び測定対象物１を現実に設置して３次元計測をおこなう実空間Ｒであり；３次元計算空間Ｖは、３次元計測空間Ｒに対応する、標定要素算出部１３がステレオ撮影部１１の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の算出をおこなうための仮想空間Ｖである；３次元計測システム１０（図７参照）として構成される。
【０００９】
このように構成すると、３次元計測システム１０は、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１を複数方向から撮影してステレオ画像２０を得るステレオ撮影部１１（図７参照）により、測定対象物１の全体をカバーする基準体２の一部を構成する、３次元計測空間Ｒにおける複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓが予め把握された複数の基準マーク４を有するサブ基準体３をステレオ撮影して一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂ（図９参照）を得ることができる。また、３次元計測システム１０が備える基準体情報画成部１２は、ステレオ撮影部１１で撮影して得たステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づく、サブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇの撮影測定値ｆ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの撮影測定値ｍと、予め把握されたサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓとを含む、基準体２の３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖ中に一体として画成することができる。また、３次元計測システム１０が備える標定要素算出部１３は、基準体情報画成部１２により画成された基準体モデル１０２を用いてステレオ撮影部１１の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出することができる。また、３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４は、標定要素算出部１３が算出した外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）により定位されたステレオ撮影部１１により撮影される測定対象物１のステレオ画像２０ａ、２０ｂから測定対象物１の３次元計測をおこなうことができる。
【００１０】
このため、本態様の３次元計測システムは、基準体の一部を構成する、即ち、基準体よりも小型のサブ基準体をステレオ撮影部で撮影して得たステレオ画像並びにサブ基準体を予め基準計測して得た基準計測値に基づいて、３次元計測空間において測定対象物の全体をカバーする基準体に対応し、サブ基準体の撮影測定値の情報と基準計測値の情報とを含む、一の数値解析モデルである基準体モデルを３次元計算空間に一体として画成すると共に、基準体モデルを用いてステレオ撮影部を精度良く外部標定して測定対象物の３次元計測を精度良くおこなうことができるから、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える３次元計測システムを小型に設けることができる。
【００１１】
また、本発明の第２の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図５に示すように、ステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄは、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１を取り囲むように複数配置され、複数のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄは同時に測定対象物１を撮影するように構成される。
【００１２】
このように構成することにより、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１を取り囲むように、ステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄを複数配置することができるから、一回の撮影で測定対象物１を同時に（瞬時にあるいは連続して）３次元計測することができる。
【００１３】
このため、人体のように長時間静止していない、例えば、レーザ形状測定等が困難な測定対象物であっても、同期して撮影をおこなう複数のステレオ撮影部を用いることにより、測定対象物をその周囲から同時に撮影をおこなって測定対象物の３次元形状計測をおこなうことができる。例えば、測定対象物の全周に複数のステレオ撮影部を配置する場合には、測定対象物の全体の３次元形状を欠落や齟齬を含むことなく精度良く３次元計測することができる。
【００１４】
また、本発明の第３の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１又は第２の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図６に示すように、基準体情報画成部１２は、ステレオ撮影部１１で撮影して得たステレオ画像２０に基づくサブ基準体３の複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの撮影測定値ｆ、ｍと予め把握されたサブ基準体３の複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの基準計測値ｇ、ｓとを含む、サブ基準体３の３次元数値解析モデルであるサブ基準体モデル１０３を３次元計算空間Ｖ中に画成するように構成され；３次元計測空間Ｒ中の測定対象物１の一部をカバーするように想定された仮想サブ基準体３ｉが有するものと定義された複数の仮想基準マーク４ｉの３次元座標値ｇｉ及び／又は複数の仮想基準マーク４ｉの相互間距離ｓｉの仮想付与値ｆｉ、ｍｉを含む、仮想サブ基準体３ｉの３次元数値解析モデルである仮想サブ基準体モデル１０３ｉを３次元計算空間Ｖ中に画成するように構成され；サブ基準体モデル１０３と仮想サブ基準体モデル１０３ｉとを含む、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の全体をカバーするように想定された基準体２である仮想基準体２ｉに対応する、仮想基準体２ｉの３次元数値解析モデルである仮想基準体モデル１０２ｉを基準体モデル１０２として３次元計算空間Ｖ中に一体として画成するように構成される。
【００１５】
このように構成することにより、基準体情報画成部１２は、ステレオ撮影部１１で撮影して得たステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づくサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇの撮影測定値ｆ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの撮影測定値ｍを含んでサブ基準体３の３次元数値解析モデルであるサブ基準体モデル１０３を３次元計算空間Ｖ中に画成することができる。一方で、基準体情報画成部１２は、予め把握されたサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓを含んでサブ基準体３の３次元数値解析モデルであるサブ基準体モデル１０３を３次元計算空間Ｖ中に画成することができる。
【００１６】
また、基準体情報画成部１２は、３次元計測空間Ｒ中の測定対象物１の一部をカバーするように想定された仮想サブ基準体３ｉが有するものと定義された複数の仮想基準マーク４ｉの３次元座標値（仮想定義値）ｇｉの仮想付与値ｆｉ及び／又は複数の仮想基準マーク４ｉの相互間距離（仮想定義値）ｓｉの仮想付与値ｍｉを含んで仮想サブ基準体３ｉの３次元数値解析モデルである仮想サブ基準体モデル１０３ｉを３次元計算空間Ｖ中に画成することができる。
【００１７】
また、基準体情報画成部１２は、サブ基準体モデル１０３と仮想サブ基準体モデル１０３ｉとを含む、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の全体をカバーするように想定された基準体２である仮想基準体２ｉに対応する、仮想基準体２ｉの３次元数値解析モデルである仮想基準体モデル１０２ｉを基準体モデル１０２として３次元計算空間Ｖ中に一体として画成することができる。
【００１８】
このため、測定対象物の一部をカバーするサブ基準体の撮影測定値並びに基準計測値及び測定対象物の一部をカバーするように想定された仮想サブ基準体の仮想定義値並びに仮想付与値に基づいて、測定対象物の全体をカバーする仮想基準体に対応する仮想基準体モデルを３次元計算空間に一体として画成してステレオ撮影部の外部標定を精度良くおこなうことができるから、サブ基準体を小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える３次元計測システムを小型に設けることができる。
【００１９】
また、本発明の第４の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１乃至第３の態様のいずれか一の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図１乃至図４及び図６に示すように、標定要素算出部１３は、基準体情報画成部１２が画成した一体の基準体モデル１０２（１０２ｉ）が含む、予め把握されたサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの基準計測値ｇ、ｓを基準値１１０（表１参照）としてステレオ撮影部１１で撮影して得たステレオ画像２０に基づくサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの撮影測定値ｆ、ｍをバンドル調整（光束調整）Ｕ０３（図１３参照）をおこなって調整し、基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）と撮影測定値ｆ、ｍとの間の誤差の少ない外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出するように構成される。
【００２０】
このように構成することにより、標定要素算出部１３は、基準体情報画成部１２が画成した一体の基準体モデル１０２（１０２ｉ）が含む、予め把握されたサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓをバンドル調整のための基準値１１０（表１参照）として用いることができる。また、標定要素算出部１３は、ステレオ撮影部１１で撮影して得たステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づく、サブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇの撮影測定値ｆ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの撮影測定値ｍを、基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）に基づいてバンドル調整（光束調整）Ｕ０３（図１３参照）をおこなって調整し、基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）と撮影測定値ｆ、ｍとの間の誤差の少ない外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出することができる。
【００２１】
このため、標定要素算出部は、基準体情報画成部が画成した基準体モデルに含まれる、サブ基準体をステレオ撮影部で撮影したステレオ画像に基づく撮影測定値を、同じく基準体モデルに含まれる、サブ基準体の基準計測値を基準値としてバンドル調整（光束調整）することができる。この結果、３次元計測システムは誤差の少ない外部標定要素を得ることができるから、更に精度良くステレオ撮影部の外部標定をおこなうことができる。このため、サブ基準体を更に小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える３次元計測システムを更に小型に設けることができる。
【００２２】
また、本発明の第５の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第４の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図１を参照して説明すると、バンドル調整Ｕ０３（図１３参照）の拘束条件（表１参照）は、ステレオ撮影部１１の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与されるように構成される。
【００２３】
このように構成することにより、計測精度の良い撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）を得ることができるステレオ撮影部１１の光軸付近の撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）を対象として、より大きな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の少ない拘束条件（表１参照）を付与してバンドル調整（光束調整）Ｕ０３（図１３参照）をおこなうことができる。一方、ステレオ撮影部１１の光軸から遠隔した、計測精度が比較的劣るものと考えられる撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）に対しては、より小さな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の大きい拘束条件を付与して、より積極的にバンドル調整をおこなうことができる。このため、計測精度のより良い撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）を重視したバンドル調整をおこなうことができる。
【００２４】
この結果、本態様の３次元計測システムは更に誤差の少ない外部標定要素を得ることができるから、更に精度良くステレオ撮影部の外部標定をおこなうことができる。このため、サブ基準体を更に小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える３次元計測システムを更に小型に設けることができる。例えば、サブ基準体は測定対象物である人体よりも大幅に小さい、一辺が３０ｃｍの立方体として設けることができる。
【００２５】
また、本発明の第６の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第４又は第５の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図１を参照して説明すると、サブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ、ｆ及び複数の基準マーク４の相互間距離ｓ、ｍの情報を共に含む基準体モデル１０２に付与されるバンドル調整Ｕ０３（図１３参照）の拘束条件（表１参照）は、相互間距離ｍに付与される重み付けの値と比較して３次元座標値ｆに付与される重み付けの値が大きな値となるように構成される。
【００２６】
このように構成することにより、その性質から３次元計算空間Ｖに対して直接に拘束がなされる３次元座標値ｆを対象として、より大きな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の少ない拘束条件（表１参照）を付与してバンドル調整（光束調整）Ｕ０３（図１３参照）をおこなうことができる。一方、その性質から３次元計算空間Ｖに対しては直接に拘束がなされることのない相互間距離ｍに対しては、より小さな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の大きい拘束条件を付与して、より積極的にバンドル調整をおこなうことができる。このため、バンドル調整によって、基準体モデル１０２が３次元計算空間Ｖ内で意図せず回転してしまう等の不具合が生じることがなく、３次元座標値ｆを３次元計算空間Ｖに対して拘束する一方で、相互間距離ｍの値を大きく調整する、３次元計算空間Ｖに対して拘束されたバンドル調整をおこなうことができる。
【００２７】
この結果、本態様の３次元計測システムは更に誤差の少ない外部標定要素を得ることができるから、更に精度良くステレオ撮影部の外部標定をおこなうことができる。このため、サブ基準体を更に小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える３次元計測システムを更に小型に設けることができる。
【００２８】
また、本発明の第７の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１乃至第６の態様のいずれか一の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図１に示すように、基準体情報画成部１２は、ステレオ撮影部１１の光軸に最も近いサブ基準体モデル１０３ｂに対しては、サブ基準体３ｂの複数の基準マーク４の３次元座標値の撮影測定値ｆと、予め把握されたサブ基準体３ｂの複数の基準マーク４の３次元座標値の基準計測値ｇとを画成し；ステレオ撮影部１１の光軸に最も近いサブ基準体モデル１０３ｂ以外のサブ基準体モデル１０３ａ、１０３ｃに対しては、サブ基準体３ａ、３ｃの複数の基準マーク４の相互間距離の撮影測定値ｍと、予め把握されたサブ基準体３ａ、３ｃの複数の基準マーク４の相互間距離の基準計測値ｓとを画成する。
【００２９】
このように構成することにより、基準体情報画成部１２は、撮影測定精度の最も高い領域に位置する、ステレオ撮影部１１の光軸に最も近い、例えば、サブ基準体３ｂに対しては基準マーク４の３次元座標値ｆ、ｇを用いてサブ基準体モデル１０３ｂを画成することができる。一方、撮影測定精度の最も高い領域に位置する、ステレオ撮影部１１の光軸に最も近いサブ基準体３ｂ以外の、例えば、サブ基準体３ａ、３ｃに対しては複数の基準マーク４の相互間距離ｍ、ｓを用いてサブ基準体モデル１０３ａ、１０３ｃを画成することができる。
【００３０】
このため、基準体情報画成部は、ステレオ撮影部の光軸に最も近い領域については、高い撮影測定精度で測定された基準マークの３次元座標値を用いて精度良くサブ基準体モデルを画成する一方で、ステレオ撮影部の光軸から離間した領域については、複数の基準マークの相互間距離を用いてサブ基準体モデルを画成して一体の基準体モデルを画成することができる。このため、３次元計算空間への拘束の強い３次元座標値（撮影測定値）に対する撮影測定誤差の影響をより低く抑えることができると共に、光軸から離間することによって撮影測定誤差を比較的多く含む相互間距離（撮影測定値）については積極的にバンドル調整（光束調整）をおこなうように基準体モデルを画成することができるから、更に精度の高い外部標定要素を効率良く得ることができる、優れた基準体モデルを画成することができる。
【００３１】
また、本発明の第８の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１乃至第７の態様のいずれか一の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図５に示すように、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１が配置される床面１６に複数の床面基準マーク１６ｂを備え；ステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄは、複数の床面基準マーク１６ｂをステレオ撮影するように構成され；基準体情報画成部１２は、複数の床面基準マーク１６ｂのステレオ画像２０（図１０参照）に基づいて測定対象物１が配置される床面１６の情報を３次元計算空間Ｖ（図１参照）において一の平面（基準平面）１０６（図１参照）の情報として基準体モデル１０２（図１参照）に組み込んで画成するように構成される。
【００３２】
このように構成することにより、３次元計測システム１０は、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１が配置される床面１６に複数の床面基準マーク１６ｂを備える。また、３次元計測システム１０が備えるステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄは、複数の床面基準マーク１６ｂをステレオ撮影するように構成される。また、３次元計測システム１０が備える基準体情報画成部１２は、複数の床面基準マーク１６ｂのステレオ画像２０ａ、２０ｂ（図１０参照）に基づいて測定対象物１が配置される床面１６の情報を３次元計算空間Ｖ（図１参照）において一の平面（基準平面）１０６（図１参照）の情報として基準体モデル１０２（図１参照）に組み込んで画成することができる。
【００３３】
このため、本態様の３次元計測システムが画成する基準体モデルは３次元計測の計測基準面として用いることができる基準平面の情報を有してステレオ撮影部の外部標定をおこなうことができるから、３次元計測システムが画成する３次元計測座標系は基準平面の情報を有することができる。このため、例えば、３次元計測座標系の座標変換をおこなうことにより、３次元計測座標系は基準平面上に原点を有する３次元座標系とすることができるから、複数の３次元計測の計測結果を同一の基準平面を計測基準面とする３次元計測座標系における３次元計測結果の情報として正規化することができる。このため、比較統計が容易な、更に情報価値の高い３次元計測結果を得ることができる。
【００３４】
また、本発明の第９の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１乃至第８の態様のいずれか一の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図９に示すように、３次元計測部１４は、３次元計算空間Ｖ（又は対応する３次元計測空間Ｒ）（図１参照）において測定対象物１が含まれる検出処理限定空間２１を設定する検出処理限定空間設定部１４ａ（図７参照）を有し、検出処理限定空間設定部１４ａは、一対のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上での対応点検出処理（ステレオマッチング処理）をおこなう範囲を検出処理限定空間２１内に限定Ａ０２（図１５参照）するように構成される。
【００３５】
このように構成することにより、３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４は、３次元計算空間Ｖ（又は対応する３次元計測空間Ｒ）（図１参照）において測定対象物１が含まれる検出処理限定空間２１を設定する検出処理限定空間設定部１４ａ（図７参照）を有する。また、検出処理限定空間設定部１４ａは、一対のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上での対応点検出処理（ステレオマッチング処理）をおこなう範囲を検出処理限定空間２１内に限定Ａ０２（図１５参照）することができる。
【００３６】
このため、応分の情報処理時間を要する対応点検出処理（ステレオマッチング処理）の処理対象範囲を検出処理限定空間内に限定することができるから、対応点検出処理の情報処理時間を短縮して迅速に３次元計測をおこなうことができる。
【００３７】
また、本発明の第１０の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第９の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図９に示すように、検出処理限定空間設定部１４ａ（図７参照）は、ステレオ撮影部１１（図１参照）が撮影した測定対象物１のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の２次元平面空間において対応点検出処理（ステレオマッチング処理）をおこなう範囲を限定Ａ０２（図１５参照）するように構成され、ステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の検出処理限定空間２１に対応する範囲以外の部分２２を単色で塗りつぶして対応点検出処理をおこなう範囲を検出処理限定空間２１内に限定Ａ０２するように構成される。
【００３８】
このように構成することにより、３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４が有する検出処理限定空間設定部１４ａ（図７参照）は、ステレオ撮影部１１が撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂ上に測定対象物１が投影された、ステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の２次元平面空間において対応点検出処理（ステレオマッチング処理）をおこなう範囲を限定Ａ０２（図１５参照）することができる。また、検出処理限定空間設定部１４ａは、ステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の検出処理限定空間２１に対応する範囲以外の部分２２を単色で塗りつぶして対応点検出処理をおこなう範囲を検出処理限定空間２１内に限定Ａ０２することができる。
【００３９】
このため、３次元計算空間を一対のステレオ画像上に投影した２次元平面上において対応点検出処理（ステレオマッチング処理）をおこなうことで、対応点検出処理を更に迅速におこなうことができる。また、検出処理限定空間以外の部分をステレオ画像上の２次元平面上において単色で塗りつぶすことで、対応点検出処理における誤検出を確実に防止して、対応点検出処理を更に迅速におこなうことができる。
【００４０】
また、本発明の第１１の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１乃至第１０の態様のいずれか一の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図１０に示すように、３次元計測システム１０は、外部標定要素算出Ｓ０４（図１２参照）時からの３次元計測空間Ｒ（図１参照）におけるステレオ撮影部１１の位置変動２９を検出Ｍ０１（図１４参照）する撮影位置変動検出部１５（図７参照）を備え、撮影位置変動検出部１５は、ステレオ撮影部１１が外部標定要素算出Ｓ０４後に得たステレオ画像２０ａ、２０ｂと、ステレオ撮影部１１が外部標定要素算出Ｓ０４時に得たステレオ画像２０ａ、２０ｂとを比較することで、３次元計測空間Ｒにおけるステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出Ｍ０１するように構成される。
【００４１】
このように構成することにより、３次元計測システム１０は、外部標定要素算出Ｓ０４時からの３次元計測空間Ｒ（図１参照）におけるステレオ撮影部１１の位置変動２９を検出Ｍ０１（図１４参照）する撮影位置変動検出部１５（図７参照）を備える。また、撮影位置変動検出部１５は、ステレオ撮影部１１が外部標定要素算出Ｓ０４後に得たステレオ画像２０ａ、２０ｂと、ステレオ撮影部１１が外部標定要素算出Ｓ０４時に得たステレオ画像２０ａ、２０ｂとを比較することで、３次元計測空間Ｒにおけるステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出Ｍ０１することができる。
【００４２】
このため、本態様の３次元計測システムは、撮影位置変動検出部により、外部標定要素算出時と比較してステレオ撮影部が位置変動を生じているか否かを検出して把握することができるから、外部標定要素算出時におけるステレオ撮影部の定位状態を維持して精度良く３次元計測をおこなうことができる。
【００４３】
また、本発明の第１２の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１１の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図１０に示すように、ステレオ撮影部１１は、位置変動検出ターゲットマーク１７ａが貼付された支持部１７に固定されて支持されるように構成されて位置変動検出ターゲットマーク１７ａをステレオ撮影するように構成され、撮影位置変動検出部１５（図７参照）は、ステレオ撮影部１１が撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の位置変動検出ターゲットマーク１７ａの位置を外部標定要素算出Ｓ０４（図１２参照）時と外部標定要素算出Ｓ０４後とで比較してステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出Ｍ０１（図１４参照）するように構成される。
【００４４】
このように構成することにより、位置変動検出ターゲットマーク１７ａが貼付された支持部１７に固定されて支持されたステレオ撮影部１１は、位置変動検出ターゲットマーク１７ａをステレオ撮影することができる。また、撮影位置変動検出部１５（図７参照）は、ステレオ撮影部１１が撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の位置変動検出ターゲットマーク１７ａの位置（画像上の位置）を外部標定要素算出Ｓ０４時と外部標定要素算出Ｓ０４後とで比較してステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出Ｍ０１（図１４参照）することができる。
【００４５】
このため、撮影位置変動検出部はステレオ撮影部を固定して支持する支持部に貼付された位置変動検出ターゲットマークを監視基準点として、ステレオ撮影部が撮影するステレオ画像上において、外部標定要素算出時からのステレオ撮影部の位置変動の有無を検出して把握することができるから、外部標定要素算出時におけるステレオ撮影部の定位状態を維持して精度良く３次元計測をおこなうことができる。
【００４６】
また、本発明の第１３の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１１又は第１２の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図１０に示すように、ステレオ撮影部１１は、測定対象物１（図５参照）が配置される床面１６上の床面基準マーク１６ｂを撮影するように構成され、撮影位置変動検出部１５（図７参照）は、ステレオ撮影部１１が撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の床面基準マーク１６ｂの位置を外部標定要素算出Ｓ０４時と外部標定要素算出Ｓ０４後とで比較してステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出Ｍ０１（図１４参照）するように構成される。
【００４７】
このように構成することにより、ステレオ撮影部１１は、測定対象物１（図５参照）が配置される床面１６上の床面基準マーク１６ｂを撮影することができる。また、撮影位置変動検出部１５（図７参照）は、ステレオ撮影部１１が撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の床面基準マーク１６ｂの位置（画像上の位置）を外部標定要素算出Ｓ０４時と外部標定要素算出Ｓ０４後とで比較してステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出Ｍ０１（図１４参照）することができる。
【００４８】
このため、撮影位置変動検出部は測定対象物が配置される床面上の床面基準マークを監視基準点として、ステレオ撮影部が撮影するステレオ画像上において、外部標定要素算出時からのステレオ撮影部の位置変動の有無を検出して把握することができるから、外部標定要素算出時におけるステレオ撮影部の定位状態を維持して精度良く３次元計測をおこなうことができる。
【００４９】
また、本発明の第１４の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１乃至第１３の態様のいずれか一の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図１１に示すように、３次元計測部１４は、測定対象物１が撮影された一のステレオ画像２７から測定対象物１が含まれていない他のステレオ画像２８を差し引くことで、測定対象物１の背景９を除去Ａ０３（図１５参照）する背景除去部１４ｂ（図７参照）を有する。
【００５０】
このように構成することにより、３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４が有する背景除去部１４ｂ（図７参照）は、測定対象物１が撮影された一のステレオ画像２７から背景９が撮影された測定対象物１が含まれていない他のステレオ画像２８を差し引くことで、測定対象物１の背景９を除去Ａ０３（図１５参照）することができる。
【００５１】
このため、本態様の３次元計測システムは、測定対象物が撮影された一のステレオ画像から測定対象物が含まれていない他のステレオ画像を差し引いて背景を除去することで、対応点検出処理（ステレオマッチング処理）の負担となる背景を除去することができるから、迅速かつ効率的に３次元計測をおこなうことができる。
【００５２】
また、本発明の第１５の態様に係る３次元計測システムは、本発明の第１乃至第１４の態様のいずれか一の態様に係る３次元計測システムにおいて、例えば、図９に示すように、３次元計測部１４は、前処理部１４ｃ１（図８参照）と詳細処理部１４ｃ２（図８参照）とを有するステレオマッチング処理部１４ｃ（図７参照）を有し、ステレオマッチング処理部１４ｃは、前処理部１４ｃ１でマッチング判定された詳細マッチング処理範囲（詳細検出処理限定空間）２１ａ内を処理対象として詳細処理部１４ｃ２で詳細マッチング処理Ａ０８（図１５参照）をおこなうように構成される。
【００５３】
このように構成することにより、３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４は、前処理部１４ｃ１（図８参照）と詳細処理部１４ｃ２（図８参照）とを有するステレオマッチング処理部１４ｃ（図７参照）を有する。また、ステレオマッチング処理部１４ｃは、前処理部１４ｃ１でマッチング判定された詳細マッチング処理範囲（詳細検出処理限定空間）２１ａ内を処理対象として詳細処理部１４ｃ２で詳細マッチング処理Ａ０８（図１５参照）をおこなうことができる。
【００５４】
このため、本態様の３次元計測システムは、３次元計測における最大の情報処理時間を占める詳細マッチング処理の処理対象範囲を、比較的迅速におこなうことができる第１のマッチング処理である前処理マッチングによってマッチング判定された詳細マッチング処理範囲（詳細検出処理限定空間）内に限定して詳細マッチング処理をおこなうことで、詳細マッチング処理の情報処理時間を抑制して、迅速かつ効率的に３次元計測をおこなうことができる。
【００５５】
また、本発明の第１６の態様に係る測定対象物を３次元計測する方法は、例えば図１２に示すように、測定対象物１（図１参照）の全体をカバーする基準体２（図１参照）の一部を構成する、３次元計測空間Ｒ（図１参照）における複数の基準マーク４（図１参照）の３次元座標値ｇ（図１参照）及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓ（図１参照）の計測基準値ｇ、ｓが予め把握された複数の基準マーク４を有するサブ基準体３（図１参照）を３次元計測空間Ｒ内に提供するステップ（Ｓ０１）と；３次元計測空間Ｒにおいてサブ基準体３を複数方向からステレオ撮影してステレオ画像２０（図９参照）を得るステップ（Ｓ０２）と；ステレオ撮影して得たステレオ画像２０に基づくサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの撮影測定値ｆ、ｍ（図１参照）と予め把握されたサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの基準計測値ｇ、ｓとを含む、基準体２の３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２（図１参照）を３次元計算空間Ｖ（図１参照）中に一体として画成するステップ（Ｓ０３）と；画成するステップ（Ｓ０３）で画成された基準体モデル１０２を用いてステレオ撮影の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を外部標定法により算出するステップ（Ｓ０４）と；外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）が算出されたステレオ撮影により測定対象物１を撮影して測定対象物１を３次元計測するステップ（Ｓ０５）とを備え；３次元計測空間Ｒは、サブ基準体３及び測定対象物１を現実に設置して３次元計測をおこなう実空間Ｒであり；３次元計算空間Ｖは、３次元計測空間Ｒに対応する、ステレオ撮影の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の外部標定法による算出をおこなうための仮想空間Ｖである。
【００５６】
このように構成することにより、測定対象物１（図１参照）の全体をカバーする基準体２（図１参照）の一部を構成する、３次元計測空間Ｒ（図１参照）における複数の基準マーク４（図１参照）の３次元座標値（基準計測値）ｇ（図１参照）及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓ（図１参照）が予め把握された複数の基準マーク４を有するサブ基準体３（図１参照）を３次元計測空間Ｒ内に提供することができる（Ｓ０１）。また、３次元計測空間Ｒにおいてサブ基準体３を複数方向からステレオ撮影してステレオ画像２０ａ、２０ｂを得ることができる（Ｓ０２）。また、ステレオ撮影して得たステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づく、サブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇの撮影測定値ｆ（図１参照）及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの撮影測定値ｍ（図１参照）と、予め把握されたサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓとを含む、基準体２の３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２（図１参照）を３次元計算空間Ｖ（図１参照）中に一体として画成することができる（Ｓ０３）。また、画成するステップ（Ｓ０３）で画成された基準体モデル１０２を用いてステレオ撮影の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を外部標定法により算出することができる（Ｓ０４）。また、外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）が算出されたステレオ撮影により測定対象物１を撮影して測定対象物１を３次元計測することができる（Ｓ０５）。
【００５７】
このため、本態様の測定対象物を３次元計測する方法は、基準体の一部を構成する、即ち、基準体よりも小型のサブ基準体をステレオ撮影して得たステレオ画像並びにサブ基準体を予め基準計測して得た基準計測値に基づいて、３次元計測空間において測定対象物の全体をカバーする基準体に対応し、３次元計算空間において空間前方交会法の共面条件に従う、サブ基準体の撮影測定値の情報と基準計測値の情報とを含む、一の数値解析モデルである基準体モデルを３次元計算空間に一体として画成すると共に、基準体モデルを用いてステレオ撮影を精度良く外部標定して測定対象物の３次元計測を精度良くおこなうことができるから、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える３次元計測システムを小型に設けることができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明による３次元計測システム及び３次元計測方法によれば、外部標定の容易なステレオ撮影による３次元計測システム及び３次元計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る３次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る３次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る３次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態に係る３次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の第１乃至第３の実施の形態に係る３次元計測システムの配置の例を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の第４の実施の形態に係る３次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の第１乃至第４の実施の形態に係る３次元計測システムの構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の第１乃至第４の実施の形態に係る３次元計測システムが備える３次元計測部の詳細構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第１乃至第４の実施の形態に係るステレオマッチング処理限定空間の設定の例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１乃至第４の実施の形態に係るステレオ撮影部の位置変動の検出の例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１乃至第４の実施の形態に係る背景の除去処理の例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、本発明の第５の実施の形態に係る測定対象物を３次元計測する方法を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る測定対象物を３次元計測する方法における３次元計測をセットアップする方法を更に詳細に示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る測定対象物を３次元計測する方法を更に詳細に示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第５の実施の形態に係る測定対象物を３次元計測する方法におけるステレオマッチング処理方法を更に詳細に示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明の第１乃至第５の実施の形態に係る３次元計測におけるステレオ撮影の外部標定を説明する図である。
【図１７】図１７は、従来の３次元計測を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００６１】
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る３次元計測システムを詳細に説明する。なお、本実施の形態の３次元計測システム１０の全体の構成の説明は、後に図７、図８及び図１２を参照して詳しく説明する。本実施の形態の３次元計測システム１０（図７参照）は、測定対象物１である人体の全体をカバーする基準体２の一部を構成する、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃ（以下、３個のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃを個別に区別する必要がないときは、単にサブ基準体３という）を複数（例えば、３個）備える。即ち、サブ基準体３は、測定対象物１の一部をカバーする。基準体２が測定対象物１の全体をカバーするとは、典型的には、測定対象物１の全体が占める空間よりも大きな空間によって測定対象物１を完全に包含することをいうが、本明細書では、必ずしも測定対象物１の全体が占める空間を完全に包含している場合のみに限定されるものではなく、測定対象物１の主要部（測定をすべき部分）を包含していればよく、その意味で測定対象物１の一部が占める空間を包含している場合もいうものとする。例えば、測定対象物１である人体の胴体の部分を測定したい場合には、両手を広げた人物の両手部分を包含していなくとも、基準体２は、測定対象物１である人体の全体をカバーしているものというものとする。
【００６２】
ステレオ撮影を用いた３次元計測システム１０において、ステレオ撮影部１１の外部標定をおこなう場合には、外部標定に用いる基準体２の内側の空間と外側の空間との間では線形性が保たれるわけではない（非線形である）。このため、原則的には、測定対象物１の全体が占める空間を完全に包含する基準体２を用いて外部標定をおこなうものとするとよい。しかしながら、例外的には、ステレオ撮影部１１の外部標定の精度が大きく損なわれることのない限度の範囲内において、測定対象物１の大部分が占める空間を包含する基準体２を用いて外部標定をおこなう場合にも３次元計測が有効である場合も存在する。このような場合には、基準体２は測定対象物１の全体を実質的にカバーしているものということができる。
【００６３】
例えば、原則に沿って、測定対象物１である一の人物の全体をカバーする基準体２を用いてステレオ撮影部１１の外部標定をおこなうことができる。この場合において、例えば、一の人物よりも身長、肩幅が大きな他の人物をそのまま３次元計測する場合も存在し得る。また、この場合に、基準体２では、身長、肩幅が大きい他の人物の全体をカバーすることができない場合も存在し得る。この場合にも、ステレオ撮影部１１の外部標定の精度が大きく損なわれることのない限度の範囲内において、例外的に、当初の外部標定がおこなわれたままの状態で有効な３次元計測をおこなうことができる場合も存在する。このような場合には、身長、肩幅が大きな他の人物に対しては、基準体２は、身長、肩幅が大きな他の人物の大部分を占める空間を包含する基準体２であるものということができる。このような基準体２を用いて、測定対象物１である身長、肩幅が大きな他の人物の全体を実質的にカバーして、有効な外部標定をおこなうことができる場合も存在するものということができる。
【００６４】
図１に示す本実施の形態の３次元計測システム１０では、３次元計測空間Ｒにおいて、現実に、複数（例えば、３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃを鉛直方向に積み重ねて、ステレオ撮影部１１の外部標定をおこなうように設けられている。即ち、本実施の形態の３次元計測システム１０では、基準体２は、３次元計測空間Ｒにおいて複数（例えば、３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃを積み重ねて設けられる。複数のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃは、各々、測定対象物１である人体の一部をカバーすると共に、複数のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが集合して測定対象物１である人体の全体をカバーするように、例えば、一辺が７０ｃｍの立方体として設けられている。
【００６５】
後に詳述するように、複数のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃは、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの各々が有する基準マーク４をステレオ撮影部１１に提示して、ステレオ撮影部１１が基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇの撮影測定値ｆを得るためのステレオ画像２０ａ、２０ｂ（図９参照）を撮影することができるように設けるものとすればよい。本実施の形態のサブ基準体３の外形寸法は、一辺が７０ｃｍの立方体に限られるものではなく、これより大きなものであっても、あるいは小さなものであってもよく、また、サブ基準体３の外形は、立方体であっても、直方体であっても、６角柱であっても、あるいは８角柱であってもよい。
【００６６】
例えば、サブ基準体３が立方体として設けられる場合には、前後及び左右方向における設置方向の区別をおこなうことなく測定対象物１である人体をカバーすることができるから、容易に取り扱うことができる。あるいは、サブ基準体３が直方体として設けられる場合には、前後方向に短く、左右方向に幅広い、測定対象物１である人体を、直方体の短辺方向と長辺方向とで過不足なくカバーすることができる。あるいは、サブ基準体３を６角柱又は８角柱として設ける場合には、より多くの側面に設けることができる、より多くの基準マーク４を有してステレオ撮影部１１に提示することができるから、より多くの基準マーク４の情報に基づいて、より精度良くステレオ撮影部１１の外部標定をおこなうことができる。
【００６７】
小型に設けられた複数（例えば、３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの各々は、中空かつ軽量に設けられ、３次元計測システム１０の外部標定をおこなう標定者が、例えば、子ども、女性であっても、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃを両手で把持して移動する等の取り扱いが容易となるように設けるものとするとよい。このように設けると、従来の基準体２００（図１７参照）と比較して、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの寸法形状の変動の他の原因となり得る外力の負荷を防ぐための丁寧な取り扱いを容易におこなうことができる効果を奏する。
【００６８】
一の実施の形態では、複数（例えば、３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃは、相互に対応する大小関係を有する寸法形状に設けられ、例えば、入れ子形状、（引き伸ばし、収縮が可能な）テレスコープ形状等として、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの３次元計測空間Ｒへの搬入時あるいはサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの収納／保管時にかさばらないように設けるものとするとよい。この場合には、複数のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの各々の基準マーク４を有することのない底面（あるいは上面）に開口を設けることで、入れ子形状、テレスコープ形状等としてサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃを設けることができる。
【００６９】
本実施の形態の複数（例えば、３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの各々の側面には、側面の四隅に、ステレオ撮影部１１の外部標定に用いるための基準マーク４が図示の通り各４枚貼付けられて設けられている。本実施の形態のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが有する基準マーク４は、カラーコードターゲット４として設けられている。基準マーク４をカラーコードターゲット４として設けることにより、カラーコードターゲット４に含まれる、基準位置を示すための基準マーク、色彩基準を示すための基準色マーク、カラーコードターゲット４を個別に識別するためのカラーコードマーク等の複数の情報をステレオ撮影部１１が撮影するステレオ画像２０上で同時に判別して、カラーコードターゲット４が示す基準位置、内部標定に用いる色彩情報、固有の識別情報を同時に把握することができる。
【００７０】
なお、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが有する基準マーク４は、ステレオ撮影部１１で撮影したステレオ画像２０上で３次元計測空間Ｒにおける一点の３次元空間座標値を特定して判別することができればよいから、より単純に、例えば、交差するストライクマーク、白抜き円形、黒塗り円形のような基準点の３次元的な位置が明確に把握できる模様として設けるものとしてもよい。また、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの各々の側面並びに各基準点を個別に識別するために、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの各々の側面の所定の位置に、六角形、白十字、菱形、数字、黒塗り四角形、斜線入り四角形、格子線入り四角形等の識別のための模様を表示するように設けてもよい。基準マーク４は、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃに基準マーク４が印刷されたシールを貼付けることにより設けることができる他、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃに直接基準マーク４を吹き付け塗装／印刷をおこなって設けるものとしてもよい。
【００７１】
本実施の形態のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが有する基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓは、３次元計測システム１０内の３次元計測空間Ｒにサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが設置（提供／搬入）される前に、予め基準計測されて把握される。基準計測は、後に詳述する３次元計測システム１０が備える標定要素算出部１３（図７参照）がおこなう外部標定並びに外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）（図１６参照）のバンドル調整（光束調整）をおこなう際の基準値１１０を決定する重要な計測といえる。基準計測は、３次元計測の計測精度に影響を与えることから、３次元計測に求められる計測精度と同等以上の計測精度を有しておこなうものとするとよい。基準計測の方法は、例えば、接触式の３次元形状測定機を用いておこなわれてもよいし、あるいは基準とすべき計測精度を有するように調整管理されたステレオ撮影による３次元計測システムを用いておこなわれてもよい。
【００７２】
基準計測は本実施の形態の複数（例えば、３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの各々が有する複数（例えば、１６個）の基準マーク４に対して個別におこなわれて把握される。例えば、一のサブ基準体３ａの一の側面が有する４個の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び４個の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓは４個の基準マーク４の内の任意に定められた一の基準マーク４を計測基準点として計測されて把握される。一のサブ基準体３ａの一の側面が有する４個の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は４個の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの情報は、後に詳述する基準値１１０としてステレオ撮影部１１の外部標定及びバンドル調整（光束調整）に用いることができる。基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの基準計測は、サブ基準体３の同一側面上に存在する複数の基準マーク４の相互間について基準計測がされる他、サブ基準体３の同一側面上に存在しない（異なる側面上に存在する）複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓについても基準計測がされて、その相互間距離ｓが把握される。即ち、例えば１６個の基準マークを有するサブ基準体の場合、相互間距離ｓは最大で１２０通り（１６Ｃ２通り）存在することになる。
【００７３】
一方で、一のサブ基準体３ａが有する基準マーク４と、他のサブ基準体３ｂ、３ｃが有する基準マーク４との間の相互間距離は基準計測されることがない。それらの間の相互間距離はサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの積み重ね方によって変動するものであり、後に詳述するステレオ撮影部１１の外部標定の基準値として用いられることはない。即ち、一のサブ基準体３ａが有する基準マーク４と、他のサブ基準体３ｂ、３ｃが有する基準マーク４との間の相互間距離の情報はステレオ撮影部１１の外部標定において不問とされる。このため、複数（例えば、３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃを積み重ねて３次元計測空間Ｒに配置する際の積み重ねの配置精度等が厳密に管理されることはない。
【００７４】
本実施の形態の３次元計測システム１０では、以上に説明したサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃを鉛直方向に積み重ね、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの集合によって構成される、測定対象物１である人体の全体をカバーする基準体２をステレオ撮影部１１で撮影して、一のステレオ撮影部１１を外部標定するための一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂを得るように設けられている。このため、一のステレオ撮影部１１は、一のサブ基準体３ａの一の側面の四隅に貼付けられて設けられた４個の基準マーク４の３倍の数に当たる１２個の基準マーク４を同時に撮影して一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上に写像することができる。
【００７５】
本実施の形態の３次元計測システム１０が備えるステレオ撮影部１１について説明する。ステレオ撮影部１１は所定の基線長ｌ（スモール・エル）だけ上下方向に離間して２つの超広角（広画角）に設けられた光学レンズ系（レンズ群）の後側主点（像側主点）Ｏ１、Ｏ２（図１６参照）を有するステレオ撮影装置として設けられている。即ち、ステレオ撮影部１１が有する第１の光学レンズ系の後側主点Ｏ１は、第１の（上側の）ステレオ画像２０ａから焦点距離ｃだけ離れて位置するように設けられ、第２の光学レンズ系の後側主点Ｏ２は、第２の（下側の）ステレオ画像２０ｂから焦点距離ｃだけ離れて位置するように設けられている。このように構成された一のステレオ撮影部１１により、第１のステレオ画像２０ａ及び第２のステレオ画像２０ｂにより構成される一組のステレオ画像２０を得ることができる。なお、ステレオ撮影部１１は、サブ基準体３を撮影する場合には、サブ基準体３それぞれの少なくとも２つの隣り合う側面が含まれるようにステレオ撮影を行うものとするとよい。このようにステレオ撮影を行う場合には、サブ基準体３の２つの隣り合う側面を一のステレオ撮影部１１で一括してステレオ撮影することができるから、サブ基準体３の２つの隣り合う側面が有する複数の基準マーク４を相互により高い整合性を有して撮影測定することができる。
【００７６】
ここで、図１６を参照して、ステレオフォトグラメトリにおける外部標定について説明する。ステレオフォトグラメトリの空間前方交会法によれば、３次元計測空間Ｒに対応する仮想空間である３次元計算空間Ｖは、ステレオ撮影部１１の第１の後側主点Ｏ１上に原点を有するものと定義することができる。この際、ステレオ撮影部１１の第１及び第２の後側主点Ｏ１、Ｏ２と、第１及び第２のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の基準マーク４の（画像の）座標位置ｐ１、ｐ２と、前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）とは、一の平面Ｏ１Ｏ２ｐ１ｐ２Ｐを形成する共面条件を満たす。このため、３次元計算空間Ｖにおいて第１及び第２のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の基準マーク４の座標位置ｐ１（ｘ１，ｙ１，−ｃ）、ｐ２（ｘ２，ｙ２，−ｃ）を３次元計算空間Ｖに投影することで前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を画成することができる。
【００７７】
他方、３次元計測空間Ｒにおいて、サブ基準体３が有する複数の基準マーク４については、前述のように、予めおこなわれる基準計測により複数の３次元座標値（基準計測値）ｇ（Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ））及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓが把握されている。
【００７８】
更に、３次元計算空間Ｖにおける前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）（撮影測定値ｆ）と３次元計測空間Ｒにおける３次元座標値Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）（基準計測値ｇ）とは相互に対応して一致する。このため、３次元計算空間Ｖにおける前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）並びに３次元計測空間Ｒにおける３次元座標値Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて、ステレオ撮影部１１の第１及び第２の後側主点Ｏ１（原点Ｏ）、Ｏ２の３次元計測空間Ｒにおける３次元座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を各々外部標定することができる。同様に、第１及び第２のカメラの光軸方向（ω，φ，κ）を３次元計算空間Ｖにおける前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）並びに３次元計測空間Ｒにおける３次元座標値Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて各々外部標定することができる。
【００７９】
ステレオ撮影部１１が有する第１のカメラに関する３次元計算空間Ｖにおける第１のステレオ画像２０ａ上の座標点ｐ１（ｘ１，ｙ１，−ｃ）と前方交会点Ｐ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）（（ｘ，ｙ，ｚ））との座標変換の関係式を式（１）に示す。また、第２のカメラに関する３次元計算空間Ｖにおける第２のステレオ画像２０ｂ上の座標点ｐ２（ｘ２，ｙ２，−ｃ）と前方交会点Ｐ（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）（（ｘ，ｙ，ｚ））との座標変換の関係式を式（２）に示す。例えば、式（１）及び式（２）の左辺には、サブ基準体３の基準計測により得られる既知の基準計測値（３次元座標値）ｇを入力するものとするとよい。この場合に、式（１）及び式（２）の右辺は、一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の座標点ｐ１、ｐ２の既知の座標値の情報を含む、撮影測定値（３次元座標値）ｆ（前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ））に相当する。式（１）及び式（２）の右辺（撮影測定値（３次元座標値）ｆ）は差し当たり代数を用いて表された未知数であるが、後に詳述する標定要素算出部１３がおこなう外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の算出Ｓ０４により、（例えば、最小二乗法を用いて）その値が定められる。このため、式（１）及び式（２）は、基準計測値（３次元座標値）ｇと撮影測定値（３次元座標値）ｆとの関係を代数モデルを用いて表した、３次元数値解析モデルであるものといえる。
【００８０】
【数１】
2013079854.tif 000003
【００８１】
なお、測定対象物１の全体をカバーする基準体２に対応して、一体として画成される３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２は、式（１）及び式（２）の形式で表現される代数モデルを用いて構成される（表現される）ものに限られない。一体として画成される３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２は、基準計測値（３次元座標値ｇ及び／又は基準尺ｓ）と撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）とが空間前方交会法における共面条件を構成することを表現する、あらゆる任意の表現に基づく代数モデルを要素モデルとして含んで画成することができる。
【００８２】
図１に戻って、３次元計測システム１０が備える基準体情報画成部１２（図７参照）がおこなう基準体モデル１０２の画成について説明する。ステレオ撮影部１１によりステレオ撮影されたサブ基準体３が有する基準マーク４の画像は、２枚のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の座標点（値）ｐ１、ｐ２として基準体情報画成部１２により把握することができる。基準体情報画成部１２は、２枚のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の座標点（値）ｐ１、ｐ２に位置するサブ基準体３の基準マーク４の画像を、前述の空間前方交会法における共面条件に基づいて、３次元計算空間Ｖに投影して、ステレオ撮影に基づく３次元座標値（撮影測定値）ｆ（前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ））に標定点１０４を画成する。３次元計算空間Ｖは、前述の通り、基準体情報画成部１２がステレオ撮影部１１の第１の後側主点Ｏ１上に原点Ｏを有するように仮想的に画成する、後に詳述する標定要素算出部１３が外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出するための仮想計算空間である。
【００８３】
このようにして、基準体情報画成部１２は、本実施の形態において複数（３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの集合が構成する、測定対象物１の全体をカバーする基準体２が一のステレオ撮影部１１に提示する、複数（１２個）の基準マーク４を、一のステレオ撮影部１１が撮影した２枚一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の複数（１２）の対の座標点（値）ｐ１、ｐ２として把握することができる。また、基準体情報画成部１２は、２枚一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の複数（１２）の対の座標点（値）ｐ１、ｐ２に位置するサブ基準体３の基準マーク４の画像を、前述の空間前方交会法における共面条件に基づいて、３次元計算空間Ｖに投影して、ステレオ撮影に基づく複数（１２点）の３次元座標点（値）（撮影測定値ｆ）（前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ））に標定点１０４を画成する。
【００８４】
ここで、図５を参照して、本実施の形態の３次元計測システム１０が備える複数のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄを用いた測定対象物１の全周に渡る同時ステレオ撮影について説明する。３次元計測システム１０は、測定対象物１を取り囲むように複数（４台（４ユニット））のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄを備えて設けられている。また、３次元計測システム１０は、測定対象物１の全周に配置された複数（４台（４ユニット））のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄが測定対象物１を同期して同時に撮影（撮影開始及び撮影停止）するように制御をおこなう撮影同期部１１ｅを備えて設けられている。
【００８５】
このように、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の全周にステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄを複数配置することにより、一回の撮影で測定対象物１の全周を同時に３次元計測することができる。このため、人体のように長時間静止していない、例えば、レーザを用いた３次元形状測定が困難な測定対象物１であっても、同期して撮影する複数のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄを用いて測定対象物１の全周に渡って同時に（瞬時にあるいは連続して）撮影をおこなうことで、容易に測定対象物１の全周に渡るステレオ画像２０ａ、２０ｂ（図９参照）（図９は一のステレオ撮影部１１により得られる一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂのみを示す）を得ることができる。このため、測定対象物１の全体の３次元形状を欠落や齟齬を含むことなく３次元計測することができる。なお、測定すべき部分が測定対象物１である人体の全周でないとき、例えば、背面（背中）の情報が不要であるときは、ステレオ撮影部１１ａ、１１ｂ、１１ｄの３台のみにより３次元計測をおこなうものとしてもよい。
【００８６】
測定対象物１が、ステレオマッチングの難しい、特徴点の少ない被写体である場合には、プロジェクタ等の投影機（不図示）によってランダムパターン等の模様を測定対象物１に投影して、ステレオマッチングに用いるためのステレオ画像２０ａ、２０ｂを撮影するとよい。このように設けると、測定対象物１にはステレオマッチングに用いることができる特徴点を有するランダムパターン等の模様が投影されて付与されるので、ステレオ画像２０ａ、２０ｂを用いたステレオマッチングを容易とすることができる。
【００８７】
また、この場合には、ステレオマッチングに用いるためのランダムパターン等の模様が投影されて撮影されたステレオ画像２０ａ、２０ｂとは別に、３次元計測結果に後にテクスチャとして貼り付けることができる測定対象物１の本来のテクスチャ画像（不図示）を撮影しておくとよい。このように設けると、撮影された測定対象物１本来のテクスチャ画像を後に３次元計測結果に貼り付けることができるから、測定対象物１本来のテクスチャ情報を有する一方で、プロジェクタ等の投影機により測定対象物１に投影された特徴点に基づいて精度良くステレオマッチングされた、優れた３次元計測結果を得ることができる。なお、プロジェクタ等の投影機は、ステレオ画像２０ａ、２０ｂを撮影する際には測定対象物１にランダムパターン等の模様を投影する一方で、測定対象物１の本来のテクスチャ画像を撮影する際にはランダムパターン等の模様の投影を停止して、均一な照明光を測定対象物１に投影するように切り替えることができる、一の投影機として設けるものとするとよい。
【００８８】
本実施の形態の３次元計測システム１０は、各々基線長ｌ（スモール・エル）だけ離間する超広角の光学レンズ群を有するステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄを備え、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの全周に貼付けられた多数（４８個）の基準マーク４の全てを同期して同時にステレオ撮影し、一対のステレオ画像２０ａ、２０ｂを複数得ることができるように設けられている。なお、ステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄの台数（ユニット数）は本実施の形態に示すように４台（４ユニット）に限られるものではなく、更にステレオ撮影部１１の台数を増やして更に綿密な３次元計測をおこなうものとしてもよい。
【００８９】
３次元計測システム１０が備える撮影同期部１１ｅは、複数（４台（４ユニット））のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄが測定対象物１を同時に撮影開始及び撮影終了することができるように、同期精度の高いトリガー信号をステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄに送信して撮影を制御するように設けるものとするとよい。
【００９０】
あるいは、撮影同期部１１ｅは、ステレオ画像２０ａ、２０ｂに同期精度の高いタイミング信号を随時記録して、後に同一のタイミング信号が記録された複数のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄにより撮影された複数のステレオ画像２０ａ、２０ｂを抽出することができるように設けるものとするとよい。このように設けると、複数のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄにより連続撮影（動画撮影）された一連の連続する（動画を構成する）ステレオ画像２０ａ、２０ｂの中から、指定する時点で同時に撮影された所望の複数（例えば、４組８枚）のステレオ画像２０ａ、２０ｂを遡って抽出することができる。撮影同期部１１ｅは、複数のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄが同期して同時に撮影を開始（および終了）することができるようにコントロールする、いわゆる電子レリーズ装置として構成することができる。
【００９１】
再び図１に戻って、本実施の形態の複数（例えば、３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが有する多数（４８個）の基準マーク４の全周に渡るステレオ同時撮影について説明する。本実施の形態の３次元計測システム１０では、３個のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃがその全周に有する４８個の基準マーク４の全てを４台（４ユニット）のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄで同時に撮影して４組８枚のステレオ画像２０ａ、２０ｂを得ることができる。また、基準体情報画成部１２により、４組８枚のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の９６個の基準マーク４の画像の座標点（値）ｐ１、ｐ２に基づいて、前述の空間前方交会法の共面条件に従って、３次元計算空間Ｖの４８点の３次元座標点（値）（撮影測定値ｆ）（前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ））に標定点１０４を画成することができる。
【００９２】
基準体情報画成部１２は、また、画成する（４８点の）標定点１０４に３次元計測空間Ｒにおける基準計測により得られたサブ基準体３の基準マーク４の基準測定値（３次元座標値）ｇ（Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ））の情報を基準値１１０の情報として付加するように設けられている。このため、後に詳述する標定要素算出部１３は、本実施の形態において４８点の標定点１０４が有する基準マーク４の撮影測定値（３次元座標値）ｆ（前方交会点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ））と基準計測値（３次元座標値）ｇ（Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ））との情報に基づいて、ステレオ撮影部１１の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出することができる。
【００９３】
なお、４８個の基準マーク４の全てについて基準計測値（３次元座標値）ｇと撮影測定値（３次元座標値）ｆとが外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の算出に用いられる必要は無い。典型的には、サブ基準体３が有する複数の基準マーク４の基準計測値である３次元座標値ｇは、複数の基準マーク４の内の任意に定められた一の基準マーク４をサブ基準体３毎に計測基準点（例えば原点（０，０，０））として定めて基準計測されて把握される。即ち、サブ基準体３の各々が独立した基準計測の座標系を有することとなる。このため、複数のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃを積み重ねた場合や、一のサブ基準体３を移動させた場合には、複数又は多数存在することとなる基準計測の座標系（３次元座標値ｇ）を一の３次元計算空間Ｖにおける３次元座標系に統合することが求められる。この場合には、全ての基準マーク４の基準計測値（３次元座標値ｇ）を一の３次元計算空間Ｖにおける３次元座標値ｇとして画成できない場合が生じ得る。個々のサブ基準体３（基準計測の座標系）相互の正確な位置関係は把握されていないからである。
【００９４】
この場合には、３次元計算空間Ｖを画成するための基準とする一のサブ基準体３（一の基準計測の座標系）を定めると共に、定めた一のサブ基準体３（例えば、サブ基準体３ｂ）に対しては３次元座標値ｇを基準計測値として用いてサブ基準体モデル１０３ｂを画成するものとするとよい。一方、定めた一のサブ基準体３以外のサブ基準体３（例えば、サブ基準体３ａ、３ｃ）に対しては、複数の基準マーク４の相互間距離ｓを基準計測値として用いてサブ基準体モデル１０３ａ、１０３ｃを画成するものとするとよい。典型的には、ステレオ撮影部１１の光軸付近に位置する最も撮影測定精度の良い（１画素当たりの分解能の高い）領域を基準体モデル１０２の画成の基準とする領域と定め、その領域において撮影されたサブ基準体３（例えば、サブ基準体３ｂ）が有する基準マーク４に対して、基準計測値（３次元座標値）ｇ及び撮影測定値（３次元座標値）ｆを用いるものとするとよい。一方、他のサブ基準体３（例えば、サブ基準体３ａ及び３ｃ）が有する基準マーク４については、その相互間距離（基準計測値ｓ及び撮影測定値ｍ）を外部標定要素の算出に用いるものとするとよい。
【００９５】
このように、光軸に最も近い一のサブ基準体３を定め、定められた一のサブ基準体３について一律に一定のサブ基準体モデル１０３の画成方針を定める場合には、各標定点１０４毎の光軸からの実際の最短距離を個別に算出すると共に、各標定点毎に個別に数値計算モデルの画成方針を定める場合と比較してより容易に基準体モデル１０２を画成することができる。あるいは、後に詳述するように、個別の標定点１０４に対して光軸からの実際の最短距離に応じて個別に異なる拘束条件等を付与した数値計算モデルを画成して、より精度の高い外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を得ることができる優れた基準体モデル１０２を画成するものとしてもよい。
【００９６】
例えば、サブ基準体３ｂとステレオ撮影部１１の光軸とが交差している場合には、サブ基準体３ｂが他のサブ基準体３ａ、３ｃと比較して光軸に最も近いサブ基準体３であるものということができる。この場合には、サブ基準体モデル１０３ｂを構成する標定点１０４は３次元座標値（撮影測定値ｆ及び基準計測値ｇ）の情報により画成するものとするとよい。このように設ける場合には、３次元計算空間Ｖに対する拘束が強く、外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の算出及びバンドル調整（光束調整）の要となる３次元座標値（撮影測定値）ｆを精度良く（撮影測定誤差を抑えて）撮影測定された３次元座標値（撮影測定値）ｆとすることができる。一方で、撮影測定の精度が劣る領域に対しては、３次元計算空間Ｖに対する拘束が弱く、バンドル調整において大きく調整される相互間距離（撮影測定値）ｍの情報を用いることができる。
【００９７】
また、同様に、後に詳述するバンドル調整（光束調整）において用いる拘束条件は、撮影測定精度の良い（信頼性の高い）３次元座標値（撮影測定値）ｆに対しては対応する３次元座標値（基準計測値）ｇの拘束条件と共により大きな重み付けがなされた（調整範囲の小さい）拘束条件を用いるものとするとよい。一方、撮影測定精度の劣る（信頼性が高くない）領域に位置する複数の標定点１０４の相互間距離（撮影測定値）ｍに対しては、対応する基準計測値（相互間距離）ｓの拘束条件と共により小さな重み付けがなされた（調整範囲の大きい）拘束条件を付与して基準体モデル１０２を画成するものとするとよい。このように設けると、撮影測定精度の高い３次元座標値（撮影測定値ｆ及び基準計測値ｇ）を要部として構成され、撮影測定精度の劣る相互間距離（撮影測定値ｍ及び基準計測値ｓ）について的確にバンドル調整をおこなうことができる優れた基準体モデル１０２を画成することができる。表１に本実施の形態の３次元計測システム１０において用いられる３次元計測空間Ｒにおける基準計測値ｇ、ｓと３次元計算空間Ｖにおける撮影測定値ｆ、ｍとの対応関係を示す。
【００９８】
【表１】
2013079854.tif 000004
【００９９】
表１に示す基準計測値ｇ、ｓは、撮影測定値ｆ、ｍと共に基準体情報画成部１２が画成する３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２に組み込まれて用いられる。後に詳述するように、標定要素算出部１３により外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）が算出された時点では、基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）と撮影測定値ｆ、ｍとの間には、例えば、標定誤差Ｅが含まれている。この場合にも、標定要素算出部１３が外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）のバンドル調整（光束調整）をおこなうことにより、バンドル調整の都度に標定誤差Ｅを減少させることができる。表１では、バンドル調整１回目の撮影測定値ｆ’’’における標定誤差Ｅ’’’を、バンドル調整２回目の撮影測定値ｆ’’において、より少ない標定誤差である標定誤差Ｅ’’へと減らすことができることを示している。また、バンドル調整２回目の撮影測定値ｆ’’における標定誤差Ｅ’’を、バンドル調整３回目の撮影測定値ｆ’において、更に少ない標定誤差である標定誤差Ｅ’へと徐々に標定誤差Ｅを減らすことができることを示している。
【０１００】
なお、表１に示すバンドル調整（光束調整）の例では、基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）に対して与えられるバンドル調整の拘束条件を調整幅０（ゼロ）として一切のバンドル調整をおこなわないように設けた例を示している。このため、基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）はバンドル調整を通して不変である。他方、後に詳述するように、バンドル調整の拘束条件は、例えば、基準計測値ｇ、ｓ及び撮影測定値ｆ、ｍの計測精度並びに仮想定義値ｇｉ、ｓｉ及び仮想付与値ｆｉ、ｍｉの推定精度に基づいて定めるものとしてもよい。また、基準体モデル１０２（仮想基準体モデル１０２ｉ）に幾何学条件に基づく拘束条件が付加されている場合には、基準体モデル１０２（仮想基準体モデル１０２ｉ）に付加された幾何学条件に基づく拘束条件を用いてバンドル調整をおこなうものとしてもよい。また、幾何学条件に基づく拘束条件に含まれる基準体モデル１０２が有すべき幾何学条件に照らして外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）及び標定誤差Ｅの標定精度の評価をおこなうものとしてもよい。この場合には、多角的かつ厳密に標定精度の評価をおこなうことができる。
【０１０１】
本実施の形態の３次元計測システム１０は、複数（３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが各々１６個を有する、合わせて４８個の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値ｇ及び撮影計測値ｆ）の情報を、一体の基準体モデル１０２が含む（一体の基準モデル１０２を構成する）４８点の標定点１０４が有する情報として統合して用いることができる。このため、３次元計測システム１０が備える標定要素算出部１３は、多数の標定点１０４の情報に基づいてステレオ撮影部１１の精度の良い外部標定をおこなうことができるように設けられている。言い換えれば、本実施の形態の３次元計測システム１０は、所望の計測精度を有して３次元計測ができるように、基準体情報画成部１２を用いて外部標定用の基準体モデル１０２を一体として画成するように設けられている。なお、標定要素算出部１３は外部標定をおこなうことができる他、ステレオ撮影部１１の光学特性を補正／調整するための内部標定をおこなうことができるように設けるものとするとよい。
【０１０２】
本実施の形態の基準体情報画成部１２は、更に、３次元計算空間Ｖにおいて画成した複数の標定点１０４の相互間距離（撮影計測値）ｍの情報と、これに対応する基準値１１０の情報である、３次元計測空間Ｒにおいて予め基準計測されて把握された複数（３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが有する複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの情報とを基準体モデル１０２に付加して画成するように設けるものとしてもよい。この場合に、一の標定点１０４に複数の相互間距離（撮影測定値ｍ及び基準計測値ｓ）の情報を同時に付加する場合には、基準体情報画成部１２は、標定要素算出部１３がステレオ撮影部１１の外部標定に用いるための標定点１０４の３次元座標値（撮影測定値ｆ及び基準計測値ｇ）の情報に加えて、更にサブ基準体３が有する幾何学情報を基準体モデル１０２に追加するように設けられているものといえる。
【０１０３】
このように、基準体情報画成部１２が画成する基準体モデル１０２の情報に、更に、サブ基準体３が有する幾何学情報を基準値１１０として追加することにより、後に詳述する標定要素算出部１３が撮影測定値ｆ、ｍに基づいておこなうステレオ撮影部１１の外部標定の標定精度を基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）に基づいて精度良く評価することができる。このため、標定要素算出部１３が撮影測定値ｆ、ｍに基づいておこなうステレオ撮影部１１の外部標定の標定誤差Ｅを精度良く把握することができる。更に、後に詳述する標定要素算出部１３がおこなう外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）のバンドル調整（光束調整）をより精度良くおこなうことができる。
【０１０４】
本実施の形態の基準体情報画成部１２は、例えば、一のサブ基準体３ａが有する一の側面上に設けられた４個の基準マーク４の情報に対応する３次元計算空間Ｖにおける４点の標定点１０４の情報に、４点の標定点１０４が、同一平面上に存在すべき旨の情報を付加するものとしてもよい。この場合には、例えば、同一平面に存在すべき旨の情報が付加された４点の標定点１０４が形成する平面度が０（ゼロ）であるものとして基準値１１０を与えて幾何学条件を付与するものとするとよい。このように設けることにより、幾何学条件に基づく基準値１１０の情報に基づいて、基準体モデル１０２を用いておこなう撮影測定値ｆ、ｍの情報に基づくステレオ撮影部１１の外部標定の標定精度を精度良く評価することができる。あるいは、幾何学条件に基づく基準値１１０に照らして算出される、撮影測定値ｆ、ｍの情報に基づくステレオ撮影部１１の外部標定の標定誤差（例えば、平面度）Ｅを精度良く把握することができる。
【０１０５】
また、幾何学条件に基づく基準値１１０の情報として基準体情報画成部１２が画成した平面が、同様に基準体情報画成部１２により画成された他の幾何学条件の平面と交差して生じる交線（稜線）の情報を幾何学条件に基づく基準値１１０の情報として基準体モデル１０２の情報に付加するものとしてもよい。更に、ボトムアップ・モデリングの要領で、交線（稜線）が交差して生じる交点（サブ基準体モデル１０３の頂点１０５）の情報を幾何学条件に基づく基準値１１０の情報として基準体モデル１０２の情報に付加するものとしてもよい。
【０１０６】
例えば、立方体として設けられたサブ基準体３の隣接する２面の間の幾何学条件（例えば、直交）や、表裏を成す２面の間の幾何学条件（例えば、平行）を把握することができるようにサブ基準体３が有する基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇの基準計測をおこない、基準計測された幾何学条件に基づく基準値１１０を用いて、撮影測定値ｆ、ｍに基づく外部標定の標定精度の評価を精度良くおこなうものとするとよい。特に本実施の形態において立方体として設けられたサブ基準体３の８つの頂点（サブ基準体モデル１０３の頂点１０５）に関連する幾何学条件に基づく基準値１１０を用いて基準体モデル１０２を用いた撮影測定値ｆ、ｍに基づく外部標定の標定精度を評価することは有効である。サブ基準体モデル１０３の８つの頂点１０５の幾何学条件は、頂点１０５に接続する複数の稜線、平面の幾何学条件と相互に関連して複数の幾何学条件を共有し、多くの標定点１０４の３次元座標値ｆ並びに相互間距離ｍの情報に相互作用を与えるからである。
【０１０７】
更に、本実施の形態の基準体モデル１０２は、前述の幾何学条件の一環として、あるいは、より物理的な幾何学情報として、サブ基準体モデル１０３の相互の間の相互干渉不可、あるいはサブ基準体モデル１０３と床面１６（基準平面１０６）との間の相互不干渉不可の条件を基準値１１０又は後に詳述する外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）のバンドル調整（光束条件）のための拘束条件として用いるものとしてもよい。
【０１０８】
本実施の形態の標定要素算出部１３がおこなう外部標定並びに外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）のバンドル調整（光束調整）について説明する。標定要素算出部１３は、基準体情報画成部１２が一体として画成した、測定対象物１の全体をカバーする基準体２に対応する基準体モデル１０２を用いて３次元計算空間Ｖにおいて外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の算出をおこなう。標定要素算出部１３による外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の算出は、前述の空間前方交会法の共面条件並びに式（１）及び式（２）に示す座標変換の関係性に基づいて画成された、数値解析モデルである基準体モデル１０２が有する数値情報を用いて、公知の外部標定法並びに数値解析法により外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出するものとするとよい。公知の外部標定法としては、最小二乗法（Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｍｅｔｈｏｄ）をはじめとして他の多様な近似解法が知られている。
【０１０９】
即ち、数値解析モデルである基準体モデル１０２とは、ステレオ撮影部１１の外部標定のためにおこなわれる近似解法を用いた光学的数値解析に個別の解析条件の情報を与える、数値入力のための一群の数値情報群（データセット）であるものといる。このため、外部標定計算をおこなう標定要素算出部１３は数値解析処理の分野におけるソルバとして位置付けることができ、基準体情報画成部１２は数値解析処理の分野におけるプリプロセッサとして位置付けることができる。このため、数値解析モデルである基準体モデル１０２には、数値解析処理の分野におけるプリプロセッサがおこなう解析条件のモデリング（解析条件の入力）の概念において包含される、入力情報の任意の構造化及び／又は拘束条件の付与等の付随する入力情報の任意の付加がなされてもよい。
【０１１０】
標定要素算出部１３は、前述の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の算出を近似解法を用いておこなうために、算出された外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）には、当然に標定誤差Ｅが含まれている。標定誤差Ｅは、基準体モデル１０２を構成する標定点１０４が有する撮影測定値ｆ、ｍの情報と基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）の情報とを比較することで把握することができる。標定要素算出部１３は、更にバンドル調整（光束調整）をおこなって標定誤差Ｅを除去するものとするとよい。バンドル調整は、例えば、公知のＧａｕｓｓ−Ｎｅｗｔｏｎ法、あるいはＬｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法を用いておこなうものとするとよい。また、以下に詳述するように、基準体モデル１０２に拘束条件を設けてバンドル調整をおこなう場合には、Ｌａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を用いてバンドル調整をおこなうように設けるものとすると比較的容易にバンドル調整をおこなうことができる。この他にも、例えば、ＣＯＭＰＬＥＸ法や遺伝的アルゴリズム法等の任意の最適化手法を用いてバンドル調整をおこなうものとしてもよい。
【０１１１】
標定要素算出部１３は、外部標定並びにバンドル調整（光束調整）に用いる基準体モデル１０２が、前述の通り、幾何学条件に基づく基準値１１０を更に含む場合には、基準体モデル１０２を構成する標定点１０４が有する撮影測定値ｆ、ｍの情報と幾何学条件に基づく基準値１１０の情報とを比較することで、外部標定の標定精度（標定誤差Ｅ（表１参照））を評価するものとしてもよい。
【０１１２】
標定要素算出部１３がおこなうバンドル調整（光束調整）においては、拘束条件を用いて標定点１０４の調整幅を妥当に拘束した状態で、（制限された調整幅の範囲内で）標定点１０４を調整する調整計算（最適化計算）をおこなうと迅速かつ的確にバンドル調整をおこなうことができる。本実施の形態の基準体モデル１０２では、基準体モデル１０２を画成する基準体情報画成部１２により、標定点１０４毎に拘束条件の情報が付加されて基準体モデル１０２が画成されるものとするとよい。あるいは、基準体モデル１０２が幾何学条件に基づく基準値１１０を有する場合には、幾何学条件に基づく基準値１１０毎に拘束条件の情報が付加されて基準体モデル１０２が画成されるものとするとよい。
【０１１３】
基準体情報画成部１２は、基準体モデル１０２を構成する標定点１０４の情報に、例えば、基準計測値ｇ、ｓ及び撮影測定値ｆ、ｍの計測精度に応じて、異なる複数の重み付けの値が設けられた拘束条件１１０を付加するように設けるものとするとよい。具体的には、標定点１０４が有する基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）のバンドル調整（光束調整）の拘束条件は、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃの各々が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの基準計測の計測精度に応じて定めるものとするとよい。例えば、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃ毎に異なる計測精度による基準計測がおこなわれた場合には、各個別のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃに対応するサブ基準体モデル１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ毎に基準計測の計測精度に応じて異なる基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）の重み付けの値が設けられた、異なる調整幅を有する拘束条件を付加するものとするとよい。同様に、例えば、標定点１０４の３次元座標値（撮影測定値ｆ、ｍ）のバンドル調整の拘束条件も、撮影測定値ｆ、ｍの計測精度に応じて異なる重み付けの値（調整幅）を有するように定めるものとするとよい。
【０１１４】
このように設けることにより、基準体モデル１０２を構成する複数のサブ基準体モデル１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、バンドル調整（光束調整）の調整代（調整幅）を所定の範囲内に拘束する拘束条件の情報を更に有することができる。また、バンドル調整における拘束条件の重み付けの値は、予め把握された各個別のサブ基準体モデル１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに対応する、各個別のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが有する複数の基準マーク４の基準計測値ｇ、ｓの計測精度及び撮影測定値ｆ、ｍの計測精度に応じて個別に定めるものとするとよい。このように設けると、より精度良く計測された基準計測値ｇ、ｓを基準値１１０（表１参照）として、撮影測定値ｆ、ｍに基づいて算出された外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）をバンドル調整することができる。
【０１１５】
例えば、計測精度の良い基準計測値、撮影測定値の情報を有する標定点１０４に付加されるバンドル調整（光束調整）の拘束条件は、計測精度に応じてより少ない調整代（調整幅）の範囲内で抑制されてバンドル調整がなされるように定めるものとするとよい。一方、計測精度のより劣る基準計測値、撮影測定値の情報を有する標定点１０４に付加されるバンドル調整の拘束条件は、計測精度に応じてより大きな調整代（調整幅）の範囲内において、より積極的にバンドル調整がなされるように定めるものとするとよい。
【０１１６】
このように、基準体モデル１０２のバンドル調整（光束調整）の拘束条件をサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃ毎の基準計測値、撮影測定値の計測精度に応じて適切に定めることができるから、更に精度のよい外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を得ることができる。このため、サブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃを更に小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体３を備える本実施の形態の３次元計測システム１０を更に小型に設けることができる。
【０１１７】
また、バンドル調整Ｕ０３の拘束条件の重み付けは、ステレオ撮影部１１の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与されるように設けるものとするとよい。ステレオ撮影部１１の光軸付近の撮影領域では、計測精度のより良い撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）を得ることができるものといえる。このため、ステレオ撮影部１１の光軸付近の撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）を対象として、より大きな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の少ない拘束条件を付与してバンドル調整（光束調整）Ｕ０３をおこなうものとするとよい。一方、ステレオ撮影部１１の光軸から遠隔した撮影領域では、撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）の計測精度が比較的劣る。このため、ステレオ撮影部１１の光軸から遠隔した撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）に対しては、より小さな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の大きい拘束条件を付与して、より積極的にバンドル調整をおこなうものとするとよい。このように設けると、計測精度のより良い撮影測定値（３次元座標値ｆ及び／又は相互間距離ｍ）を重視したバンドル調整をおこなうことができる。
【０１１８】
なお、光軸付近とは、典型的にはステレオ撮影部１１のレンズの光軸の周辺の領域をいうが、広義には、撮影測定精度の最も高い、１画素当たりの分解能が最も高い撮影領域をいい、レンズの特性他の（内部標定的な）影響によって、必ずしもレンズの光軸を中心とする円形の撮影領域をいうものとは限らない。具体的には、「光軸付近」の領域は、個別のステレオ測定部１１（カメラ／レンズ）を用いて撮影実験／実測を行うことにより、１画素当たりの分解能が最も高い撮影領域を定めることで、「光軸付近」に相当する撮影領域を定めるものとするとよい。
【０１１９】
例えば、バンドル調整（光束調整）Ｕ０３の拘束条件の重み付けは、光軸を含むステレオ撮影部１１の撮影領域（画角）の半分から中央寄りの中央部と、外側寄りの周辺部とで異なる重み付けの値を付与するように設けるものとするとよい。この場合には、ステレオ撮影部１１の光軸を含む中央部に含まれる標定点１０４には、より大きな拘束条件の重み付けの値を付与して、バンドル調整幅を小さく抑えるものとするとよい。一方、ステレオ撮影部１１の撮影領域の周辺部に含まれる標定点１０４には、より小さな拘束条件の重み付けの値を付与して、バンドル調整幅を大きく設けるものとするとよい。更に、ステレオ撮影部１１の撮影領域（画角）を前述の２分割よりも細かく分割して、より多くの異なる重み付けの値を付与するように設けるものとしてもよい。なお、基準体モデル１０２が含む標定点１０４のバンドル調整の拘束条件の重み付けの付与の他の理由に基づいて、例外的にステレオ撮影部１１の撮影領域（画角）の周辺部に中央部よりも大きな重み付けの値が付与された少数の標定点１０４が含まれる場合も存在し得る。拘束条件は複数の理由に基づいて（例えば、複数の理由を重ね合わせて）重み付けの値を決定することができるからである。このような場合にも、全体としてステレオ撮影部１１の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与される傾向を有している場合には、ステレオ撮影部１１の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与されているものということができる。
【０１２０】
また、バンドル調整Ｕ０３の拘束条件の重み付けは、相互間距離ｓ、ｓｉ（図６参照）、ｍ、ｍｉ（図６参照）に付与される重み付けの値と比較して、３次元座標値ｇ、ｇｉ（図６参照）、ｆ、ｆｉ（図６参照）に付与される重み付けの値が大きな値となるように設けるものとするとよい。標定点１０４の３次元座標値ｇ、ｇｉ、ｆ、ｆｉに付与される拘束条件は、その性質から、３次元計算空間Ｖに対して直接的にバンドル調整（光束調整）Ｕ０３の拘束をおこなうことができる。このため、標定点１０４の３次元座標値ｇ、ｇｉ、ｆ、ｆｉを対象として、より大きな重み付けの値が付与された、バンドル調整幅のより少ない拘束条件を付与してバンドル調整Ｕ０３をおこなうものとするとよい。この場合には、基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖに対して拘束することができるから、例えば、バンドル調整によって、基準体モデル１０２が３次元計算空間Ｖ内において意図しない回転をしてしまう等の不具合が生じることを防止することができる。
【０１２１】
一方で、標定点１０４の相互間距離ｓ、ｓｉ、ｍ、ｍｉの情報は、その性質から、例えば、複数の標定点１０４がその相互間距離ｓ、ｓｉ、ｍ、ｍｉを保ったまま、３次元計算空間Ｖ内を自由に移動することができる自由度を有しているものといえる。このため、標定点１０４の相互間距離ｓ、ｓｉ、ｍ、ｍｉの情報は、３次元計算空間Ｖに対して基準体モデル１０２を直接的に拘束する拘束条件となり得ない。このため、相互間距離ｓ、ｓｉ、ｍ、ｍｉに対しては、より小さな重み付けの値が付与された、バンドル調整幅のより大きい拘束条件を付与して、より積極的にバンドル調整（光束調整）Ｕ０３をおこなうものとするとよい。このように設ける場合には、３次元座標値ｇ、ｇｉ（図６参照）、ｆ、ｆｉ（図６参照）に付与される拘束条件を３次元計算空間Ｖに対する基準体モデル１０２のアンカーとする一方で、相互間距離ｓ、ｓｉ、ｍ、ｍｉの値をより大きく調整してバンドル調整をおこなうことができる。このため、３次元計算空間Ｖに対する基準体モデル１０２の調整幅を所定の拘束条件の範囲内に留めることができると共に、相互間距離ｓ、ｓｉ、ｍ、ｍｉの値をより大きく調整することができるから、標定誤差Ｅのより少ない外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を更に短時間で算出することができる、優れたバンドル調整計算をおこなうことができる。
【０１２２】
あるいは、基準体情報画成部１２は、更に、基準体モデル１０２及びサブ基準体モデル１０３が有する幾何学条件に基づく基準値１１０に応じて拘束条件を設けるものとしてもよい。前述の通り、基準体モデル１０２並びにサブ基準体モデル１０３には、例えば、各々の標定点１０４が有する基準計測値ｇ、ｓ及び撮影測定値ｆ、ｍの計測精度に基づいて、各個別に異なる条件で与えられる第１の拘束条件が与えられて設けられる。この拘束条件に加えて、更に幾何学条件に基づく基準値１１０に応じて設けられる第２の拘束条件を２重にかけるものとしてもよい。
【０１２３】
この場合には、基準計測値ｇ、ｓ及び撮影測定値ｆ、ｍの計測精度に応じて与えられた第１の拘束条件により制限されるバンドル調整代（調整幅）の自由度の範囲内において、更に幾何学条件に応じて与えられた第２の拘束条件によりバンドル調整量が制限されることとなる。このため、一の標定点１０４にバンドル調整量を与えることにより、調整量を与えられた一の標定点１０４との間に幾何学条件に基づく第２の拘束条件を有して相互に関連する他の標定点１０４に対しても連動して相応のバンドル調整量を与えることができる。このため、より的確にバンドル調整量を基準体モデル１０２の全体に分散させて与えることができる。
【０１２４】
例えば、本実施の形態において基準体モデル１０２が有する４８個の標定点１０４の内で、最大の標定誤差Ｅの量を有する一の標定点１０４のみにバンドル調整量を付与することで、一の標定点１０４と相互に幾何学条件に基づく拘束条件を共有する（拘束された）他の標定点１０４にバンドル調整量を適度に分散させて与えることができる。基準体モデル１０２において最大の標定誤差Ｅの量を有する一の標定点１０４は、例えば、全ての標定点１０４の撮影測定値（３次元座標値）ｆと基準計測値（３次元座標値）ｇとを比較して、最大の差異（標定誤差Ｅ）を有する標定点１０４に定めるものとしてもよい。なお、このように、一の拘束条件として設けられた幾何学条件に基づく拘束条件の範囲内においてバンドル調整（光束調整）をおこなう場合にも、他の拘束条件として同時に設けられる基準計測値ｇ、ｓ及び撮影測定値ｆ、ｍの計測精度に基づくバンドル拘束条件を２重に付加して設けておくことで、標定点１０４が基準計測値ｇ、ｓ及び撮影測定値ｆ、ｍの計測精度に基づく拘束条件を超えて調整されてしまうことがない。
【０１２５】
この場合には、はじめに、最大の標定誤差Ｅを有する一の標定点１０４（又は頂点１０５）を決定し、決定した標定点１０４（又は頂点１０５）に加えるべき、推定標定誤差量及び推定標定誤差方向（推定誤差ベクトル）に基づくバンドル調整ベクトル（調整量及び調整方向）を決定するものとするとよい。続いて、決定したバンドル調整ベクトルを拘束条件が２重に設けられた調整対象の標定点１０４（又は頂点１０５）に付与するものとするとよい。このように設けると、基準計測値ｇ、ｓ及び撮影測定値ｆ、ｍの計測精度に基づく第１の拘束条件が許容する調整範囲内において、幾何学条件に基づく第２の拘束条件を利用して付与するバンドル調整ベクトルをより多くの標定点１０４（又は頂点１０５）に分散してバンドル調整（光束調整）をおこなうことができる。このようにバンドル調整量を与える場合には、歪み等の一定の傾向を有して基準体モデル１０２又はサブ基準体モデル１０３の全体に分散する標定誤差Ｅを効果的に除去することができる。
【０１２６】
標定要素算出部１３がおこなうバンドル調整（光束調整）では、３次元計算空間Ｖの基準体モデル１０２に付加された全ての拘束条件が許容する調整範囲の範囲内において、基準体モデル１０２を構成する標定点１０４が（試行／イタレーション毎に）繰り返して調整される。このようにして、表１に示すようにバンドル調整をおこなう度に、基準体モデル１０２及び外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）が含む標定誤差Ｅが、徐々に減少するようにバンドル調整がなされて、より精度の高いステレオ撮影部１１の定位が成される。
【０１２７】
図２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る３次元計測システムについて説明する。本実施の形態の３次元計測システム１０は、床面１６の上、及び寸法精度を問わない高さの異なる２つの架台７ａ、７ｂの上に一個のサブ基準体３を順次載せることで、測定対象物１である人体の全体をカバーする、基準体２が占める３次元計測空間を一個のサブ基準体３で順次カバーするように設けられる。また、この際、ステレオ撮影部１１は、サブ基準体３の移動に合わせて順次時間をずらして撮影された３組のステレオ画像２０ａ、２０ｂを得るように設けられる。この場合には、一個のサブ基準体３のみを用いてステレオ撮影部１１の外部標定をおこなうことができる。
【０１２８】
この場合には、３次元計算空間Ｖに画成される基準体モデル１０２は、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の全体をカバーするように複数の３次元座標位置に順次配置されたサブ基準体３をステレオ撮影部１１で複数回撮影して得た複数のステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づいて画成される。具体的には、基準体モデル１０２は、複数（４方向から３回に渡って同時撮影された合計１２組）のステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づいてサブ基準体３が有する基準マーク４が空間前方交会法の共面条件に従って３次元計算空間Ｖに投影されて画成される複数（４８点）の標定点１０４を含んで画成される。
【０１２９】
本実施の形態では、３次元計測空間Ｒにおいてサブ基準体３の配置位置を測定対象物１の全体をカバーするように順次変更して、複数の異なる３次元座標位置にサブ基準体３を順次配置することができる。また、複数（３箇所）の異なる３次元座標位置に配置されたサブ基準体３を複数（３箇所）の配置位置の各々においてステレオ撮影部１１で撮影して、複数（４方向から３回に渡って同時撮影された合計１２組）のステレオ画像２０ａ、２０ｂを得ることができる。あるいは、同一（４組）のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上に複数回露光（３重写し）してサブ基準体３のステレオ画像２０ａ、２０ｂを得るものとしてもよい。本実施の形態では、複数（４方向から３回に渡って同時撮影された合計１２組）のステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づいて、前述の第１の実施の形態と同様に、多数（４８点）の標定点１０４を含む基準体モデル１０２を基準体情報画成部１２により３次元計算空間Ｖに一体として画成することができる。なお、本実施の形態に示す３回に限られることなく、配置位置の変更の回数並びに撮影回数を増やすことで、更に多くの標定点１０４を画成するものとしてもよい。
【０１３０】
この際、３次元計測空間Ｒにおける複数の３次元座標位置へのサブ基準体３の配置は、例えば、複数の異なる高さの架台７（第１の架台７ａ及び第２の架台７ｂ）の上にサブ基準体３を順次載置するように設けることができる。また、基準体モデル１０２（標定点１０４）に付加する基準値１１０の情報として用いる、サブ基準体３が有する複数の基準マーク４の基準計測値（３次元座標値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの情報は同一のものであるから、一のサブ基準体３に対応して繰り返し重複して用いるものとするとよい。
【０１３１】
このため、３次元計測システム１０は、基準体２よりも小型のサブ基準体３を測定対象物１の全体をカバーするように複数の３次元座標位置に順次配置してステレオ撮影部１１で撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づいて、測定対象物１の全体をカバーする基準体２に対応する基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖに画成することができる。また、標定要素算出部１３は、基準体モデル１０２を用いてステレオ撮影部１１を精度良く外部標定して測定対象物１を３次元計測することができるから、取り扱いの容易な小型のサブ基準体３を備える３次元計測システム１０を小型に設けることができる。
【０１３２】
図３を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る３次元計測システムについて説明する。本実施の形態の３次元計測システム１０は、移動するサブ基準体３をステレオ撮影部１１により一連の動画として連続撮影し、ステレオ撮影部１１の外部標定をおこなうように設けられている。この場合には、３次元計算空間Ｖに画成される基準体モデル１０２は、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の全体をカバーするように複数の３次元座標位置に移動されるサブ基準体３をステレオ撮影部１１で連続撮影して得た複数のステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づく複数の標定点１０４を含んで画成される。
【０１３３】
本実施の形態では、３次元計測空間Ｒにおいてサブ基準体３の配置位置を測定対象物１の全体をカバーするように移動変更して複数の異なる３次元座標位置にサブ基準体３を配置することができる。また、複数の異なる３次元座標位置に配置されたサブ基準体３を複数の配置位置の各々においてステレオ撮影部１１で連続撮影（動画撮影）して複数のステレオ画像２０ａ、２０ｂを得ることができる。また、複数のステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づいて画成される複数の標定点１０４を含む基準体モデル１０２を基準体情報画成部１２により３次元計算空間Ｖに一体として画成することができる。
【０１３４】
例えば、一個のサブ基準体３を床面１６から鉛直方向に２ｍ移動する（これよりも高い、あるいは低い高さまでの移動としてもよい）と共に、サブ基準体３の移動開始位置と停止位置と中間位置とにおいて、サブ基準体３をステレオ撮影部１１で連続撮影して４方向から３回に渡って同時撮影された合計１２組のステレオ画像２０ａ、２０ｂを得るように設けることができる。ステレオ画像２０ａ、２０ｂは、前述の通り、ステレオ撮影部１１による連続撮影（動画撮影）により得ることができる多数のステレオ画像２０ａ、２０ｂの中から同時に撮影された一箇所の配置位置につき４組８枚のステレオ画像２０ａ、２０ｂを３箇所の配置位置について抽出して得るものとするとよい。あるいは、移動するサブ基準体３を撮影の都度停止して、ステレオ撮影部１１により静止画を撮影することで４方向から３回に渡って同時撮影された合計１２組のステレオ画像２０ａ、２０ｂを得るように設けるものとしてもよい。
【０１３５】
本実施の形態では、４方向からの３回の同時撮影で得られる合計１２組のステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づいて、撮影測定値ｆ、ｍ並びに基準計測値ｇ、ｓの情報を有する合計４８点の標定点１０４の情報を基準体情報画成部１２を用いて３次元計算空間Ｖにおいて統合（合成）して画成することで、サブ基準体３よりも大型の一体の基準体２に対応する基準体モデル１０２（３次元数値解析モデル）を画成することができる。なお、ステレオ撮影部１１による連続撮影（動画撮影）では、ブレのないステレオ画像２０ａ、２０ｂを得ることができる撮影速度（フレーム・レート）の範囲内において、より多くのステレオ画像２０ａ、２０ｂを撮影するように設けるものとしてもよい。この場合には、更に多くの標定点１０４により構成される基準体モデル１０２を基準体情報画成部１２で画成することができるから、更に多くの標定点１０４に基づいてステレオ撮影部１１の外部標定をより精度良くおこなうことができる。
【０１３６】
３次元計測空間Ｒにおける複数の３次元座標位置へのサブ基準体３の移動は、例えば、３次元計測システム１０の外部標定をおこなう標定者がサブ基準体３を両手で把持して移動するように設けるものとしてもよい。この場合には、サブ基準体３の移動は、一切のガイド及び駆動装置を用いることなく、標定者がサブ基準体３を両手で把持した状態で、床面１６上から標定者の頭上の位置にまで鉛直方向に持ち上げることで実現することができる。この場合には、複雑なガイド及び駆動装置を用いることなく、測定対象物１である人体の十分に上方の位置にまでサブ基準体３を鉛直方向に移動して標定をおこなうことができる。
【０１３７】
なおこの際、更に小型の（例えば、一辺が３０ｃｍの）サブ基準体３を用いて、鉛直方向のみならず、水平方向にもサブ基準体３の移動をおこなって、更に小型のサブ基準体３を用いて測定対象物１である人体の全体をカバーするものとしてステレオ撮影部１１の外部標定をおこなうものとしてもよい。
【０１３８】
本実施の形態の３次元計測システム１０では、実空間である３次元計測空間Ｒにおいて、大型でリジットな基準体２を物理的に備えて用いることがなく、比較的小型で扱いの容易なサブ基準体３を用いて測定対象物１である人体の全体をカバーしてステレオ撮影部１１を精度良く外部標定することができる。また、ステレオ撮影部１１によるサブ基準体３の撮影を連続撮影（動画撮影）によっておこなうことにより、連続撮影（一連の動画撮影）により得られる、多数のステレオ（静止）画像２０ａ、２０ｂに基づいて、ステレオ撮影部１１の外部標定計算をより緻密におこなうことができる。このため、更に高精度にステレオ撮影部１１を定位して３次元計測をおこなうことができる。
【０１３９】
図４を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る、一の実施の形態の３次元計測システムについて説明する。本実施の形態の３次元計測システム１０では、サブ基準体３の移動は、ガイド装置であるガイド部８によりガイドされておこなわれるように設けられる。このように構成することにより、前述の３次元計測空間Ｒにおける複数の３次元座標位置へのサブ基準体３の移動は、ガイド部８でガイドされておこなうように設けることができる。
【０１４０】
例えば、サブ基準体３の移動は、サブ基準体３をリニアガイド又はガイドポスト／ブシュー等を用いて鉛直方向にガイドして支持すると共に、リニアモータ、ウォームギア付ステッピングモータ等の駆動力を用いておこなうように設けるものとするとよい。あるいは、滑車とロープを用いてサブ基準体３を鉛直方向に手動他で吊り上げるように設けるものとするとよい。このように、サブ基準体３をガイドすると共に駆動して、サブ基準体３を床面１６から、例えば２ｍ上方の位置にまで、鉛直方向に移動するように設けることができる。
【０１４１】
このため、３次元計測システム１０を用いた測定対象物１である人体の３次元計測を、小型で取り扱いの容易な一個のサブ基準体３を用いて更に容易におこなうことができると共に、小型のサブ基準体３を一個のみ備える３次元計測システム１０を小型に設けることができる。
【０１４２】
図６を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る３次元計測システムについて説明する。本実施の形態の３次元計測システム１０では、基準体情報画成部１２は、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の一部をカバーするように想定される仮想サブ基準体３ｉの仮想基準マーク４ｉの３次元座標値（仮想定義値）ｇｉに対応して、３次元計算空間Ｖの３次元座標点（値）（仮想付与値）ｆｉに標定点１０４を付加するように設けられる。基準体情報画成部１２は、３次元計算空間Ｖにおける３次元座標点（値）（仮想付与値）ｆｉに標定点１０４を画成して、複数の標定点１０４を含む仮想サブ基準体モデル１０３ｉをステレオ撮影部１１を外部標定するための数値解析モデルとして画成するように設けられる。仮想サブ基準体モデル１０３ｉは、基準体情報画成部１２が３次元計算空間Ｖにおいて最終的に画成する仮想基準体モデル１０２ｉの一部を構成する。
【０１４３】
本実施の形態の基準体情報画成部１２が３次元計算空間Ｖに最終的に画成する仮想基準体モデル１０２ｉは、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１である人体の全体をカバーするように想定された、仮想基準体２ｉに対応して画成される。言い換えれば、仮想サブ基準体モデル１０３ｉは、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１である人体の全体をカバーするように、基準体情報画成部１２が実在するサブ基準体３に対して想定して付加する、測定対象物１の一部をカバーする仮想サブ基準体３ｉに対応して、基準体情報画成部１２により３次元計算空間Ｖに画成される。
【０１４４】
基準体情報画成部１２は、例えば、図示のように、３次元計測空間Ｒに配置された実在する一個のサブ基準体３が有する１６個の基準マーク４の基準計測値（３次元座標値）ｇが上下方向に各々７０ｃｍずつ移動したものと想定する３次元座標位置（仮想定義値）ｇｉに３２個（１６個の２倍）の仮想基準マーク４ｉを有する２個の仮想サブ基準体３ｉを想定することができる。この場合には、基準体情報画成部１２は、３次元計測空間Ｒにおいて想定した３２個の仮想基準マーク４ｉの３次元座標値（仮想定義値）ｇｉに対応して、３次元計算空間Ｖにおいて、３２点の３次元座標点（値）（仮想付与値）ｆｉに標定点１０４を追加して仮想サブ基準体モデル１０３ｉを画成することができる。なお、３次元計測空間Ｒにおいて、実在する一個のサブ基準体３の配置は、例えば、図２に示す架台７ａ、７ｂ等を用いておこなうものとするとよい。
【０１４５】
あるいは、基準体情報画成部１２は、実在するサブ基準体３をステレオ撮影部１１で撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づいて得られたサブ基準体モデル１０３が３次元計算空間Ｖにおいて有する１６個の標定点１０４の３次元座標値（撮影測定値）ｆに基づいて、仮想基準マーク４ｉの３次元座標値（仮想定義値）ｇｉを想定するものとしてもよい。この場合には、３次元計算空間Ｖにおける撮影測定点（値）（３次元座標値）ｆを上下方向に各々７０ｃｍ平行移動した３次元計算空間Ｖにおける３次元座標位置に対応する、３次元計測空間Ｒにおける３次元座標位置（値）（仮想定義値）ｇｉに３２個（１６個の２倍）の仮想基準マーク４ｉを有する２個の仮想サブ基準体３ｉを想定することができる。また、このように、３次元計算空間Ｖにおける撮影測定点（値）（３次元座標値）ｆに対応する３次元計測空間Ｒの３次元座標位置（点）（仮想定義値）ｇｉに仮想基準マーク４ｉを有する仮想サブ基準体３ｉを想定すると共に、更に、３次元計測空間Ｒにおける仮想定義値（３次元座標値）ｇｉに対応する３次元計算空間Ｖにおける３次元座標点（値）（仮想付与値）ｆｉに標定点１０４を画成して、仮想サブ基準体モデル１０３ｉを画成することができる。
【０１４６】
実在するサブ基準体モデル１０３と同一の形状を有するように想定されたこのような仮想サブ基準体モデル１０３ｉの画成は、より直接的に、３次元計算空間Ｖにおけるサブ基準体モデル１０３の情報の複製（コピー）による仮想サブ基準体モデル１０３ｉの画成であるものと捉えることもできる。このように捉える場合には、言い換えて、３次元計算空間Ｖにおいてサブ基準体モデル１０３の周囲の空間にサブ基準体モデル１０３の情報が複製（コピー）された情報により構成される仮想サブ基準体モデル１０３ｉを画成して、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の全体をカバーする仮想基準体２ｉに対応する仮想基準体モデル１０２ｉを画成することができるものと捉えることもできる。
【０１４７】
仮想サブ基準体３ｉの寸法形状は、撮影測定される一の実在するサブ基準体３あるいは（例えば、保管場所に保管されている）他の実在するサブ基準体３と同一形状として想定する場合に限られず、撮影測定される一の実在するサブ基準体３がカバーすることができない測定対象物１の一部をカバーするように、実在するサブ基準体３とは異なる架空の寸法形状において、仮想サブ基準体３ｉを想定するものとしてもよい。例えば、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の中央部をカバーするように配置された撮影測定される一の実在するサブ基準体３の上面と、測定対象物１の上部をカバーする架空の寸法形状に想定された、実在するサブ基準体３とは異なる寸法形状を有する、一の仮想サブ基準体３ｉの下面とが接するように想定をおこなうものとしてもよい。同じく、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の中央部をカバーするように配置された撮影測定される一の実在するサブ基準体３の下面と、測定対象物１の下部をカバーする架空の寸法形状に想定された、実在するサブ基準体３とは異なる寸法形状を有する、他の仮想サブ基準体３ｉの上面とが接するように想定をおこなうものとしてもよい。
【０１４８】
即ち、基準体情報画成部１２は、３次元計測空間Ｒにおいてサブ基準体３が測定対象物１をカバーできない領域に測定対象物１の一部をカバーする仮想サブ基準体３ｉを、補うように想定すると共に、３次元計算空間Ｖに仮想サブ基準体モデル１０３ｉを仮想的に付加して画成するように設けられる。基準体情報画成部１２が３次元計算空間Ｖに仮想的に付加する仮想サブ基準体モデル１０３ｉの情報には、例えば、３次元計測空間Ｒにおいて仮想サブ基準体３ｉが有するものと定義された複数の仮想基準マーク４ｉの相互間距離（仮想定義値）ｓｉの情報に対応する仮想付与値（相互間距離）ｍｉの情報が含まれるものとしてもよい。また、仮想サブ基準体モデル１０３ｉが含む標定点１０４の情報には、ステレオ撮影部１１の外部標定のための標定精度の評価並びに外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）のバンドル調整の拘束条件に用いるための前述の基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の情報が付加されて画成されるものとしてもよい。
【０１４９】
仮想サブ基準体モデル１０３ｉの標定点１０４が含む仮想付与値（３次元座標値ｆｉ及び／又は仮想相互間距離ｍｉ）の情報及び基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の情報は、基準体情報画成部１２により推定された推定値である。このため、仮想付与値ｆｉ、ｍｉの情報及び基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の情報の推定が精度良くなされる場合には、これらの情報を用いて精度良くステレオ撮影部１１の外部標定をおこなうことができるものといえる。仮想付与値ｆｉ、ｍｉの推定は、予め求められたステレオ撮影部１１の内部標定要素を考慮して行うものとするとよい。即ち、予め撮影実験／実測により求められた個別のステレオ撮影部１１のレンズ収差の影響等を含めて（考慮して）仮想付与値ｆｉ、ｍｉの推定を行うことで精度の良い仮想付与値ｆｉ、ｍｉの推定を行うことができる。
【０１５０】
一方、仮想付与値ｆｉ、ｍｉの情報及び基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の情報の推定精度が求めるステレオ撮影部１１の外部標定精度並びに３次元計測精度に及ばない場合も存在し得る。この場合にも、推定値である仮想付与値ｆｉ、ｍｉの情報及び基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の情報を用いてステレオ撮影部１１の外部標定をおこなった後に、得られた外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の値を基準値１１０（例えば、基準体モデル１０２が有する、実在するサブ基準体３の基準計測値ｇ、ｓ）の情報に基づいてバンドル調整（光束調整）することで、所望の外部標定精度を有する外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を得て、精度良く３次元計測をおこなうことができる。この場合には、より迅速に精度の良い外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を得るために、後に詳述するように、計測精度、推定精度に基づいて異なる重み付けのなされた拘束条件を設けてバンドル調整をおこなうものとするとよい。
【０１５１】
例えば、本実施の形態の標定要素算出部１３は、基準体情報画成部１２が画成した一体の基準体モデル１０２である仮想基準体モデル１０２ｉが含む、予め把握された実在するサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの情報を基準値１１０としてバンドル調整（光束調整）をおこなうように設けることができる。この場合には、ステレオ撮影部１１で撮影して得たステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づく実在するサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇの撮影測定値ｆ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの撮影測定値ｍをバンドル調整の主な対象とするとよい。また、基準体情報画成部１２が画成した仮想サブ基準体３ｉが有するものと定義された複数の仮想基準マーク４ｉの３次元座標値（仮想定義値）ｇｉに対応する仮想付与値ｆｉ及び／又は複数の仮想基準マーク４ｉの相互間距離（仮想定義値）ｓｉに対応する仮想付与値（相互間距離）ｍｉをバンドル調整の主な対象とするとよい。この場合には、バンドル調整により基準値１１０（仮想基準体モデル１０２ｉが含む基準計測に基づく基準計測値ｇ、ｓ）と撮影測定値ｆ、ｍとの間の誤差の少ない外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出するように設けることができる。
【０１５２】
前述の通り、標定要素算出部１３は、サブ基準体モデル１０３が含む標定点１０４が有する撮影測定値ｆ、ｍ及び基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）の情報をステレオ測定部１１の外部標定並びにバンドル調整（光束調整）において用いることができる。これに加えて、本実施の形態の標定要素算出部１３では、基準体情報画成部１２が３次元計算空間Ｖに仮想的に付加して画成した仮想サブ基準体モデル１０３ｉが含む仮想付与値ｆｉ、ｍｉ及び基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の情報を用いてステレオ撮影部１１の外部標定並びにバンドル調整をおこなうことができる。更に、前述の通り、サブ基準体モデル１０３及び仮想サブ基準体モデル１０３ｉが有する幾何学条件を拘束条件として用いる場合には、更に精度良くバンドル調整をおこなうことができる。このため、本実施の形態の標定要素算出部１３は、サブ基準体モデル１０３及び仮想サブ基準体モデル１０３ｉが有する、より多くの情報に基づいてより精度良くステレオ撮影部１１の外部標定並びにバンドル調整をおこなうことができるから、よりサブ基準体３を小型に設けることができる。また、容易に取り扱うことができる小型のサブ基準体３を備える３次元計測システム１０を小型に設けることができる。
【０１５３】
本実施の形態の標定要素算出部１３がおこなうバンドル調整（光束調整）における拘束条件の重み付けについて説明する。本実施の形態におけるバンドル調整の重み付けは、３次元計測空間Ｒに配置された一の実在するサブ基準体に対応して画成されたサブ基準体モデル１０３を構成する標定点１０４が有する基準計測値ｇ、ｓ及び撮影測定値ｆ、ｍの情報をより重視する（調整量を抑制する）ように拘束条件を設けるものとするとよい。一方で、基準体情報画成部１２が３次元計測空間Ｒにおいて想定した仮想サブ基準体３ｉに対応して３次元計算空間Ｖに仮想的に付加して画成された仮想サブ基準体モデル１０３ｉを構成する標定点１０４が有する仮想定義値ｇｉ、ｓｉ及び仮想付与値ｆｉ、ｍｉの情報に対しては、より低い重み付けの値を付与してより積極的にバンドル調整するように拘束条件を設けるものとするとよい。
【０１５４】
即ち、本実施の形態の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）のバンドル調整（光束調整）は、サブ基準体モデル１０３及び仮想サブ基準体モデル１０３ｉについて各個別に重み付けがなされた拘束条件を有しておこなわれるように設けるものとするとよい。このように設けることにより、実在するサブ基準体３を実際に計測して得た情報により構成されるサブ基準体モデル１０３の情報を、基準体情報画成部１２が３次元計算空間Ｖに仮想的に付加して画成した情報により構成される仮想サブ基準体モデル１０３ｉの情報よりも重視して（調整量を抑制して）バンドル調整をおこなうように設けることができる。
【０１５５】
また、重み付けの値は、例えば、基準体情報画成部１２により想定されて付加（画成）された仮想サブ基準体モデル１０３ｉが含む仮想付与値ｆｉ、ｍｉ及び基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の推定精度に応じて個別に定められるように設けるものとするとよい。このように設けることにより、基準体情報画成部１２により想定されて付加（画成）された仮想サブ基準体モデル１０３ｉが含む仮想付与値ｆｉ、ｍｉ及び基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の推定精度に応じてバンドル調整（光束調整）の拘束条件を適切に定めることができる。即ち、例えば、推定精度のより良い仮想定義値、仮想付与値の情報を有する標定点１０４に付加されるバンドル調整の拘束条件は、推定精度に応じてより少ない調整代（調整幅）の範囲内で抑制されてバンドル調整がなされるように定めるものとするとよい。一方、推定精度のより劣る仮想定義値、仮想付与値の情報を有する標定点１０４に付加されるバンドル調整の拘束条件は、推定精度に応じてより大きな調整代（調整幅）の範囲内において、より積極的にバンドル調整がなされるように定めるものとするとよい。
【０１５６】
例えば、３次元計算空間Ｖにおけるサブ基準体モデル１０３が有する、標定点１０４の基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）の拘束条件として、実在するサブ基準体３の基準計測の計測精度の最大変動量を調整幅として定量的に与えるものとするとよい。例えば、基準計測の測定精度が±０．２ｍｍである場合には、標定点１０４の基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）に０．４ｍｍの調整幅を与えるものとするとよい。また、３次元計算空間Ｖにおけるサブ基準体モデル１０３が有する、標定点１０４の３次元座標値（撮影測定値）ｆ及び／又は相互間距離（撮影測定値）ｍの拘束条件として、実在するサブ基準体３の撮影測定の測定精度の最大変動量を調整幅として定量的に与えるものとするとよい。例えば、撮影測定の測定精度が±０．５ｍｍである場合には、標定点１０４の３次元座標値（撮影測定値）ｆ及び／又は相互間距離（撮影測定値）ｍに１ｍｍの調整幅を与えるものとするとよい。
【０１５７】
また、基準体情報画成部１２により３次元計算空間Ｖに仮想的に付加（画成）された仮想サブ基準体モデル１０３ｉが有する、標定点１０４の基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）（表１参照）の拘束条件として、仮想定義値ｇｉ、ｓｉの想定精度の最大変動量に基づく値を調整幅として定量的に与えるものとするとよい。例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉの想定の参考としたサブ基準体３の基準計測の計測精度が±０．２ｍｍである場合には、計測精度の最大変動量の４倍の値の１．６ｍｍを基準値１１０（仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の想定精度の調整幅として与えるものとするとよい。また、基準体情報画成部１２により３次元計算空間Ｖに仮想的に付加（画成）された仮想サブ基準体モデル１０３ｉが有する、標定点１０４の３次元座標値（仮想付与値）ｆｉ及び／又は相互間距離（仮想付与値）ｍｉの拘束条件として、仮想付与値ｆｉ、ｍｉの想定精度の最大変動量に基づく値を調整幅として定量的に与えるものとするとよい。例えば、仮想付与値ｆｉ、ｍｉの想定の参考としたサブ基準体３の基準計測の計測精度が±０．２ｍｍである場合には、計測精度の最大変動量の８倍の値の３．２ｍｍを標定点１０４の３次元座標値（仮想付与値）ｆｉ及び／又は相互間距離（仮想付与値）ｍｉの想定精度の調整幅として与えるものとするとよい。
【０１５８】
基準計測値ｇ、ｓ（基準値１１０）、撮影測定値ｆ、ｍ、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ（基準値１１０）、仮想付与値ｆｉ、ｍｉの調整量がこれらの拘束条件（調整幅）を越えて変動することがないようにバンドル調整計算を拘束することで、バンドル調整計算の発散を防止して確実に集束させることができると共に、迅速かつ高精度にバンドル調整（光束調整）をおこなうことができる。
【０１５９】
あるいは、３次元計算空間Ｖにおけるサブ基準体モデル１０３が有する、標定点１０４の基準値１１０（基準計測値ｇ、ｓ）の拘束条件の重み付けの値は、基準計測の計測精度を最重視して、最も大きな値（調整抑制係数）を定性的に付与するものとするとよい。例えば、調整抑制係数０．９を与えるものとするとよい。また、３次元計算空間Ｖにおけるサブ基準体モデル１０３が有する、標定点１０４の３次元座標値（撮影測定値）ｆ及び／又は相互間距離（撮影測定値）ｍの拘束条件の重み付けの値は、撮影測定の計測精度を次に重視して、２番目に大きな値（調整抑制係数）を定性的に与えるものとするとよい。例えば、調整抑制係数０．８を与えるものとするとよい。
【０１６０】
また、３次元計算空間Ｖにおける仮想サブ基準体モデル１０３ｉが有する、標定点１０４の基準値１１０（例えば、仮想定義値ｇｉ、ｓｉ）の拘束条件の重み付けの値は、仮想定義値ｇｉ、ｓｉの推定精度を考慮して、３番目に大きな値（調整抑制係数）を定性的に与えるものとするとよい。例えば、調整抑制係数０．７を与えるものとするとよい。また、３次元計算空間Ｖにおける仮想サブ基準体モデル１０３ｉが有する、標定点１０４の３次元座標値（仮想付与値）ｆｉ及び／又は相互間距離（仮想付与値）ｍｉの拘束条件の重み付けの値は、仮想付与値ｆｉ、ｍｉの推定精度を考慮して、最も小さな値（調整抑制係数）を定性的に与えるものとするとよい。例えば、調整抑制係数０．６を与えるものとするとよい。
【０１６１】
このように、３次元計算空間Ｖにおける基準体モデル１０２又は仮想基準体モデル１０２ｉを構成する標定点１０４が有する各情報（基準計測値、撮影測定値、仮想定義値、仮想付与値）の拘束条件として、各々異なる重み付けがなされた数値により定性的な調整抑制係数を与える場合には、外部標定アルゴリズムが算出した各イタレーション（試行）における標定点１０４が有する各情報の調整量から、調整量に調整抑制係数を乗じた値を差し引くことで、より大きな重み付けが成された標定点１０４についてはその調整量を抑制するように設けるものとするとよい。なお、これら基準計測値、撮影測定値の計測精度並びに仮想定義値、仮想付与値の推定精度に基づいて定められる第１の拘束条件に加えて、前述のように、幾何学条件に基づく第２の拘束条件を設けるものとしてもよい。
【０１６２】
以上、第１乃至第４の実施の形態について、基準体情報画成部１２を用いて一体として画成した基準体モデル１０２又は仮想基準体モデル１０２ｉに基づいて標定要素算出部１３によりステレオ撮影部１１の一の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出する例について説明した。しかしながら、第１乃至第４の実施の形態に係る他の実施の形態では、ステレオ撮影部１１の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）は、一体に設けられた基準体モデル１０２又は仮想基準体モデル１０２ｉにおいて複数の異なる重み付けがなされた拘束条件を有するバンドル調整計算により算出される、計測領域毎に異なる複数の外部標定要素（ｘａｂｃ，ｙａｂｃ，ｚａｂｃ）（ωａｂｃ，φａｂｃ，κａｂｃ）の値を用いて３次元計測をおこなうものとしてもよい。
【０１６３】
図１を参照して説明をおこなう。例えば、図１に示す第１の実施の形態の３次元計測システム１０において、サブ基準体モデル１０３ａが画成された３次元計算空間Ｖに対応する３次元計測空間Ｒの計測領域（サブ基準体３ａが占める空間）内において測定対象物１である人体を３次元計測する場合には、サブ基準体モデル１０３ａに最も大きな重みを付けた拘束条件を用いてバンドル調整した第１の外部標定要素（ｘａ，ｙａ，ｚａ）（ωａ，φａ，κａ）を用いるものとするとよい。同様に、他のサブ基準体モデル１０３ｂに対応する計測領域（サブ基準体３ｂが占める空間）を３次元計測する場合には、サブ基準体モデル１０３ｂに最も大きな重みを付けた拘束条件を用いてバンドル調整した第２の外部標定要素（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）（ωｂ，φｂ，κｂ）を用いるものとするとよい。また、更に他のサブ基準体モデル１０３ｃに対応する計測領域（サブ基準体３ｃが占める空間）を３次元計測する場合には、サブ基準体モデル１０３ｃに最も大きな重みを付けた拘束条件を用いてバンドル調整した第３の外部標定要素（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）（ωｃ，φｃ，κｃ）を用いるものとするとよい。
【０１６４】
この場合には、例えば、サブ基準体３ａが占める空間を３次元計測するために、サブ基準体モデル１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの各々に３：２：１の割合で異なる重み付けのなされた拘束条件を設けてバンドル調整計算をおこなって、第１の外部標定要素（ｘａ，ｙａ，ｚａ）（ωａ，φａ，κａ）を算出するものとするとよい。また、サブ基準体３ｂが占める空間を３次元計測するために、サブ基準体モデル１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの各々に１：２：１の割合で異なる重み付けのなされた拘束条件を設けてバンドル調整計算をおこなって、第２の外部標定要素（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）（ωｂ，φｂ，κｂ）を算出するものとするとよい。また、サブ基準体３ｃが占める空間を３次元計測するために、サブ基準体モデル１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの各々に１：２：３の割合で異なる重み付けのなされた拘束条件を設けてバンドル調整計算をおこなって、第３の外部標定要素（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）（ωｃ，φｃ，κｃ）を算出するものとするとよい。この場合の拘束条件の重み付けは、算出対象とする各計測領域により近いサブ基準体モデル１０３に対して、より大きな重み付けの値を与えるように、地理的要素を重視して定められたものといえる。
【０１６５】
このように、基準体情報画成部１２が一体に画成した基準体モデル１０２又は仮想基準体モデル１０２ｉを用いて、標定要素算出部１３が個別に複数の外部標定並びにバンドル調整計算をおこなうことにより、３次元計測空間Ｒにおいて複数（３個）のサブ基準体３ａ、３ｂ、３ｃが各々カバーする異なる計測領域毎に異なる複数（３個）の外部標定要素（ｘａｂｃ，ｙａｂｃ，ｚａｂｃ）（ωａｂｃ，φａｂｃ，κａｂｃ）の値を算出して３次元計測をおこなうことができる。異なる計測領域毎に算出された複数の外部標定要素（ｘａｂｃ，ｙａｂｃ，ｚａｂｃ）（ωａｂｃ，φａｂｃ，κａｂｃ）の値は、異なる計測領域毎に設けられた拘束条件を用いてバンドル調整されて最適化されているため、各計測領域に対応する、より精度の高い外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）であるものといえる。このため本実施の形態によれば、個別の測定領域毎に最適化された外部標定要素（ｘａｂｃ，ｙａｂｃ，ｚａｂｃ）（ωａｂｃ，φａｂｃ，κａｂｃ）を用いて更に精度良く３次元計測をおこなうことができる。
【０１６６】
続けて図１を参照して、３次元計測座標系の床面基準座標系への座標変換について説明する。第１乃至第４の態様の３次元計測システム１０では、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１が配置される床面１６上に複数の床面基準マーク１６ｂを設けるものとしてもよい。また、複数のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄは、複数の床面基準マーク１６ｂをステレオ撮影するように設けるものとしてもよい。また、基準体情報画成部１２は、複数の床面基準マーク１６ｂのステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づいて、測定対象物１が配置される床面１６の情報を３次元計算空間Ｖにおいて一の平面（基準平面）１０６の情報として基準体モデル１０２に組み込んで画成するように設けるものとしてもよい。
【０１６７】
このように設けると、３次元計算空間Ｖに画成される基準体モデル１０２は、測定対象物１である人体の３次元計測の計測基準面となるべき床面１６の情報（基準平面１０６の情報）を有することができる。このため、測定対象物１である人体の３次元計測結果を床面１６（基準平面１０６）を計測基準面として正規化して利用しやすく３次元計測することができる。前述の通り、ステレオ撮影部１１の外部標定のために、３次元計算空間Ｖの原点Ｏ（図１６参照）は、例えば、一のステレオ撮影部１１が有する第１の光学レンズ系（レンズ群）の後側主点Ｏ１上に初期的に定められる。あるいは、例えば、サブ基準体３ｃが有する任意の基準マーク４の上に３次元測定空間Ｒの原点Ｏが位置するように３次元計測空間Ｒの原点Ｏが定められる。この場合にも、初期的に画成（配置）された３次元計算空間Ｖの全ての情報を、３次元計算空間Ｖにおける基準平面１０６上に原点を有する、３次元計測空間Ｒにおける床面基準マーク１６ｂを有する床面１６を計測基準面とする、新たな直交３次元座標系（新たな３次元計算空間Ｖ）の情報に座標変換して３次元計測をおこなうように設けるとよい。
【０１６８】
なお、３次元計測空間Ｒにおいて、床面基準マーク１６ｂを設ける場合には、例えば、床面基準マーク１６ｂは、一枚の床面シート１６ａ上に設けられ、床面シート１６ａを床面１６に敷くことによって、床面１６上に床面基準マーク１６ｂが配置されるように設けるものとするとよい。
【０１６９】
基準体情報画成部１２は、床面１６の情報を３次元計算空間Ｖにおける一の平面（基準平面）１０６の情報として、３次元計算空間Ｖにおいて基準体モデル１０２が含む３次元座標値の集合の内に画成することができる。あるいは、一の実施の形態では、基準平面１０６は３次元計測空間Ｒにおける外部（地上の）空間に対して水平である旨の情報を更に有する、水平面（基準平面）１０６の情報として定義（画成）することもできる。このように設けると、基準体モデル１０２の情報が画成される３次元計算空間Ｖの座標系を水平面（基準平面）１０６に基づく正規化された３次元座標系として画成することができるから、例えば、人体等の異なる複数の測定対象物１の３次元計測情報を相互に比較し易いように正規化された３次元座標系の情報として表して３次元計測値を得ることができる。
【０１７０】
あるいは、基準平面１０６の情報を有することなく、３次元計算空間Ｖにおけるサブ基準体モデル１０３（又は基準体モデル１０２）が有する３次元座標情報のみに基づくことによっても、例えば、重力の作用の推定や、サブ基準体モデル１０３の外形寸法情報に基づいて、３次元計測空間Ｒにおける水平面又は絶対座標値について、限られた精度の範囲内においては推定をおこなうことも可能である。しかしながら、３次元計測空間Ｒの床面１６上に設けられた既知の計測基準点（床面基準マーク１６ｂ）の情報を３次元計算空間Ｖに画成される基準体モデル１０２の情報に加えて外部標定計算をおこなう場合には、水平面（基準平面）１０６に対するステレオ撮影部１１の外部標定精度並びに３次元計測の信頼性（計測精度）及び安定性を更に高めることができる。
【０１７１】
あるいは、３次元計測空間Ｒにおける床面基準マーク１６ｂの実測に基づく、複数の床面基準マーク１６ｂの相互間距離の情報が予め正確に把握されていない場合にも、３次元計算空間Ｖにおいて床平面（基準平面）１０６を所与の精度において画成することは可能である。しかしながら、３次元計測空間Ｒにおける複数の床面基準マーク１６ｂの相互間距離が実測（基準計測）に基づいて予め正確に把握されている場合には、床平面（基準平面）１０６の情報を含む３次元計算空間Ｖにおける基準体モデル１０２に精度の良い基準計測値を与えることができる。この場合には、更に精度良く床面１６（基準平面１０６）に対するステレオ撮影部１１の外部標定をおこなうことができる。
【０１７２】
このように、３次元計算空間Ｖに画成される基準体モデル１０２が３次元計測空間Ｒにおいて床面１６に設けられた複数の床面基準マーク１６ｂの撮影測定値並びに基準計測値に基づいて基準体情報画成部１２が画成する床面（基準平面）１０６の情報を含むことで、正規化された更に情報価値の高い３次元計測情報を得ることができる。例えば、計測基準面である３次元計測空間Ｒにおける床面１６から測定対象物１である人体の頭頂部（その最上の高さ）までの高さを身長と定義して、精度良く人体の身長計測情報を得ることができる。このため、正規化された多数の身長計測情報に基づいて、例えば、多数の人の身長を比較した統計情報を得ることもできる。あるいは、同様に、多数の人の体型の３次元計測情報に基づいて、最も多くの人の体型に合致する洋服のサイズ又はデザインを統計的に把握（決定）するものとしてもよい。
【０１７３】
図７に示すブロック図を参照して、本実施の形態の３次元計測システム１０の全体の構成を説明する。３次元計測システム１０が備える中央演算装置（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である制御部１８は、３次元計測システム１０並びに３次元計測システム１０が備える各機能部を統括して制御するように設けられている。３次元計測システム１０は、前述の通り、４台（４ユニット）のステレオ撮影部１１を備える。４台のステレオ撮影部１１は、撮影同期部１１ｅによってサブ基準体３及び測定対象物１を全周から同時に撮影するように制御される。４台のステレオ撮影部１１は、サブ基準体３を全周から同時にステレオ撮影Ｓ０２（図１２参照）してステレオ撮影部１１の外部標定Ｓ０４をおこなう。同様に、４台のステレオ撮影部１１は、測定対象物１を全周から同時にステレオ撮影して３次元計測Ｓ０５をおこなう。なお、３次元計測システム１０は、ステレオ撮影部１１を１台（１ユニット）のみ備えるものとしてもよい。この場合には、１台のステレオ撮影部１１がステレオ撮影する測定対象物１の１面のみを３次元計測Ｓ０５することができる。また、撮影同期部１１ｅを備えることがないから、３次元計測システム１０をより容易に設けることができる。
【０１７４】
本実施の形態の３次元計測システム１０は、前述の通り、測定対象物１の全体をカバーする基準体２の一部を構成する、サブ基準体３を備える。サブ基準体３は、サブ基準体３が有する基準マーク４をステレオ撮影部１１に提示する。サブ基準体３は実空間である３次元計測空間Ｒにおいて物理的に実在して３次元計測システム１０が有する３次元計測空間Ｒに提供Ｓ０１される。前述の通り、サブ基準体３は測定対象物１の全体をカバーするように、複数を積み重ねて用いることができる。あるいは、第２の実施の形態のように、サブ基準体３を架台７ａ、７ｂに載置して、測定対象物１の全体をカバーするように配置して用いることができる。あるいは、第３の実施の形態のように、サブ基準体３を移動して、測定対象物１の全体をカバーするように配置して用いることができる。あるいは、第４の実施の形態のように、サブ基準体３で測定対象物１の全体をカバーすることに代えて、前述の通り、３次元計算空間Ｖに仮想サブ基準体モデル１０３ｉを付加することで、測定対象物１の全体をサブ基準体３を含む仮想基準体２ｉでカバーするように、サブ基準体３を用いるものとしてもよい。
【０１７５】
本実施の形態の３次元計測システム１０が備える基準体情報画成部１２は、前述の通り、サブ基準体３のステレオ画像２０ａ、２０ｂに基づいて、ステレオ撮影部１１を外部標定Ｓ０４するための３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２を一体として画成Ｓ０３する。３次元計測システム１０が備える標定要素算出部１３は、前述の通り、例えば、最小二乗法による近似解法を用いて基準体モデル１０２を数値解析して外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出Ｓ０４する。この結果、４台（４ユニット）のステレオ撮影部１１を各々外部標定Ｓ０４して定位することができる。標定要素算出部１３が算出した外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）は３次元計測Ｓ０５において用いることができるように、３次元計測システム１０が備える記録部（不図示）に保存しておくものとするとよい。こうして得られた外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を用いることで、３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４は、ステレオ撮影部１１によりステレオ撮影される測定対象物１の３次元計測Ｓ０５をおこなうことができる。
【０１７６】
更に、３次元計測システム１０は、前述の通り、ステレオ撮影部１１に床面１６の情報を提示する、床面シート１６ａに設けられた床面基準マーク１６ｂを備える。前述の通り、ステレオ撮影部１１で撮影した床面基準マーク１６ｂのステレオ画像２０ａ、２０ｂ（図１０参照）に基づいて、基準体情報画成部１２が画成Ｓ０３する基準体モデル１０２に計測基準面１０６の情報を追加Ｕ０４することができる。このため、基準体モデル１０２が有する計測基準面１０６の情報に基づいて正規化された、更に情報価値の高い３次元計測情報を得ることができる。
【０１７７】
更に、本実施の形態の３次元計測システム１０は、ステレオ撮影部１１の外部標定Ｓ０４後における撮影位置の位置変動２９を検出Ｍ０１するための監視基準点として用いることができる、位置変動検出ターゲットマーク１７ａを備える。後に詳述するように、位置変動検出ターゲットマーク１７ａは、例えば、ステレオ撮影部１１を支持する支持部１７に設けるものとするとよい。床面基準マーク１６ｂも位置変動検出ターゲットマーク１７ａと同様にステレオ撮影部１１の撮影位置の位置変動２９の検出Ｍ０１に用いることができる。後に詳述するように、本実施の形態の３次元計測システム１０では、ステレオ撮影部１１で撮影した床面基準マーク１６ｂ及び／又は位置変動検出ターゲットマーク１７ａの位置変動２９を撮影位置変動検出部１５で検出Ｍ０１することができる。このため、外部標定Ｓ０４後における３次元計測の計測誤差の発生を監視して検知することができる。なお、本実施の形態の３次元計測システム１０が備える撮影位置変動検出部１５、床面シート１６ａ、床面基準マーク１６ｂ、位置変動検出ターゲットマーク１７ａは、３次元計測システム１０をより容易に設けるために適宜省くものとしてもよい。
【０１７８】
図８のブロック図を参照して、本実施の形態の３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４の構成を説明する。３次元計測部１４は、前述の通り、外部標定Ｓ０４されたステレオ撮影部１１で測定対象物１をステレオ撮影Ｓ０５して一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂ（図９参照）を得ることができる。３次元計測部１４は、得られた一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂに対しておこなうステレオマッチング処理（対応点検出処理）の対象空間を検出処理限定空間２１内に限定Ａ０２する、検出処理限定空間設定部１４ａを有する。検出処理限定空間設定部１４ａによる検出処理限定空間２１の設定Ａ０２により、ステレオマッチング処理の処理時間を短縮することができる。また、後に詳述するように、前処理マッチングＡ０５後に更に狭められた範囲に限定する検出処理限定空間の設定を（再度）行う場合には、前処理マッチングＡ０５によるステレオマッチング処理の誤対応点除去Ａ０７を行うことができる。
【０１７９】
検出処理限定空間２１の設定Ａ０２は、検出処理限定空間設定部１４ａが有する逆投影部１４ａ１により検出処理限定空間２１を一組のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上に逆投影Ａ０４しておこなうことで、更にステレオマッチング処理時間を短縮することができる。更に、ステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の検出処理限定空間２１以外の範囲の部分２２を検出処理限定空間設定部１４ａが有する塗りつぶし処理部１４ａ２を用いて単色（例えば、黒色）で塗りつぶすことで、確実にステレオマッチング処理時間を短縮することができる。なお、本実施の形態の３次元計測部１４が有する検出処理限定空間設定部１４ａ並びに逆投影部１４ａ１及び塗りつぶし処理部１４ａ２は、３次元計測システム１０をより容易に設けるために適宜省くものとしてもよい。
【０１８０】
本実施の形態の３次元計測部１４は、ステレオマッチング処理時間の増大の原因となり得る背景９を除去Ａ０３する背景除去部１４ｂを有する。背景除去部１４ｂは、ステレオ撮影部１１が撮影した測定対象物１を含む一のステレオ画像２７（図１１参照）から測定対象物１を含まない他のステレオ画像２８（図１１参照）を差し引くことで測定対象物１の背景９を差し引き演算する差引演算部１４ｂ１を有する。背景除去部１４ｂを用いて背景９を除去Ａ０３することにより、ステレオマッチング処理時間を更に短縮することができ、また、ミスマッチングを防止並びに除去することができる。なお、背景９を撮影した（測定対象物１を含まない）他のステレオ画像２８は、３次元計測システム１０をセットアップした際や、測定対象物１の撮影を行う前、測定対象物１の撮影を行った後など、適宜撮影して得るものとするとよい。また、本実施の形態の３次元計測部１４が有する背景除去部１４ｂ及び差引演算部１４ｂ１は、３次元計測システム１０をより容易に設けるために適宜省くものとしてもよい。
【０１８１】
本実施の形態の３次元計測部１４は、ステレオマッチング処理（対応点検出処理）をおこなうステレオマッチング処理部１４ｃを有する。ステレオマッチング処理部１４ｃは、簡易迅速に第１のステレオマッチング処理（前処理マッチング処理）Ａ０５をおこなう前処理部１４ｃ１を有する。前処理部１４ｃ１は、第１のマッチング処理（前処理マッチング処理）Ａ０５でマッチング判定されたマッチング範囲を詳細マッチング処理範囲（詳細検出処理限定空間）２１ａに指定Ａ０６する。また、ステレオマッチング処理部１４ｃは、詳細マッチング処理範囲２１ａ内を対象として、詳細な第２のステレオマッチング処理（詳細マッチング処理）Ａ０８をおこなう詳細処理部１４ｃ２を有する。このように設けると、応分の情報処理時間を要する詳細マッチング処理Ａ０８の情報処理対象を詳細マッチング処理範囲２１ａ内に留めることにより、ステレオマッチング処理時間を更に短縮することができる。なお、本実施の形態のステレオマッチング処理部１４ｃが有する前処理部１４ｃ１及び詳細処理部１４ｃ２は、３次元計測システム１０をより容易に設けるために適宜省くものとしてもよい。
【０１８２】
ここで図１２を参照して、本実施の形態の３次元計測システム１０を用いておこなう測定対象物１を３次元計測する方法を説明する。なお、同方法の詳細については後に詳述する。測定対象物１を３次元計測する方法では、３次元計測の基準器であるサブ基準体３を用いてステレオ撮影部１１の外部標定Ｓ０４をおこなうために、３次元計測システム１０の３次元計測空間Ｒにサブ基準体３を提供（搬入）Ｓ０１する。続いて、ステレオ撮影部１１でサブ基準体３が有する基準マーク４をステレオ撮影Ｓ０２する。ステレオ撮影Ｓ０２するステップは、サブ基準体３を複数積み重ねるステップＳ０２ａ（不図示）、サブ基準体３を架台７ａ、７ｂに載置するステップＳ０２ｂ（不図示）、サブ基準体３を移動するステップＳ０２ｃ（不図示）及び３次元計算空間Ｖに仮想サブ基準体モデル１０３ｉを付加するステップＳ０２ｄ（不図示）の群から選ばれる、いずれか一以上のステップを含むものとするとよい。続いて、サブ基準体３が有する基準マーク４の基準計測値ｇ、ｓと撮影測定値ｆ、ｍとの情報を含む、測定対象物１の全体をカバーする基準体２に対応する、３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２を基準体情報画成部１２により一体として画成Ｓ０３する。続いて、基準体モデル１０２を用いて、標定要素算出部１３により外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出Ｓ０４してステレオ撮影部１１の外部標定（定位）をおこなう。続いて、外部標定Ｓ０４されたステレオ撮影部１１で測定対象物１を３次元計測Ｓ０５することで、測定対象物１の３次元形状を精密に測定することができる。
【０１８３】
続いて、図９を参照して、第１乃至第４の実施の形態の３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４が有する検出処理限定空間設定部１４ａがおこなう検出処理限定空間２１の設定について説明する。３次元計測部１４は、３次元計算空間Ｖにおいて測定対象物１が含まれる検出処理限定空間２１を設定する検出処理限定空間設定部１４ａを有する。また、検出処理限定空間設定部１４ａは、一対のステレオ画像２０ａ、２０ｂ上での対応点検出処理（ステレオマッチング処理）をおこなう範囲を検出処理限定空間２１内に限定Ａ０２するように設けられる。
【０１８４】
例えば、３次元計算空間Ｖ（３次元計測空間Ｒ）において、ステレオマッチング処理（対応点検出処理）をおこなう場合において、特に、３次元計測空間Ｒにおける計測オペレータ（不図示）等の動く被写体等の背景ノイズの情報が写り込んでいる場合も生じ得る。このような場合には、それらの背景ノイズの情報が後に詳述する前処理マッチング処理Ａ０５及び詳細マッチング処理Ａ０８を含むステレオマッチング処理の情報処理の対象となって情報処理時間を増大してしまう可能性がある。こうしたステレオマッチング処理の情報処理時間を短縮するために、検出処理限定空間設定部１４ａはステレオマッチング処理の対象範囲を検出処理限定空間２１内に限定Ａ０２するように設けられる。
【０１８５】
ステレオマッチング処理（対応点検出処理）時間が短く、迅速な３次元計測をおこなうためには、ステレオ撮影における背景ノイズの情報の除去処理をおこなうものとするとよい。従来、背景ノイズの除去処理には、応分の情報処理時間が費やされると共に、除去処理によっても完全に除去しきれないノイズが残されるという問題があった。本実施の形態の３次元計測システム１０では、従来の背景ノイズの除去処理をおこなうことなく、検出処理限定空間設定部１４ａを用いて、ステレオマッチング処理をおこなう３次元計測空間Ｒ（３次元計算空間Ｖ）における検出処理空間を測定対象物１が含まれる（計測者が指定する）所定の空間（検出処理限定空間２１）内に限定Ａ０２するように設けられる。なお、３次元計測空間Ｒと３次元計算空間Ｖとは３次元計測に先立っておこなわれる外部標定によってその対応関係が完全に把握されている。このため、検出処理限定空間設定部１４ａによる検出処理限定空間２１の設定Ａ０２においては、両者は同義であるとみなされる。
【０１８６】
このように設けることにより、検出処理限定空間２１内に含まれない検出処理限定空間２１の外側の領域２２に含まれるあらゆる情報を、一切の情報処理をおこなうことなく、一律に除去することができるから、３次元計測のステレオマッチング処理（対応点検出処理）の情報処理速度を向上して情報処理時間を短縮することができる。検出処理限定空間設定部１４ａにより設定される検出処理限定空間２１は、後に挙げる具体例のように、３次元計測空間Ｒにおけるサブ基準体３、ステレオ撮影部１１の支柱１７あるいは測定対象物１である人体の大きさ等に基づいて定めるものとするとよい。
【０１８７】
また、検出処理限定空間設定部１４ａは、ステレオ撮影部１１が撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂ上に測定対象物１が投影されたステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の２次元平面空間において対応点検出処理（ステレオマッチング処理）をおこなう範囲を限定Ａ０２するように設けるものとするとよい。このために、検出処理限定空間設定部１４ａは、更に、逆投影部１４ａ１を有し、逆投影部１４ａ１は、検出処理限定空間設定部１４ａにより３次元計測空間Ｒ（３次元計算空間Ｖ）において設定された検出処理限定空間２１をステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の２次元平面に逆投影Ａ０４するように設けるものとするとよい。
【０１８８】
このように設けることにより、検出処理限定空間設定部１４ａによる検出処理限定空間２１の設定（限定）処理Ａ０２は、逆投影部１４ａ１を用いてステレオ画像２０ａ、２０ｂ上に３次元計測空間Ｒ（３次元計算空間Ｖ）における検出処理限定空間２１を逆投影Ａ０４して２次元平面上でおこなうことができる。このため、３次元計測空間Ｒ（３次元計算空間Ｖ）内において３次元で設定された検出処理限定空間２１の情報をそのまま３次元空間の情報として情報処理をおこなう場合と比較して、更に情報処理時間を短縮することができる。逆投影部１４ａ１を用いたステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の２次元平面への検出処理限定空間２１の逆投影は、標定要素算出部１３による外部標定又はバンドル調整（光束調整）により得られた外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）並びに前述の式（１）及び式（２）の座標変換の関係式を用いておこなうものとするとよい。
【０１８９】
具体的には、サブ基準体３が存在する空間を逆投影部１４ａ１を用いてステレオ画像２０ａ、２０ｂ上に逆投影することで検出処理限定空間２１を設定するものとしてもよい。あるいは、ステレオ撮影部１１の支柱１７を利用することで、後に詳述する支柱１７が有する複数の位置変動検出ターゲットマーク１７ａを相互に結ぶ直線により囲まれた領域内を検出処理限定空間２１として設定するものとしてもよい。あるいは、測定対象物１である人体の大きさに基づいて定められるステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の特定の範囲の領域内を検出処理限定空間２１として設定するものとしてもよい。
【０１９０】
更に、検出処理限定空間設定部１４ａは、ステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の検出処理限定空間２１に対応する範囲以外の部分２２を単色で塗りつぶして対応点検出処理（ステレオマッチング処理）をおこなう範囲を検出処理限定空間２１内に限定Ａ０２するように設けるものとするとよい。このために、検出処理限定空間設定部１４ａは、塗りつぶし処理部１４ａ２を有し、塗りつぶし処理部１４ａ２は、ステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の検出処理限定空間２１に対応する範囲以外の部分２２を単色で塗りつぶして対応点検出処理をおこなう範囲を検出処理限定空間２１内に限定Ａ０２するように設けるものとするとよい。
【０１９１】
このように、検出処理限定空間２１以外の部分２２を検出処理限定空間設定部１４ａが有する塗りつぶし処理部１４ａ２を用いてステレオ画像２０ａ、２０ｂの２次元平面上において単色で塗りつぶすことで、対応点検出処理（ステレオマッチング処理）における誤検出を確実に防止することができる。このため、対応点検出処理を迅速かつ確実におこなうことができる。なお、塗りつぶし処理部１４ａ２がおこなう検出処理限定空間２１以外の部分２２の単色による塗りつぶしは、例えば、黒色あるいは青色等の任意の単色を用いておこなうものとするとよい。
【０１９２】
図１０を参照して、第１乃至第４の実施の形態の３次元計測システム１０がおこなう撮影位置の変動検出について説明する。３次元計測システム１０は、外部標定要素算出Ｓ０４（図１２参照）時からの３次元計測空間Ｒにおけるステレオ撮影部１１の位置変動２９を検出する撮影位置変動検出部１５を備えるものとするとよい。また、撮影位置変動検出部１５は、ステレオ撮影部１１が外部標定要素算出Ｓ０４後に得たステレオ画像２０ａ、２０ｂと、ステレオ撮影部１１が外部標定要素算出Ｓ０４時に得たステレオ画像２０ａ、２０ｂとを比較することで、３次元計測空間Ｒにおけるステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出するように設けるものとするとよい。
【０１９３】
ステレオ撮影部１１は、位置変動検出ターゲットマーク１７ａが貼付された支持部１７に固定されて支持されるように構成され、位置変動検出ターゲットマーク１７ａをステレオ撮影するように設けるものとするとよい。また、撮影位置変動検出部１５は、ステレオ撮影部１１が撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の位置変動検出ターゲットマーク１７ａの位置を外部標定要素算出Ｓ０４時と外部標定要素算出Ｓ０４後とで比較してステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出するように設けるものとするとよい。
【０１９４】
また、ステレオ撮影部１１は、測定対象物１が配置される床面１６上の床面基準マーク１６ｂを撮影するように構成され、撮影位置変動検出部１５は、ステレオ撮影部１１が撮影したステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の床面基準マーク１６ｂの位置を外部標定要素算出Ｓ０４時と外部標定要素算出Ｓ０４後とで比較してステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出するように設けるものとするとよい。
【０１９５】
撮影位置変動検出部１５は、ステレオ撮影部１１の支持部１７に貼付けられた位置変動検出ターゲットマーク１７ａをステレオ撮影部１１の位置変動２９の監視のための監視基準点として用いるように設けるものとするとよい。３次元計測システム１０が複数（４台（４ユニット））のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄを備える場合には、例えば、一のステレオ撮影部１１ａにより、他のステレオ撮影部１１ｃを固定して支持する支持部１７に貼付けられた位置変動検出ターゲットマーク１７ａを撮影してステレオ撮影部１１ａ及び／又はステレオ撮影部１１ｃの位置変動を監視するように設けるものとするとよい。このように、複数のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄが相互に位置変動２９の監視をおこなうように設けるものとするとよい。
【０１９６】
あるいは、一のステレオ撮影部１１ａが、一のステレオ撮影部１１ａ自体が固定されて支持される支持部１７（突出部１７ｂ）に貼付けられた位置変動検出ターゲットマーク１７ａを撮影してステレオ撮影部１１ａの支持部１７に対する位置変動２９を監視するように設けるものとしてもよい。この場合には、例えば、支持部１７は位置変動検出ターゲットマーク１７ａが貼付けられる、支持部１７の支持軸の外周方向に延在する突出部又は屈曲部１７ｂを有して設けられ、一のステレオ撮影部１１ａによる撮像範囲内に位置変動検出ターゲットマーク１７ａが位置して撮影されるように設けるものとしてもよい。
【０１９７】
また、撮影位置変動検出部１５（図７参照）は、前述の位置変動検出ターゲットマーク１７ａと同様に、複数のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄにより撮影される床面１６上に設けられた床面基準マーク１６ｂを位置変動２９の検出のための監視基準点として用いるように設けてもよい。床面基準マーク１６ｂは、前述の通り、床面１６上に敷かれる床面シート１６ａを用いて設けるものとしてもよい。
【０１９８】
このように設けることにより、ステレオ撮影部１１により外部標定要素算出Ｓ０４後に撮影された位置変動検出ターゲットマーク１７ａ及び／又は床面基準マーク１６ｂのステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の座標位置を外部標定要素算出Ｓ０４時の座標位置と比較することができる。このため、撮影位置変動検出部１５は、３次元計測空間Ｒにおけるステレオ撮影部１１の位置変動２９の有無を検出することができる。
【０１９９】
撮影位置変動検出部１５による位置変動２９の有無の検出は外部標定Ｓ０４後の任意のタイミングにおいて、任意のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄに対しておこなわれるように設けるものとするとよい。例えば、３次元計測をおこなう直前に、全てのステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄに対して位置変動２９の有無の検出Ｍ０１をおこなうものとするとよい。この場合には、３次元計測をおこなう全てのステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄに撮影位置の変動２９がないことを確認することができるから、信頼性の高い３次元計測をおこなうことができる。
【０２００】
撮影位置変動検出部１５は、更に厳密に、外部標定Ｓ０４後における任意の位置変動検出時Ｍ０１に位置変動検出ターゲットマーク１７ａ及び／又は床面基準マーク１６ｂの情報に基づいて、位置変動２９の検出のための外部標定計算を標定要素算出部１３を用いておこなって位置変動２９の検出をおこなうように設けてもよい。この場合には、撮影位置変動検出部１５は、予め外部標定要素算出Ｓ０４時に監視基準点（位置変動検出ターゲットマーク１７ａ及び／又は床面基準マーク１６ｂ）の情報に基づいて外部標定計算Ｕ０６をおこなうように標定要素算出部１３を制御するように設けるとよい。
【０２０１】
また、任意の位置変動検出時Ｍ０１において、撮影位置変動検出部１５は、複数の位置変動２９がないものと撮影位置変動検出部１５が認めて指定する監視基準点（指定監視基準点）に基づいて位置変動２９の検出のための外部標定計算をおこなうように標定要素算出部１３を制御するものとするとよい。また、位置変動２９の検出のために算出された外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）が外部標定要素算出Ｓ０４時と比べて変わりがないことを確認するように設けてもよい。この場合には、位置変動２９の検出のためにおこなった外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の算出が再現性を有するものといえる。
【０２０２】
撮影位置変動検出部１５による位置変動２９の検出は、更に厳密に、外部標定要素算出Ｓ０４時以降、測定対象物１の３次元計測Ｓ０５のための撮影計測Ｍ０２時を含めて、ステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄが継続しておこなう連続動画撮影により得られるステレオ画像２０ａ、２０ｂの情報に基づいて、常時おこなうように設けるものとしてもよい。このように設けることで、外部標定要素算出Ｓ０４時のステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄの位置と姿勢とに、いかなる位置変動２９（位置ずれ）も生じていないことを履歴を通して保証することができる。
【０２０３】
このようにステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄが継続しておこなう動画撮影に基づいて位置変動２９の検出をおこなう場合には、ステレオ画像２０ａ、２０ｂ上における監視基準点の座標位置の変動の監視をおこなうように設けることができる他、監視基準点の移動の速度、あるいは移動の加速度の次元において監視基準点の位置変動２９の有無の監視をおこなうように設けるものとしてもよい。このように設ける場合には、更に厳密に外部標定要素算出Ｓ０４時からのステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄの撮影位置の位置変動２９の有無を履歴を通して監視することができる。
【０２０４】
撮影位置変動検出部１５がおこなう位置変動２９の有無の監視において、例えば、ステレオ撮影部１１の支持部１７に設けられた位置変動検出ターゲットマーク１７ａの位置変動２９は検出されない一方で、床面基準マーク１６ｂ（床面シート１６ａ）の位置変動２９のみが検出される場合も想定される。この場合には、撮影位置変動検出部１５は、位置変動２９の定量的な検出のための外部標定計算を標定要素算出部１３を用いておこなうようにしてもよい。例えば、位置変動２９が生じたものと評価される監視基準点にのみ基づいて、即ち、この場合には、床面基準マーク１６ｂにのみ基づいて、ステレオ撮影部１１の外部標定をおこなってステレオ撮影部１１の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を算出するものとするとよい。
【０２０５】
続いて、撮影位置変動検出部１５は、床面基準マーク１６ｂの位置変動２９が生じる前後での（外部標定要素算出Ｓ０４時との）外部標定結果の比較をおこなうことで、ステレオ撮影部１１の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の変動量（変位量、回転量）を定量的に算出するものとするとよい。このように設けると、撮影位置変動検出部１５は、外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の変動量（変位量、回転量）に基づいて、位置変動２９が生じたものと評価される床面基準マーク１６ｂの位置変動２９を定量的に把握することができる。撮影位置変動検出部１５は、このようにして把握した床面基準マーク１６ｂの位置変動２９の量に基づいて、簡易的に３次元計測座標系が有する床面基準マーク１６ｂに係る計測座標情報の補正をおこなって３次元計測を継続するものとしてもよい。
【０２０６】
あるいは、位置変動２９が検出された監視基準点（例えば、床面基準マーク１６ｂ）にのみ基づいておこなわれる位置変動２９の量の算出のための外部標定計算の結果は、撮影位置変動検出部１５によって他の類似する計測座標情報の補正処理をおこなうために用いられるものとしてもよい。例えば、位置変動２９が生じていないものと評価される残りの、即ち、位置変動２９が生じたものと評価される監視基準点を除外した監視基準点（例えば、位置変動検出ターゲットマーク１７ａ）のみに基づいておこなわれる外部標定計算を更におこなって両者を比較するものとしてもよい。この場合には、位置変動２９が生じていないものと評価される監視基準点に基づく外部標定計算の結果と位置変動２９が生じたものと評価される監視基準点に基づく外部標定計算の結果とを比較して位置変動２９の量（変位量、回転量）を定量的に把握することができる。
【０２０７】
図１１を参照して、第１乃至第４の実施の形態の３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４が有する背景除去部１４ｂがおこなう背景９の除去について説明する。３次元計測部１４が有する背景除去部１４ｂは、ステレオ撮影部１１ａ〜１１ｄにより撮影された測定対象物１を撮影した一のステレオ画像２７から測定対象物１を含まない背景９を撮影した他のステレオ画像２８を差し引くことで、測定対象物１以外の背景９を除去Ａ０３するように設けるものとするとよい。
【０２０８】
前述の通り、検出処理限定空間設定部１４ａが設定した検出処理限定空間２１内においても、ステレオ撮影部１１によるステレオ画像２０ａ、２０ｂに、例えば、パーソナルコンピュータ（不図示）等の背景（ノイズ）９が含まれている場合もあり得る。背景（ノイズ）９は、対応点検出処理（ステレオマッチング処理）において大きな情報処理負担の原因となり得るものといえる。このため、前述の検出処理限定空間設定部１４ａがおこなう検出処理限定空間２１の設定と平行して、背景除去部１４ｂにより背景９の除去処理をおこなうものとするとよい。
【０２０９】
この場合に、ステレオ撮影部１１による撮影は、測定対象物１を撮影した一のステレオ画像２７と、背景９を撮影した（測定対象物１を含まない）他のステレオ画像２８とを得ることができるように行うとよい。また、背景除去部１４ｂは、ステレオ画像２０の各々の２次元平面空間上において、測定対象物１が撮影された一のステレオ画像２７から背景９が撮影された他のステレオ画像２８を差し引き演算する、差引演算部１４ｂ１を有するように設けるものとするとよい。
【０２１０】
背景除去部１４ｂは、差引演算部１４ｂ１を用いて他のステレオ画像２８に含まれる背景９の情報を測定対象物１が撮影された一のステレオ画像２７から差し引くことで除去するように設けられている。背景除去部１４ｂは、差引演算部１４ｂ１が差し引いて除去した背景９が占めていた画像部分を、例えば、前述の検出処理限定空間設定部１４ａが有する塗りつぶし部１４ａ２と同様に単色で塗りつぶすものとするとよい。
【０２１１】
このように、３次元計測部１４が背景除去部１４ｂを有することで、ステレオマッチング処理の大きな負担となる背景９を積極的に除外するように設けることができる。このため、３次元計測システム１０は、迅速かつ効率的に３次元計測をおこなうことができる。
【０２１２】
図９に戻って、第１乃至第４の実施の形態の３次元計測システム１０が備える３次元計測部１４が有するステレオマッチング処理部１４ｃがおこなうステレオマッチング処理について説明する。３次元計測部１４は、前処理部１４ｃ１（図８参照）と詳細処理部１４ｃ２（図８参照）とを有するステレオマッチング処理部１４ｃを有して設けるものとするとよい。また、ステレオマッチング処理部１４ｃは、前処理部１４ｃ１でマッチング判定された詳細マッチング処理範囲２１ａ内を処理対象として詳細処理部１４ｃ２で詳細マッチング処理Ａ０８をおこなうように設けるものとするとよい。
【０２１３】
ステレオマッチング処理部１４ｃは、前処理部１４ｃ１がおこなう前処理マッチングＡ０５でマッチング判定された詳細マッチング範囲内２１ａのみを処理対象として詳細処理部１４ｃ２による詳細マッチング処理Ａ０８をおこなうように設けられている。前処理マッチングＡ０５では、例えば、ＯＣＭ（方向符号マッチング）法等を用いた迅速かつ予備的におこなわれるステレオマッチング処理をおこなうように設けるとよい。一方で、詳細マッチング処理Ａ０８では、ＬＳＭ（最小二乗マッチング）法等を用いた精度の高いステレオマッチング処理をおこなうものとするとよい。あるいは、前処理マッチングＡ０５では、例えば、簡易迅速にステレオマッチング処理をおこなうように構成された残差逐次検定法（ＳＳＤＡ法）等を用いるものとしてもよい。一方で、詳細マッチング処理Ａ０８では、より綿密なステレオマッチング処理をおこなうように構成された任意の正規化相関法（ＮＣＭ）を用いてステレオマッチング処理をおこなうものとしてもよい。
【０２１４】
このように設けることにより、簡易迅速におこなうことができる第１のステレオマッチング法（例えば、ＯＣＭ法）による前処理マッチングＡ０５により、例えば、所定の閾値に基づく凸包線に包囲されて画成される詳細マッチング範囲２１ａ内のみについて、より精度の高い、例えば、ＬＳＭ法等による第２の詳細マッチング処理Ａ０８をおこなうことができる。このため、詳細マッチング処理Ａ０８の情報処理時間を抑制して、迅速かつ効率的な３次元計測をおこなうことができる。
【０２１５】
なお、前処理マッチングＡ０５によりマッチング判定されたマッチング点にも、誤検出点（ミスマッチング点）が含まれることがある。ここで、前述の検出処理限定空間設定部１４ａを用いて以前に設定Ａ０２した検出処理限定空間２１よりも更に狭い新たな検出処理限定空間２１を再度設定Ａ０７するものとしてもよい。この場合には、前処理マッチングＡ０５の前後に２度（Ａ０２及びＡ０７）、検出処理限定空間設定部１４ａによる検出処理限定空間２１の設定が行われることとなる。この場合の前者Ａ０２の検出処理限定空間２１は前処理マッチングＡ０５に先立って、前処理マッチングＡ０５におけるミスマッチングの発生を防止する効果を有する。また、後者Ａ０７の検出処理限定空間２１の設定は、前処理マッチングＡ０５で検出されたミスマッチング点を除去する効果を有する。このように複数回に渡って検出処理限定空間２１の設定を行うものとしてもよい。
【０２１６】
図１２を参照して、本発明の第５の実施の形態に係る測定対象物を３次元計測する方法について説明する。本実施の形態の測定対象物１を３次元計測する方法は、測定対象物１の全体をカバーする基準体２の一部を構成する、３次元計測空間Ｒにおける複数の基準マーク４の３次元座標値ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離ｓの計測基準値ｇ、ｓが予め把握された複数の基準マーク４を有するサブ基準体３を３次元計測空間Ｒ内に提供するステップ（Ｓ０１）を備える。このため、３次元計測空間Ｒ内に取り扱いが容易で小型のサブ基準体３を搬入して設置することができる。
【０２１７】
また、３次元計測空間Ｒにおいてサブ基準体３を複数方向からステレオ撮影してステレオ画像２０ａ、２０ｂを得るステップ（Ｓ０２）を備える。このため、ステレオ撮影の外部標定をおこなうために用いるステレオ画像２０ａ、２０ｂを得ることができる。サブ基準体３をステレオ撮影してステレオ画像２０ａ、２０ｂを得るステップ（Ｓ０２）は、測定対象物１の全体をカバーするように、サブ基準体３を複数積み重ねるステップ（Ｓ０２ａ）（不図示）、サブ基準体３を架台７ａ、７ｂに載置するステップ（Ｓ０２ｂ）（不図示）、サブ基準体３を移動するステップ（Ｓ０２ｃ）（不図示）及び３次元計算空間Ｖに仮想サブ基準体モデル１０３ｉを付加するステップ（Ｓ０２ｄ）（不図示）の群から選ばれる、いずれか一以上のステップを含むものとしてもよい。
【０２１８】
なお、サブ基準体３を複数積み重ねるステップ（Ｓ０２ａ）（不図示）は、積み重ねられたサブ基準体３で測定対象物１の全体をカバーするように構成するものとするとよい。サブ基準体３を架台７ａ、７ｂに載置するステップ（Ｓ０２ｂ）（不図示）は、サブ基準体３を架台７ａ、７ｂに載置することで、複数の位置に配置された１つ以上のサブ基準体３で測定対象物１の全体をカバーするように構成するものとするとよい。サブ基準体３を移動するステップ（Ｓ０２ｃ）（不図示）は、サブ基準体３を移動することで、複数の位置に配置された１つ以上のサブ基準体３で測定対象物１の全体をカバーするように構成するものとするとよい。３次元計算空間Ｖに仮想サブ基準体モデル１０３ｉを付加するステップ（Ｓ０２ｄ）（不図示）は、３次元計測空間Ｒにおける１つ以上のサブ基準体３と、３次元計算空間Ｖにおいて付加される１つ以上の仮想サブ基準体モデル１０３ｉに対応する３次元計測空間Ｒにおける１つ以上の仮想サブ基準体３ｉとで、測定対象物１の全体をカバーするように構成するものとするとよい。
【０２１９】
また、ステレオ撮影して得たステレオ画像２０に基づくサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇの撮影測定値ｆ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓの撮影測定値ｍと、予め把握されたサブ基準体３が有する複数の基準マーク４の３次元座標値（基準計測値）ｇ及び／又は複数の基準マーク４の相互間距離（基準計測値）ｓとを含む、基準体２の３次元数値解析モデルである基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖ中に一体として画成するステップ（Ｓ０３）を備える。このため、基準計測値ｇ、ｓと撮影測定値ｆ、ｍとの情報を含む基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖに一体として画成することができる。
【０２２０】
また、画成するステップ（Ｓ０３）で画成された基準体モデル１０２を用いてステレオ撮影の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を外部標定法により算出するステップ（Ｓ０４）を備える。このため、基準体モデル１０２が有する情報に基づいて、ステレオ撮影の外部標定をおこなうことができる。
【０２２１】
また、外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）が算出されたステレオ撮影により測定対象物１を撮影して測定対象物１を３次元計測するステップ（Ｓ０５）を備える。なお、３次元計測空間Ｒは、サブ基準体３及び測定対象物１を現実に設置して３次元計測をおこなう実空間Ｒであり、３次元計算空間Ｖは、３次元計測空間Ｒに対応する、ステレオ撮影の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）の外部標定法による算出をおこなうための仮想空間Ｖである。このため、外部標定がなされたステレオ撮影により測定対象物１を精度良く３次元計測することができる。
【０２２２】
このため、本実施の形態の測定対象物を３次元計測する方法は、基準体２の一部を構成する、即ち、基準体２よりも小型のサブ基準体３をステレオ撮影して得たステレオ画像２０並びにサブ基準体３を予め基準計測して得た基準計測値ｇ、ｓに基づいて外部標定をおこなうことができる。また、３次元計測空間Ｒにおいて測定対象物１の全体をカバーする基準体２に対応し、３次元計算空間Ｖにおいて空間前方交会法の共面条件に従う、サブ基準体３の撮影測定値ｆ、ｍの情報と基準計測値ｇ、ｓの情報とを含む、一の数値解析モデルである基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖに一体として画成することができる。また、基準体モデル１０２を用いてステレオ撮影を精度良く外部標定して測定対象物１の３次元計測を精度良くおこなうことができる。このため、取り扱いの容易な小型のサブ基準体３を備える３次元計測システム１０を小型に設けることができる。
【０２２３】
図１３を参照して、第５の実施の形態の測定対象物を３次元計測する方法における、３次元計測をセットアップする方法の詳細について説明する。３次元計測をセットアップする方法は、前述のサブ基準体３をステレオ撮影してステレオ画像２０を得るステップＳ０２に相当する、サブ基準体３を撮影するステップＵ０１を備える。このため、ステレオ撮影の外部標定をおこなうために用いるステレオ画像２０を得ることができる。
【０２２４】
また、３次元計測をセットアップする方法は、前述の基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖ中に一体として画成するステップＳ０３に相当する、基準体モデル１０２を一体として画成するステップＵ０２を備える。このため、基準計測値ｇ、ｓと撮影測定値ｆ、ｍとの情報を含む基準体モデル１０２を３次元計算空間Ｖに一体として画成することができる。
【０２２５】
また、３次元計測をセットアップする方法は、前述のステレオ撮影の外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を外部標定法により算出するステップＳ０４に相当する、外部標定をおこなうステップＵ０３ａ（不図示）を備える。また、３次元計測をセットアップする方法は、外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）をバンドル調整（光束調整）して標定誤差の少ない外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）を得るステップＵ０３ｂ（不図示）を備えるものとしてもよい。この場合には、基準体モデル１０２が有する基準計測値ｇ、ｓと撮影測定値ｆ、ｍとの情報並びに幾何学条件に基づく拘束条件の情報に基づいて、精度良くステレオ撮影のバンドル調整をおこなうことができる。
【０２２６】
また、３次元計測をセットアップする方法は、３次元計測空間Ｒにおいてサブ基準体３及び／又は測定対象物１を設置する床面１６に設けられた床面基準マーク１６ｂをステレオ撮影して、３次元計算空間Ｖに画成された基準体モデル１０２に床面情報（計測基準面）１０６（図１参照）を追加するステップＵ０４を備えるものとしてもよい。この場合には、基準体モデル１０２は測定対象物１の３次元計測の計測基準面として用いる基準平面１０６の情報を有することができる。
【０２２７】
また、３次元計測をセットアップする方法は、３次元計測の計測座標系を、前述の基準体モデル１０２に床面情報（計測基準面）１０６を追加するステップＵ０４において追加した基準平面（計測基準面）１０６上に原点を有する、床面１６（計測基準面１０６）を基準平面とする計測座標系に変換するステップ（Ｕ０５）を備えるものとしてもよい。この場合には、３次元計測空間Ｒにおける床面１６に対応する基準平面１０６上に原点を有する正規化された３次元計測座標系により３次元計測をおこなうことができるから、３次元計測情報の情報価値を更に高めることができる。
【０２２８】
また、３次元計測をセットアップする方法は、３次元計測空間Ｒに設けられた位置変動検出ターゲットマーク１７ａ（図５参照）及び／又は床面基準マーク１６ｂ（図５参照）を外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）算出時Ｓ０４及び位置変動検出時Ｕ０６にステレオ撮影するステップＵ０６ａ（不図示）と、ステレオ撮影するステップＵ０６ａでステレオ撮影された位置変動検出ターゲットマーク１７ａ及び／又は床面基準マーク１６ｂのステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の位置変動２９を検出してステレオ撮影の位置変動２９を検出するステップＵ０６ｂ（不図示）とを備えるものとしてもよい。なお、ステレオ撮影の位置変動２９を検出するステップＵ０６は、位置変動検出ターゲットマーク１７ａ及び／又は床面基準マーク１６ｂに基づいてステレオ撮影の外部標定をおこなうステップＵ０６ｂ１（不図示）を有するものとしてもよい。この場合には、外部標定要素（ｘ，ｙ，ｚ）（ω，φ，κ）算出時Ｓ０４と位置変動検出時Ｕ０６とで外部標定Ｓ０４されたステレオ撮影に位置変動２９が生じていないことを確認することができる。
【０２２９】
図１４を参照して、第５の実施の形態の測定対象物を３次元計測する方法の詳細について説明する。３次元計測する方法は、前述の３次元計測をセットアップする方法における、ステレオ撮影の位置変動２９を検出するステップＵ０６に相当する、ステレオ撮影の位置変動２９を検出するステップＭ０１を備えるものとするとよい。この場合に、ステレオ撮影の位置変動２９が検出された場合には、前述の３次元計測をセットアップする方法（図１３参照）により再度セットアップをやり直すものとするとよい。ステレオ撮影の位置変動２９が検出されなかった場合には、続く測定対象物１を３次元計測するステップＭ０２をおこなうものとするとよい。
【０２３０】
３次元計測する方法は、前述の測定対象物１を３次元計測するステップＳ０５（図１２参照）に相当する、測定対象物１を３次元計測するステップＭ０２を備える。このため、外部標定がなされたステレオ撮影により測定対象物１を精度良く３次元計測することができる。３次元計測Ｍ０２後には、更に連続計測（連続撮影）が必要であるか否かを判断するステップＭ０３を備えるものとしてもよい。連続計測が必要であると判断された場合には、３次元計測するステップＭ０２に戻って３次元計測を繰り返すものとするとよい。例えば、何らかの原因により３次元計測が失敗したものと判断される場合や、多くの人の体型を連続して３次元計測する場合には、連続計測をおこなうものと判断するとよい。連続計測が必要でないと判断された場合には、３次元計測を終了するものとするとよい。
【０２３１】
図１５を参照して、第５の実施の形態の測定対象物を３次元計測する方法における、ステレオマッチング処理（対応点検出処理）方法の詳細について説明する。ステレオマッチング処理方法は、前述の測定対象物１を３次元計測するステップＳ０５（図１２参照）で得られるステレオ画像２０ａ、２０ｂを取得するステップＡ０１を備えるものとするとよい。例えば、ステレオ撮影が４台（４ユニット）のステレオ撮影部１１によりおこなわれる場合には、合計４組８枚のステレオ画像２０ａ、２０ｂを得ることができる。
【０２３２】
また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、情報処理対象とする空間を所定の検出処理限定空間２１内に限定して検出処理限定空間２１以外の部分２２を除去する、空間限定による背景除去をおこなうステップＡ０２を備えるものとするとよい。この場合には、検出処理限定空間２１以外の部分２２の背景の情報を除去してステレオマッチング処理の処理時間を短縮することができる。なお、空間限定による背景除去をおこなうステップＡ０２は、検出処理限定空間２１をステレオ画像２０ａ、２０ｂの２次元平面上に逆投影するステップＡ０２ａ（不図示）と、検出処理限定空間２１以外の部分２２を単色で塗りつぶすステップＡ０２ｂ（不図示）とを更に有するものとしてもよい。
【０２３３】
また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、測定対象物１が撮影された一のステレオ画像２７から測定対象物１を含まない背景９が撮影された他のステレオ画像２８を差し引くことで測定対象物１の背景９を除去するステップを備えるものとしてもよい（Ａ０３）。なお、背景（ノイズ）９の除去は、続いて詳述するように、背景（ノイズ）９をステレオ画像２０の２次元平面上に逆投影Ａ０４すると共に、逆投影Ａ０４された２次元平面のステレオ画像２０上において、背景（ノイズ）９を単色で塗りつぶすことでおこなうものとしてもよい。
【０２３４】
また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、３次元計測された測定対象物１の情報を含む３次元計算空間Ｖの情報をステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の２次元平面に逆投影するステップＡ０４を備えるものとするとよい。この場合には、測定対象物１の３次元計測結果を含む３次元情報をステレオ画像２０ａ、２０ｂ上の２次元平面に逆投影して効率良く情報処理をおこなうことができる。
【０２３５】
また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、第１のマッチング処理によりステレオマッチング処理をおこなう、前処理マッチングをおこなうステップＡ０５を備えるものとするとよい。第１のマッチング処理は、例えば、ＯＣＭ法等の比較的簡易迅速にマッチング処理をおこなうことができるステレオマッチング処理方法とするとよい。
【０２３６】
また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、前処理マッチングＡ０５でマッチング判定された範囲を詳細マッチング処理範囲（詳細検出処理限定空間）２１ａに指定するステップＡ０６を備えるものとするとよい。この場合には、続いて詳述する詳細マッチング処理Ａ０８をおこなう範囲を詳細マッチング処理範囲（詳細検出処理限定空間）２１ａ内に限定することができる。
【０２３７】
また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、検出処理限定空間２１を設定して前処理マッチングＡ０５で誤検出された誤対応点（ミスマッチング点）を除去するステップＡ０７を備えるものとしてもよい。ミスマッチング点を除去するステップＡ０７における検出処理限定空間２１の設定は、典型的には、前述の空間限定による背景除去をおこなうステップＡ０２で設定した検出処理限定空間２１よりも更に狭い空間に検出処理限定空間２１を再設定することにより、ミスマッチング点を含む詳細マッチング処理範囲２１ａよりも狭い範囲内に検出処理限定空間２１の再設定を行うものである。このように設けることにより、前処理マッチングＡ０５で誤検出されたミスマッチング点を除去することができる。
【０２３８】
なお、空間限定によりミスマッチング点を除去するステップＡ０７は、前述の空間限定による背景を除去するステップＡ０２と同様に、検出処理限定空間２１をステレオ画像２０ａ、２０ｂの２次元平面上に逆投影するステップＡ０７ａ（不図示）と、検出処理限定空間２１以外の部分２２を単色で塗りつぶすステップＡ０７ｂ（不図示）とを更に有するものとしてもよい。また、他の実施の形態では、ステレオマッチング処理方法は、前述の空間限定により背景を除去するステップＡ０２又は空間限定によりミスマッチング点を除去するステップＡ０７のいずれか一方のみを備えるものとしてもよい。あるいは、空間限定によりミスマッチング点を除去するステップを詳細マッチング処理Ａ０８の後に行うことにより、詳細マッチング処理Ａ０８後のミスマッチング点を除去するものとしてもよい。
【０２３９】
また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、第１のマッチング処理におけるマッチング範囲として指定Ａ０６された詳細マッチング処理範囲（詳細検出処理限定空間）２１ａ内を情報処理対象として第２のマッチング処理をおこなうステップＡ０８を備えるものとするとよい。第２のマッチング処理は、例えば、ＬＳＭ法（最小二乗マッチング法）等の比較的高精度にマッチング処理をおこなうことができるステレオマッチング処理方法とするとよい。この場合には、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、迅速かつ高精度にステレオマッチング処理をおこなうことができる。
【符号の説明】
【０２４０】
１  測定対象物
２  基準体
２ｉ  仮想基準体
３  サブ基準体
３ａ  第１のサブ基準体
３ｂ  第２のサブ基準体
３ｃ  第３のサブ基準体
３ｉ  仮想サブ基準体
４  基準マーク（カラーコードターゲット）
４ｉ  仮想基準マーク
７  架台
７ａ  第１の架台
７ｂ  第２の架台
８  ガイド部（ガイドポスト／ブシュ−）
９  背景
１０  ３次元計測システム
１１  ステレオ撮影部
１１ａ  第１のステレオ撮影部
１１ｂ  第２のステレオ撮影部
１１ｃ  第３のステレオ撮影部
１１ｄ  第４のステレオ撮影部
１１ｅ  撮影同期部
１２  基準体情報画成部
１３  標定要素算出部
１４  ３次元計測部
１４ａ  検出処理限定空間設定部
１４ａ１  逆投影部
１４ａ２  塗りつぶし処理部
１４ｂ  背景除去部
１４ｂ１  差引演算部
１４ｃ  ステレオマッチング処理部
１４ｃ１  前処理部
１４ｃ２  詳細処理部
１５  撮影位置変動検出部
１６  床面
１６ａ  床面シート
１６ｂ  床面基準マーク
１７  支持部
１７ａ  位置変動検出ターゲットマーク
１７ｂ  分枝部（突出部）
１８  制御部（中央演算装置ＣＰＵ）
２０  ステレオ画像
２０ａ  第１のステレオ画像
２０ｂ  第２のステレオ画像
２１  検出処理限定空間
２１ａ  詳細マッチング処理範囲（詳細検出処理限定空間）
２２  検出処理限定空間外の部分（除去部分）
２７  一のステレオ画像（連続撮影）
２８  他のステレオ画像（連続撮影）
２９  位置変動
１０２  基準体モデル
１０２ｉ  仮想基準体モデル
１０３  サブ基準体モデル
１０３ａ  第１のサブ基準体モデル
１０３ｂ  第２のサブ基準体モデル
１０３ｃ  第３のサブ基準体モデル
１０３ｉ  仮想サブ基準体モデル
１０４  標定点
１０５  頂点（ノード）
１０６  基準平面
１１０  基準値（基準計測値）
２００  従来の基準体
２０４  基準マーク（従来の基準体）
ｃ  焦点距離
Ｅ  標定誤差（外部標定時）
Ｅ’’’  標定誤差（バンドル調整１回目）
Ｅ’’  標定誤差（バンドル調整２回目）
Ｅ’  標定誤差（バンドル調整１回目）
ｆ  撮影測定値（基準マークの３次元座標値）
ｆｉ  仮想付与値（仮想基準マークの３次元座標値）
ｆ’’’  標定点の３次元座標値（バンドル調整１回目）
ｆ’’  標定点の３次元座標値（バンドル調整２回目）
ｆ’  標定点の３次元座標値（バンドル調整３回目）
ｇ  基準マークの３次元座標値（基準計測値）
ｇｉ  仮想基準マークの３次元座標値（仮想定義値）
ｌ  基線長
ｍ  撮影測定値（基準マークの相互間距離）
ｍｉ  仮想付与値（仮想基準マークの相互間距離）
ｍ’’’  標定点の相互間距離（バンドル調整１回目）
ｍ’’  標定点の相互間距離（バンドル調整２回目）
ｍ’  標定点の相互間距離（バンドル調整３回目）
Ｏ１  第１の後側主点（像側主点）
Ｏ２  第２の後側主点（像側主点）
Ｐ  測定対象点の３次元座標値（前方交会点）
ｐ１  第１のステレオ画像上の座標値
ｐ２  第２のステレオ画像上の座標値
Ｒ  ３次元計測空間（実空間）
ｓ  基準マークの相互間距離（基準計測値）
ｓｉ  仮想基準マークの相互間距離（仮想定義値）
Ｖ  ３次元計算空間（仮想空間）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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