(57)【要約】  本願発明に係る３次元データの処理及び識別方法は、被検体を走査して再構成することによって、被検体を識別するための３次元データを取得するステップと、３次元データから特徴がマッチングするデータを抽出し、抽出された３次元データを注目対象として構成することによって、被検体を表示して識別するステップと、を含む。本発明は、さらに、直方体、柱体、刃物などの形状である被検体を高速に識別する方法を開示する。【選択図】図４
2016507730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を走査して再構成することによって、被検体を識別するための３次元データを取得するステップと、
３次元データから特徴がマッチングするデータを抽出し、抽出された３次元データを注目対象として構成することによって、被検体を表示して識別するステップと、
を含む、ことを特徴とする３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２】
前記特徴がマッチングするデータは、前記３次元データと通常の危険物の既存のデータに対してマッチング検索を行うことによって得られる、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３】
前記既存のデータは、減衰係数のデータ、密度のデータ、原子番号のデータのいずれか１つまたはそれらの組み合わせである、
ことを特徴とする請求項２に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項４】
前記特徴がマッチングするデータに対して、隣接するデータ点を１つのクラスとして併合し、併合後の注目対象の画像を形成して、検査者の検査及び識別に提供する、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項５】
併合されたデータに対して、そのデータ点の数量に基づいて、被検体の大きさを推定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項６】
併合されたデータが位置するエリアの位置、及び／又は前記エリアの品質、減衰係数、密度、原子番号のいずれか１つまたはそれらの組み合わせの平均値を統計する、
ことを特徴とする請求項５に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項７】
注目対象における３次元データ点のそれぞれを解析し、当該３次元データ点の３次元の方向における隣接する箇所に別の３次元データ点がある場合、それらを非表面データとし、逆の場合、それらを表面データとする、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項８】
空間角の分布に対する解析方法によって、注目対象の表面データを取得し、
前記空間角の分布に対する解析方法は、
注目対象内における任意の点Ｉを座標原点として、球座標系を作成し、
３次元データのうち各点の球座標系における頂角θ、方位角φ及び各点から座標原点である点Ｉまでの距離を算出し、
Δθ及びｓｉｎθΔφを設定し、各立体角ｓｉｎθΔθΔφ内において、座標原点までの距離が最も遠い点を表面データとして選択する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項９】
前記表面データの点のそれぞれに対して、その周囲の点を選択して補間することによって当該点の補間点を取得し、当該点から点Ｉまでの距離よりも前記補間点から点Ｉまでの距離が大きい場合、前記点を削除する、
ことを特徴とする請求項８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１０】
前記表面データの点のそれぞれに対して、その周囲の点を選択して補間することによって当該点の補間点を取得し、当該補間点から点Ｉまでの距離と当該点から点Ｉまでの距離との比率が所定の範囲内にある場合、当該点を保留し、そうでない場合、当該点を削除する、
ことを特徴とする請求項８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１１】
注目対象が中空構成である場合、前記空間角の分布に対する解析方法によって注目対象の内面データを識別し、各立体角ｓｉｎθΔθΔφ内において、座標原点である点Ｉまでの距離が最も近い点を内面データとして選択する、
ことを特徴とする請求項８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１２】
前記選択された内面データのそれぞれに対して、その周囲の点を選択して補間することによって当該点の補間点を取得し、当該点から点Ｉまでの距離よりも当該補間点から点Ｉまでの距離が小さい場合、前記点を削除する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１３】
注目対象内における１つの点を通過し且つ３つの座標軸方向のうちの１つに沿う直線と注目対象の表面との２つの交叉点を求め、各交叉点とそれらに隣接する若干のデータ点とで平面を構成することにより、前記２つの交叉点を通過する一対の平面を取得し、
前記注目対象内における前記点Ｉの座標を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）とし、取得された３次元データのうち各表面データ（ｘ，ｙ，ｚ）を検索することによって、（ｘ−ｘ０）２＋（ｙ−ｙ０）２が最小になる、ｚ軸の方向に沿う直線と対応する表面との交叉点である点を取得し、或いは、同様に、（ｙ−ｙ０）２＋（ｚ−ｚ０）２が最小になる、ｘ軸の方向に沿う直線と対応する表面との交叉点である点を取得し、或いは、同様に、（ｚ−ｚ０）２＋（ｘ−ｘ０）２が最小になる、ｙ軸の方向に沿う直線と対応する表面との交叉点である点を取得する方法によって、注目対象内における１つの点を通過し且つ３つの座標軸方向のうちの１つに沿う直線と注目対象の表面との交叉点を求める、
ことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１４】
注目対象内における点Ｉを通過し且つ３つの座標軸の正の方向または負の方向に沿う直線の各々と注目対象の表面との交叉点を求めることで、各交叉点とそれに隣接する若干のデータ点で構成される３つの共面でない平面を取得する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１５】
前記３つの平面に、共面になる平面が存在する場合、
前記３つの平面のうち、ある平面と残りの２つの平面のうち一方の平面が共面になる場合、共面になる平面の法線方向に沿って点Ｉを通過する直線を座標軸１とし、
（ｉ）残りの２つの平面のうち他方の平面が、共面になる平面にほぼ垂直する場合、その法線方向に沿って点Ｉを通過する直線を直線Ｌ１とし、座標軸１と直線Ｌ１とで構成される平面Ｎの内において座標軸１の垂直線を作成し、当該垂直線を座標軸２とすると、点Ｉを通過する平面Ｎの法線が座標軸３になるという方法、或いは、（ｉｉ）残りの２つの平面のうち他方の平面が、共面になる平面に垂直しない場合、点Ｉを通過し且つ座標軸１に垂直する平面Ｍ内において、互いに垂直する２つの直線を座標軸２及び３とし、新しい座標軸１、２及び３が正の方向または負の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点を求め、前記交叉点毎の周囲に隣接する若干点で平面が構成され、構成された３つの平面が共面になるか否かを判断することで、前記３つの平面が共面になると、平面Ｍ内において１つの方向の回りに座標軸２を変更するとともに、それに伴って座標軸３も変更し、前記３つの平面が互いに共面にならないまで、または平面Ｍ内において１つの方向の回りに半周回転するまで繰り返すという方法によって、座標軸１に垂直する他の２つの座標軸２及び３を求めることで、
新しい３つの座標軸である座標軸１、２及び３を探し、前記新しい３つの座標軸が正の方向または負の方向において前記注目対象の表面と交叉する交叉点によって形成される３つの平面に、共面になる平面がないようにする、
ことを特徴とする請求項１４に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１６】
注目対象の表面データ点を点Ａとし、点Ｉから点Ａまでのベクトルを
【数１】
2016507730.tif 000008
とし、新しい座標軸１、２及び３のいずれか１つの正の方向または負の方向の単位ベクトルを
【数２】
2016507730.tif 000009
として、下記式
【数３】
2016507730.tif 000010
を算出して、零より大きい場合、さらに下記式
【数４】
2016507730.tif 000011
を算出することで、新しい座標軸１、２及び３が正の方向または負の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点を求め、
ただし、下記式
【数５】
2016507730.tif 000012
の値が最小である点が、座標軸が正の方向または負の方向において前記注目対象の表面と交差する交叉点である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１７】
前記交叉点とそれらに隣接する若干のデータ点とが共面になるか否かを判断するとき、共線でない３つの点を選択し、それらの平面方程式によって、別の点から当該平面までの距離を算出し、
当該距離が第１の所定の閾値よりも小さい場合、当該点と前記平面とが共面になると判断し、そうでない場合、当該点と前記平面とが共面でないと判断する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１８】
２つの平面が共面になるか否かは、（ａ）２つの平面の方程式をそれぞれ、ａ１ｘ＋ｂ１ｙ＋ｃ１ｚ＋ｄ１＝０、ａ２ｘ＋ｂ２ｙ＋ｃ２ｚ＋ｄ２＝０とした場合、ａ１／ａ２＝ｂ１／ｂ２＝ｃ１／ｃ２＝ｄ１／ｄ２が近似的に成立するとき、２つの平面はほぼ共面になると判断し、そうでない場合、共面でないと判断する方法、或いは、（ｂ）２つの平面のうち一方の平面上における複数の点から他方の平面までの距離を算出し、算出された全ての距離が第２の所定の閾値よりも小さい場合、２つの平面が共面になると判断し、そうでない場合、共面でないと判断する方法によって、判定する、
ことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１９】
１つの点から前記平面同士の交叉線までの距離が第３の所定の閾値よりも小さい場合、前記点が前記平面同士の交叉線に位置すると判断し、そうでない場合、前記点が前記交叉線に位置しないと判断する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２０】
各交叉線の最も外側の２つの点間の距離を算出することにより、前記注目対象の各方向における大きさを取得する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２１】
交叉する平面同士がなす夾角がいずれも９０度に近似する場合、注目対象が直方体である判定する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２２】
前記直方体またはほぼ直方体の平面が２つずつ交差して合計１２条の交叉線が形成され、前記算出された交叉線の長さのうち、２つの長さが別の長さよりはるかに小さい場合、注目対象を刃形であると識別する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２３】
前記注目対象の厚みがその長さ及び幅よりはるかに小さく、且つ前記厚み、密度、原子番号及び減衰のデータのうちいずれか１つの特徴またはそれらの組み合わせが、刃物の特徴に合う場合、注目対象を刃物として識別する、
ことを特徴とする請求項２２に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２４】
３つの座標軸のうち１つの座標軸が正の方向及び負の方向において注目対象の一対の平行又はほぼ平行する平面と交差する交叉点をそれぞれ点Ｇ及びＧ’とし、
点Ｉを通過し且つ前記一対の平行又はほぼ平行する平面に平行する平面Ｒを作成し、前記注目対象の表面データのうち前記平面Ｒに位置する点を解析し、これらの点が矩形を構成する場合、以下のステップｃ１及び／又はｃ２を繰り返すことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
ステップｃ１：点Ｇと点Ｉとの間に位置する点Ｇと点Ｉとの連結線上における点Ｋを選択し、点Ｋを通過し且つ平面Ｒに平行する平面Ｓを作成し、前記表面データのうち当該平面Ｓに位置する点を解析して、前記矩形の長さ及び幅に相当する矩形を構成する場合、当該注目対象が直方体の形状であると判定する
ステップｃ２：点Ｇ’と点Ｉとの間に位置する点Ｇ’と点Ｉとの連結線上における点Ｋ’を選択し、点Ｋ’を通過し且つ平面Ｒに平行する平面Ｓ’を作成し、表面データのうち当該平面Ｓ’に位置する点を解析して、前記矩形の長さ及び幅に相当する矩形を構成する場合、当該注目対象が直方体の形状であると判定する
【請求項２５】
矩形の長さ及び幅、点Ｇと点Ｇ’間の距離に基づいて、当該注目対象の３つの方向における寸法を推定する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２６】
３つの座標軸のうち１つの座標軸が正の方向及び負の方向において注目対象の一対の平行する平面と交叉する交叉点を、それぞれ点Ｇ及びＧ’とし、
点Ｉを通過し且つ前記一対の平行する平面に平行する平面Ｒを作成し、前記注目対象の表面データのうち前記平面Ｒに位置する点を解析して、これらの点が円形を構成する場合、以下のステップｄ１及び／又はｄ２を繰り返すことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
ステップｄ１：点Ｇと点Ｉ間に位置する点Ｇと点Ｉとの連結線上における点Ｋを選択し、点Ｋを通過し且つ平面Ｒに平行する平面Ｓを作成し、前記表面データのうち当該平面Ｓに位置する点を解析して、前述円形の半径に相当する円形を構成する場合、当該注目対象が円柱体の形状であると判定する
ステップｄ２：点Ｇ’と点Ｉ間に位置する点Ｇ’と点Ｉとの連結線上における点Ｋ’を選択し、点Ｋ’を通過し且つ平面Ｒに平行する平面Ｓ’を作成し、表面データのうち当該平面Ｓ’に位置する点を解析して、前述円形の半径に相当する円形を構成する場合、当該注目対象が円柱体の形状であると判定する
【請求項２７】
円形の半径及び点Ｇと点Ｇ’間の距離に基づいて、当該注目対象の大きさを推定する、
ことを特徴とする請求項２６に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２８】
一対の平行又はほぼ平行する平面がなす夾角を算出し、当該夾角が第４の所定の閾値よりも小さい場合、前記一対の平行又はほぼ平行する平面の交叉線Ｌ２を算出し、
交叉線Ｌ２において点Ｖを選択し、
点Ｖを通過する直線Ｌ２を法線ベクトルとする平面αを作成し、
表面データのうち平面αに位置する点を検索し、
これらの点が台形または大概の台形の形状を構成し、且つ台形の短い辺が第５の所定の閾値よりも小さい場合、注目対象が危険な刃物であると判定する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２９】
前記夾角が前記第４の所定の閾値以上である場合、３つの座標軸方向の少なくとももう１つの座標軸方向における注目対象の表面との交叉点を通過する一対の平行又はほぼ平行する平面を算出し、前記一対の平行又はほぼ平行する平面同士がなす夾角を新たに算出することで、前記夾角が前記第４の所定の閾値よりも小さいであるか否かを判断し、
前記夾角が第４の所定の閾値よりも小さい場合、前記注目対象が刃物であると判定し、そうでない場合、前記注目対象が刃物でないと判定する、
ことを特徴とする請求項２８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３０】
点Ｉの交叉線Ｌにおける投影点を点Ｖとする、
ことを特徴とする請求項２９に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３１】
上記刃物を識別判断する前に、注目対象の成分が刃物の特徴に合うか否かを解析する、
ことを特徴とする請求項２８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３２】
前記３次元データは、保安検査ＣＴシステムまたは磁気共鳴システムにより被検体を走査して再構成することによって得られたデータである、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３３】
前記３次元データのうちｘ、ｙ及びｚ軸方向上における極大値と極小値の中間値を、前記注目対象内における座標原点の座標として選択する、
ことを特徴とする請求項８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年１２月２７に提出した、出願番号が２０１２１０５８０６５２．８で、発明の名称が「３次元データの処理及び識別方法」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容を全て本出願にとりこむものとする。
【０００２】
本発明は、３次元データの処理及びその識別の分野に関して、特に、ＣＴ保安検査における禁制品または磁気共鳴システムにおける被検体に対するスマートな識別に関する。
【背景技術】
【０００３】
民間航空輸送は、乗客量が多くて、攻撃しやすくて、事後の影響が大きいため、テロリストがテロ活動を行うときの優先の対象になっている。
【０００４】
２００１年９月１１日のテロ事件以後、アメリカ政府は、選択された荷物の全てに対して爆発物の検査を行うという航空保安検査を追加して実行することを決めた。公知の爆発物検出システムは、Ｘ線（透過）またはＣＴ技術を用いて荷物に関する画像を得るものである。アメリカの政府は、２００１年１２月から、選択された荷物の全てに対して、新たに成立されたＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ａｇｅｎｃｙによって認可された技術を用いて爆発物の検査を行わなければならないと規定している。今まで、ＴＳＡによって認可された技術は、ＣＴだけである。
【０００５】
現在、主流の保安検査用ＣＴは、いずれも３次元のＣＴデータを得ることができる。空港は、乗客量が多いので、お預かり手荷物及び持ち込み手荷物に対して、爆発物検出システムは、高い通過率を要求している。そのため、禁制品をスマートに識別できる技術は、非常に急迫である。それは、保安検査者の労働強度を減少し、人為の要素を低下し、通過率を向上することができるからである。
【０００６】
以上のことに鑑みて、保安検査ＣＴのための新たな３次元データの処理及び識別方法を提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術に存在する上述課題および欠点のうち、少なくとも一方を解決することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一方面によれば、新しい３次元データの処理及び識別方法を提供する。前記３次元データの処理及び識別方法は、被検体を走査して再構成することによって、被検体を識別するための３次元データを取得するステップと、３次元データから特徴がマッチングするデータを抽出し、抽出された３次元データを注目対象として構成することによって、被検体を表示して識別するステップと、を含む。
【０００９】
本発明は、特徴のマッチングという方法によって、３次元データを抽出し、被検体に対する初期識別を行う。そして、注目対象に対して、例えば点、線及び面による解析演算を行うことによって、物体の形状をさらに識別して、刃物などの禁制品や柱体、直方体の禁制品を識別することができる。ＣＴシステムは、このような方法を使用して危険物に対する識別を行うことができる。３次元データを生成するためのシステム例えば磁気共鳴システム等も、このような方法を使用して注目対象を識別することができる。即ち、容疑対象（例えば危険物または禁制品）の特徴的なデータによって３次元データに対してサーチ、抽出、併合、統計及び形状の識別を行う。３次元データによる画像の分割は、難しくて正確性及び汎用性も悪いため、本方法は、別の視点から注目対象に対するサーチ、統計及び形状の識別にかかる課題を解決する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】表面に存在しないデータ点を削除する様子を示す模式図である。
【図２】注目対象およびその内部で選択された座標原点の模式図である。
【図３】注目対象内における選択された座標原点を通過する３つの座標軸方向の直線と表面との交叉点およびその隣の複数のデータ点の模式図である。
【図４】注目対象の大きさを識別する模式図である。
【図５】刃物を識別する模式図である。
【図６ａ】共面が存在する場合、新しい座標軸を見つけるための方法の模式図である。
【図６ｂ】共面が存在する場合、新しい座標軸を見つけるための方法の模式図である。
【図７】直方体の識別方法の模式図である。
【図８】刃物の識別方法の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の以上の方面及び／又は他の方面の特徴及びその利点は、図面を参照しがら実施例を説明することで、一層明らかになり、容易に理解できるようになろう。
以下、実施例によって、図面を参照しながら、本発明の技術案を更に具体的に説明する。
明細書で、同様または類似する符号は、同様または類似する部材を示す。図面を参照しながら本発明の実施形態に対する以下の説明は、本発明の主旨を解釈するためのもので、本発明を限定するものとして理解してはいけない。
【００１２】
本発明の実施例は、保安検査ＣＴシステムが走査を行って再構成されたＣＴ画像データを例にして、どのように本発明の３次元データの処理及び識別方法によって禁制品または危険物の識別を行うのかを説明する。当業者にとって、本発明の３次元データの処理及び識別方法は、磁気共鳴システムまたはそれに類似するシステムに用いられて、注目対象に対する識別が可能であることは勿論であろう。
【００１３】
本発明の主旨は、注目対象または容疑対象（例えば危険物または禁制品）の特徴のデータで、保安検査ＣＴシステムによって走査し再構成された３次元データに対して、サーチ、抽出、併合、統計及び／又は形状を識別することである。従来技術において、３次元データによる画像の分割は難しくて、正確性や汎用性などが良くない。本発明は、従来技術と異なる見地に基づいて、３次元データの処理及び識別方法を提供し、注目対象に対するサーチ、統計及び形状の識別という課題を解決する。
【００１４】
以下、実施例を組み合わせて、図１乃至図８を参照しながら、本発明の３次元データの処理及び識別方法を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の３次元データの処理及び識別方法は、主に、データ処理、３次元データに基づいて表面データを構成すること、形状及び大きさを識別することを含む。また、被検体に対して高速に直方体、柱体、刃物などのような形状を識別する識別方法を開示する。
【００１６】
＜データ処理＞
まず、保安検査ＣＴシステムを用いて被検体を走査して再構成することでＣＴ画像データ（即ち、３次元データ）を得た後、前記取得された３次元データに基づいて禁制品（例えば、刃物）を識別する。
【００１７】
禁制品の特徴的データを使用して取得された３次元データに対して、サーチ、併合を行って、マッチングする３次元データを抽出し、抽出された３次元データにより注目対象を構成する。前記禁制品は、刃物、爆炸物、銃などのような通常の危険物である。前記特徴的データは、通常の危険物の材料（例えば、鉄や銅、重金属など）に関するデータである。前記データは、これらの減衰係数のデータ、密度のデータまたは原子番号のデータのいずれか１つまたはそれらの任意の組み合わせである。典型的にまたは好ましくは、前記データは、密度のデータおよび原子番号のデータを用いることができる。
【００１８】
マッチングする３次元データについて、隣接するデータ点を１つのクラスとして併合する。併合された３次元データの画像を、個別にまたは目立つように表示して、検査者の検査に提供することができる。
【００１９】
併合後の３次元データは、データ点の数量によって禁制品の大きさを推定することができる。このとき、併合後の３次元データが位置するエリアの品質及び／又は前記エリアの位置、密度及び原子番号の平均値を統計して、被検体における注目対象の位置、体積、重量、物質の種類などのより詳しい情報を取得することで、禁制品の識別にさらに貢献する。密度及び原子番号に基づいて、被検体がマヤクや爆発物などの禁制品であるか否かを識別することができることは理解できるだろう。
【００２０】
上述した抽出された３次元データで形成される注目対象または併合処理後の３次元データで形成される注目対象に対して、形状及び大きさに関する識別を行う前に、３次元データから表面データを構成するステップを行ってもかまわない。
【００２１】
＜３次元データから表面データを構成するステップ＞
ここで、併合処理された３次元データから構成された注目対象を例にして、「３次元データから表面データを構成するステップ」を説明する。勿論、抽出された３次元データから構成された注目対象を基に、「３次元データから表面データを構成するステップ」を行うこともできる。
【００２２】
具体的には、上述の併合後の３次元データは、３次元の対象（即ち注目対象）を構成する。まず、注目対象内において点Ｉを選択する。併合後の３次元データにおけるデータの直交座標系ｘ，ｙ，ｚ（直交座標系のｘ，ｙ，ｚ軸方向は、２つずつ垂直すればよく、任意に選択することができる。以下でも同じ）の３つの方向における最大値及び最小値を選択し、前記３つの方向の最大値と最小値の中間値をそれぞれ算出して、その座標を点Ｉの座標とすることで、当該点Ｉを選択するのが好ましい。
【００２３】
なお、異形の注目対象に対して、点Ｉを選択した後、点Ｉが３次元の方向のいずれに隣接するデータがあるか否か（即ち、前、後、左、右、上、下のいずれに注目対象の３次元データがあるか否か）を検出する。検出の結果が否定である場合、点Ｉの付近で、上記の条件を満たす点を選択して点Ｉとする。このように、注目対象の形状に関わらずに、点Ｉとする点が常に注目対象の内部にあることを確保する。
【００２４】
点Ｉを座標原点とし、球座標系を構成し、球座標系における併合後の立体データ（３次元データ）の各点の角度（θ，φ）および点Ｉまでの距離を算出する。ただし、０≦θ≦π，０≦φ＜２π（物理的に、θは頂角を示すもので、φは方位角を示すものである）。△θおよびｓｉｎθ△φを設定して、各立体角ｓｉｎθ△φ△θにおいて、点Ｉから最も遠い点を表面データとして選択する。
【００２５】
表面に存在していないデータを削除することが好ましい。つまり、好ましくは、上記のように得られた各表面のデータに対して、その周囲の点を選択し、補間することで当該点の補間点を取得して、当該点から点Ｉまでの距離よりも補間点から点Ｉまでの距離が大きい場合、当該点を削除する。具体的に、図１（４つの点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を参照すると、点Ｂから点Ｉまでの距離よりも、線形補間によって得られたＡとＣ点から点Ｉまでの距離が大きいので、点Ｂを削除する。
【００２６】
上述のような削除処理の後、残りのデータは、信頼性のより高い表面データであると考えられる。
【００２７】
中空構成の３次元対象または注目対象について、中空構成である３次元対象の外面のデータに注目するだけではなく、中空構成の注目対象の内面のデータにも注目する場合がある。この場合、上記と類似的に、内面のデータを選択する際、各立体角ｓｉｎθ△φ△θ内において点Ｉから最も近い点を内面のデータとして選択する。以上と同様に、内面のデータを削除するステップで、該当点から点Ｉまでの距離よりも補間点から点Ｉまでの距離が小さい場合、当該点を削除する。
【００２８】
データを削除するもう１つの好ましい方法は、下記のとおりである。補間点から点Ｉまでの距離と該当点から点Ｉまでの距離との比率が、所定の閾値の範囲内（例えば、［０．９５，１．０５］）にある場合、該当点を保留し、そうでない場合、該当点を削除する。この方法は、上述した外面のデータ及び内面のデータの削除にも用いられる。
【００２９】
この際、構成済みの表面データを、直観的に注目対象の様子を見るように操作者に表示させて、初期の識別（例えば形状の識別）を行う。
【００３０】
計算速度の向上のために、注目対象の形が非常に簡単である場合、注目対象の全ての表面データを構成せずに、ｘ、ｙ、ｚの３つの座標軸付近の表面データのみを構成すればよい。
【００３１】
もう１つの表面データの構成方法は、注目対象に対して、各３次元データを解析し、３次元の方向（例えば、上、下、左、右、前、後）に向かって隣接する箇所に他のデータが存在すれば、それを非表面データとし、残りの３次元データを表面データとしてもよい。
【００３２】
＜形状及び大きさに対する識別＞
注目対象において、任意の点Ｉを選択する。図２を参照すると、上記のとおり、取得された３次元データのｘ，ｙ，ｚ軸の３つの方向における極大値と極小値の中間値が座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）の点であることが好ましい。
【００３３】
上記のように構成された表面データのうち各表面データ（ｘ，ｙ，ｚ）を検索し、（ｘ−ｘ０）２＋（ｙ−ｙ０）２が最小になる点Ｐを得る。図３に、ｚ軸と上表面との交叉点（本願における前記直線と前記表面との交叉点である。表面は、離散したデータ点から構成されるので、これは、近似交叉点である）が図示されている。ｚ＞ｚ０またはｚ＜ｚ０と限定すると、上表面および下表面で各１つの点が得られる。
【００３４】
同様に、（ｙ−ｙ０）２＋（ｚ−ｚ０）２が最小になる点Ｑを得る。即ち、図３に示されたｘ軸と前面との交叉点である。ｘ＞ｘ０またはｘ＜ｘ０と限定すると、前面及び裏面で各１つの点が得られる。
【００３５】
同様に、（ｚ−ｚ０）２＋（ｘ−ｘ０）２が最小になる点Ｏを得る。即ち、図３に示されたｙ軸と右側の面との交叉点である。ｙ＞ｙ０またはｙ＜ｙ０と限定すると、右側の面及び左側の面で各１つの点が得られる。
【００３６】
なお、説明を簡単化するために、正の方向のｘ、ｙ、ｚ軸と対応する面との交叉点Ｐ、Ｑ、Ｏを示した。負の方向のｘ、ｙ、ｚ軸と対応する面もそれぞれ交叉点を形成することは勿論である（図示なし）。
【００３７】
図４に示すように、取得された表面データに基づいて、点Ｐの周囲で、最も近接する若干の点（例えば。４つの点Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’）を選択して，それらと点Ｐとが同じ面にある否かを判断する。同じ面に位置する（面ＰＺに位置する）と、平面方程式を提供する。
点Ｑについて、同様な操作によって平面ＱＸを得る。
点Ｏについて、同様な操作によって平面ＯＹを得る。
【００３８】
このように、注目対象内における１つの点Ｉを選択し、当該点Ｉを通過するとともに３つの座標軸方向のいずれかに沿う直線と注目対象の表面との２つの交叉点を求め、各交叉点とそれらに隣接する若干のデータ点とが１つの平面を構成するようにして、３つの座標軸のいずれかと注目対象の表面とが交叉する一対の平面を得ることを、当業者は理解できるだろう。
【００３９】
注目対象内における点Ｉを通過するとともに３つの座標軸の正の方向（負の方向であってもよい）に沿う直線と注目対象の各表面との交叉点を求めたので、各交叉点とそれらに隣接する若干のデータ点で構成される３つの平面ＰＺ、ＱＸ及びＯＹを取得することができる。
【００４０】
上述のように得られた３つの平面ＰＺ、ＱＸ及びＯＹが共面であるか否かを判断する。共面でない場合、以下の前記３つの平面が共面であるか否かを判断するステップをスキップする。
【００４１】
前記３つの平面に共面になる平面がある場合、以下の対策により、新しい３つの座標軸を選択し、前記新しい３つの座標軸が正の方向（または負の方向）において前記注目対象の表面と交叉する交叉点によって形成される３つの平面に、共面になるものがないまで、この対策を繰り返す。
【００４２】
つまり、前記３つの平面ＰＺ、ＱＸ及びＯＹのうち、１つの平面と残りの２つの平面のうち一方が共面になる場合、当該共面の法線方向に沿って点Ｉを通過する直線を座標軸１にする。
【００４３】
座標軸１に垂直する他の２つの座標軸２及び３を求める方法は、下記の（ｉ）及び（ｉｉ）の１つの方法である。
（ｉ）図６ａを参照すると、共面になる２つの平面と残りの平面がほぼ垂直する場合、その法線方向において点Ｉを通過する直線Ｌ１として選択し、座標軸１と直線Ｌ１で構成される平面Ｎ内において座標軸１に垂直する垂直線を引いて座標軸２とし、平面Ｎにおける点Ｉを通過する法線を、座標軸３とする。
（ｉｉ）図６ｂを参照すると、共面になる２つの平面と残りの平面が垂直しない場合、点Ｉを通過し且つ座標軸１に垂直する平面Ｍで、互いに垂直する２つの直線を座標軸２及び３にする。
【００４４】
平面Ｍにおいて、点Ｉを通過する直線を座標軸２とし、座標軸２に垂直する直線を座標軸３とする。新しい座標軸１、２、３が正の方向（または負の方向）において注目対象の表面と交叉する交叉点を求めて、各交叉点の周囲に隣接する若干の点が平面を構成した場合、構成された３つの平面に共面になるものがあるか否かを判断する。前記３つの平面に共面になるものがある場合、平面Ｍ内において、１つの方向の回りに、座標軸２を変換する（例えば、座標軸２’，２’’）とともに、それに従って座標軸３も変換させる（例えば、座標軸３’，３’’）。前記３つの平面に共面になるものがないまで、または、平面Ｍで１つの方向の回りに半周回転するまで、上述のステップを繰り返す。
【００４５】
ここで、新しい座標軸１、２、３が正の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点を求める方法は、下記のとおりである。
注目対象の表面データ点を点Ａとし、点Ｉから点Ａまでのベクトルを
【数１】
2016507730.tif 000003
とし、新しい座標軸１、２、３の正の方向の単位ベクトルを
【数２】
2016507730.tif 000004
とし、下記式
【数３】
2016507730.tif 000005
を算出して、その結果が零より大きい場合、下記式
【数４】
2016507730.tif 000006
を算出する。下記式
【数５】
2016507730.tif 000007
の結果が最小である点が、当該座標軸が正の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点になる。また、新しい座標軸１、２、３が正の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点を求める方法は、このステップでの適用に限定されるものではない。上述した注目対象の表面データを取得した後、直接にこの方法を用いて交叉点を取得してもよい。
【００４６】
ここで、新しい座標軸を言及したが、実際のアルゴリズムでは、表面データに対して座標変換を行わない。座標変換の方法も、本発明の切替または候補の算出方法になる可能性はある。当業者なら、上記の算出方法の詳細が分かるため、ここで詳細に説明しない。新しい座標軸の使用は、主に、直交座標系の３つの軸同士が互いに垂直し、それらの正の方向が右手の法則を満たすという特性を利用している。そのため、当該性質を利用した、ここに記述する方法に類似するアルゴリズムの全ては、本発明の保護範囲の内にある。
【００４７】
上記の過程の後、新しい座標軸１、２、３の方向が原座標軸ｘ、ｙ、ｚに一致しない場合、原座標軸ｘ、ｙ、ｚの代わりに、新しい座標軸１、２、３を用いる。つまり、この以降、図４に示す座標軸が新しい座標軸１、２、３の方向であると見なす。
【００４８】
図４を参照すると、複数の点が共面になるか否かを判断する方法は、以下のとおりである。
まず、３つの共線ではない点（例えばＡ’、Ｂ’、Ｃ’）を選択し、それらの平面方程式によって、他の点（例えば点Ｄ’）から当該平面までの距離を算出する。距離が閾値（例えば、表面データの座標値の当該平面の法線方向における最大値から最小値を引いた差を１００で除して得た値を閾値とする）より小さい場合、これらの点が同一面にあると判断し、そうでない場合、同一面でないと判断する。
【００４９】
平面ＯＹと平面ＰＺとの交叉線ＹＺを算出し、取得された３次元データを解析して、当該交叉線に位置するデータ点を探し、両端の点Ｍと点Ｎとの距離ＭＮを算出して、ｘ方向における長さとする。
【００５０】
同様に、平面ＰＺと平面ＱＸとの交叉線を算出し、取得された３次元データを解析して、当該交叉線に位置するデータ点を探し、両端の点間の距離を算出して、ｙ方向における長さとする。
【００５１】
同様に、平面ＱＸと平面ＯＹとの交叉線を算出し、取得された３次元データを解析して、当該交叉線に位置するデータ点を探し、両端の点間の距離を算出して、ｚ方向における長さとする。
【００５２】
点から交叉線までの距離がある閾値（例えば、表面データの座標値の当該交叉線における最大値から最小値を引いた差を５０〜１００のうちのいずれかの数で除して得た値を閾値とする）よりも小さい距離を算出することによって、点が交叉線に位置するか否かを判断することができる
【００５３】
なお、交叉する平面同士がなす夾角を算出してもよい。当該夾角がいずれも９０度に近似すると、注目対象が直方体の形状であると判断することができる。
【００５４】
本発明において、２つの平面が共面になるか否かを判断する方法には、以下の２つの方法がある。
１．２つの平面の方程式をそれぞれ、ａ１ｘ＋ｂ１ｙ＋ｃ１ｚ＋ｄ１＝０、ａ２ｘ＋ｂ２ｙ＋ｃ２ｚ＋ｄ２＝０に設定し、ａ１／ａ２＝ｂ１／ｂ２＝ｃ１／ｃ２＝ｄ１／ｄ２がほぼ成立すると判断した場合、２つの平面がほぼ共面になると判断し、そうでない場合、共面でないと判断する。
２．本願において、平面内の数点により平面方程式が求められ、１つの平面上の数点から他の１つの平面までの距離を算出して、１つの平面上の全ての点から他の１つの平面までの距離が所定の閾値よりも小さい場合、この２つの平面が共面になると判断し、そうでない場合、共面でないと判断する。
【００５５】
注目対象が直方体の形状であると、図５に示すような六つの平面（上、下、左、右、前、後の六つの面）が存在する。注目対象の密度（または原子番号や減衰係数）が刃物の特徴に合う場合、刃物に対する識別機能を起動する。平面が２つずつ交叉するので、合計で１２条の交叉線がある。交叉線の長さ（即ち、上述したｘ、ｙ、ｚ方向における長さ）を算出する。その結果で、２つの交叉線の長さが他の（例えば８条）交叉線よりもはるかに小さい（例えば、比率が１０より大きい）場合、刃形であると判断する。さらに、最短の交叉線の長さ（即ち、厚さｄ）が閾値（例えば２ｍｍ）より小さいのは好ましい。この場合、より高精度に危険品である刃物を識別することができる。
【００５６】
このように、本発明は、直方体や柱体、刃物などの形状に対する高速的識別方法を提供する。
【００５７】
＜直方体に対する識別＞
直方体に対する識別は、「形状及び大きさに対する識別」の節で説明した方法を採用する。すなわち、点Ｉを選択し、座標軸と表面データとの交叉点により表面の平面を取得する方法である。ある座標軸（ｘ、ｙ、ｚ軸のいずれか）と表面とが交叉する一対の平行又はほぼ平行する平面を探した場合、次のステップに移行することができる。
【００５８】
図７を参照すると、３つの座標軸うち、１つの座標軸が正の方向において注目対象の前記一対の平行又はほぼ平行する平面と交叉する交叉点を点Ｇとして、当該１つの座標軸が負の方向において前記一対の平行又はほぼ平行する平面と交叉する交叉点を点Ｇ’とする。
【００５９】
点Ｉを通過する、前記一対の平行又はほぼ平行する平面に平行する平面Ｒを作成し、注目対象の表面データのうち当該平面Ｒに位置する点を解析する。これらの点が矩形を構成する場合、次のステップを続けて実行する。
【００６０】
点Ｇと点Ｉとの間に位置する、点Ｇと点Ｉとの連結線上における点Ｋを選択する。本実施例において、当該点Ｋからそれぞれ点Ｇ及び点Ｉまでの距離の比率は、１：ａ（例えば、ａ＝１０）である。点Ｋを通過する、平面Ｒに平行する平面Ｓを作成する。注目対象の表面データのうち当該平面Ｓに位置する点を解析する。これらの点が矩形を構成し、且つその長さ及び幅が前述矩形に相当する場合、次のステップを続けて実行する。
【００６１】
点Ｇ’と点Ｉとの間に位置する、点Ｇ’と点Ｉとの連結線上における点Ｋ’を選択する。本実施例において、当該点Ｋ’からそれぞれ点Ｇ’及び点Ｉまでの距離の比率は、１：ａ（例えば、ａ＝１０）である。点Ｋ’を通過する、平面Ｒに平行する平面Ｓ’を作成する。注目対象の表面データのうち当該平面Ｓ’に位置する点を解析する。これらの点が矩形を構成し、且つその長さ及び幅が前述矩形に相当する場合、注目対象が直方体の形状であると判断する。
【００６２】
矩形の長さと幅及び点Ｇから点Ｇ’までの距離（第３の方向の寸法は、当該距離に、座標軸と平面Ｒの法線がなす夾角の余弦の絶対値を掛けた値である）によって、当該直方体の３つの方向の寸法を推定することができる。
【００６３】
以上のアルゴリズムを、広げてもよいし、簡単化してもよい。例えば、単一方向（正の方向または負の方向）におけるある座標軸と注目対象の表面との交叉点を選択して、上述のような演算を行ってもよい。すると、上記のステップに比べて、その演算量を半分低減することができる。
【００６４】
＜柱体に対する識別＞
前記直方体に対する識別とほぼ同じであるが、前記一対の平行又はほぼ平行する平面に平行する平面が注目対象を切って得られた断面が、ほぼ同じ円の形状である場合、注目対象が円柱体であると判断する点で異なっている。円の半径及び点Ｇから点Ｇ’までの距離に基づいて、当該円柱体の寸法を推定することができる。
【００６５】
＜刃物／シート状物に対する識別＞
刃物／シート状物に対する識別は、「形状及び大きさに対する識別」の節で説明した、点Ｉを選択し、座標軸（例えばｘ軸）と表面データとの交叉点により表面の平面を取得する方法を採用する。ある座標軸（ｘ、ｙ、ｚ軸のいずれか）と注目対象の表面とが交叉する一対の平行又はほぼ平行する平面を探した場合、次のステップに直接に移行することができる。
【００６６】
図８を参照すると、ある座標軸と注目対象の表面とが交叉する一対の平行又はほぼ平行する平面を探した場合、２つの平面がなす夾角を算出する。当該夾角が閾値（例えば６°、斧のような刃物を識別する場合は閾値を増加することができる）よりも小さい場合、直接に次のステップに移行することができる。
【００６７】
上述した条件を満足しない場合、座標軸を変更して（例えば、ｙ軸またはｚ軸を選択）、上述した演算を継続する。３つの座標軸の演算で、角が閾値よりも小さい一対の平行又はほぼ平行する平面を発見しなかった場合、基本的に注目対象が刃物ではないと判断することができる。
【００６８】
一対の平行又はほぼ平行する平面同士のなす夾角が、閾値よりも小さい場合、以下のステップを実行する。
前記平行又はほぼ平行する２つの平面同士の交叉線Ｌ２を算出する。交叉線Ｌ２で、Ｖ点を探す。好ましくは、交叉線Ｌ２における点Ｉの投影点を点Ｖとして算出する。直線Ｌ２を法線として、点Ｖを通過する平面αを作成する。注目対象の表面データのうち平面α上に位置する点を探す。これらの点が、台形または大概の台形の形状を構成し、台形の短い辺の長さが閾値（例えば２ｍｍ）よりも小さい場合、注目対象が危険な刃物であると判断することができる。
【００６９】
勿論、刃物に対する識別の前に、成分が刃物の特徴に合うか否かを解析することもできる。
【００７０】
２次元の形状に対する識別、例えば矩形や円、台形に対する識別は、神経回路網による方法、または特徴を解析する方法によって行うことができる。
【００７１】
このように、本発明は、特徴マッチングの方法により３次元のデータを抽出し、点、線、面による解析及び演算によって、物体の形状を識別することで、刃物などの禁制品を識別することができる。各ＣＴシステムは、このような方法を使用して危険物に対する識別を行うことができる。３次元のデータを生成する別のシステム例えば磁気共鳴システム等も、このような方法によって、注目対象を識別することができる。即ち、注目対象の特徴的データによって、３次元のデータに対して、サーチ、抽出、併合、統計及び形状の識別を行う。３次元のデータによる画像の分割は難しくて、正確性および汎用性も悪いため、本方法は、別の視点から注目対象に対するサーチ、統計及び形状の識別を解決する。
【００７２】
本発明の方法は、ＣＴシステム及び磁気共鳴システム等のような３次元データの生成システムに適用する。本明細書において、直交座標系及び球座標系を例にして本発明の３次元データの処理及び識別方法を記述したが、他の座標系を採用したり、本発明を簡単に展開したすることは、いずれも本発明の保護範囲に属する。
【００７３】
図面を参照しながら本発明を説明したが、図面に開示された実施例は、本発明の好ましい実施形態を例にして説明するもので、本発明を限定するものではない。
【００７４】
本発明の主旨の一部は、実施例によって説明されたが、本発明の主旨及び趣旨を逸脱しない限り、これらの実施例を変更することができることは勿論である。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその同等物によって限定される。
【図１】
2016507730.tif 000013
【図２】
2016507730.tif 000014
【図３】
2016507730.tif 000015
【図４】
2016507730.tif 000016
【図５】
2016507730.tif 000017
【図６ａ】
2016507730.tif 000018
【図６ｂ】
2016507730.tif 000019
【図７】
2016507730.tif 000020
【図８】
2016507730.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月23日(2015.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を走査して再構成することによって、被検体を識別するための３次元データを取得するステップと、
３次元データから特徴がマッチングするデータを抽出し、抽出された３次元データを注目対象として構成することによって、被検体を表示して識別するステップと、
を含む、ことを特徴とする３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２】
前記特徴がマッチングするデータは、前記３次元データと通常の危険物の既存のデータに対してマッチング検索を行うことによって得られる、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３】
前記既存のデータは、減衰係数のデータ、密度のデータ、原子番号のデータのいずれか１つまたはそれらの組み合わせである、
ことを特徴とする請求項２に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項４】
前記特徴がマッチングするデータに対して、隣接するデータ点を１つのクラスとして併合し、併合後の注目対象の画像を形成して、検査者の検査及び識別に提供する、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項５】
併合されたデータに対して、そのデータ点の数量に基づいて、被検体の大きさを推定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項６】
併合されたデータが位置するエリアの位置、及び／又は前記エリアの品質、減衰係数、密度、原子番号のいずれか１つまたはそれらの組み合わせの平均値を統計する、
ことを特徴とする請求項５に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項７】
注目対象における３次元データ点のそれぞれを解析し、当該３次元データ点の３次元の方向における隣接する箇所に別の３次元データ点がある場合、それらを非表面データとし、逆の場合、それらを表面データとする、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項８】
空間角の分布に対する解析方法によって、注目対象の表面データを取得し、
前記空間角の分布に対する解析方法は、
注目対象内における任意の点Ｉを座標原点として、球座標系を作成し、
３次元データのうち各点の球座標系における頂角θ、方位角φ及び各点から座標原点である点Ｉまでの距離を算出し、
Δθ及びｓｉｎθΔφを設定し、各立体角ｓｉｎθΔθΔφ内において、座標原点までの距離が最も遠い点を表面データとして選択する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項９】
前記表面データの点のそれぞれに対して、その周囲の点を選択して補間することによって当該点の補間点を取得し、当該点から点Ｉまでの距離よりも前記補間点から点Ｉまでの距離が大きい場合、前記点を削除する、
ことを特徴とする請求項８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１０】
前記表面データの点のそれぞれに対して、その周囲の点を選択して補間することによって当該点の補間点を取得し、当該補間点から点Ｉまでの距離と当該点から点Ｉまでの距離との比率が所定の範囲内にある場合、当該点を保留し、そうでない場合、当該点を削除する、
ことを特徴とする請求項８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１１】
注目対象が中空構成である場合、前記空間角の分布に対する解析方法によって注目対象の内面データを識別し、各立体角ｓｉｎθΔθΔφ内において、座標原点である点Ｉまでの距離が最も近い点を内面データとして選択する、
ことを特徴とする請求項８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１２】
前記選択された内面データのそれぞれに対して、その周囲の点を選択して補間することによって当該点の補間点を取得し、当該点から点Ｉまでの距離よりも当該補間点から点Ｉまでの距離が小さい場合、前記点を削除する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１３】
注目対象内における１つの点を通過し且つ３つの座標軸方向のうちの１つに沿う直線と注目対象の表面との２つの交叉点を求め、各交叉点とそれらに隣接する若干のデータ点とで平面を構成することにより、前記２つの交叉点を通過する一対の平面を取得し、
前記注目対象内における前記点Ｉの座標を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）とし、取得された３次元データのうち各表面データ（ｘ，ｙ，ｚ）を検索することによって、（ｘ−ｘ０）２＋（ｙ−ｙ０）２が最小になる、ｚ軸の方向に沿う直線と対応する表面との交叉点である点を取得し、或いは、同様に、（ｙ−ｙ０）２＋（ｚ−ｚ０）２が最小になる、ｘ軸の方向に沿う直線と対応する表面との交叉点である点を取得し、或いは、同様に、（ｚ−ｚ０）２＋（ｘ−ｘ０）２が最小になる、ｙ軸の方向に沿う直線と対応する表面との交叉点である点を取得する方法によって、注目対象内における１つの点を通過し且つ３つの座標軸方向のうちの１つに沿う直線と注目対象の表面との交叉点を求める、
ことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１４】
注目対象内における点Ｉを通過し且つ３つの座標軸の正の方向または負の方向に沿う直線の各々と注目対象の表面との交叉点を求めることで、各交叉点とそれに隣接する若干のデータ点で構成される３つの共面でない平面を取得する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１５】
前記３つの平面に、共面になる平面が存在する場合、
前記３つの平面のうち、ある平面と残りの２つの平面のうち一方の平面が共面になる場合、共面になる平面の法線方向に沿って点Ｉを通過する直線を座標軸１とし、
（ｉ）残りの２つの平面のうち他方の平面が、共面になる平面にほぼ垂直する場合、その法線方向に沿って点Ｉを通過する直線を直線Ｌ１とし、座標軸１と直線Ｌ１とで構成される平面Ｎの内において座標軸１の垂直線を作成し、当該垂直線を座標軸２とすると、点Ｉを通過する平面Ｎの法線が座標軸３になるという方法、或いは、（ｉｉ）残りの２つの平面のうち他方の平面が、共面になる平面に垂直しない場合、点Ｉを通過し且つ座標軸１に垂直する平面Ｍ内において、互いに垂直する２つの直線を座標軸２及び３とし、新しい座標軸１、２及び３が正の方向または負の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点を求め、前記交叉点毎の周囲に隣接する若干点で平面が構成され、構成された３つの平面が共面になるか否かを判断することで、前記３つの平面が共面になると、平面Ｍ内において１つの方向の回りに座標軸２を変更するとともに、それに伴って座標軸３も変更し、前記３つの平面が互いに共面にならないまで、または平面Ｍ内において１つの方向の回りに半周回転するまで繰り返すという方法によって、座標軸１に垂直する他の２つの座標軸２及び３を求めることで、
新しい３つの座標軸である座標軸１、２及び３を探し、前記新しい３つの座標軸が正の方向または負の方向において前記注目対象の表面と交叉する交叉点によって形成される３つの平面に、共面になる平面がないようにする、
ことを特徴とする請求項１４に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１６】
注目対象の表面データ点を点Ａとし、点Ｉから点Ａまでのベクトルを
【数１】
2016507730.tif 000022
とし、新しい座標軸１、２及び３のいずれか１つの正の方向または負の方向の単位ベクトルを
【数２】
2016507730.tif 000023
として、下記式
【数３】
2016507730.tif 000024
を算出して、零より大きい場合、さらに下記式
【数４】
2016507730.tif 000025
を算出することで、新しい座標軸１、２及び３が正の方向または負の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点を求め、
ただし、下記式
【数５】
2016507730.tif 000026
の値が最小である点が、座標軸が正の方向または負の方向において前記注目対象の表面と交差する交叉点である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１７】
前記交叉点とそれらに隣接する若干のデータ点とが共面になるか否かを判断するとき、共線でない３つの点を選択し、それらの平面方程式によって、別の点から当該平面までの距離を算出し、
当該距離が第１の所定の閾値よりも小さい場合、当該点と前記平面とが共面になると判断し、そうでない場合、当該点と前記平面とが共面でないと判断する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１８】
２つの平面が共面になるか否かは、（ａ）２つの平面の方程式をそれぞれ、ａ１ｘ＋ｂ１ｙ＋ｃ１ｚ＋ｄ１＝０、ａ２ｘ＋ｂ２ｙ＋ｃ２ｚ＋ｄ２＝０とした場合、ａ１／ａ２＝ｂ１／ｂ２＝ｃ１／ｃ２＝ｄ１／ｄ２が近似的に成立するとき、２つの平面はほぼ共面になると判断し、そうでない場合、共面でないと判断する方法、或いは、（ｂ）２つの平面のうち一方の平面上における複数の点から他方の平面までの距離を算出し、算出された全ての距離が第２の所定の閾値よりも小さい場合、２つの平面が共面になると判断し、そうでない場合、共面でないと判断する方法によって、判定する、
ことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項１９】
１つの点から前記平面同士の交叉線までの距離が第３の所定の閾値よりも小さい場合、前記点が前記平面同士の交叉線に位置すると判断し、そうでない場合、前記点が前記交叉線に位置しないと判断する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２０】
各交叉線の最も外側の２つの点間の距離を算出することにより、前記注目対象の各方向における大きさを取得する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２１】
交叉する平面同士がなす夾角がいずれも９０度に近似する場合、注目対象が直方体である判定する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２２】
前記直方体またはほぼ直方体の平面が２つずつ交差して合計１２条の交叉線が形成され、前記算出された交叉線の長さのうち、２つの長さが別の長さよりはるかに小さい場合、注目対象を刃形であると識別する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２３】
前記注目対象の厚みがその長さ及び幅よりはるかに小さく、且つ前記厚み、密度、原子番号及び減衰のデータのうちいずれか１つの特徴またはそれらの組み合わせが、刃物の特徴に合う場合、注目対象を刃物として識別する、
ことを特徴とする請求項２２に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２４】
３つの座標軸のうち１つの座標軸が正の方向及び負の方向において注目対象の一対の平行又はほぼ平行する平面と交差する交叉点をそれぞれ点Ｇ及びＧ’とし、
点Ｉを通過し且つ前記一対の平行又はほぼ平行する平面に平行する平面Ｒを作成し、前記注目対象の表面データのうち前記平面Ｒに位置する点を解析し、これらの点が矩形を構成する場合、以下のステップｃ１及び／又はｃ２を繰り返すことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
ステップｃ１：点Ｇと点Ｉとの間に位置する点Ｇと点Ｉとの連結線上における点Ｋを選択し、点Ｋを通過し且つ平面Ｒに平行する平面Ｓを作成し、前記表面データのうち当該平面Ｓに位置する点を解析して、前記矩形の長さ及び幅に相当する矩形を構成する場合、当該注目対象が直方体の形状であると判定する
ステップｃ２：点Ｇ’と点Ｉとの間に位置する点Ｇ’と点Ｉとの連結線上における点Ｋ’を選択し、点Ｋ’を通過し且つ平面Ｒに平行する平面Ｓ’を作成し、表面データのうち当該平面Ｓ’に位置する点を解析して、前記矩形の長さ及び幅に相当する矩形を構成する場合、当該注目対象が直方体の形状であると判定する
【請求項２５】
矩形の長さ及び幅、点Ｇと点Ｇ’間の距離に基づいて、当該注目対象の３つの方向における寸法を推定する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２６】
３つの座標軸のうち１つの座標軸が正の方向及び負の方向において注目対象の一対の平行する平面と交叉する交叉点を、それぞれ点Ｇ及びＧ’とし、
点Ｉを通過し且つ前記一対の平行する平面に平行する平面Ｒを作成し、前記注目対象の表面データのうち前記平面Ｒに位置する点を解析して、これらの点が円形を構成する場合、以下のステップｄ１及び／又はｄ２を繰り返すことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
ステップｄ１：点Ｇと点Ｉ間に位置する点Ｇと点Ｉとの連結線上における点Ｋを選択し、点Ｋを通過し且つ平面Ｒに平行する平面Ｓを作成し、前記表面データのうち当該平面Ｓに位置する点を解析して、前述円形の半径に相当する円形を構成する場合、当該注目対象が円柱体の形状であると判定する
ステップｄ２：点Ｇ’と点Ｉ間に位置する点Ｇ’と点Ｉとの連結線上における点Ｋ’を選択し、点Ｋ’を通過し且つ平面Ｒに平行する平面Ｓ’を作成し、表面データのうち当該平面Ｓ’に位置する点を解析して、前述円形の半径に相当する円形を構成する場合、当該注目対象が円柱体の形状であると判定する
【請求項２７】
円形の半径及び点Ｇと点Ｇ’間の距離に基づいて、当該注目対象の大きさを推定する、
ことを特徴とする請求項２６に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２８】
一対の平行又はほぼ平行する平面がなす夾角を算出し、当該夾角が第４の所定の閾値よりも小さい場合、前記一対の平行又はほぼ平行する平面の交叉線Ｌ２を算出し、
交叉線Ｌ２において点Ｖを選択し、
点Ｖを通過する直線Ｌ２を法線ベクトルとする平面αを作成し、
表面データのうち平面αに位置する点を検索し、
これらの点が台形または大概の台形の形状を構成し、且つ台形の短い辺が第５の所定の閾値よりも小さい場合、注目対象が危険な刃物であると判定する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項２９】
前記夾角が前記第４の所定の閾値以上である場合、３つの座標軸方向の少なくとももう１つの座標軸方向における注目対象の表面との交叉点を通過する一対の平行又はほぼ平行する平面を算出し、前記一対の平行又はほぼ平行する平面同士がなす夾角を新たに算出することで、前記夾角が前記第４の所定の閾値よりも小さいであるか否かを判断し、
前記夾角が第４の所定の閾値よりも小さい場合、前記注目対象が刃物であると判定し、そうでない場合、前記注目対象が刃物でないと判定する、
ことを特徴とする請求項２８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３０】
点Ｉの交叉線Ｌにおける投影点を点Ｖとする、
ことを特徴とする請求項２９に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３１】
上記刃物を識別判断する前に、注目対象の成分が刃物の特徴に合うか否かを解析する、
ことを特徴とする請求項２８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３２】
前記３次元データは、保安検査ＣＴシステムまたは磁気共鳴システムにより被検体を走査して再構成することによって得られたデータである、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【請求項３３】
前記３次元データのうちｘ、ｙ及びｚ軸方向上における極大値と極小値の中間値を、前記注目対象内における座標原点の座標として選択する、
ことを特徴とする請求項８に記載の３次元データの処理及び識別方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ここで、新しい座標軸１、２、３が正の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点を求める方法は、下記のとおりである。
注目対象の表面データ点を点Ａとし、点Ｉから点Ａまでのベクトルを
【数１】
2016507730.tif 000027
とし、新しい座標軸１、２、３の正の方向の単位ベクトルを
【数２】
2016507730.tif 000028
とし、下記式
【数３】
2016507730.tif 000029
を算出して、その結果が零より大きい場合、下記式
【数４】
2016507730.tif 000030
を算出する。下記式
【数５】
2016507730.tif 000031
の結果が最小である点が、当該座標軸が正の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点になる。また、新しい座標軸１、２、３が正の方向において注目対象の表面と交叉する交叉点を求める方法は、このステップでの適用に限定されるものではない。上述した注目対象の表面データを取得した後、直接にこの方法を用いて交叉点を取得してもよい。
【国際調査報告】
2016507730.tif 000032
2016507730.tif 000033
2016507730.tif 000034
2016507730.tif 000035