▶ 日本電気株式会社の特許一覧 ▶ ＮＥＣプラットフォームズ株式会社の特許一覧
(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】
(24)【登録日】2024-09-02
(45)【発行日】2024-09-10
(54)【発明の名称】三次元形状計測システム
(51)【国際特許分類】
G03B 35/08 20210101AFI20240903BHJP
G03B 17/56 20210101ALI20240903BHJP
G01B 11/245 20060101ALI20240903BHJP
G01B 11/25 20060101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
G03B35/08
G03B17/56 A
G01B11/245 H
G01B11/25 H
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022542570
(86)(22)【出願日】2020-08-14
(86)【国際出願番号】 JP2020030912
(87)【国際公開番号】W WO2022034694
(87)【国際公開日】2022-02-17
【審査請求日】2023-01-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000227205
【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109313
【弁理士】
【氏名又は名称】机 昌彦
(74)【代理人】
【識別番号】100149618
【弁理士】
【氏名又は名称】北嶋 啓至
(72)【発明者】
【氏名】藤森 修身
(72)【発明者】
【氏名】松島 孝明
(72)【発明者】
【氏名】坂本 静生
【審査官】藏田 敦之
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第２０２９２８５３８（ＣＮ，Ｕ）
【文献】特開２００９－２７０９１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１９９５５６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２００８－０１０６７０７（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開２００６－２５４０７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０４－０５０８３９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭５２－０３７０３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１０７７７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１２４９８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０７５５０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１７４５４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／０６６４１５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０８６９６７３６（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｂ ３５／０８
Ｇ０３Ｂ １７／５６
Ｇ０１Ｂ １１／２４５
Ｇ０１Ｂ １１／２５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれがカメラを備えた複数の撮影ユニットと、前記複数の撮影ユニットが取り付けられるベースとを備え、前記複数の撮影ユニットは、互いに独立して、前記カメラのアライメントを調整可能である撮影装置と、前記撮影装置から、前記複数の撮影ユニットが異なる方向から同じ対象を撮影した複数の画像データを取得する取得手段と、前記複数の画像データに基づいて、前記対象の三次元形状の少なくとも一部を計算する計算手段とを備えた画像分析装置とを備え、
前記複数の撮影ユニットの底面には、２つの窪みまたは穴が設けられており、前記２つの窪みまたは穴が、前記ベースに設けられた２つのピンに嵌合することによって、前記複数の撮影ユニットは、前記ベースの上で位置決めされており、
前記撮影装置は、前記ベースに対して傾斜したシールドプレートをさらに備え、前記２つのピンは、前記シールドプレートに向かって並べられており、
前記複数の撮影ユニットは、前記シールドプレートに沿って、前記ベースに対して傾斜している前面を有する
三次元形状計測システム。
【請求項2】
前記撮影ユニットは、前記ベースと接続される本体を備え、前記カメラは前記本体に固定されており、
前記ベースを基準として、前記カメラの向きを調整される
ことを特徴とする請求項１に記載の三次元形状計測システム。
【請求項3】
前記撮影ユニットの前記本体には、複数のネジ穴が設けられており、前記複数のネジ穴を通して、前記カメラにネジが挿入されることで、前記カメラは前記本体に固定されており、
少なくとも１つの前記ネジ穴の直径は、当該ネジ穴に通される前記ネジの太さよりも大きい
ことを特徴とする請求項２に記載の三次元形状計測システム。
【請求項4】
前記ネジ穴の直径の範囲内で、前記ネジを動かすことにより、前記カメラの向きを調整可能であることを特徴とする請求項３に記載の三次元形状計測システム。
【請求項5】
前記撮影ユニットの前記本体には、前記ベースと嵌合する嵌合手段が取り付けられており、前記嵌合手段を取り付け可能な前記本体の位置に幅がある
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の三次元形状計測システム。
【請求項6】
前記本体に取り付ける前記嵌合手段の位置を変えることにより、前記ベースの上で前記撮影ユニットの向きを調整可能であることを特徴とする請求項５に記載の三次元形状計測システム。
【請求項7】
前記複数の撮影ユニットは、異なる方向から同じ対象を撮影する２つ１組の撮影ユニットを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の三次元形状計測システム。
【請求項8】
前記複数の撮影ユニットが共に前記ベースに取り付けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の三次元形状計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この開示は、撮影装置、撮影ユニット、画像分析装置および三次元形状計測システムに関し、特に、複数の異なる方向から同一の物体を撮影する撮影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
警察、医療分野、および美容業界等において、人体の頭部の三次元形状のイメージを生成するニーズがある。そこで、複数のカメラを用いて、物体を複数の異なる方向から撮影し、得られた複数の画像データを分析することによって、物体の三次元形状を高精度に計測する三次元形状計測システムが開発されている（特許文献１）。関連する撮影装置は、複数の異なる方向から物体を撮影する。関連する画像分析装置は、関連する撮影装置により得られた複数の画像データに基づいて、物体の三次元形状を計測する。
【0003】
そして、関連する画像分析装置は、計測した結果に基づいて、物体の三次元形状のイメージを生成および出力する。人間などの動きがある物体が計測の対象である場合であっても、複数のカメラが同時又はほぼ同時に対象をそれそれぞれ撮影することにより、高速に撮影を完了させることができ、対象の三次元形状を高精度に計測できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００５－１０６４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この開示は、上述した先行技術文献に開示されている技術を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この開示の一態様に係わる撮影装置は、それぞれがカメラを備えた複数の撮影ユニットと、前記複数の撮影ユニットが取り付けられるベースとを備え、前記複数の撮影ユニットは、互いに独立して、前記カメラのアライメントを調整可能である。
【0007】
この開示の一態様に係わる画像分析装置は、前記撮影装置から、前記複数の撮影ユニットが、異なる方向から同じ対象を撮影した複数の画像データを取得する取得手段と、前記複数の画像データに基づいて、前記対象の三次元形状の少なくとも一部を計算する計算手段とを備えている。
【0008】
この開示の一態様に係わる三次元形状計測システムは、前記撮影装置と、前記画像分析装置とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態１に係わる三次元形状計測システムを一方から見た俯瞰図である。
【図2】実施形態１に係わる三次元形状計測システムを他の一方から見た俯瞰図である。
【図3】実施形態１に係わる三次元形状計測システムを側方から見た図である。
【図4】実施形態１に係わる撮影装置の外観を示す斜視図である。
【図6】実施形態１に係わる撮影装置がディスプレイに表示する画像の一例を示す図である。
【図8】実施形態１に係わる三次元形状計測システムの一変形例を示す図である。
【図9】実施形態２に係わる撮影装置の構成を示す図である。
【図10】実施形態２に係わる撮影装置が備えた撮影ユニットの外観を示す図である。
【図12】実施形態３に係わる撮影ユニットの筐体内に搭載された本体の斜視図である。
【図13】実施形態３に係わる撮影ユニットの本体の底面の裏側の一部を示す第１の図である。
【図14】実施形態３に係わる撮影ユニットの本体の底面の裏側の一部を示す第２の図であり、嵌合部の一例を示す図である。
【図15】実施形態３に係わる撮影ユニットの本体の底面の表側の一部を示す図であり、撮影ユニットの本体の底面の裏側に嵌合部が取り付けられた状態を示す図である。
【図16】実施形態３に係わる撮影ユニットの左右方向のアライメントの調整を説明する図である。
【図17】実施形態４に係わる撮影ユニットの本体の頂部を示す第１の図であり、本体の頂部に設けられた複数の穴の一例を示す図である。
【図18】実施形態４に係わる撮影ユニットの本体の頂部を示す第２の図であり、ネジを使って、カメラを本体に取り付ける方法を示す図である。
【図19】実施形態４に係わる撮影ユニットの本体の頂部を示す第３の図であり、上下方向のアライメントの調整を説明する図である。
【図20】実施形態５に係わる画像分析装置の構成を示すブロック図である。
【図21】対象の３Ｄモデルのイメージの一例を示す図である。
【図22】実施形態６に係わる画像分析装置の構成を示すブロック図である。
【図23】実施形態６の一変形例に係わる画像分析装置の構成を示すブロック図である。
【図24】実施形態５，６またはその変形例に係わる画像分析装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
【0011】
（三次元形状計測システム１）
図１は、本実施形態１に係わる三次元形状計測システム１を一方から見た俯瞰図である。図１に示すように、三次元形状計測システム１は、右撮影ユニット２０ａ、左撮影ユニット２０ｂ、ベース３０、およびセンターユニット３００を備えている。
図１は、本実施形態１に係わる三次元形状計測システム１を一方から見た俯瞰図である。図１に示すように、三次元形状計測システム１は、右撮影ユニット２０ａ、左撮影ユニット２０ｂ、ベース３０、およびセンターユニット３００を備えている。
【0012】
図２は、本実施形態１に係わる三次元形状計測システム１を他の一方から見た俯瞰図である。図２に示すように、三次元形状計測システム１は、椅子１００、連結部材１５０、スタンド２５０、およびシールドプレート１０をさらに備えている。シールドプレート１０、右撮影ユニット２０ａ、左撮影ユニット２０ｂ、ベース３０、およびセンターユニット３００は、本実施形態１に係わる撮影装置２００を構成する。撮影装置２００の構成について、後述する。
【0013】
三次元形状計測システム１は、実施形態５で説明する画像分析装置５００または実施形態６で説明する画像分析装置６００，６００´をさらに備えていてもよい。この場合、撮影装置２００の右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０bがそれぞれ計測の対象を撮影することによって取得された画像データは、有線又は無線のネットワークを介して、画像分析装置５００，６００，あるいは６００´へ送信される。
【0014】
椅子１００には、人物が着座する。椅子１００は、人物の頭部の位置を支持するヘッドレストを備えている。ヘッドレストは、計測の対象である人物の頭部の位置を固定する。なお、計測の対象が人物ではなく、犬や蛇などの生物、あるいは形状を持つ無生物を含む物体である場合、三次元形状計測システム１は、椅子１００の代わりに、生物または物体を支持又は固定する部材を備えていてよい。以下、人物、その他の生物、および無生物を、まとめて単に「物体」と呼ぶ。
【0015】
図２に示すように、シールドプレート１０には、複数の開口が設けられている。３つの開口ＬＯ１～ＬＯ３は、右撮影ユニット２０ａの前に設けられている。１つの開口ＬＯ４は、図１に示すセンターユニット３００の前に設けられている。図２では、人物によって隠されているが、図１に示す左撮影ユニット２０ｂの前にも、開口ＬＯ１～ＬＯ３と対応する３つの開口が、シールドプレート１０には設けられている。
【0016】
連結部材１５０は、椅子１００とスタンド２５０との間を連結する。椅子１００とスタンド２５０との間の距離は、連結部材１５０により、一定に維持される。一定の距離は、例えば、ユーザがどれぐらいの精細な画像を得ることを所望するかに応じて、また、撮影装置２００が備えたカメラ２２（図１１）の焦点距離に応じて、適宜に決められる。
【0017】
スタンド２５０には、撮影装置２００が載置される。スタンド２５０の上には、撮影装置２００のベース３０が接続される。人物の顔のあごがどのような形状をしているかは、人物を特定または識別するために有用な情報となる。しかし、関連する技術では、人物の頭部を正面から撮影していたため、あごの部分が画像データに映らない場合がある。一方、本実施形態１において、スタンド２５０の高さは、右撮影ユニット２０ａおよび右撮影ユニット２０ｂのそれぞれのカメラ２２が、やや上向きに人物の頭部を撮影するように設定される。このようにすることで、人物の顔のあごの部分までカメラ２２で撮影することができる。
【0018】
図３は、本実施形態１に係わる三次元形状計測システム１を側方から見た図である。図３において、２つの距離Ｄ１、Ｄ２が示されている。Ｄ２は、椅子１００の背もたれから、スタンド２５０の脚部までの距離であり、Ｄ１は、人物の頭部からシールドプレート１０の上端までの距離を表す。上述した連結部材１５０によって、Ｄ１が規定されている。
【0019】
人物の頭部からシールドプレート１０の上端までの距離Ｄ１をさらに延ばすためには、シールドプレート１０の傾きを大きくすることによって、シールドプレート１０の下端に対する上端のオフセットを大きくすればよい。こうすることで、人物の目の前の空間を広げることができ、人物の圧迫感を緩和することができる。また、人物が前方に腕を伸ばしたとしても、シールドプレート１０の上端まで手が届かないように、距離Ｄ１を決定してもよい。これにより、人物がシールドプレート１０の上端を掴み、撮影装置２００による撮影を妨害することを防止できる。ただし、シールドプレート１０の上端が、シールドプレート１０の後方にある撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）と接触しない範囲内で、シールドプレート１０の傾きを大きくすることができる。
【0020】
（撮影装置２００）
図４は、本実施形態１に係わる撮影装置２００の斜視図である。図４に示すように、撮影装置２００は、シールドプレート１０、右撮影ユニット２０ａ、左撮影ユニット２０ｂ、ベース３０、スタンド２５０、およびセンターユニット３００を備えている。
図４は、本実施形態１に係わる撮影装置２００の斜視図である。図４に示すように、撮影装置２００は、シールドプレート１０、右撮影ユニット２０ａ、左撮影ユニット２０ｂ、ベース３０、スタンド２５０、およびセンターユニット３００を備えている。
【0021】
シールドプレート１０は、人物が撮影装置２００の右撮影ユニット２０ａ、左撮影ユニット２０ｂ、あるいはセンターユニット３００と接触することを防止する。右撮影ユニット２０ａ、左撮影ユニット２０ｂ、あるいはセンターユニット３００に外力が印可されることで、これらの位置がずれたり、カメラ２２，３１０等が破損したりする可能性があるからである。
【0022】
天井の照明からの光がシールドプレート１０により反射して、人物の顔を照らすことを防止又は抑制するため、シールドプレート１０は、反射率の低い素材で形成されていることが望ましい。一例では、シールドプレート１０は、半透明のアクリル製である。また、天井からの光の入射角が大きいほど、シールドプレート１０の反射率は高くなるため、垂直方向（図３では上下方向に相当する）に対するシールドプレート１０の傾斜の角度Ｒ（図３）は、１０度以下であることが好ましい。
【0023】
さらに、シールドプレート１０による光の反射をより低減するために、シールドプレート１０の表面を加工してもよい。例えば、シールドプレート１０の表面は、マット色に塗装してもよいし、光を拡散するように、凹凸構造を設けてもよい。
【0024】
【0025】
【0026】
カメラ３１０のカメラレンズと対応するシールドプレート１０上の位置に、上述したシールドプレート１０の開口ＬＯ４が設けられている。カメラ３１０は、開口ＬＯ４を通じて、人物の頭部を撮影することができる。また、シールドプレート１０には、光源３２０の前側にも、光源３２０からの光を通すための開口が設けられている。ただし、図２では、この開口の図示を省略している。光源３２０は、一例ではＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。
【0027】
カメラ３１０は、ユーザが人物の頭部の位置を確認するために使用される。光源３２０は、撮影装置２００が通電（電源ＯＮ）していることを示すいわゆるパイロットランプであり、また、椅子１００に着座した人物が光源３２０のほうを見ることで、頭部の向きを調整する用途でも利用できる。カメラ３１０は、人物の頭部を撮影し、撮影装置２００は、カメラ３１０によって取得した画像を図示しないディスプレイにリアルタイムで表示させる。ユーザは、ディスプレイに表示された画像を見て、人物の頭部の位置を確認する。そして、ユーザは、人物の頭部が所定の位置に収まるように調整する。
【0028】
図６は、撮影装置２００がディスプレイ（図示せず）に表示する画像の一例を示す。図６に例示する画像では、３本のラインが示されている。横方向の２本のラインは、人物の頭頂とあごの位置の目標を示す。また、縦方向の１本のラインは、人物の鼻と口を通る中心線の位置の目標を示す。
【0029】
あるいは、撮影装置２００は、シールドプレート１０上あるいはその近傍など、人物が前方を向いたままで画面を視認できる位置に配置したディスプレイ上に、図６に例示する画像を表示してもよい。これにより、人物は、ディスプレイに表示される自分の顔を確認しながら、顔の位置及び当向きを適宜に調整することができる。
【0030】
なお、シールドプレート１０およびセンターユニット３００はオプションである。すなわち、撮影装置２００は、シールドプレート１０およびセンターユニット３００の一方又は両方を備えていなくてもよい。例えば、人物が右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂに接触することが考えにくい場合、撮影装置２００はシールドプレート１０を備えていなくてもよい。また、人物の頭部の位置決めが不要である場合、撮影装置２００はセンターユニット３００を備えていなくてもよい。撮影装置２００がシールドプレート１０およびセンターユニット３００の両方を備えていない場合について、実施形態２において説明する。
【0031】
図７は、図３に符号（Ｂ）を付与した破線の枠の部分を拡大して示す。図７は、ベース３０からの右撮影ユニット２０ａの取り外しを説明する図である。なお、以下で説明する右撮影ユニット２０ａと同等の構造を、左撮影ユニット２０ｂも備えている。
【0032】
図７に示すように、ベース３０には、複数のピンが設けられている。右撮影ユニット２０ａの底面には、第１ピンおよび第２ピンと対応する位置関係で、２つの窪み又は穴が設けられている。第１ピンおよび第２ピンが、右撮影ユニット２０ａの底面に設けられた窪み又は穴と嵌合することにより、右撮影ユニット２０ａはベース３０に取り付けられている。第１ピンおよび第２ピンは、ベース３０上において、右撮影ユニット２０ａを位置決めするために利用される。右撮影ユニット２０ａを位置決めすると、右撮影ユニット２０ａが備えたカメラ２２の位置も決まる。また、右撮影ユニット２０ａの筐体には、ユーザが右撮影ユニット２０ａを持ち運ぶために使われる取っ手４０を備えている。
【0033】
図７中に矢印で示すように、ユーザは、右撮影ユニット２０ａを、斜め後方（図７中に矢印）に向かって持ち上げることによって、ベース３０から右撮影ユニット２０ａを取り外すことができる。逆に、ユーザは、右撮影ユニット２０ａの底面に設けられた窪み又は穴が、ベース３０の第１ピン及び第２ピンと嵌合するように、右撮影ユニット２０ａをベース３０に近づけることで、ベース３０に右撮影ユニット２０ａを取り付けることができる。なお、左撮影ユニット２０ｂと、ベース３０との間の関係は、右撮影ユニット２０ａと、ベース３０との間の関係と同じであり、左撮影ユニット２０ｂも、同様のやり方で、ベース３０から取り外し、また取り付けることができる。
【0034】
このように、本実施形態１に係わる撮影装置２００では、右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂは、互いに独立して、ベース３０から取り外し、またベース３０に取り付けることができる。そのため、右撮影ユニット２０ａ（または左撮影ユニット２０ｂ）のカメラ２２（図１１）が故障した場合、ユーザは、故障したカメラ２２を含む右撮影ユニット２０ａ（または左撮影ユニット２０ｂ）だけをベース３０から取り外すことができる。この点は、複数のカメラが１つの撮影ユニットにまとめられている構成などと比較して、有利である。なぜならば、複数のカメラが１つの撮影ユニットにまとめられている場合、撮影ユニットのサイズが大きくならざるを得ないから、カメラの修理あるいは交換に関して、ユーザの利便性が悪い。また、そのような構成では、１つのカメラの修理あるいは交換後に、撮影ユニットをベースに取り付ける際、撮影ユニットに含まれる複数のカメラのアライメントの調整を行わなければならない。
【0035】
さらに、本実施形態１に係わる撮影装置２００では、右撮影ユニット２０ａ（または左撮影ユニット２０ｂ）のカメラ２２のアライメントの再調整が必要になった場合、ベース３０から、右撮影ユニット２０ａ（または左撮影ユニット２０ｂ）のみを取り外して、カメラ２２のアライメントを調整可能である。すなわち、本実施形態１に係わる撮影装置２００では、複数の撮影ユニット（２０ａ，２０ｂ）は、互いに独立して、カメラ２２のアライメントを調整可能である。
【0036】
（変形例）
図８を参照して、実施形態１に係わる三次元形状計測システム１の一変形例である三次元形状計測システム１´を説明する。
図８を参照して、実施形態１に係わる三次元形状計測システム１の一変形例である三次元形状計測システム１´を説明する。
【0037】
上述したように、Ｄ１は、人物の頭部からシールドプレート１０の上端までの距離を表す。Ｄ２は、椅子１００´の背もたれから、スタンド２５０の脚部までの距離を表す。
【0038】
図８に示すように、本変形例に係る三次元形状計測システム１´では、シールドプレート１０が、スタンド２５０の軸方向とほぼ平行である。この点で、本変形例に係る三次元形状計測システム１´は、実施形態１に係わる三次元形状計測システム１とは異なる。
【0039】
実施形態１に係わる三次元形状計測システム１では、Ｄ１＞Ｄ２である。これは、計測の対象である人物にとって、自分の足元よりも、顔に近い位置において、前方の空間が広いことを意味する。したがって、人物に対し、強い圧迫感を与えることが少ないという利点がある。一方、本変形例に係わる三次元形状計測システム１´は、Ｄ１＜＝Ｄ２の関係を満たす。すなわち、本変形例に係わる三次元形状計測システム１´は、図３に示す実施形態１に係わる三次元形状計測システム１と比較して、人物の頭部からシールドプレート１０の上端までの距離Ｄ１が短い。
【0040】
本変形例の利点は、ユーザが保守作業をしやすいことである。本変形例の構成では、シールドプレート１０が後方に傾いていないことから、ユーザは、シールドプレート１０との接触をそれほどに注意することなく、右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂを真上に引き上げることができる。
【0041】
【0042】
（撮影装置２００）
図９は、本実施形態２に係わる撮影装置２００の構成を示す図である。図９に示すように、本実施形態２に係わる撮影装置２００は、右撮影ユニット２０ａ、左撮影ユニット２０ｂ、およびベース３０を備えている。本実施形態２に係わる撮影装置２００は、センターユニット３００を備えていない点で、前記実施形態１に係わる撮影装置２００とは異なる。
図９は、本実施形態２に係わる撮影装置２００の構成を示す図である。図９に示すように、本実施形態２に係わる撮影装置２００は、右撮影ユニット２０ａ、左撮影ユニット２０ｂ、およびベース３０を備えている。本実施形態２に係わる撮影装置２００は、センターユニット３００を備えていない点で、前記実施形態１に係わる撮影装置２００とは異なる。
【0043】
図９に示すように、右撮影ユニット２０ａは、ベース３０に設けられた２つのピンによって、ベース３０上で位置決めされる。すなわち、右撮影ユニット２０ａの底面には、符号Ｆ１，Ｆ２で示す２つの窪み又は穴が設けられており、これらの窪み又は穴Ｆ１，Ｆ２と、第１ピン及び第２ピンとがそれぞれ嵌合することによって、右撮影ユニット２０ａは、ベース３０の面内方向には動かなくなる。
【0044】
同様に、左撮影ユニット２０ｂも、ベース３０に設けられた他の２つのピンによって、ベース３０上で位置決めされる。
【0045】
また、右撮影ユニット２０ａが、それぞれ、１つではなく、２つで１組のピンによって位置決めされることにも意味がある。２つで１組のピンは、右撮影ユニット２０ａの位置及び向きを決める。すなわち、２つのピンの位置が、ベース３０の面上での右撮影ユニット２０ａの位置を規定しており、２つのピンを通る直線の方向が、ベース３０の面上での右撮影ユニット２０ａの向きを規定している。同様に、左撮影ユニット２０ｂも、ベース３０に設けられた他の２つで１組のピンによって、向きを決められる。ユーザは、右撮影ユニット２０ａまたは左撮影ユニット２０ｂの底面に設けられた２つの窪み又は穴と、ベース３０に設けられた他の２つで１組のピンとを位置合わせして、それらを嵌合させるだけでよい。そのため、ユーザは、右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂの向きを合わせ込む手間がかからない。
【0046】
右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂは、上方向（ベース３０から離れる方向）の動きをピンによって制限されない。したがって、ベース３０から右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂを取り外すことは容易である。ユーザは、右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂを斜め後方に持ち上げるだけでよい。
【0047】
（撮影ユニット２０ａ（２０ｂ））
図１０から図１１を参照して、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）について説明する。ここでは、「撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）」とは、右撮影ユニット２０ａまたは左撮影ユニット２０ｂを意味する。右撮影ユニット２０ａまたは左撮影ユニット２０ｂに共通する構成に関して、「撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）」として説明する。
図１０から図１１を参照して、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）について説明する。ここでは、「撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）」とは、右撮影ユニット２０ａまたは左撮影ユニット２０ｂを意味する。右撮影ユニット２０ａまたは左撮影ユニット２０ｂに共通する構成に関して、「撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）」として説明する。
【0048】
【0049】
図１１は、図１０に示す撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の断面図である。図１１に示すように、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の筐体内に、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の本体２１が格納されている。本体２１には、カメラ２２、光源２３、およびプロジェクタ２４が取り付けられている。筐体の開口ｓｏ１～ｓｏ３の位置は、カメラ２２、光源２３、およびプロジェクタ２４の位置と対応している。
【0050】
さらに、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の３つの開口ｓｏ１～ｓｏ３の位置は、前記実施形態１で説明したシールドプレート１０の開口ＬＯ１～ＬＯ３の位置とも対応している。すなわち、本実施形態２に係わる撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）が、前記実施形態１に係る三次元形状計測システム１に適用された場合、右撮影ユニット２０ａの開口ｓｏ１～ｓｏ３と、図１に示すシールドプレート１０の開口ＬＯ１～ＬＯ３とが重なる。
【0051】
したがって、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）のカメラ２２は、筐体の開口ｓｏ１およびシールドプレートの開口ＬＯ１を通して、人物の頭部を撮影することができる。撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の光源２３は、筐体の開口ｓｏ２およびシールドプレートの開口ＬＯ２を通して、人物の頭部を照射する。また、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）のプロジェクタ２４は、筐体の開口ｓｏ３およびシールドプレートの開口ＬＯ２を通して、人物の頭部に光のパターンを投影する。
【0052】
光源２３が対象を照射することで、暗い環境下においても、対象をきれいに撮影することができる。特に、照射する光の波長域を、キャプチャするスペクトルの波長域に適合させることで、ノイズ（S／N比）の小さい画像を取得することができる。
【0053】
プロジェクタ２４によって対象に投影された光のパターンは、対象の表面上で、対象の表面に沿った形状に変化する。よって、この変化した形状に基づいて、対象の３次元の形状を算出することが可能である。なお、プロジェクタ２４の投影する光パターンを用いる３次元の形状の分析手法として、一例では、特許文献１に開示された技術に関連する技術を適用できる。
【0054】
上述した撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の構成要素のうち、光源２３およびプロジェクタ２４はどちらも必須ではない。すなわち、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）は、光源２３およびプロジェクタ２４の一方又は両方を備えていなくてもよい。
【0055】
（アライメントの調整）
ここでは、撮影ユニット２０ａ（２０）が備えたカメラ２２の位置決め（アライメントの調整）について説明する。図１１中に示すｘｙｚ座標系は、続いて説明する図１２中に示すｘｙｚ座標系と同等である。
ここでは、撮影ユニット２０ａ（２０）が備えたカメラ２２の位置決め（アライメントの調整）について説明する。図１１中に示すｘｙｚ座標系は、続いて説明する図１２中に示すｘｙｚ座標系と同等である。
【0056】
特許文献１に記載の関連する技術では、複数のカメラについて、位置及び向きが予め調整されたうえ、支持部材に固定されている。衝撃などの外力により、いずれかのカメラの位置または向きがずれたり、いずれかのカメラに故障が生じたりする場合がある。このような場合、１つのカメラの修理または交換のため、複数のカメラを支持部材ごと動かす必要がある。このため、複数のカメラのアライメントの調整を再び行わなければならない。
【0057】
一方、撮影ユニット２０ａおよび撮影ユニット２０ｂは、互いに独立して、カメラ２２のアライメントを調整可能である。一例では、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）は、ベース３０と接続される本体２１を備え、カメラ２２は本体２１に固定されており、ベース３０を基準として、カメラ２２の向きを調整される。
【0058】
複数の撮影ユニット２０ａ，２０ｂが共にベース３０に取り付けられているから、複数の撮影ユニット２０ａ，２０ｂは座標系を共有しているともいえる。そのベース３０を基準とすることで、複数の撮影ユニット２０ａ，２０ｂのカメラ２２の向きを独立して調整する前に、共通の座標系を決定しておく手間を省ける。
【0059】
アライメントの調整の具体例を、続く実施形態３および実施形態４で説明する。一例では、撮影装置２００の撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）は、実施形態３および実施形態４でそれぞれ説明するアライメントの調整を実現する構造の一方又は両方を備えていてよい。
【0060】
【0061】
本実施形態３において、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の本体２１には、ベース３０と嵌合する嵌合手段が取り付けられており、嵌合手段を取り付け可能な本体２１の位置に幅がある。そして、本体２１に取り付ける嵌合手段の位置を変えることにより、ベース３０上で撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の向きを調整可能である。
【0062】
本体２１に取り付けられた嵌合手段がベース３０と嵌合することで、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）は位置決めされる。嵌合手段を取り付け可能な本体２１の位置に幅があるから、この幅内で、嵌合手段の位置を変えることで、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の向きを調整できる。特に、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の本体２１に固定されたカメラ２２の向きを変えるように、嵌合手段の位置を調整できる。つまり、嵌合手段の位置を調整することで、カメラ２２の向きを調整することができる。
【0063】
以下で、本実施形態３の構成の一例を詳細に説明する。
【0064】
（左右方向のアライメント）
図１２は、図１１に示す撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の本体２１の外観を示す。ただし、図１２では、図１１に対し、ｙ軸の向きを反転させて示している。図１２には、本体２１の底面に取り付けられる嵌合部２５も示している。嵌合部２５は、上述した嵌合手段の一例である。
図１２は、図１１に示す撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の本体２１の外観を示す。ただし、図１２では、図１１に対し、ｙ軸の向きを反転させて示している。図１２には、本体２１の底面に取り付けられる嵌合部２５も示している。嵌合部２５は、上述した嵌合手段の一例である。
【0065】
第１に、ｘ軸の正負の方向、すなわち、ｙ軸の正方向を前方向としたときの左右方向に、カメラ２２の向きを調整する手順を説明する。
【0066】
図１３は、図１２に符号（Ｃ）で示す破線の枠内の部分を、本体２１の下側（底面側）から見た図である。図１３に破線の囲みで示すように、本体２１の底面には、楕円形の凹みＤ１がある。凹みＤ１の中に、３つの穴Ｇ０～Ｇ２が並んで配置されている。それらのうち、真ん中の穴Ｇ０は円形で大きく、その両側の２つの穴Ｇ１，Ｇ２は細くて小さい。しかしながら、これらの３つの穴Ｇ０～Ｇ２の形状および配置は重要ではない。真ん中の穴Ｇ０には、図９に示すベース３０の２つで１組のピンのうち、第２ピンが挿入される。真ん中の穴Ｇ０の直径は、第２ピンの太さよりも大きい。したがって、真ん中の穴Ｇ０に第２ピンを挿入した場合、第２ピンが穴Ｇ０内で動くことが可能である。
【0067】
図１３に示す本体２１の３つの穴Ｇ０～Ｇ２の形状および配置は、単なる一例である。これらの穴Ｇ０～Ｇ２はどのような形状および配置であっても構わない。さらに、穴Ｇ１，Ｇ２は、後述するように、嵌合部２５にネジを挿入するためのネジ穴として設けられている。一方、嵌合部２５をネジ以外で本体２１に取り付ける場合、穴Ｇ１，Ｇ２は不要である。
【0068】
図１４は、図１３と同様に、本体２１を底面側から見た図である。図１４では、本体２１の底面に設けられた凹みＤ１（図１３）内に、嵌合部２５が挿入されている。嵌合部２５は、角の丸い長方形の板に半月型の欠損Ｄ０が形成された形状を有している。半月型の欠損Ｄ０と、本体２１の底面の穴Ｇ０とが部分的に重なることによって、前記実施形態２の窪み又は穴Ｆ２（図９）と対応する機能を実現している。すなわち、ベース３０の第２ピンが、欠損Ｄ０および穴Ｇ０によって形成される穴と嵌合することで、本体２１が位置決めされる。本体２１の底面の真ん中の穴Ｇ０の位置は、嵌合部２５の欠損Ｄ０の位置と対応している。嵌合部２５が挿入される本体２１の底面の凹みＤ１よりも、嵌合部２５は、ｘ軸の方向（左右方向）に一回り小さい。そのため、嵌合部２５は、凹みＤ１内でｘ軸の正負の方向に動くことが可能である。嵌合部２５は、後述する方法で本体２１に固定することにより、凹みＤ１内のどこにでも取り付けることができる。言い換えれば、嵌合部２５を取り付け可能な本体２１の位置に幅がある。図１４において、嵌合部２５を取り付け可能な本体２１の位置の幅を、２つの両矢印で示している。
【0069】
図１５は、図１２に符号（Ｃ）で示す破線の枠内の部分を、本体２１の上側から見た図である。図１５では、本体２１の底面にある穴Ｇ０の両側の２つの穴に、それぞれネジが通されている。ネジは本体２１の底面側に取り付けられている嵌合部２５に挿入されている。ただし、後述するアライメントの調整の実施前では、ネジは仮止めにされており、嵌合部２５は、本体２１の底面の凹みＤ１内で自由に動くことが可能である。
【0070】
図１６を参照して、アライメントの調整の方法の一例を説明する。図１６に示すように、本体２１の前方（ｙ軸の正方向）には、ターゲット（アライメントマークとも呼ばれる）が配置されている。アライメントの調整のためのベースには、２つで１組のピンＡ，Ｂが設けられている。これらのピンＡおよびピンＢは、ベース３０の第１ピンおよび第２ピン（図３）を模擬している。すなわち、ピンＡの形状および大きさは、ベース３０の第１ピンの形状および大きさに等しい。ピンＢの形状および大きさは、ベース３０の第２ピンの形状および大きさに等しい。そして、これらのピンＡとピンＢとの間の距離は、第１ピンと第２ピンとの間の距離に等しい。
【0071】
ユーザは、まず、本体２１の底面をピンＡおよびピンＢと嵌合させる。ピンＡは、本体２１の底面に設けられた窪みまたは穴Ｆ１（図１１）に嵌め込まれ、ピンＢは、図１４に示す嵌合部２５と嵌合する。そして、ユーザは、カメラ２２によって撮影したターゲットの画像を参照しながら、カメラ２２のカメラレンズの光軸と、ターゲットの中心とが一致するように、ピンＡを支点、ｙ軸を中心軸として、本体２１をｘ軸の正負の方向に回転させる。この時、本体２１の底面に取り付けられた嵌合部２５は、本体２１の底面の凹みＤ１内で、ユーザが本体を回転させた方向とは逆向きに動く。カメラ２２のカメラレンズの光軸と、ターゲットの左右方向の中心とが一致したのち、ユーザは、本体２１を通して嵌合部２５に挿入されたネジ（図１５）を締めることによって、嵌合部２５の位置を固定する。このようにして、左右方向のアライメントの調整は完了する。
【0072】
本体２１の回転の中心軸は、ピンＡおよびカメラ２２を通ることが好ましい。すなわち、回転の支点であるピンＡは、カメラ２２の真下に設置されていることが好ましい。これにより、本体２１を中心軸周りに回転させたとき、ｘ軸の正負の方向（左右方向）におけるカメラ２２の位置が変わらないため、左右方向のアライメントの調整が容易となる。
【0073】
【0074】
本実施形態４において、撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の本体２１には、複数のネジ穴が設けられており、複数のネジ穴を通して、カメラ２２にネジ（ボルトの先端）が挿入されることで、カメラ２２は本体２１に固定されており、少なくとも１つのネジ穴の直径は、当該ネジ穴に通されるネジの太さよりも大きい。カメラ２２にネジを挿入し、カメラ２２を本体２１に仮止めしたのち、ネジ穴の直径の範囲内で、ネジを動かすことにより、カメラ２２の向きを調整可能である。ここで、「撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）」とは、右撮影ユニット２０ａまたは左撮影ユニット２０ｂを意味する。
【0075】
撮影ユニット２０ａ（２０ｂ）の本体２１に設けられた複数のネジ穴のうち少なくとも１つの直径は、ネジの太さよりも大きい。このことは、ネジ穴内で、自由にネジを動かせることを意味する。ネジの位置を決めると、カメラ２２のｚ軸方向（すなわちｙ軸の正方向を前方向としたときの上下方向）の向きが決まる。つまり、ネジの位置を動かすことで、カメラ２２のアライメントの調整を行うことが可能である。ネジの位置決めをした後、ネジをしっかりと締めれば、ネジの頭と本体との間の摩擦により、ネジの動きを止めることができる。
【0076】
以下で、本実施形態４の構成の一例を詳細に説明する。
【0077】
（上下方向のアライメント）
第２に、ｚ軸の正負の方向、すなわち、ｙ軸の正方向を前方向としたときの上下方向に、カメラ２２の向きを調整する手順を説明する。
第２に、ｚ軸の正負の方向、すなわち、ｙ軸の正方向を前方向としたときの上下方向に、カメラ２２の向きを調整する手順を説明する。
【0078】
図１７は、図１２に符号（Ｄ）で示す破線の枠内の部分を、本体２１の右側（ｘ軸の負方向）から見た図である。図１７に示すように、本体２１には、３つのネジ穴が設けられている。第１のネジ穴ｈ１の直径は、これに通すネジの太さと等しい。一方、第２のネジ穴Ｈ２および第３のネジ穴Ｈ３の直径は、これらに通すネジの太さよりも大きい。図１７では、第１のネジ穴ｈ１よりも、第２のネジ穴Ｈ２および第３のネジ穴Ｈ３を大きく描いている。これは、第１のネジ穴ｈ１、第２のネジ穴Ｈ２、および第３のネジ穴Ｈ３のいずれにも、同じ太さのネジを通すことを、一例として想定しているためである。
【0079】
しかしながら、必ずしも、第１のネジ穴ｈ１よりも、第２のネジ穴Ｈ２および第３のネジ穴Ｈ３が大きくなくてもよい。例えば、第１のネジ穴ｈ１を通すネジの太さよりも、第２のネジ穴Ｈ２および第３のネジ穴Ｈ３を通すネジの太さが細くてもよい。この場合、第１のネジ穴ｈ１と、第２のネジ穴Ｈ２および第３のネジ穴Ｈ３との間の大きさの大小関係は限定されない。
【0080】
図１８に示すように、第１のネジ穴ｈ１および第２から第３までのネジ穴Ｈ２，Ｈ３の一方から、それぞれネジを通して、３つのネジ穴から突き出た３つのネジの先端を、カメラ２２の対応する３つのネジ穴に挿入する。上述したように、本実施形態４では、第１のネジ穴ｈ１に通すネジの太さと、第２から第３までのネジ穴Ｈ２，Ｈ３に通すネジの太さは等しい。なお、ネジの頭は、第１のネジ穴ｈ１および第２から第３までのネジ穴Ｈ２，Ｈ３を通ることがない程度に十分大きい。
【0081】
図１９は、３本のネジにより、カメラ２２が仮止めされた状態を示す。第２のネジ穴Ｈ２および第３のネジ穴Ｈ３のそれぞれの直径は、ネジの太さよりも大きいため、カメラ２２は、第１のネジ穴ｈ１を軸として、ｚ軸の方向、すなわち、ｙ軸の正方向を前方向としたときの上下方向に動くことができる。
【0082】
その後、ユーザは、図１６に例示する手順で、アライメントの調整を実行する。すなわち、ユーザは、カメラ２２のカメラレンズの光軸と、ターゲットの上下方向の中心とが一致したのち、ユーザは、カメラ２２に挿入された３本のネジ（図１９）を締めることによって、カメラ２２の位置を固定する。このようにして、アライメントの調整は完了する。
【0083】
〔実施形態５〕
図２０から図２１を参照して、実施形態５について説明する。本実施形態５では、前記実施形態１から４で説明した撮影装置２００の右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂから、複数の画像データを取得および分析する画像分析装置５００について説明する。本実施形態５に係わる画像分析装置５００は、前記実施形態１で説明した三次元形状計測システム１（図１）に含まれていてもよい。すなわち、画像分析装置５００は、三次元形状計測システム１の構成要素であってもよい。
図２０から図２１を参照して、実施形態５について説明する。本実施形態５では、前記実施形態１から４で説明した撮影装置２００の右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂから、複数の画像データを取得および分析する画像分析装置５００について説明する。本実施形態５に係わる画像分析装置５００は、前記実施形態１で説明した三次元形状計測システム１（図１）に含まれていてもよい。すなわち、画像分析装置５００は、三次元形状計測システム１の構成要素であってもよい。
【0084】
【0085】
取得部５１０は、撮影装置２００（図１または図９）から、右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂを含む複数の撮影ユニットが、異なる方向から同じ対象を撮影した複数の画像データを取得する。取得部５１０は、取得手段の一例である。
【0086】
一例では、取得部５１０は、図示しない通信部（ベース３０の裏面に設置されている）を用いて、撮影装置２００との通信を接続する。撮影装置２００から、ネットワークを介して、右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂがそれぞれ取得した複数の画像データが送信される。取得部５１０は、撮影装置２００から送信された複数の画像データを受信する。
【0087】
取得部５１０は、取得した複数の画像データを、計算部５２０へ出力する。
【0088】
計算部５２０は、複数の画像データに基づいて、対象（一例では、人物の頭部）の三次元形状の少なくとも一部を計算する。計算部５２０は計算手段の一例である。
【0089】
一例では、計算部５２０は、右撮影ユニット２０ａが取得した画像データ上の計測点と、左撮影ユニット２０ｂが取得した画像データ上の同じ計測点との間の視差に基づいて、基準位置（例えば右撮影ユニット２０ａと左撮影ユニット２０ｂとの間の中間点）から計測点までの距離を計算する。計算部５２０は、画像データに映る対象上に複数の計測点をマッピングし、各計測点までの距離を上述の手法でそれぞれ計算することによって、対象の三次元形状の少なくとも一部を計算する。
【0090】
図２０に示すように、計算部５２０は、対象の三次元形状の計算結果を、ディスプレイ等に出力してもよい。一例では、対象の三次元形状の計算結果は、対象を様々な方向から見たときの対象の見え方の変化に関する３Ｄモデルのデータを含む。あるいは、計算部５２０は、対象の三次元形状の計算結果を、図示しない記憶装置に保存してもよい。
【0091】
なお、右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂが、実施形態２に置いて説明したプロジェクタ２４（図１１）を備えている場合、計算部５２０は、プロジェクタ２４の投影する光パターンを用いる３次元の形状の分析手法によって、対象の三次元形状を計算することもできる。 （一例；３Ｄモデルのイメージ）
図２１は、計算部５２０の計算結果に基づく表示の一例を示す。ここでは、計測の対象は人物の頭部である。図２１に示す表示の一例では、人物の頭部（つまり計測の対象）が、３Ｄモデルのイメージとして再現されている。図２１の（ａ）として示す表示では、人物の頭部の左側が主に表示されている。図２１の（ｂ）として示す表示では、人物の頭部の右側が主に表示されている。ユーザの入力操作によって、図２１の（ａ）として示す表示と、図２１の（ｂ）として示す表示との間で、人物の頭部の３Ｄモデルのイメージが遷移可能であってもよい。
図２１は、計算部５２０の計算結果に基づく表示の一例を示す。ここでは、計測の対象は人物の頭部である。図２１に示す表示の一例では、人物の頭部（つまり計測の対象）が、３Ｄモデルのイメージとして再現されている。図２１の（ａ）として示す表示では、人物の頭部の左側が主に表示されている。図２１の（ｂ）として示す表示では、人物の頭部の右側が主に表示されている。ユーザの入力操作によって、図２１の（ａ）として示す表示と、図２１の（ｂ）として示す表示との間で、人物の頭部の３Ｄモデルのイメージが遷移可能であってもよい。
【0092】
〔実施形態６〕
図２２から図２３を参照して、実施形態６について説明する。本実施形態６では、前記実施形態１から４で説明した撮影装置２００の右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂから、複数の画像データを取得および分析する画像分析装置６００と、その一変形例である画像分析装置６００´について説明する。本実施形態６に係わる画像分析装置６００あるいはその一変形例に係わる画像分析装置６００´は、前記実施形態１で説明した三次元形状計測システム１（図１）に含まれていてもよい。すなわち、画像分析装置６００，６００´は、三次元形状計測システム１の構成要素であってもよい。
図２２から図２３を参照して、実施形態６について説明する。本実施形態６では、前記実施形態１から４で説明した撮影装置２００の右撮影ユニット２０ａおよび左撮影ユニット２０ｂから、複数の画像データを取得および分析する画像分析装置６００と、その一変形例である画像分析装置６００´について説明する。本実施形態６に係わる画像分析装置６００あるいはその一変形例に係わる画像分析装置６００´は、前記実施形態１で説明した三次元形状計測システム１（図１）に含まれていてもよい。すなわち、画像分析装置６００，６００´は、三次元形状計測システム１の構成要素であってもよい。
【0093】
（画像分析装置６００）
図２２は、本実施形態６に係わる画像分析装置６００の構成を示すブロック図である。図２２に示すように、画像分析装置６００は、取得部５１０および計算部５２０に加え、合成部６３０をさらに備えている。本実施形態６に係わる画像分析装置６００は、合成部６３０をさらに備えている点で、前記実施形態５に係わる画像分析装置５００とは異なる。
図２２は、本実施形態６に係わる画像分析装置６００の構成を示すブロック図である。図２２に示すように、画像分析装置６００は、取得部５１０および計算部５２０に加え、合成部６３０をさらに備えている。本実施形態６に係わる画像分析装置６００は、合成部６３０をさらに備えている点で、前記実施形態５に係わる画像分析装置５００とは異なる。
【0094】
取得部５１０および計算部５２０に関して、前記実施形態５での説明を引用し、ここではその説明を省略する。
【0095】
合成部６３０は、複数の画像データを合成することにより、対象の三次元形状の少なくとも一部を示す画像データを生成する。合成部６３０は合成手段の一例である。
【0096】
異なる方向から同じ対象を撮影することで、複数の画像データを得られる。これらの画像データを合成することで、対象の三次元形状の少なくとも一部を示す画像データを得られる。合成した画像データを使うことで、例えば、対象の向きによらず、対象を正確に識別することができる。
【0097】
一例では、合成部６３０は、インテグラルフォトグラフィなど、周知の映像技術を用いる。合成部６３０は、異なる方向から同じ対象を撮影することによって得られた複数の画像データを取得部５１０から受信するとともに、対象の三次元形状の計算結果に含まれる３Ｄモデル（図２１）のデータを、計算部５２０から取得する。そして、合成部６３０は、光線追跡法により、複数の画像データに基づいて、対象の３Ｄモデルの各点と対応する画素値を決定する。このようにして、３Ｄモデルの各点における画素値が決まれば、合成部６３０は、対象の三次元形状の少なくとも一部を示す画像データ（合成画像データと呼ぶ場合がある）を得られる。
【0098】
合成部６３０は、合成画像データを、ディスプレイ等に出力してもよい。あるいは、合成部６３０は合成画像データを、図示しない記憶装置に保存してもよい。
【0099】
合成画像データの利点は、計測の対象（例えば人物の頭部）の様々な側面をユーザが見ることができることである。例えば、右撮影ユニット２０ａにより人物の頭部の左側を撮影し、左撮影ユニット２０ｂにより人物の頭部の右側を撮影することによって、人物の左耳の形状がわかる画像データと、人物の右耳の形状がわかる画像データとが得られる。これらの画像データを合成することで、両耳の形状を見ることが可能な合成画像データが得られる。
【0100】
（変形例）
一変形例として、合成部６３０が複数の画像データを合成する前に、複数の画像データを補正する構成を説明する。
一変形例として、合成部６３０が複数の画像データを合成する前に、複数の画像データを補正する構成を説明する。
【0101】
図２３は、実施形態６に係わる画像分析装置６００の一変形例である画像分析装置６００´の構成を示すブロック図である。図２３に示すように、画像分析装置６００´は、取得部５１０、計算部５２０、および合成部６３０に加えて、補正部６４０をさらに備えている。
【0102】
本変形例に係わる画像分析装置６００´は、補正部６４０をさらに備えている点で、実施形態６に係わる画像分析装置６００とは異なる。
【0103】
補正部６４０は、カメラ２２の向きの調整のずれに基づく複数の画像データの間の不整合を補正する。補正部６４０は、補正手段の一例である。本実施形態６では、合成部６３０（合成手段の一例）は、補正した複数の画像データを合成する。
【0104】
カメラ２２の位置および向きは、アライメントの調整により決定されるが、基準からのずれがある場合がある。本変形例では、補正部６４０がそのずれの影響をキャリブレーションにより補正することで、基準の位置および向きにカメラ２２がある場合の画像データが得られる。合成部６３０は、補正された画像データを合成することで、補正前の画像データを合成した場合よりも、不整合が小さい画像データを得られる。つまり、対象の正確な三次元形状を示す画像データを得られる。
【0105】
一例では、補正部６４０は、まず、アライメントの調整（図１６）が正確であると仮定し、右撮影ユニット２０ａが備えたカメラ２２の視界と、左撮影ユニット２０ｂが備えたカメラ２２の視界との間で、共通して見える領域を特定する。そして、補正部６４０は、異なる方向から同じ対象を撮影することによって得られた複数の画像データの間で、特定した領域における画素値同士を比較し、画素値同士が一致しない領域の大きさを計算する。次に、補正部６４０は、右撮影ユニット２０ａが備えたカメラ２２の向きを第１のパラメータとし、左撮影ユニット２０ｂが備えたカメラ２２の向きを第２のパラメータとして、画素値同士が一致しない領域の大きさが最も小さくなるパラメータの組み合わせを探索する。
【0106】
一例では、補正部６４０は、上述の手順で特定した第１のパラメータおよび第２のパラメータに基づいて、右撮影ユニット２０ａが備えたカメラ２２、および左撮影ユニット２０ｂが備えたカメラ２２のそれぞれについて、実際の向きを計算する。そして、補正部６４０は、右撮影ユニット２０ａが備えたカメラ２２の向きの計算結果に基づいて、右撮影ユニット２０ａが取得した画像データのキャリブレーションを行う。また、補正部６４０は、右撮影ユニット２０ｂが備えたカメラ２２の向きの計算結果に基づいて、右撮影ユニット２０ｂが取得した画像データのキャリブレーションを行う。
【0107】
一変形例では、補正部６４０は、右撮影ユニット２０ａが備えたカメラ２２、および左撮影ユニット２０ｂが備えたカメラ２２のそれぞれについて、カメラ２２の実際の向きが、基準からどれだけずれているのかを任意の手段で提示してもよいし、カメラ２２のアライメントの調整をユーザに要求してもよい。
【0108】
補正部６４０は、以上のようにして補正した複数の画像データを、合成部６３０に出力する。上述したように、本変形例では、合成部６３０は、取得部５１０が取得した複数の画像データの代わりに、補正部６４０が補正した複数の画像データを合成する。
【0109】
〔ハードウェア構成〕
前記実施形態５～６および変形例で説明した画像分析装置５００、６００、６００´の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。これらの構成要素の一部又は全部は、例えば図２４に示すような情報処理装置９００により実現される。図２４は、情報処理装置９００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
前記実施形態５～６および変形例で説明した画像分析装置５００、６００、６００´の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。これらの構成要素の一部又は全部は、例えば図２４に示すような情報処理装置９００により実現される。図２４は、情報処理装置９００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【0110】
図２４に示すように、情報処理装置９００は、一例として、以下のような構成を含む。
【0111】
・プロセッサ９０１
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９０２
・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９０３
・ＲＡＭ９０３にロードされるプログラム９０４
・プログラム９０４を格納する記憶装置９０５
・記録媒体９０６の読み書きを行うドライブ装置９０７
・通信ネットワーク９０９と接続する通信インタフェース９０８
・データの入出力を行う入出力インタフェース９１０
・各構成要素を接続するバス９１１
上述のプロセッサ９０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。あるいは、プロセッサ９０１は、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、ＤＳＰ（Ｄｅｍａｎｄ－Ｓｉｄｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であってもよい。
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９０２
・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９０３
・ＲＡＭ９０３にロードされるプログラム９０４
・プログラム９０４を格納する記憶装置９０５
・記録媒体９０６の読み書きを行うドライブ装置９０７
・通信ネットワーク９０９と接続する通信インタフェース９０８
・データの入出力を行う入出力インタフェース９１０
・各構成要素を接続するバス９１１
上述のプロセッサ９０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。あるいは、プロセッサ９０１は、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、ＤＳＰ（Ｄｅｍａｎｄ－Ｓｉｄｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であってもよい。
【0112】
前記実施形態５～６で説明した画像分析装置５００、６００、６００´の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム９０４をＣＰＵ９０１が読み込んで実行することで実現される。各構成要素の機能を実現するプログラム９０４は、例えば、予め記憶装置９０５やＲＯＭ９０２に格納されており、必要に応じてＣＰＵ９０１がＲＡＭ９０３にロードして実行される。なお、プログラム９０４は、通信ネットワーク９０９を介してＣＰＵ９０１に供給されてもよいし、予め記録媒体９０６に格納されており、ドライブ装置９０７が当該プログラムを読み出してＣＰＵ９０１に供給してもよい。
【0113】
〔付記〕
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【0114】
（付記１）
それぞれがカメラを備えた複数の撮影ユニットと、
前記複数の撮影ユニットが取り付けられるベースと
を備え、
前記複数の撮影ユニットは、互いに独立して、前記カメラのアライメントを調整可能である
撮影装置。
それぞれがカメラを備えた複数の撮影ユニットと、
前記複数の撮影ユニットが取り付けられるベースと
を備え、
前記複数の撮影ユニットは、互いに独立して、前記カメラのアライメントを調整可能である
撮影装置。
【0115】
（付記２）
前記撮影ユニットは、前記ベースと接続される本体を備え、
前記カメラは前記本体に固定されており、
前記ベースを基準として、前記カメラの向きを調整される
ことを特徴とする付記１に記載の撮影装置。
前記撮影ユニットは、前記ベースと接続される本体を備え、
前記カメラは前記本体に固定されており、
前記ベースを基準として、前記カメラの向きを調整される
ことを特徴とする付記１に記載の撮影装置。
【0116】
（付記３）
前記撮影ユニットの前記本体には、複数のネジ穴が設けられており、
前記複数のネジ穴を通して、前記カメラにネジが挿入されることで、前記カメラは前記本体に固定されており、
少なくとも１つの前記ネジ穴の直径は、当該ネジ穴に通される前記ネジの太さよりも大きい
ことを特徴とする付記２に記載の撮影装置。
前記撮影ユニットの前記本体には、複数のネジ穴が設けられており、
前記複数のネジ穴を通して、前記カメラにネジが挿入されることで、前記カメラは前記本体に固定されており、
少なくとも１つの前記ネジ穴の直径は、当該ネジ穴に通される前記ネジの太さよりも大きい
ことを特徴とする付記２に記載の撮影装置。
【0117】
（付記４）
前記ネジ穴の直径の範囲内で、前記ネジを動かすことにより、前記カメラの向きを調整可能である
ことを特徴とする付記３に記載の撮影装置。
前記ネジ穴の直径の範囲内で、前記ネジを動かすことにより、前記カメラの向きを調整可能である
ことを特徴とする付記３に記載の撮影装置。
【0118】
（付記５）
前記撮影ユニットの前記本体には、前記ベースと嵌合する嵌合手段が取り付けられており、
前記嵌合手段を取り付け可能な前記本体の位置に幅がある
ことを特徴とする付記２から４のいずれか１項に記載の撮影装置。
前記撮影ユニットの前記本体には、前記ベースと嵌合する嵌合手段が取り付けられており、
前記嵌合手段を取り付け可能な前記本体の位置に幅がある
ことを特徴とする付記２から４のいずれか１項に記載の撮影装置。
【0119】
（付記６）
前記本体に取り付ける前記嵌合手段の位置を変えることにより、前記ベース上で前記撮影ユニットの向きを調整可能である
ことを特徴とする付記５に記載の撮影装置。
前記本体に取り付ける前記嵌合手段の位置を変えることにより、前記ベース上で前記撮影ユニットの向きを調整可能である
ことを特徴とする付記５に記載の撮影装置。
【0120】
（付記７）
前記複数の撮影ユニットは、異なる方向から同じ対象を撮影する２つ１組の撮影ユニットを含む
ことを特徴とする付記１から６のいずれか１項に記載の撮影装置。
前記複数の撮影ユニットは、異なる方向から同じ対象を撮影する２つ１組の撮影ユニットを含む
ことを特徴とする付記１から６のいずれか１項に記載の撮影装置。
【0121】
（付記８）
前記複数の撮影ユニットが共に前記ベースに取り付けられる
ことを特徴とする付記１から７のいずれか１項に記載の撮影装置。
前記複数の撮影ユニットが共に前記ベースに取り付けられる
ことを特徴とする付記１から７のいずれか１項に記載の撮影装置。
【0122】
（付記９）
付記１から８のいずれか１項に記載の撮影装置が備えた撮影ユニット。
付記１から８のいずれか１項に記載の撮影装置が備えた撮影ユニット。
【0123】
（付記１０）
前記撮影ユニットが撮影する対象に対し、光によるパターンを投影するプロジェクタをさらに備えた
ことを特徴とする付記９に記載の撮影ユニット。
前記撮影ユニットが撮影する対象に対し、光によるパターンを投影するプロジェクタをさらに備えた
ことを特徴とする付記９に記載の撮影ユニット。
【0124】
（付記１１）
前記撮影ユニットが撮影する対象を照射する光源をさらに備えた
ことを特徴とする付記９または１０に記載の撮影ユニット。
前記撮影ユニットが撮影する対象を照射する光源をさらに備えた
ことを特徴とする付記９または１０に記載の撮影ユニット。
【0125】
（付記１２）
付記１から６のいずれか１項に記載の撮影装置から、前記複数の撮影ユニットが異なる方向から同じ対象を撮影した複数の画像データを取得する取得手段と、
前記複数の画像データに基づいて、前記対象の三次元形状の少なくとも一部を計算する計算手段とを備えた
画像分析装置。
付記１から６のいずれか１項に記載の撮影装置から、前記複数の撮影ユニットが異なる方向から同じ対象を撮影した複数の画像データを取得する取得手段と、
前記複数の画像データに基づいて、前記対象の三次元形状の少なくとも一部を計算する計算手段とを備えた
画像分析装置。
【0126】
（付記１３）
前記複数の画像データを合成することにより、前記対象の三次元形状を示す画像データを生成する合成手段をさらに備えた
ことを特徴とする付記１２に記載の画像分析装置。
前記複数の画像データを合成することにより、前記対象の三次元形状を示す画像データを生成する合成手段をさらに備えた
ことを特徴とする付記１２に記載の画像分析装置。
【0127】
（付記１４）
前記カメラの向きの調整のずれに基づく前記複数の画像データの間の不整合を補正する補正手段をさらに備え、
前記合成手段は、補正した前記複数の画像データを合成する
ことを特徴とする付記１３に記載の画像分析装置。
前記カメラの向きの調整のずれに基づく前記複数の画像データの間の不整合を補正する補正手段をさらに備え、
前記合成手段は、補正した前記複数の画像データを合成する
ことを特徴とする付記１３に記載の画像分析装置。
【0128】
（付記１５）
付記１から６のいずれか１項に記載の撮影装置と、
付記１２から１３のいずれか１項に記載の画像分析装置とを備えた
三次元形状計測システム。
付記１から６のいずれか１項に記載の撮影装置と、
付記１２から１３のいずれか１項に記載の画像分析装置とを備えた
三次元形状計測システム。
【産業上の利用可能性】
【0129】
この開示は、一例では、複数のカメラを備え、異なる方向から物体を撮影可能な撮影装置に利用することができる。
【符号の説明】
【0130】
１ 三次元形状計測システム
２０ａ 右撮影ユニット
２０ｂ 左撮影ユニット
２１ 本体
２２ カメラ
２５ 嵌合部
３０ ベース
２００ 撮影装置
５００ 画像分析装置
５１０ 取得部
５２０ 計算部
６００ 画像分析装置
６００´ 画像分析装置
６３０ 合成部
６４０ 補正部
２０ａ 右撮影ユニット
２０ｂ 左撮影ユニット
２１ 本体
２２ カメラ
２５ 嵌合部
３０ ベース
２００ 撮影装置
５００ 画像分析装置
５１０ 取得部
５２０ 計算部
６００ 画像分析装置
６００´ 画像分析装置
６３０ 合成部
６４０ 補正部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】