特許 6383399 部位形状測定器具、並びに、部位形状測定装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6383399

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】部位形状測定器具、並びに、部位形状測定装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20180820BHJP

   G01B 3/14 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/24 K

   G01B3/14

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-251109(P2016-251109)

(22)【出願日】2016年12月26日

(65)【公開番号】特開2017-120262(P2017-120262A)

(43)【公開日】2017年7月6日

【審査請求日】2017年8月21日

(31)【優先権主張番号】特願2015-255709(P2015-255709)

(32)【優先日】2015年12月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】503154765

【氏名又は名称】株式会社デジタルハンズ

(74)【代理人】

【識別番号】100100413

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 温

(74)【代理人】

【識別番号】100110777

【弁理士】

【氏名又は名称】宇都宮 正明

(72)【発明者】

【氏名】清水 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】清水 亮佑

(72)【発明者】

【氏名】池谷 樹里

【審査官】 小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−４２９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９６０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７４１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／１１２３０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１４０５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−８０６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２０１６９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００３５９４５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００ − Ｇ０１Ｂ １１／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００ − Ｇ０１Ｂ ２１／３２

Ｇ０１Ｂ ３／００ − Ｇ０１Ｂ ３／０８

Ｇ０１Ｂ ３／１１ − Ｇ０１Ｂ ３／５６

Ａ４１Ｇ １／００ − Ｇ０１Ｂ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、
平面視で前記基板の開口内に配置され、格子形状を有するネット状測定部と、
を備える部位形状測定器具。

【請求項2】

前記基板と前記ネット状測定部との間に接続された伸縮可能な環状の中間材をさらに備える、請求項１記載の部位形状測定器具。

【請求項3】

開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、
複数の測定マークが設けられたキャップ状測定部と、
前記基板の開口の周辺部と前記キャップ状測定部の外周部との間に接続可能な環状の中間材と、
前記キャップ状測定部を前記中間材に着脱可能とし、又は、前記中間材を前記基板に着脱可能とする複数の留め具と、
を備える部位形状測定器具。

【請求項4】

前記基板の主面が、前記開口の周囲に沿って色相、明度、又は、彩度が変化する着色が施された領域を含む、請求項１〜３のいずれか１項記載の部位形状測定器具。

【請求項5】

開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、平面視で前記基板の開口内に配置され、格子形状を有するネット状測定部とを含む部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定装置であって、
前記部位形状測定器具が装着された部位を撮像して画像データを生成する撮像部と、
複数の異なる角度で部位を撮像して得られる複数の画像の各々を表す画像データに画像処理を施すことにより、各々の画像から前記基板の複数の基準マークを特徴点として抽出し、前記基板の複数の基準マークの位置に基づいて前記ネット状測定部の複数の格子点を特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求める特徴点抽出部と、
前記複数の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、前記ネット状測定部の複数の格子点の３次元座標を計算し、前記ネット状測定部の複数の格子点の間の点を補間して、測定された部位の形状を表す３次元画像データを生成する３次元座標計算部と、
を備える部位形状測定装置。

【請求項6】

開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、平面視で前記基板の開口内に配置され、複数の測定マークが設けられたキャップ状測定部とを含む部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定装置であって、
前記部位形状測定器具が装着された部位を撮像して画像データを生成する撮像部と、
複数の異なる角度で部位を撮像して得られる複数の画像の各々を表す画像データに画像処理を施すことにより、各々の画像から前記基板の複数の基準マークを特徴点として抽出し、前記基板の複数の基準マークの位置に基づいて前記キャップ状測定部の複数の測定マークを特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求める特徴点抽出部と、
前記複数の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、前記キャップ状測定部の複数の測定マークの３次元座標を計算し、前記キャップ状測定部の複数の測定マークの間の点を補間して、測定された部位の形状を表す３次元画像データを生成する３次元座標計算部と、
を備える部位形状測定装置。

【請求項7】

前記部位形状測定器具の基板の主面が、前記開口の周囲に沿って色相、明度、又は、彩度が変化する着色が施された領域を含み、
前記特徴点抽出部が、前記基板の色相、明度、又は、彩度に基づいて、複数の異なる角度で部位を撮像して得られる複数の画像から、同一の基準マークを対応する特徴点として抽出する、請求項５又は６記載の部位形状測定装置。

【請求項8】

前記部位形状測定器具の基板の複数の基準マーク間の距離に関する基準マーク情報を格納する格納部をさらに備え、
前記３次元座標計算部が、前記格納部から読み出された基準マーク情報を用いて、前記ネット状測定部の複数の格子点又は前記キャップ状測定部の複数の測定マークの３次元座標を計算する、請求項５〜７のいずれか１項記載の部位形状測定装置。

【請求項9】

開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、平面視で前記基板の開口内に配置され、格子形状を有するネット状測定部とを含む部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定方法であって、
前記部位形状測定器具が装着された部位を複数の異なる角度で撮像して複数の画像を表す画像データを生成すると共に、各々の画像を表す画像データに画像処理を施すことにより、各々の画像から前記基板の複数の基準マークを特徴点として抽出し、前記基板の複数の基準マークの位置に基づいて前記ネット状測定部の複数の格子点を特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求めるステップ（ａ）と、
前記複数の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、前記ネット状測定部の複数の格子点の３次元座標を計算するステップ（ｂ）と、
前記ネット状測定部の複数の格子点の間の点を補間して、測定された部位の形状を表す３次元画像データを生成するステップ（ｃ）と、
を備える部位形状測定方法。

【請求項10】

開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、平面視で前記基板の開口内に配置され、複数の測定マークが設けられたキャップ状測定部とを含む部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定方法であって、
前記部位形状測定器具が装着された部位を複数の異なる角度で撮像して複数の画像を表す画像データを生成すると共に、各々の画像を表す画像データに画像処理を施すことにより、各々の画像から前記基板の複数の基準マークを特徴点として抽出し、前記基板の複数の基準マークの位置に基づいて前記キャップ状測定部の複数の測定マークを特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求めるステップ（ａ）と、
前記複数の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、前記キャップ状測定部の複数の測定マークの３次元座標を計算するステップ（ｂ）と、
前記キャップ状測定部の複数の測定マークの間の点を補間して、測定された部位の形状を表す３次元画像データを生成するステップ（ｃ）と、
を備える部位形状測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人間の頭部等の部位の形状を測定するために用いられる部位形状測定器具に関する。さらに、本発明は、そのような部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定装置及び部位形状測定方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、人間の頭部に装着する「かつら」をオーダーメイドで作製する際に、頭部の形状を測定することが行われている。そのために、例えば、複数のカメラを被測定者の周囲に配置して、それらのカメラによって被測定者の頭部を撮影し、取得された頭部のパターン画像に基づいて、頭部の三次元形状を算出する装置が提案されている。

【0003】

関連する技術として、特許文献１には、被測定者に圧迫感や威圧感を与えることなく頭部の形状を測定することが可能であり、頭部の位置決めの簡易化や撮影時間の短縮化を実現できる頭部形状測定装置が開示されている。この頭部形状測定装置は、頭部を撮影して画像データを出力する複数の撮像手段と、画像データに基づいて頭部の三次元形状を算出する画像処理手段とを備え、それらの撮像手段が、頭部の上方に位置する被配置部材に取り付けられ、この取り付けられた位置を固定位置として頭部を撮影する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−１７８１７３号公報（段落００１７−００１８、図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の頭部形状測定装置においては、図１に示されているように、複数の撮像手段が取り付けられた被配置部材を頭部の上方に設置する必要があるので、頭部形状測定装置が大型になり、被測定者の家庭を訪問して被測定者の頭部の形状を測定するような用途には使用できない。

【0006】

一方、ステレオ写真測量によって頭部の形状を測定することも行われているが、従来のステレオ写真測量においては、特徴点として多数の反射マーカー等を設置する必要があるので非効率的である。また、長さや間隔等の距離を測定する場合には、スケールバーを設置する必要もある。さらに、従来の画像処理はノンパラメトリックであるので、複数の異なる角度で頭部を撮像して得られる複数の画像間における特徴点の対応付けが困難であるという問題がある。

【0007】

また、オーダーメイドの「かつら」の場合には、実際に使用する際の頭部の形状に合わせて作製することが、フィット感向上のために望ましい。一般的には、被測定者の頭部の形状を測定する際に、被測定者がナイロン製等のキャップを頭部に被ることになるが、従来の測定装置によれば、髪の毛の膨らみによって頭部の形状を正確に測定できない場合もある。

【0008】

そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、持ち運び可能な小型の部位形状測定装置によって部位の形状を効率的かつ正確に測定することを可能にする部位形状測定器具を提供することである。また、本発明の第２の目的は、そのような部位形状測定器具を用いて部位の形状を効率的かつ正確に測定する部位形状測定装置及び部位形状測定方法等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

以上の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の観点に係る部位形状測定器具は、開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、平面視で基板の開口内に配置され、格子形状を有するネット状測定部とを備える。

【0010】

また、本発明の第１の観点に係る部位形状測定装置は、開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、平面視で基板の開口内に配置され、格子形状を有するネット状測定部とを含む部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定装置であって、部位形状測定器具が装着された部位を撮像して画像データを生成する撮像部と、複数の異なる角度で部位を撮像して得られる複数の画像の各々を表す画像データに画像処理を施すことにより、各々の画像から基板の複数の基準マークを特徴点として抽出し、基板の複数の基準マークの位置に基づいてネット状測定部の複数の格子点を特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求める特徴点抽出部と、複数の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、ネット状測定部の複数の格子点の３次元座標を計算し、ネット状測定部の複数の格子点の間の点を補間して、測定された部位の形状を表す３次元画像データを生成する３次元座標計算部とを備える。

【0011】

さらに、本発明の第１の観点に係る部位形状測定方法は、開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、平面視で基板の開口内に配置され、格子形状を有するネット状測定部とを含む部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定方法であって、部位形状測定器具が装着された部位を複数の異なる角度で撮像して複数の画像を表す画像データを生成すると共に、各々の画像を表す画像データに画像処理を施すことにより、各々の画像から基板の複数の基準マークを特徴点として抽出し、基板の複数の基準マークの位置に基づいてネット状測定部の複数の格子点を特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求めるステップ（ａ）と、複数の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、ネット状測定部の複数の格子点の３次元座標を計算するステップ（ｂ）と、ネット状測定部の複数の格子点の間の点を補間して、測定された部位の形状を表す３次元画像データを生成するステップ（ｃ）とを備える。

【0012】

そして、本発明の第２の観点に係る部位形状測定器具は、開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、複数の測定マークが設けられたキャップ状測定部と、基板の開口の周辺部とキャップ状測定部の外周部との間に接続可能な環状の中間材と、キャップ状測定部を中間材に着脱可能とし、又は、中間材を基板に着脱可能とする複数の留め具とを備える。

【0013】

また、本発明の第２の観点に係る部位形状測定装置は、開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、平面視で基板の開口内に配置され、複数の測定マークが設けられたキャップ状測定部とを含む部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定装置であって、部位形状測定器具が装着された部位を撮像して画像データを生成する撮像部と、複数の異なる角度で部位を撮像して得られる複数の画像の各々を表す画像データに画像処理を施すことにより、各々の画像から基板の複数の基準マークを特徴点として抽出し、基板の複数の基準マークの位置に基づいてキャップ状測定部の複数の測定マークを特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求める特徴点抽出部と、複数の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、キャップ状測定部の複数の測定マークの３次元座標を計算し、キャップ状測定部の複数の測定マークの間の点を補間して、測定された部位の形状を表す３次元画像データを生成する３次元座標計算部とを備える。

【0014】

さらに、本発明の第２の観点に係る部位形状測定方法は、開口を有し、複数の基準マークが主面に設けられた基板と、平面視で基板の開口内に配置され、複数の測定マークが設けられたキャップ状測定部とを含む部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定方法であって、部位形状測定器具が装着された部位を複数の異なる角度で撮像して複数の画像を表す画像データを生成すると共に、各々の画像を表す画像データに画像処理を施すことにより、各々の画像から基板の複数の基準マークを特徴点として抽出し、基板の複数の基準マークの位置に基づいてキャップ状測定部の複数の測定マークを特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求めるステップ（ａ）と、複数の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、キャップ状測定部の複数の測定マークの３次元座標を計算するステップ（ｂ）と、キャップ状測定部の複数の測定マークの間の点を補間して、測定された部位の形状を表す３次元画像データを生成するステップ（ｃ）とを備える。

【発明の効果】

【0015】

本発明の第１の観点によれば、部位形状測定器具の基板の主面に複数の基準マークが設けられているので、部位形状測定器具が装着された部位を撮像して得られた画像から複数の基準マークを抽出することにより、それらの位置に基づいてネット状測定部の複数の格子点を抽出して複数の画像間で対応付けることができる。また、ネット状測定部が部位に圧力をかけることにより、髪の毛の膨らみ等の形状歪みを抑え込むことができる。その結果、持ち運び可能な小型の部位形状測定装置によって部位の形状を効率的かつ正確に測定することが可能になる。

【0016】

そして、本発明の第２の観点によれば、部位形状測定器具の基板の主面に複数の基準マークが設けられているので、部位形状測定器具が装着された部位を撮像して得られた画像から複数の基準マークを抽出することにより、それらの位置に基づいてキャップ状測定部の複数の測定マークを抽出して複数の画像間で対応付けることができる。また、キャップ状測定部が部位に圧力をかけることにより、髪の毛の膨らみ等の形状歪みを抑え込むことができる。その結果、持ち運び可能な小型の部位形状測定装置によって部位の形状を効率的かつ正確に測定することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る部位形状測定器具を示す平面図。

【図2】図１に示すネット状測定部の一部を拡大して示す平面図。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る部位形状測定器具を示す斜視図。

【図4】図３に示すキャップ状測定部に設けられる測定マークの例を示す平面図。

【図5】円形の測定マークが設けられた部位形状測定器具の具体例を示す斜視図。

【図6】本発明の一実施形態に係る部位形状測定装置の構成例を示すブロック図。

【図7】ステレオ写真測量法を説明するための概念図。

【図8】本発明の一実施形態に係る部位形状測定方法を示すフローチャート。

【図9】本発明の一実施形態に係る部位形状測定方法を示すフローチャート。

【図10】本発明の一実施形態に係る部位形状測定方法を示すフローチャート。

【図11】本発明の一実施形態に係る部位形状測定装置における測定精度を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。以下においては、一例として、人間の頭部の形状を測定する場合について説明する。

【0019】

＜部位形状測定器具１＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る部位形状測定器具を示す平面図である。図１に示す部位形状測定器具は、被測定者の頭部の形状を測定する際に、被測定者の頭部に装着される。その前に、被測定者が、ナイロン製等のキャップを被るようにしても良い。

【0020】

図１に示すように、第１の実施形態に係る部位形状測定器具は、開口を有する基板（校正板ともいう）１と、平面視で基板１の開口内に配置され、格子形状（メッシュ形状）を有するネット状測定部２とを含んでおり、基板１とネット状測定部２との間に接続された伸縮可能な環状の中間材３をさらに含んでも良い。基板１としては、例えば、中央部分に開口を有する環状の基板が用いられる。なお、本願において、平面視とは、基板の主面（図１等に示す面）に垂直な方向から各部を視ることをいう。

【0021】

基板１は、例えば、発泡スチロール等で構成され、基板１の主面には、複数の基準マークが設けられている。基準マークの個数は、３個以上であることが望ましく、４個以上であることがさらに好ましい。図１には、一例として、図中のＸ軸方向において互いに対向する第１群の基準マーク４及び第２群の基準マーク５と、図中のＹ軸方向において互いに対向する第３群の基準マーク６及び第４群の基準マーク７とが示されている。基準マーク４〜７の各々は、例えば、印刷によって形成され、円形の黒い領域内に円形の白い領域を有している。

【0022】

基準マーク４〜７には、それらの基準マークを特定するコードが定義されている。各群の基準マークの内の少なくとも１つは、部位形状測定器具が装着された頭部を撮像して得られる画像からネット状測定部２の複数の格子点を抽出するために用いられる。さらに、各群において複数の基準マークが設けられていることにより、基板１の変形を検出することが容易になる。また、基準マーク４〜７を特定するコードには、基準マーク４〜７の３次元座標等の３次元情報が関連付けられていても良い。

【0023】

基板１の主面は、開口の周囲に沿って色相、明度、又は、彩度が変化する着色が施された領域を含んでも良い。図１に示す例においては、基板１の主面に、基準マーク４〜７が設けられた領域を除き、開口の周囲に沿って明度が連続的に変化する着色が施されている。それにより、部位形状測定器具が装着された頭部を撮像して得られる画像において、部位形状測定器具の向きを検出することが容易になる。

【0024】

ネット状測定部２としては、例えば、ナイロン製のファイバーで構成されたシニヨンネット等が用いられる。ネット状測定部２が頭部に圧力をかけることにより、髪の毛の膨らみ等の形状歪みを抑え込むことができる。ネット状測定部２の格子形状に含まれている単位格子は、四角形でも良いし、六角形でも良いし、その他の多角形でも良い。ネット状測定部２の複数の格子点は、部位形状測定器具が装着された頭部を撮像して得られる画像に基づいて３次元座標が計算される測定点に相当する。

【0025】

図２は、図１に示すネット状測定部の一部を拡大して示す平面図である。図２に示すように、ネット状測定部２の複数の格子点には、それらの格子点を特定するコードＰ（Ｘ，Ｙ）が定義されている。図２には、一例として、９つの格子点のコードＰ（−１，−１）〜Ｐ（１，１）が示されている。

【0026】

再び図１を参照すると、ネット状測定部２は、基板１に直接接続されても良いし、中間材３を介して基板１に接続されても良い。中間材３は、例えば、伸縮可能な布で構成され、基板１にネット状測定部２を連結することにより、基板１の基準マーク４〜７とネット状測定部２の複数の格子点との相対的な位置関係を一定の範囲内に制限する。

【0027】

また、中間材３は、伸縮することによって頭部にフィットするので、様々な大きさを有する頭部をホールドすることができる。中間材３が頭部に固定されると、ネット状測定部２が、頭部に一定の圧力をかけて髪の毛の膨らみを抑え込み、頭部の形状を正確に測定できるようにする。

【0028】

被測定者が、明るい色（例えば、白色）のキャップを被る場合には、ネット状測定部２及び中間材３は、暗い色（例えば、黒色）とすることが望ましい。それにより、部位形状測定器具が装着された頭部を撮像して得られる画像において、キャップ上のネット状測定部２が明瞭に写し出されると共に、キャップと中間材３との間の境界が明確になる。

【0029】

＜部位形状測定器具２＞
図３は、本発明の第２の実施形態に係る部位形状測定器具を示す斜視図である。図３に示すように、第２の実施形態に係る部位形状測定器具は、開口を有する基板（校正板ともいう）１ａと、複数の測定マーク８が設けられたキャップ状測定部２ａと、基板１ａの開口の周辺部とキャップ状測定部２ａの外周部との間に接続可能な環状の中間材３ａと、複数の留め具９とを含んでいる。

【0030】

複数の留め具９は、キャップ状測定部２ａを中間材３ａに着脱可能とし、又は、中間材３ａを基板１ａに着脱可能とする。図３には、被測定者の頭部の形状を測定する際に、複数の留め具９を用いて一体化された部位形状測定器具が被測定者の頭部に装着された状態が示されている。一体化された部位形状測定器具を用いて被測定者の頭部の形状を測定する際には、キャップ状測定部２ａが、平面視で基板１ａの開口内に配置されている。

【0031】

基板１ａは、例えば、発泡スチロール等で構成され、基板１ａの形状や色は任意である。基板１ａの主面には、複数の基準マークが設けられている。基準マークの個数は、３個以上であることが望ましい。図３には、一例として、四角形の形状を有する基板１ａの主面の四隅に設けられた４つの基準マーク４ａ〜７ａが示されている。

【0032】

基準マーク４ａ〜７ａは、画像認識可能なマークであれば良く、基準マーク４ａ〜７ａの形状や色は任意である。図３に示す例において、基準マーク４ａ〜７ａの各々は、例えば、印刷によって形成され、基板１ａの白い領域内に円形の黒い領域を有している。また、基板１ａの主面は、図１に示す基板１と同様に、開口の周囲に沿って色相、明度、又は、彩度が変化する着色が施された領域を含んでも良い。

【0033】

基準マーク４ａ〜７ａには、それらの基準マークを特定するコードが定義されている。基準マーク４ａ〜７ａの内の少なくとも３つは、部位形状測定器具が装着された頭部を撮像して得られる画像からキャップ状測定部２ａの複数の測定マーク８を抽出するために用いられる。さらに多くの基準マークが設けられている場合には、基板１ａの変形を検出することが容易になる。また、基準マーク４ａ〜７ａを特定するコードには、基準マーク４ａ〜７ａの３次元座標等の３次元情報が関連付けられていても良い。

【0034】

キャップ状測定部２ａとしては、例えば、ナイロン製のファイバーで構成されたシニヨンネットやストッキング等のように伸縮性を有するメッシュキャップが用いられる。キャップ状測定部２ａが頭部に圧力をかけることにより、髪の毛の膨らみ等の形状歪みを抑え込むことができる。また、部位形状測定器具が被測定者の頭部に装着された際に被測定者の目や鼻や耳を塞がないように、キャップ状測定部２ａに凹部２ｂ及び２ｃが形成されていても良い。

【0035】

図４は、図３に示すキャップ状測定部に設けられる測定マークの例を示す平面図である。キャップ状測定部２ａに設けられる複数の測定マーク８は、画像認識可能なマークであれば良く、測定マーク８の形状や色は任意である。例えば、図４（Ａ）に示す測定マークは、十字型の形状を有しており、格子の一部を構成しても良い。図４（Ｂ）に示す測定マークは、円形の形状を有している。

【0036】

図５は、円形の測定マークが設けられた部位形状測定器具の具体例を示す斜視図である。このように、図３に示す部位形状測定器具において、円形の形状を有する測定マーク８がキャップ状測定部２ａに設けられても良い。また、測定マークの形状は、図４（Ｃ）に示すような四角形でも良いし、図４（Ｄ）に示すような三角形でも良いし、又は、図４（Ｅ）に示すような六角形でも良いし、その他の多角形でも良い。

【0037】

再び図３を参照すると、キャップ状測定部２ａに設けられた複数の測定マーク８は、部位形状測定器具が装着された頭部を撮像して得られる画像に基づいて３次元座標が計算される測定点に相当する。そのために、複数の測定マーク８には、それらの測定マークを特定するコードＰ（Ｘ，Ｙ）が定義されている。

【0038】

中間材３ａは、例えば、伸縮可能な布で構成されており、中間材３ａの色は任意である。中間材３ａは、基板１ａに結合されてキャップ状測定部２ａとの間で着脱可能であっても良いし、キャップ状測定部２ａに結合されて基板１ａとの間で着脱可能であっても良いし、基板１ａ及びキャップ状測定部２ａとの間で着脱可能であっても良い。

【0039】

留め具９としては、ボタン、ホック、磁石、マジックテープ等を用いることができる。図３には、一例として、中間材３ａを基板１ａに着脱可能とする複数の留め具９によって、中間材３ａが基板１ａに連結された状態が示されている。例えば、留め具９としてボタンが用いられる場合には、中間材３ａと基板１ａとの内の一方にボタンが取り付けられ、中間材３ａと基板１ａとの内の他方にボタン穴が形成される。

【0040】

また、留め具９としてホックが用いられる場合には、中間材３ａと基板１ａとの内の一方にホックの外側パーツが取り付けられ、中間材３ａと基板１ａとの内の他方にホックの内側パーツが取り付けられる。あるいは、留め具９として磁石が用いられる場合には、中間材３ａ及び基板１ａにそれぞれの磁石が設けられる。

【0041】

基板１ａ又はキャップ状測定部２ａ又は中間材３ａにおいて留め具９が取り付けられる位置は、最低でも２点必要である。例えば、部位形状測定器具が被測定者の頭部に装着された際に、被測定者の前後（例えば、額と襟足の付近）又は左右（例えば、両耳の下付近）に留め具９が位置しても良い。

【0042】

また、基板１ａとキャップ状測定部２ａとの位置合わせのために、キャップ状測定部２ａ及び中間材３ａに目印が付されていても良い。それにより、キャップ状測定部２ａを中間材３ａに連結した際に、基板１ａとキャップ状測定部２ａとの相対的な位置関係を一定の範囲内に制限することができる。

【0043】

あるいは、基板１ａとキャップ状測定部２ａとの位置合わせのために、中間材３ａ及び基板１ａに目印が付されていても良い。それにより、中間材３ａを基板１ａに連結した際に、基板１ａとキャップ状測定部２ａとの相対的な位置関係を一定の範囲内に制限することができる。

【0044】

中間材３ａは、伸縮することによって頭部にフィットするので、様々な大きさを有する頭部をホールドすることができる。中間材３ａが頭部に固定されると、キャップ状測定部２ａが、頭部に一定の圧力をかけて髪の毛の膨らみを抑え込み、頭部の形状を正確に測定できるようにする。

【0045】

＜部位形状測定装置＞
次に、本発明のいずれかの実施形態に係る部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定装置について、図１〜図６を参照しながら説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係る部位形状測定装置の構成例を示すブロック図である。図６に示すように、この部位形状測定装置は、撮像部１０と、特徴点抽出部２０と、３次元座標計算部３０と、画像データ生成部４０と、表示部５０と、操作部６０と、制御部７０と、格納部８０とを含んでいる。

【0046】

格納部８０は、画像データ格納部８１と、座標情報格納部８２と、撮像パラメーター格納部８３と、基準マーク情報格納部８４と、３次元座標データ格納部８５と、３次元画像データ格納部８６とを含んでいる。なお、図６に示す構成要素の一部を省略又は変更しても良いし、あるいは、図６に示す構成要素に他の構成要素を付加しても良い。

【0047】

例えば、部位形状測定装置がハンディタブレットで構成される場合に、撮像部１０は、ハンディタブレットのカメラ部分で構成される。あるいは、撮像部１０として、デジタルスチルカメラ等を用いても良い。撮像部１０は、部位形状測定器具が装着された頭部を撮像して画像データを生成する。撮像部１０を用いて、複数の異なる角度で頭部を撮像することにより、複数の画像を表す画像データが得られる。

【0048】

特徴点抽出部２０〜画像データ生成部４０、及び、制御部７０は、ＣＰＵ（中央演算装置）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフトウェア（部位形状測定プログラム）とで構成しても良い。ソフトウェアは、格納部８０の記録媒体に記録される。記録媒体としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、各種のメモリー、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。

【0049】

操作部６０は、例えば、操作キーやボタンスイッチ等を含む入力装置であり、部位形状測定装置を操作するために用いられる。操作部６０は、オペレーターによる操作に応じた操作信号を制御部７０に出力する。制御部７０は、操作部６０から出力される操作信号に応答して、部位形状測定装置の各部を制御する。

【0050】

撮像部１０によって生成された画像データが画像データ格納部８１に格納されると、特徴点抽出部２０は、画像データ格納部８１から画像データを読み出して、複数の異なる角度で頭部を撮像して得られる複数の画像の各々を表す画像データに画像処理を施す。

【0051】

それにより、特徴点抽出部２０は、各々の画像から、図１に示す部位形状測定器具の基板１の複数の基準マークを特徴点として抽出し、さらに、基板１の複数の基準マークの位置に基づいてネット状測定部２の複数の格子点を特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求める。

【0052】

あるいは、特徴点抽出部２０は、各々の画像から、図３に示す部位形状測定器具の基板１ａの複数の基準マークを特徴点として抽出し、さらに、基板１ａの複数の基準マークの位置に基づいてキャップ状測定部２ａの複数の測定マークを特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求める。

【0053】

この画像処理においては、例えば、アクティブ・アピアランス・モデルが用いられる。アクティブ・アピアランス・モデルとは、対象となる物体の画像を形状（shape）とテクスチャー（appearance）とに分けて、それぞれを主成分分析（principal component analysis）によって次元圧縮することにより、少ないパラメーターで対象の形状の変化とテクスチャーの変化とを表現できるようにしたモデルである。形状及びテクスチャーの情報は、低次元のパラメーターで表現することができる。

【0054】

アクティブ・アピアランス・モデルにおいて、全特徴点を並べた形状ベクトルｘは、予め学習データにおいて求められた平均形状ベクトルｕと、平均形状ベクトルｕからの偏差を主成分分析して得られる固有ベクトル行列Ｐ_ｓとを用いて、次式（１）によって表される。
ｘ＝ｕ＋Ｐ_ｓｂ_ｓ ・・・（１）
ここで、ｂ_ｓは、パラメーターベクトルであり、形状パラメーターと呼ばれる。

【0055】

また、正規化されたテクスチャーの輝度値を並べたアピアランスベクトルｇは、予め学習データから求められた平均アピアランスベクトルｖと、平均アピアランスベクトルｖからの偏差を主成分分析して得られる固有ベクトル行列Ｐ_ｇとを用いて、次式（２）によって表される。
ｇ＝ｖ＋Ｐ_ｇｂ_ｇ ・・・（２）
ここで、ｂ_ｇは、パラメーターベクトルであり、アピアランスパラメーターと呼ばれる。形状パラメーターｂ_ｓ及びアピアランスパラメーターｂ_ｇは、平均からの変化を表すパラメーターであり、これらを変化させることによって、形状及びアピアランスを変化させることができる。

【0056】

また、形状とアピアランスとの間に相関があることから、形状パラメーターｂ_ｓ及びアピアランスパラメーターｂ_ｇをさらに主成分分析することにより、形状とアピアランスとの両方を制御する低次元のパラメーターベクトルｃを用いて、形状ベクトルｘ（ｃ）及びテクスチャーベクトルｇ（ｃ）が、次式（３）及び（４）によって表される。
ｘ（ｃ）＝ｕ＋Ｐ_ｓＷ_ｓ^−１Ｑ_ｓｃ ・・・（３）
ｇ（ｃ）＝ｖ＋Ｐ_ｇＱ_ｇｃ ・・・（４）
ここで、Ｗ_ｓは、形状ベクトルとアピアランスベクトルとの単位の違いを正規化する行列であり、Ｑ_ｓは、形状に関する固有ベクトル行列であり、Ｑ_ｇは、アピアランスに関する固有ベクトル行列である。このようにして、パラメーターベクトルｃを制御することによって、形状とアピアランスとを同時に扱い、対象の変化を表現することが可能となる。

【0057】

次に、対象が、画像中のどこに、どんなサイズで、どんな向きで存在するかという広域的な変化に関するパラメーターｑを考慮する。パラメーターｑは、次式（５）によって表される。
ｑ＝[roll scale trans_x trans_y] ・・・（５）
ここで、rollは、画像平面に対するモデルの回転角度を表し、scaleは、モデルのサイズを表し、trans_x及びtrans_yは、ｘ軸方向及びｙ軸方向におけるモデルの平行移動量をそれぞれ表している。

【0058】

アクティブ・アピアランス・モデルにおいて、モデルの探索とは、モデルをパラメーターｃ及びｑによって局所的及び広域的に変化させて対象の画像を生成し、生成された画像と入力画像とを比較して、誤差が最小となるようなパラメーターｃ及びｑを求めることである。アクティブ・アピアランス・モデルによれば、対象の方向の変化に対して頑健かつ高速に特徴点を抽出することが可能である。

【0059】

ただし、従来の画像処理はノンパラメトリックであるので、複数の異なる角度で頭部を撮像して得られる複数の画像間における特徴点の対応付けが困難であるという問題がある。それに対し、本実施形態においては、図１に示す部位形状測定器具の基板１の主面に設けられた複数の基準マーク４〜７と、ネット状測定部２の複数の格子点との相対的な位置関係が一定の範囲内に限定されている。

【0060】

あるいは、図３に示す部位形状測定器具の基板１ａの主面に設けられた複数の基準マーク４ａ〜７ａと、キャップ状測定部２ａの複数の測定マークとの相対的な位置関係が一定の範囲内に限定されている。従って、パラメトリックな画像処理が可能になる。ここで、パラメトリックな画像処理とは、母集団のデータが特定の分布に従うことを前提にしている画像処理のことをいう。

【0061】

例えば、画像データ格納部８１には、ダミーヘッド等を用いて予め撮影された部位形状測定器具の画像を表す画像データ（学習データ）と、その画像において基板１の基準マーク４〜７又は基板１ａの基準マーク４ａ〜７ａを特定する情報とが格納されている。それに基づいて、特徴点抽出部２０は、複数の異なる角度で頭部を撮像して得られる複数の画像の各々から、基板１又は１ａの複数の基準マークを特徴点として抽出し、それらの基準マークの座標を求めて、基準マークの座標を基準マークのコードに対応付ける。

【0062】

その際に、部位形状測定器具の基板１又は１ａの主面が、開口の周囲に沿って色相、明度、又は、彩度が変化する着色が施された領域を含む場合には、特徴点抽出部２０が、基板１又は１ａの色相、明度、又は、彩度に基づいて、複数の異なる角度で頭部を撮像して得られる複数の画像から、同一の基準マークを対応する特徴点として抽出する。

【0063】

次に、特徴点抽出部２０は、少なくとも３つの基準マークの位置に基づいて、図１に示すネット状測定部２の複数の格子点を特徴点（測定点）として抽出し、それらの格子点の座標を求めて、格子点の座標を格子点のコードＰ（Ｘ，Ｙ）に対応付ける。ネット状測定部２の複数の格子点は、基板１の基準マーク４〜７の位置に対して限定された範囲内に存在するので、ネット状測定部２の複数の格子点の座標とそれらの格子点のコードＰ（Ｘ，Ｙ）との対応付けが容易になる。

【0064】

あるいは、特徴点抽出部２０は、少なくとも３つの基準マークの位置に基づいて、図３に示すキャップ状測定部２ａの複数の測定マークを特徴点（測定点）として抽出し、それらの測定マークの座標を求めて、測定マークの座標を測定マークのコードＰ（Ｘ，Ｙ）に対応付ける。キャップ状測定部２ａの複数の測定マークは、基板１ａの基準マーク４ａ〜７ａの位置に対して限定された範囲内に存在するので、キャップ状測定部２ａの複数の測定マークの座標とそれらの測定マークのコードＰ（Ｘ，Ｙ）との対応付けが容易になる。

【0065】

さらに、特徴点抽出部２０は、複数の特徴点の座標をそれらの特徴点のコードに対応付けて、座標情報として座標情報格納部８２に格納する。また、特徴点抽出部２０は、複数の特徴点のテクスチャー（色相、明度、又は、彩度）に関する情報も、それらの特徴点のコードに対応付けて座標情報格納部８２に格納する。

【0066】

特徴点抽出部２０によって求められた座標情報等が座標情報格納部８２に格納されると、３次元座標計算部３０は、座標情報格納部８２から座標情報等を読み出す。３次元座標計算部３０は、複数の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、ネット状測定部２の複数の格子点又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マークの３次元座標を計算する。

【0067】

座標情報格納部８２に格納されている座標情報において、複数の特徴点の座標が、撮像部１０におけるレンズの焦点距離の誤差やレンズの歪によって本来の座標と異なる場合がある。そこで、撮像パラメーター格納部８３は、撮像部１０におけるレンズ等に関する撮像パラメーターを格納している。

【0068】

撮像パラメーターとしては、例えば、レンズの焦点距離、投影面上における１画素当りの幅、及び、画像の中心点等が該当する。３次元座標計算部３０は、撮像パラメーター格納部８３から読み出された撮像パラメーターに基づいて、複数の画像における複数の特徴点の座標を補正する。

【0069】

また、基準マーク情報格納部８４は、図１又は図３に示す部位形状測定器具の基板１又は１ａに設けられた複数の基準マーク間の距離に関する基準マーク情報を格納している。さらに、基準マーク情報格納部８４は、複数の基準マークの３次元座標等の３次元情報をそれらの基準マークを特定するコードに関連付けて、基準マーク情報として格納しても良い。この３次元情報は、複数の基準マークに対する撮像部１０の位置又は姿勢を計算する際に利用することができる。

【0070】

３次元座標計算部３０は、基準マーク情報格納部８４から読み出された基準マーク情報を用いて、ネット状測定部２の複数の格子点又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マークの３次元座標を計算する。３次元座標の計算には、例えば、複数の視点から撮影した画像に基づいて測定点の位置を算出するステレオ写真測量法が用いられる。

【0071】

図７は、ステレオ写真測量法を説明するための概念図である。ステレオ写真測量法は、１つの撮像部を２つの異なる位置（視点）に移動させて特徴点を撮影した２つの画像から特徴点の３次元座標を計算する場合にも適用できる。図７に示すように、測定対象における特徴点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）が、ステレオ画像上の点Ｐ_Ｌ（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）及びＰ_Ｒ（ｘ_Ｒ，ｙ_Ｒ）として撮影される。

【0072】

特徴点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）と２つの異なる位置における撮像部の投影中心（焦点）とを含む平面（エピポーラ面）が２つの投影面と交わる交線を、エピポーラ線という。一方の画像上において１つの点（例えば、Ｐ_Ｌ（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ））が与えられると、他方の画像上におけるその対応点（例えば、Ｐ_Ｒ（ｘ_Ｒ，ｙ_Ｒ））は、必ず対応するエピポーラ線上にある。

【0073】

上記の関係は、次式（６）によって表される。
ｗＥｗ’＝０ ・・・（６）
ここで、Ｅは、２つの異なる位置における撮像部間の回転行列及び並進ベクトルの関数である基本行列を表し、ｗ及びｗ’は、２つの画像上における対応点の正規化画像座標の同次座標ベクトルを表している。

【0074】

一方、撮像部の内部変数の関数である基礎行列Ｆは、撮像部の内部行列Ａ（２つの撮像部を用いる場合には、Ａ及びＡ’）を用いて、次式（７）によって表される。
Ｆ＝Ａ^−ＴＥＡ’^−１ ・・・（７）
従って、撮像部の内部変数を知れば、基礎行列Ｆから基本行列Ｅを求めることができる。さらに、基本行列Ｅに基づいて、２つの異なる位置における撮像部の相対的な位置及び姿勢を求めることができる。

【0075】

次に、２つの異なる位置における撮像部の投影中心（焦点）から２つの画像上における対応点をそれぞれ通る２本の直線を引き、２本の直線が３次元空間において交わる点の座標が特徴点の座標として計算される。一連の計算は、線形計算で行うことができるが、線形計算を連続して行うと誤差が増大する。そこで、バンドル調整法を用いて、最適な結果を計算するようにしても良い。

【0076】

バンドル調整法とは、３次元空間における点を２次元画像に逆投影して得られた位置と２次元画像における実際の特徴点の位置との間のユークリッド距離の自乗和を最小にする手法である。このユークリッド距離の自乗和の平均根は、逆投影誤差と呼ばれている。３次元座標計算部３０は、逆投影誤差を計算することにより、逆投影誤差を最小にする最適な３次元座標を求めることができる。

【0077】

一般に、１つの撮像部を２つの異なる位置に移動させてステレオ画像を得る場合には、特徴点として多数の反射マーカー等を設置する必要があるので非効率的である。また、長さや間隔等の距離を測定する場合には、スケールバーを設置する必要もある。それに対し、本実施形態においては、図１又は図３に示す部位形状測定器具の基板１又は１ａの主面に複数の基準マークが設けられているので、反射マーカーやスケールバー等を設置する必要がなく、効率的な測定を行うことができる。

【0078】

再び図６を参照すると、３次元座標計算部３０は、図１又は図３に示す部位形状測定器具のネット状測定部２の複数の格子点又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マークの３次元座標を表す３次元座標データを３次元座標データ格納部８５に格納する。その後、３次元座標計算部３０は、ネット状測定部２の複数の格子点又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マークの間の点を補間して、測定された頭部の形状を表す３次元画像データを生成する。

【0079】

その際に、３次元座標計算部３０は、図１に示す部位形状測定器具のネット状測定部２の複数の格子点の３次元座標に基づいて、高さ方向におけるネット状測定部２の複数の格子点間の最大距離を求めても良い。ここで、高さ方向とは、基板１の主面に垂直な方向をいう。その場合に、３次元座標計算部３０は、高さ方向におけるネット状測定部２の複数の格子点間の最大距離が所定の範囲内となる場合に３次元画像データを生成する。それにより、不正確な測定に基づく３次元画像データの生成を防止することができる。

【0080】

あるいは、３次元座標計算部３０は、図３に示す部位形状測定器具のキャップ状測定部２ａの複数の測定マークの３次元座標に基づいて、高さ方向におけるキャップ状測定部２ａの複数の測定マーク間の最大距離を求めても良い。ここで、高さ方向とは、基板１ａの主面に垂直な方向をいう。その場合に、３次元座標計算部３０は、高さ方向におけるキャップ状測定部２ａの複数の測定マーク間の最大距離が所定の範囲内となる場合に３次元画像データを生成する。それにより、不正確な測定に基づく３次元画像データの生成を防止することができる。

【0081】

３次元画像データの生成に際し、例えば、３次元座標計算部３０は、左頭部の３次元座標データ及び右頭部の３次元座標データを選択して合成する。また、３次元座標計算部３０は、ネット状測定部２の複数の格子点又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マークの３次元座標データに、座標情報格納部８２から読み出されたテクスチャー（色相、明度、又は、彩度）に関する情報を追加する。

【0082】

さらに、３次元座標計算部３０は、図１に示すＸ軸方向及びＹ軸方向の各々において隣り合う２つの格子点を結ぶ線を複数（例えば、６個）の自由曲線に分割して（自由曲線分割）、複数の格子点の間に位置する所定数の点を補間する。その結果、ネット状測定部２の単位格子が、複数（例えば、３６個）の領域に分割される。それにより、３次元座標計算部３０は、測定された頭部の形状を表す細分化された３次元画像データを生成する。

【0083】

あるいは、３次元座標計算部３０は、図３に示すＸ軸方向及びＹ軸方向の各々において隣り合う２つの測定マークを結ぶ線を複数（例えば、６個）の自由曲線に分割して、複数の測定マークの間に位置する所定数の点を補間する。その結果、キャップ状測定部２ａの４つの測定マークで囲まれた領域が、複数（例えば、３６個）の領域に分割される。それにより、３次元座標計算部３０は、測定された頭部の形状を表す細分化された３次元画像データを生成する。

【0084】

３次元座標計算部３０は、生成された３次元画像データを３次元画像データ格納部８６に格納する。また、３次元座標計算部３０は、測定結果を画像データ生成部４０に出力する。画像データ生成部４０は、測定結果を表す表示用画像データを生成して表示部５０に出力する。表示用画像データは、２次元画像データでも良い。それにより、表示部５０が、測定結果を表す画像を表示する。

【0085】

＜部位形状測定方法＞
次に、本発明のいずれかの実施形態に係る部位形状測定器具を用いて頭部の形状を測定する部位形状測定方法について、図１〜図１０を参照しながら説明する。
図８〜図１０は、本発明の一実施形態に係る部位形状測定方法を示すフローチャートである。なお、互いに独立な処理については、それらを並列に行っても良い。

【0086】

図８に示すステップＳ１１において、図１又は図３に示すような部位形状測定器具が、被測定者の頭部に装着される。ステップＳ１２において、部位形状測定装置の撮像部１０が、部位形状測定器具が装着された頭部を撮像して、頭部の画像を表す画像データを生成する。ステップＳ１３において、撮像部１０によって生成された画像データが、画像データ格納部８１に格納される。

【0087】

ステップＳ１４において、特徴点抽出部２０が、画像データ格納部８１から画像データを読み出して、頭部の画像を表す画像データに画像処理を施す。それにより、特徴点抽出部２０は、頭部の画像から、図１に示す部位形状測定器具の基板１の複数の基準マークを特徴点として抽出し、基板１の複数の基準マークの位置に基づいてネット状測定部２の複数の格子点を特徴点として抽出して、抽出された複数の特徴点の座標を求める。

【0088】

あるいは、特徴点抽出部２０は、頭部の画像から、図３に示す部位形状測定器具の基板１ａの複数の基準マークを特徴点として抽出し、基板１ａの複数の基準マークの位置に基づいてキャップ状測定部２ａの複数の測定マークを特徴点として抽出して、抽出された複数の特徴点の座標を求めても良い。

【0089】

ステップＳ１５において、特徴点抽出部２０が、複数の特徴点の座標をそれらの特徴点のコードに対応付けて、座標情報として座標情報格納部８２に格納する。また、特徴点抽出部２０は、複数の特徴点のテクスチャー（色相、明度、又は、彩度）に関する情報も、それらの特徴点のコードに対応付けて座標情報格納部８２に格納する。

【0090】

ステップＳ１６において、特徴点抽出部２０が、撮像を行った回数ｉが所定の回数Ｎ（Ｎは、２以上の自然数）に達したか否かを判定する。ｉ＜Ｎである場合には、処理がステップＳ１２に戻って、以前の撮像角度とは異なる撮像角度で撮像が行われる。このように、部位形状測定器具が装着された頭部を複数の異なる角度で撮像して、複数の画像を表す画像データが生成される。

【0091】

また、特徴点抽出部２０は、各々の画像を表す画像データに画像処理を施すことにより、各々の画像から部位形状測定器具の基板１又は１ａの複数の基準マークを特徴点として抽出し、基板１又は１ａの複数の基準マークの位置に基づいて、ネット状測定部２の複数の格子点又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マークを特徴点として抽出して、複数の特徴点の座標を求める。ｉ＝Ｎとなった場合には、処理が、図９に示すステップＳ２１に移行する。

【0092】

図９に示すステップＳ２１において、３次元座標計算部３０が、撮像パラメーター格納部８３から撮像パラメーターを読み出すと共に、基準マーク情報格納部８４から基準マーク情報を読み出しておく。

【0093】

ステップＳ２２において、３次元座標計算部３０が、座標情報格納部８２に格納されている２枚の画像の座標情報を順次読み出し、撮像パラメーター格納部８３から読み出された撮像パラメーターに基づいて、複数の特徴点の座標を補正する。

【0094】

ステップＳ２３において、３次元座標計算部３０が、２枚の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、ネット状測定部２の複数の格子点の３次元座標を、逆投影誤差と共に計算する。あるいは、３次元座標計算部３０は、２枚の画像における複数の特徴点の座標に基づいて、キャップ状測定部２ａの複数の測定マークの３次元座標を、逆投影誤差と共に計算しても良い。

【0095】

ステップＳ２４において、３次元座標計算部３０が、ネット状測定部２の複数の格子点又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マークの３次元座標を表す３次元座標データと、逆投影誤差を表す逆投影誤差データとを対応付けて、３次元座標データ格納部８５に格納する。

【0096】

ステップＳ２５において、３次元座標計算部３０が、複数の異なる角度で頭部を撮像して得られたＮ枚の画像から選択された２枚の画像の全ての組合せについて、３次元座標及び逆投影誤差が計算されたか否かを判定する。計算が終了していない場合には、処理がステップＳ２２に戻る。一方、全ての組合せについて計算が終了している場合には、処理が、図１０に示すステップＳ３１に移行する。

【0097】

図１０に示すステップＳ３１において、３次元座標計算部３０が、３次元座標データ格納部８５から全ての３次元座標データ及び逆投影誤差データを読み出す。ステップＳ３２において、３次元座標計算部３０が、逆投影誤差が小さい順に３次元座標データを並べ替えて、その順に３次元座標データに番号ｊを付与する。Ｎ枚の画像から選択された２枚の画像の組合せがＭ通りである場合に、３次元座標データには１〜Ｍの番号が付される。例えば、Ｎ＝５である場合には、Ｍ＝１０となる。

【0098】

ステップＳ３３〜Ｓ３５において、３次元座標データの番号ｊが小さい順に処理が行われる。ステップＳ３３において、３次元座標データの番号ｊがＭ以下であるか否かが判定される。３次元座標データの番号ｊがＭ以下である場合には、ステップＳ３４において、３次元座標計算部３０が、高さ方向におけるネット状測定部２の複数の格子点間の最大距離を求める。あるいは、３次元座標計算部３０は、高さ方向におけるキャップ状測定部２ａの複数の測定マーク間の最大距離を求めても良い。

【0099】

ステップＳ３５において、３次元座標計算部３０が、高さ方向におけるネット状測定部２の複数の格子点間の最大距離又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マーク間の最大距離が所定の範囲内であるという条件を満たすか否かを判定する。この条件が満たされる場合には、処理がステップＳ３７に移行する。一方、この条件が満たされない場合には、ステップＳ３６において、３次元座標計算部３０が、ｊの値を「１」だけインクリメントして、処理がステップＳ３３に戻る。

【0100】

ステップＳ３３において、３次元座標データの番号ｊがＭを超えた場合には、条件を満たす３次元座標データが存在しないことになるので、処理がステップＳ３８に移行する。ステップＳ３８において、３次元座標計算部３０が、測定が失敗した旨を表す測定結果を画像データ生成部４０に出力すると、画像データ生成部４０が、測定が失敗した旨を表す画像を表示部５０に表示させる。その後、処理が終了する。

【0101】

一方、ステップＳ３７においては、３次元座標計算部３０が、左頭部の３次元座標データ及び右頭部の３次元座標データを選択して合成する。例えば、３次元座標計算部３０は、逆投影誤差が最も小さい左頭部の３次元座標データ及び右頭部の３次元座標データを選択する。次に、３次元座標計算部３０は、選択されたペアの３次元座標データの基準マーク平面が重なるように、少なくとも一方の３次元座標データの座標変換を行い、左頭部の３次元座標データと右頭部の３次元座標データとを合成する。さらに、３次元座標計算部３０は、図１又は図３に示すＸ軸方向及びＹ軸方向の各々において隣り合う２つの格子点又は測定マークを結ぶ線について多項式の近似式を求め、高さ方向のＺ座標を補正する。

【0102】

その後、ステップＳ３９において、３次元座標計算部３０が、ネット状測定部２の複数の格子点又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マークの３次元座標データに、座標情報格納部８２から読み出されたテクスチャー（色相、明度、又は、彩度）に関する情報を追加する。

【0103】

さらに、ステップＳ４０において、３次元座標計算部３０が、図１に示すＸ軸方向及びＹ軸方向の各々において隣り合う２つの格子点を結ぶ線を複数の自由曲線に分割して（自由曲線分割）、複数の格子点の間に位置する所定数の点を補間する。あるいは、３次元座標計算部３０は、図３に示すＸ軸方向及びＹ軸方向の各々において隣り合う２つの測定マークを結ぶ線を複数の自由曲線に分割して、複数の測定マークの間に位置する所定数の点を補間しても良い。それにより、３次元座標計算部３０は、測定された頭部の形状を表す細分化された３次元画像データを生成する。

【0104】

ステップＳ４１において、３次元座標計算部３０が、生成された３次元画像データを３次元画像データ格納部８６に格納する。また、３次元座標計算部３０は、３次元画像データによって表される測定結果を画像データ生成部４０に出力する。

【0105】

ステップＳ４２において、画像データ生成部４０が、３次元座標計算部３０から出力される測定結果に基づいて、測定された頭部の形状を表す表示用画像データを生成して表示部５０に出力する。ステップＳ４３において、表示部５０が、表示用画像データに基づいて、測定された頭部の形状を表す画像を表示する。その後、処理が終了する。

【0106】

図１１は、本発明の一実施形態に係る部位形状測定装置における測定精度を示す図である。この測定においては、頭頂部を中心とした直径１４ｃｍの範囲内における頭部の形状が２６回測定されて、それらの測定値がメジャーによる実測値と比較された。

【0107】

図１１に示すように、測定値の最大誤差（＋）は、０．１０ｃｍであり、測定値の最大誤差（−）は、−０．４０ｃｍである。また、測定値の平均誤差は、−０．１７ｃｍであり、誤差の標準偏差は、０．１５ｃｍである。このように、本実施形態によれば、精度の高い測定結果を得ることができる。

【0108】

以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、部位形状測定器具の基板１又は１ａの主面に複数の基準マークが設けられているので、部位形状測定器具が装着された部位を撮像して得られた画像から複数の基準マークを抽出することにより、それらの位置に基づいてネット状測定部２の複数の格子点又はキャップ状測定部２ａの複数の測定マークを抽出して複数の画像間で対応付けることができる。また、ネット状測定部２又はキャップ状測定部２ａが部位に圧力をかけることにより、髪の毛の膨らみ等の形状歪みを抑え込むことができる。その結果、持ち運び可能な小型の部位形状測定装置によって部位の形状を効率的かつ正確に測定することが可能になる。

【0109】

上記の実施形態においては、人間の頭部の形状を測定する場合について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、人間の頭部以外の足や胸や腰等の部位の形状を測定する場合に適用することも可能である。このように、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0110】

本発明は、人間の頭部等の部位の形状を測定するために用いられる部位形状測定器具や、そのような部位形状測定器具を用いて部位の形状を測定する部位形状測定装置及び部位形状測定方法等において利用することが可能である。

【符号の説明】

【0111】

１、１ａ…基板、２…ネット状測定部、２ａ…キャップ状測定部、２ｂ、２ｃ…凹部、３、３ａ…中間材、４〜７、４ａ〜７ａ…基準マーク、８…測定マーク、９…留め具、１０…撮像部、２０…特徴点抽出部、３０…３次元座標計算部、４０…画像データ生成部、５０…表示部、６０…操作部、７０…制御部、８０…格納部、８１…画像データ格納部、８２…座標情報格納部、８３…撮像パラメーター格納部、８４…基準マーク情報格納部、８５…３次元座標データ格納部、８６…３次元画像データ格納部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】