JP2018189369A - 三次元計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】店頭や店内でお客様の手の三次元形状を計測するのに適した構成にすることができる三次元計測装置を提供する。
【解決手段】基準面１４ａを有するベース部１４と、基準面１４ａに空間１３を設けて対向するヘッド部１６とが、連結部１５を介して結合されている。ヘッド部１６の内部には、シート状の照射光２７を基準面１４ａに照射する発光ユニット２６と、照射光２７による輝線２７ａを含むように基準面１４ａを撮像するカメラユニット２４とが、移動ブロック２２に固定されている。移動ブロック２２が基準面１４ａに平行な第１の方向Ｙに移動に移動している間に、カメラユニット２４から、手９０が置かれている基準面１４ａを撮像した第１の撮像データを順次取得し、順次取得した第１の撮像データに基づいて手９０の三次元形状データを生成し、生成された三次元形状データに基づいて手９０の特徴量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、三次元計測装置に関し、詳しくは、手の三次元形状を計測する三次元計測装置に関する。

従来、手の三次元形状を計測する三次元計測装置が提案されている。例えば、図１５の概略図に示された三次元計測装置は、筺体８０に形成された挿入孔８１に手を挿入し、筺体８０の内部に配置された透明板８２の上に、掌が接触するように手を置く。この状態で、透明板８２の上下に配置された２台のＣＣＤカメラ１，２を用いて、手の甲側と掌側を撮像する。上側のＣＣＤカメラ１は、所定間隔のスリット光６が照射された手の甲側の三次元画像を撮像する。下側のＣＣＤカメラ２は、掌側の手相を含む二次元画像を撮像する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３０８６号公報

既製品の手袋のサイズは、一般に、図１４に示す手囲（手囲い長）、すなわち生命線の始点と、小指の付け根と手首を結ぶ線の手首側から１／３の位置とを一周する寸法を基準として、メーカーごとに独自に決められている。パターンオーダーやフルオーダーの手袋を作る場合には、手を詳細に採寸する必要がある。採寸はメジャー等を用いて人が行うため、測定誤差が発生しやい。採寸項目が多いと、採寸に時間を要する。

そこで、手の三次元形状を三次元計測装置を用いて計測することが考えられる。店頭や店内に置いて、お客様の手を計測する場合、三次元計測装置は、外観の見栄えがよく、持ち運びが容易であり、清掃やメンテナンスが簡単であり、お客様の心理的な負担が小さく、短時間で計測結果が得られ、安価であることが望まれる。

しかしながら、図１５の三次元計測装置は、光源３を用いて所定間隔のスリット光６を照射するために、シリンドリカルレンズ４、凸レンズ５、ミラー７を含む複雑な光学系と、ミラー７を回転するモータ８とを備えている。この三次元計測装置は、光学系の位置ずれ等が生じないように、慎重に持ち運ぶ必要があり、メンテナンスも面倒である。また、掌が接触する透明板８２を清掃するには、挿入孔８１から透明板８２にアクセスするか、筺体８０のカバーを外して透明板８２にアクセスする必要があるため、清掃作業が面倒である。手の三次元形状を計測するときに、挿入孔８１から筺体８０の内部に手を挿入する必要があり、計測中に手が見えなくなり、計測の進行状況も分からない。そのため、被計測者の心理的な負担が大きい。スリット光６の位置によって、スリット光６が照射される角度や、スリット光６の反射光がＣＣＤカメラ１に入射する角度が異なるため、三次元計測の演算が複雑であり、計測結果を短時間で得るには高価で高性能なコンピュータが必要になる。構成が複雑であるため、三次元計測装置の価格を低減することは難しい。

本発明は、かかる事情に鑑みて、店頭や店内でお客様の手の三次元形状を計測するのに適した構成にすることができる三次元計測装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した三次元計測装置を提供する。

三次元計測装置は、（ａ）基準面を有するベース部と、前記ベース部との間に空間を設けて配置され前記基準面に対向するヘッド部と、前記ベース部と前記ヘッド部とを結合する連結部とを含む筺体と、（ｂ）前記ヘッド部の内部に配置され、ｉ）前記基準面に平行な第１の方向に移動する移動ブロックと、ii）前記移動ブロックに固定され、前記基準面に、明るく反射し前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる輝線が形成されるように、シート状の照射光を照射する発光ユニットと、iii）前記移動ブロックに固定され、前記輝線が含まれるように前記基準面を撮像するカメラユニットと、を含む移動体と、（ｃ）前記移動ブロックが前記第１の方向に移動し、かつ前記発光ユニットが前記照射光を照射し、かつ前記カメラユニットが前記基準面を撮像するように制御する第１の制御部と、（ｄ）前記第１の制御部の制御によって前記移動ブロックが前記第１の方向に移動している間に、計測対象が置かれている前記基準面を前記カメラユニットが撮像した第１の撮像データを順次取得し、順次取得した前記第１の撮像データに基づいて前記計測対象の三次元形状データを生成し、生成された前記三次元形状データに基づいて前記計測対象の形状の特徴量を算出する三次元計測部と、を備える。

上記構成において、移動ブロックが第１の方向に移動すると、発光ユニットとカメラユニットは、互いの位置関係を保ったまま、第１の方向に移動する。基準面とその上に置かれた計測対象である手に、照射光によって輝線が形成され、この輝線は、移動ブロックの位置に対応して移動することから、三次元形状データを生成することができる。

上記構成によれば、筺体を見栄えよくデザインすることができる。移動ブロックに発光ユニットとカメラユニットが固定されているため、持ち運びを容易にすることができる。手を置く基準面のまわりを取り囲む必要がないため、基準面の清掃が簡単な構成にすることができる。被計測者は、基準面に簡単に手を置くことができ、計測中も手が見え、輝線によって計測の進行状況も分かるため、被計測者の心理的な負担を小さくすることができる。照射光が照射される角度と反射光がカメラユニットに入射する角度は常に一定であり、輝線の位置は移動ブロックの位置に対応して決まるため、撮像タイミング等の制御や三次元計測の演算が簡単であり、計測を短時間で終了することができる。構成が簡単であるため、三次元計測装置の価格を低減することが可能である。

したがって、上記構成の三次元計測装置は、店頭や店内に置でお客様の手の三次元形状を計測するのに適している。

好ましくは、前記基準面は矩形である。前記連結部は、前記基準面の１辺に沿って配置されている。前記ベース部と前記ヘッド部との間には、前記基準面の他の３辺に沿って、前記ベース部と前記ヘッド部との間の前記空間に連通する開口が形成されている。

この場合、基準面の３辺に沿って開口が形成されているため、手の出し入れや基準面の清掃が容易である。また、周りの光が、基準面によく届く。

好ましくは、（ｅ）前記移動ブロックが前記第１の方向に移動し、かつ前記発光ユニットが前記照射光の照射を停止し、かつ前記カメラユニットが前記基準面を撮像するように制御する第２の制御部と、（ｆ）前記第２の制御部の制御によって前記移動ブロックが前記第１の方向に移動している間に、前記計測対象が置かれている前記基準面を前記カメラユニットが撮像した第２の撮像データを複数回取得し、複数回取得した前記第２の撮像データを合成して、前記計測対象の二次元合成画像を表示するための二次元合成画像データを生成する二次元合成画像データ生成部と、をさらに備えた。

この場合、基準面を照明する状態にむらがあっても、明るさや色合い等を揃えた二次元合成画像を得ることが可能である。

より好ましくは、前記第１の制御部は、前記移動ブロックが前記第１の方向の一方側に向かって移動するように制御する。前記第２の制御部は、前記移動ブロックが前記第１の方向の他方側に向かって移動するように制御する。

この場合、移動ブロックが第１の方向の一方側に移動する間に、三次元形状データを得るための第１の撮像を行い、移動ブロックが第１の方向の他方側に移動する間に、二次元画像データを得るための第２の撮像を行い、二次元合成画像データを生成するとともに、第１の撮像から得た三次元形状データに基づいて特徴量を算出したり、計測結果画像データを合成したりすることができる。そのため、第１及び第２の撮像が終了した後、直ぐに計測結果が得られるようにすることができる。また、第１及び第２の撮像の後に移動ブロックは初期位置に戻るため、次の計測を直ぐに行うことができる。

好ましくは、（ｇ）前記三次元形状データに基づく前記計測対象の画像に、前記特徴量を示す記号が、前記特徴量に対応する位置に重ねて表示された計測結果画像を表示するための計測結果画像データを合成する計測結果画像データ合成部を、さらに備える。

この場合、手の画像と特徴量の記号との重なり具合を見ることによって、特徴量が定義に従って正しく算出されたか否かを、簡単に確認することができる。

好ましくは、（ｈ）前記特徴量に基づいて、手袋の型紙を作製するための型紙データを生成する型紙データ生成部を、さらに備える。

この場合、パターンオーダーやフルオーダーの手袋を製造するために用いる型紙の寸法を、手の三次元形状を計測した三次元形状データから抽出した特徴量を利用してを決定することによって、簡単に設計することができる。

また、本発明は、コンピュータを、上記各構成の三次元計測装置の前記第１の制御部、前記三次元計測部、前記第２の制御部、前記二次元合成画像データ生成部、及び計測結果画像データ合成部のうち少なくとも一つとして機能させるためのプログラムを提供する。

本発明の三次元計測装置は、店頭や店内でお客様の手の三次元形状を計測するのに適した構成にすることができる。

図１は三次元計測装置の概略図である。（実施例１） 図２は三次元計測装置の透視図である。（実施例１） 図３は三次元計測の基本原理の説明図である。（実施例１） 図４は三次元計測の基本原理の説明図である。（実施例１） 図５は三次元計測装置の機能ブロック図である。 図６は動作のフローチャートである。（実施例１） 図７は画面表示のイメージ図である。（実施例１） 図８は画面表示のイメージ図である。（実施例１） 図９は画面表示のイメージ図である。（実施例１） 図１０は画面表示のイメージ図である。（実施例１） 図１１は画面表示のイメージ図である。（実施例１） 図１２は画面表示のイメージ図である。（実施例１） 図１３は計測結果のイメージ図である。（実施例１） 図１４は採寸の説明図である。（従来例２） 図１５は三次元計測装置の概略図である。（従来例１）

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、三次元計測装置１０の概略構成を概念的に示す概略図である。図１に示すように、三次元計測装置１０は、装置本体１１とコンピュータ４０とが接続されている。

装置本体１１は、空間１３を設けて互いに対向するベース部１４とヘッド部１６とが連結部１５を介して断面コ字状に結合された筺体１２を有している。ヘッド部１６に対向するベース部１４の上面１４ａは、手９０を置く基準面１４ａである。基準面１４ａは矩形形状を有し、基準面１４ａの４辺１４ｐ〜１４ｓのうち、１辺１４ｓに沿って連結部１５が配置されている。他の３辺１４ｐ〜１４ｒに沿って、ベース部１４とヘッド部１６との間の空間１３に連通する開口１３ａ，１３ｂ，１３ｃが形成されている。

基準面１４ａの三方に開口１３ａ，１３ｂ，１３ｃが形成されているので、手９０の出し入れや基準面１４ａの清掃が容易である。また、周りの光が基準面１４ａによく届く。

図２（ａ）は、装置本体１１を上から見た透視図である。図２（ｂ）は、装置本体１１を側面から見た透視図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）には、要部のみを図示している。図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ヘッド部１６の内部には、一対のスライダーロッド３０と、移動ブロック２２にカメラユニット２４と発光ユニット２６とが固定された移動体２０と、移動ブロック２２を動かすためのタイミングベルト３４（図１では不図示）と、移動ブロック２２の位置を検出するためのリミットスイッチ３２，３３（図１では不図示）等が配置されている。

一対のスライダーロッド３０は、ベース部１４の基準面１４ａと平行な第１の方向（Ｙ方向、装置本体１１の前後方向）と平行に配置され、移動ブロック２２を移動自在に案内する。移動ブロック２２はタイミングベルト３４に連結されており、タイミングベルト３４が回転すると、スライダーロッド３０に案内されながら第１の方向に、図２において実線で示す位置と鎖線２１で示す位置との間を移動する。

図１に示すように、発光ユニット２６は、基準面１４ａに、第１の方向と直交する第２の方向（Ｘ方向、装置本体の左右方向）に延びる輝線２７ａが形成されるように、シート状の照射光２７を照射する。輝線２７ａは、照射光２７によって明るく反射する部分であり、太線で示している。例えば、発光ユニット２６は、ＬＥＤのスリット光を照射する。あるいは、ライン状に高速に移動するレーザ光を照射する。

カメラユニット２４は、輝線２７ａが含まれるように、基準面１４ａを撮像する。図２（ｂ）に示すように、カメラユニット２４が撮像する方向２４ｘは、照射光２７に対して傾いている。

図３及び図４は、三次元計測の基本原理の説明図である。図３はカメラユニット２４で撮像した画像の説明図である。太線は、輝線２７ａを撮像した部分を示す。図４は、照射光２７に垂直な平面の説明図である。

図４に示すように、カメラユニット２４が撮像する方向２４ｘと照射光２７とがなす角を、θとする。図４に示す基準面１４ａ上の点Ｑに照射光２７が照射された場合、図３に示す撮像画像中において、点Ｑに対応する画像は、２点（ｘ_０，０）、（ｘ_２，０）を通る基準線１８上の点（ｘ_１，０）とする。図４に示す基準面１４ａから高さｚの点Ｐに照射光２７が照射された場合、図３に示す撮像画像中において、点Ｐに対応する画像は、基準線１８から離れた点（ｘ_１，δ）とする。

δ、ｚ、θの間には、
δ＝ｚ sinθ …（１）
の関係があるから、
ｚ＝δ／sinθ …（２）
となる。式（２）を用いると、点Ｐを撮像して得た撮像画像中における座標（ｘ_１，δ）から、点Ｐの高さｚを求めることができる。

点Ｐ，Ｑの第２の方向（Ｘ方向）の座標値ｘは、撮像画像中における基準線１８方向の座標値から求めることができる。

輝線２７ａの第１の方向（Ｙ方向）の位置は、移動ブロック２２の位置と対応するので、点Ｐ，Ｑを撮像したときの移動ブロック２２の第１の方向（Ｙ方向）の位置から、点Ｐ，Ｑの第１の方向（Ｙ方向）の座標値ｙを求めることができる。

カメラユニット２４と発光ユニット２６が固定された移動ブロック２２は、第１の方向（Ｙ方向）と平行に移動するため、カメラユニット２４で撮像した画像において基準線１８の位置は変わらない。例えば、移動ブロック２２が第１の方向（Ｙ方向）に一定速度で移動する間に一定周期でカメラユニット２４から撮像データを取得すると、第１の方向（Ｙの方向）の座標値ｙの差分を一定にすることができる。そのため、三次元計測の演算が簡単であり、計測を短時間で計測を終了することができる。

図１に示すように、コンピュータ４０は装置本体１１と接続されている。コンピュータ４０は、例えば、ノートパソコン、デスクトップパソコン、タブレットＰＣ、サーバー等である。コンピュータ４０は、インターネット等の通信網を介して、装置本体１１と接続されてもよい。コンピュータ４０の機能を、インターネット等の通信網を介して接続された端末とサーバ−に分散し、装置本体１１は端末と直接接続する構成としてもよい。コンピュータ４０の機能の全部又は一部を、装置本体１１に組み込んでもよい。以下では、コンピュータ４０がノートパソコン４０である場合の一例を説明する。

ノートパソコン４０は、装置本体１１と有線又は無線で接続され、装置本体１１の動作を制御し、カメラユニット２４で撮像して得た画像データに基づいて所定の演算を行い、計測結果等をディスプレイに表示する。

図５は、三次元計測装置１０の機能ブロック図である。図５に示すように、制御部５０と、制御部５０にそれぞれ接続されたデータ処理部６０、表示部７０、入力部７２、出力部７４、通信部７６、及び記憶部７８とは、ノートパソコン４０によって構成される。表示部７０は、画像や文字を表示するディスプレイである。入力部７２は、キーボード、タッチパネル等である。出力部７４は、プリンター等の外部の機器にデータを出力する。通信部７６は、インターネット等の通信網に接続され、他のコンピュータやサーバー等と通信する。記憶部７８は、データを記憶するＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリーである。ノートパソコン４０には、ノートパソコン４０を制御部５０及びデータ処理部６０として機能させるためのプログラムがインストールされている。

さらに、制御部５０に、装置本体１１のモータ３６と、リミットスイッチ３２，３２と、発光ユニット２６と、カメラユニット２４が接続されている。カメラユニット２４は、データ処理部６０にも接続されている。

制御部５０は、リミットスイッチ３２，３２からの検出信号に基づいて、モータ３６のＯＮ／ＯＦＦと正転／逆転とを制御し、移動ブロック２２の往復移動を制御する。制御部５０は、第１の制御部５２と、第２の制御部５４と、情報管理部５６とを含んでいる。

第１の制御部５２は、モータ３６、発光ユニット２６、カメラユニット２４を動作させるための制御信号を送出し、移動ブロック２２が第１の方向に移動し、かつ発光ユニット２６が照射光２７を照射し、かつカメラユニット２４とが基準面１４ａを撮像するように制御する。

第２の制御部５４は、モータ３６、カメラユニット２４を動作させる制御信号と、発光ユニット２６の動作を停止させる制御信号とを送出し、移動ブロック２２が第１の方向に移動し、かつ発光ユニット２６が照射光２７の照射を停止し、かつカメラユニット２４が基準面１４ａを撮像するように制御する。なお、第２の制御部５４を含まない構成とすることも可能である。

情報管理部５６は、三次元計測の結果や被計測者に関する情報を管理する。

カメラユニット２４は、基準面１４ａを撮像した撮像データを、データ処理部６０に送出する。

データ処理部６０は、三次元計測部６２と、計測結果画像データ合成部６４、二次元合成画像データ生成部６６とを含む。

三次元計測部６２は、第１の制御部５２の制御によって移動ブロック２２が第１の方向に移動している間に、手９０が置かれている基準面１４ａをカメラユニット２４が撮像した第１の撮像データを順次取得し、順次取得した第１の撮像データに基づいて手の三次元形状データを生成し、生成された三次元形状データに基づいて手の形状の特徴量（例えば、手囲い長、各指の長さ、各指の指周りの長さ、手首から指先までの最大長さ、掌の厚みなど）を算出し、三次元形状データ及び特徴量を制御部５０に送出する。

計測結果画像データ合成部６４は、三次元形状データに基づく手の画像に、特徴量を示す記号が、特徴量に対応する位置に重ねて表示された計測結果画像を表示するための計測結果画像データを合成し、計測結果画像データを制御部５０に送出する。

二次元合成画像データ生成部６６は、第２の制御部５４の制御によって移動ブロック２２が第１の方向に移動している間に、手９０が置かれている基準面１４ａをカメラユニット２４が撮像した第２の撮像データを複数回取得し、複数回取得した前記第２の撮像データを合成して、手９０の二次元合成画像を表示するための二次元合成画像データを生成し、二次元合成画像データを制御部５０に送出する。

制御部５０は、計測結果画像データを表示部７０に送出し、計測結果画像を表示させたり、出力部７４を介してプリンターに計測結果画像を印刷させたりする。また、三次元形状データや特徴量、計測結果画像データ、二次元合成画像データを、記憶部７８に送出して記憶部７８に格納したり、通信部７６からインターネット等の通信網を介して、手袋を販売を管理するウェブサイトのサーバーや、手袋の製造を管理するウェブサイトのサーバーなどに提供したりする。

次に、三次元計測装置１０の動作の一例について、図６〜図１０を参照しながら説明する。図６は、三次元計測装置１０の動作のフローチャートである。図７〜図１４は、ノートパソコン４０のディスプレの表示のイメージ図である。

まず、事前準備として、オペレータは、ノートパソコン４０を操作して、図７に示す画面表示を見ながら、被計測者の氏名等の情報を登録したり、既に登録されている被計測者の情報を読み出したりして、被計測者を特定する。次いで、オペレータは、基準面１４ａの所定位置に被計測者の計測対象である手（例えば左手）が所定の状態（例えば、指の間を少し開けた状態）で置かれていることを確認したら、画面に表示されている「計測」ボタンを選択（クリック又はタップ）する。これによって、画面表示が切り替り、「左手スタート」ボタンと「右手スタート」ボタンが表示され、「左手スタート」ボタン又は「右手スタート」ボタンを選択すると、三次元計測装置１０は、三次元形状の計測を開始する。

すなわち、図６に示すように、三次元計測装置１０は、発光ユニット２６が照射光２７の照射を開始し（Ｓ２）、カメラユニット２４が撮像を開始し（Ｓ４）、モータ３６が正方向に回転し、移動ブロック２２が第１の方向の一方側に（例えば、装置本体１１の手前から奥に）移動し（Ｓ６）、移動ブロック２２が移動している間に三次元計測を行う（Ｓ８）。

三次元計測中に、ノートパソコン４０の三次元計測部６２は、カメラユニット２４が撮像した第１の撮像データを順次取得し、順次取得した第１の撮像データに基づいて手の三次元形状データを生成する。ノートパソコン４０は、ディスプレイに、図８に示すように、撮像中の注意事項とともに、カメラユニット２４が撮像した画像、すなわちカメラユニット２４から取得した第１の撮像データによる画像を、順次更新しながら表示する。

ディスプレイに、カメラユニット２４が撮像した画像のうち、照射光２７で形成される輝線２７ａを含む領域を表示すると、明暗差が大きいため、そのままでは指が暗く表示され、指の画像が分かりにくい。また、人によっては、輝線２７ａによって指が切断されているように見え、不安になる。そのため、図８に示すように、カメラユニット２４が撮像した画像のうち、輝線２７ａを含まない領域を表示すると、指の画像が分かりやく、輝線２７ａで不安になることがないため、好ましい。

装置本体１１の奥側のリミットスイッチ３３がオンになると（Ｓ１０でＯＮ）、モータ３６が停止し（Ｓ１２）、発光ユニット２６は照射光２７の照射を停止する（Ｓ１４）。

次いで、モータ３６が逆方向に回転し、移動ブロック２２が逆方向に（例えば、装置本体１１の奥から手前に）移動する（Ｓ１６）。

移動ブロック２２が移動している間に、ノートパソコン４０のディスプレイに、図８と同様に、撮像中の注意事項とともに、カメラユニット２４が撮像した画像、すなわちカメラユニット２４から送られている第２の撮像データによる画像を、順次更新しながら表示する。また、ノートパソコン４０の二次元合成画像データ生成部６６は、カメラユニット２４が撮像した第２の撮像データを複数回取得し、すなわち、カメラユニット２４から順次送られてくる第２の撮像データの中から第２の撮像データを複数回取得し、複数回取得した第２の撮像データを合成して、手の二次元合成画像を表示するための二次元合成画像データを生成する（Ｓ１８）。これと並行して、ノートパソコン４０の三次元計測部６２は、三次元計測データに基づいて、特徴量を算出し、その後、ノートパソコン４０の計測結果画像データ合成部６４が、三次元形状データに基づく手の画像に、特徴量を示す記号が、特徴量に対応する位置に重ねて表示された計測結果画像を表示するための計測結果画像データを合成する（Ｓ２０）。

装置本体１１の手前側のリミットスイッチ３２がオンになると（Ｓ２２でＯＮ）、モータ３６が停止し（Ｓ２４）、カメラユニット２４は撮像を停止する（Ｓ２６）。そして、ノートパソコン４０は、ディスプレイに計測結果を表示する（Ｓ２８）。

図９は、両手を計測したときの計測結果の画面表示の一例である。

図９に示すように、画面左側に、左手の二次元合成画像と三次元画像が表示され、画面右側に、右手の二次元合成画像と三次元画像が表示される。

二次元合成画像は、第２の撮像データから得られる指先側と手首側の複数の画像を合成した二次元合成画像であり、二次元合成画像データに基づいて表示される。二次元合成画像によって、手の状態、特に指先の状態を記録することができる。これによって、手の三次元形状データを利用する際に、付け爪等を考慮することが可能である。例えば、付け爪の有無に応じて、特徴量を補正することができる。

基準面１４ａの反射率や色を均一にしておき、複数回取得した第２の撮像データを、基準面１４ａが略同じ見えるように調整した後に、二次元合成画像データを合成すると、基準面１４ａの照明状態にむらがあっても、明るさや色合い等を揃えた二次元合成画像を得ることができる。

基準面１４ａには、筺体１２の三方に設けた大きな開口１３ａ，１３ｂ，１３ｃを通って周りの光が届くので、特別な照明を設けなくても、手が普通に見える二次元合成画像を得ることができる。

画面下側に表示されている「左手スタート」ボタン又は「右手スタート」ボタンを選択すると、三次元計測装置１０は三次元形状の計測を開始する。画面下側に表示されている「分析画面へ」ボタンを選択し、分析項目のメニュー（図示せず）を選択することによって、ディスプレに表示される分析画面を切り替えることができる。

図１０及び図１１は、分析画面の一例である。図１０に示すように、左手の二次元合成画像と三次元画像とが表示される。「右手」ボタン又は「左手」ボタンを選択することによって、画面表示を右手又は左手に切り替えることができる。ふち表示の「ＯＦＦ」ボタンを選択して「ＯＮ」に切り替えることにより、図１１に示すように三次元画像に、手の輪郭を強調する輪郭線の表示を追加することができる。

図１２は、分析画面の他の例を示す。図１２に示すように、左手の三次元画像と、二次元合成画像と、特徴量の数値とが表示される。

三次元画像には、特徴量の位置を示す記号（矢印）が、特徴量に対応する位置に重ねて表示されている。すなわち、記号（矢印）は、特徴量を計測するための特徴点を結んでいる。三次元画像と特徴量の記号（矢印）との重なり具合を見ることによって、特徴量が定義に従って正しく算出されたか否かを簡単に確認することができる。

特徴量の項目は、例えば、手長、第１指長、第２指長、第３指長、第４指長、第５指長、第１指高さ、第２指高さ、第３指高さ、第４指高さ、第５指高さ、甲周り、甲高さである。項目は、増やしても、減らしても構わない。また、数値が表示されない項目があっても構わないが、三次元画像に記号（矢印）が表示される特徴量については、項目と数値を表示することが好ましい。

「印刷」ボタンを選択すると、出力部７４に接続されたプリンタから、計測結果が印刷される。

図１３は、画面表示の別の例である。図１３に示すように、画面左上には、上から見た手の三次元画像が示される。画面右上には、斜めから見た手の三次元画像が表示される。画面左下には、指先から手首側を見たときの輪郭形状が示される。画面右下には、手を横から見たときの輪郭形状が示されている。

以上のように、第１の工程では、移動ブロック２２が第１の方向の一方側に移動する間に（Ｓ６〜Ｓ１０）、三次元形状データを得るための第１の撮像を行い、三次元形状データを生成する（Ｓ８）。第１の工程の後に、第２の工程において、移動ブロック２２が第１の方向の他方側に移動する間に（Ｓ１６〜Ｓ２２）、二次元画像データを得るための第２の撮像を行い、二次元合成画像データを生成する（Ｓ１８）。これと並行して、第２の工程において、第１の撮像から得た三次元形状データに基づいて特徴量を算出したり、計測結果画像データを合成したりする。

このような工程の順序によって、計測結果（手の形状の特徴量）が得られるまでの時間を短縮することができる。また、第２の工程が終了したときに移動ブロック２２は初期位置に戻るため、次の計測を直ちに行うことが可能である。

三次元計測装置１０は、筺体１２を見栄えよくデザインすることができる。移動ブロック２２に発光ユニット２６とカメラユニット２４が固定されているため、持ち運びを容易にすることができる。手９０を置く基準面１４ａのまわりを取り囲む必要がないため、基準面１４ａの清掃が簡単な構成にすることができる。被計測者は、基準面１４ａに簡単に手９０を置くことができ、計測中も手９０が見え、輝線２７ａの移動によって計測の進行状況も分かるため、被計測者の心理的な負担を小さくすることができる。照射光２７が照射される角度と反射光がカメラユニット２４に入射する角度は常に一定であり、輝線２７ａの位置は移動ブロック２２の位置に対応して決まるため、撮像タイミング等の制御や三次元計測の演算が簡単であり、計測を短時間で終了することができる。構成が簡単であるため、三次元計測装置１０の価格を低減することが可能である。

図２（ｂ）に示したベース部１４とヘッド部１６との間の距離Ｌは、５０ｍｍ以上が好ましく、１００ｍｍ以上がより好ましい。距離Ｌを５０ｍｍ以上にすると、手の出し入れや基準面１４ａの清掃が容易になる。距離Ｌを１００ｍｍ以上にすると、周りの光が基準面１４ａによく届き、基準面１４ａに置いた手も見やすくなる。一方、装置本体１１を小型化するには、距離Ｌは３００ｍｍ以下が好ましく、２００ｍｍ以下がより好ましい。例えば、距離Ｌを１５０〜２００ｍｍ程度にすると、装置本体１１の高さＨを６００ｍｍ以下にすることができる。

三次元計測装置１０で計測して得た手の特徴量は、既製品の手袋の選択や、パターンオーダーやフルオーダーの手袋の製造に利用することができる。

＜変形例１＞ 実施例１の構成に、特徴量に基づいて、手袋の型紙を作製するための型紙データを生成する型紙データ生成部を追加してもよい。型紙データ生成部は、制御部５０（図５参照）に含まれるようにように構成する。型紙データは、記憶部７８に格納したり、通信部７６を介して、外部のサーバー等に提供したりする。

型紙データ生成部を追加することにより、パターンオーダーやフルオーダーの手袋を製造するために用いる型紙の寸法を、手の三次元形状を計測して得た三次元形状データから抽出した特徴量を利用してを決定することによって、簡単に設計することができる。

＜まとめ＞ 以上に説明した三次元計測装置は、店頭や店内でお客様の手の三次元形状を計測するのに適した構成にすることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

例えば、片手ずつ計測する代わりに、両手をまとめて計測するように構成してもよい。ヘッド部１６がベース部１４に対して相対的に動き、基準面１４ａに対向する位置から退避できるように構成してもよい。

また、計測対象は手に限らず、例えば足の三次元計測に用いることも可能である。足首よりも指側、特に指や爪の三次元形状を計測すると、三次元形状データや特徴量を、美容分野や医療分野で利用することが可能である。

１０ 三次元計測装置
１１ 装置本体
１２ 筺体
１３ 空間
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 開口
１４ ベース部
１４ａ 基準面
１５ 連結部
１６ ヘッド部
２０ 移動体
２２ 移動ブロック
２４ カメラユニット
２６ 発光ユニット
２７ 照射光
２７ａ 輝線
４０ コンピュータ（ノートパソコン）
５０ 制御部
５２ 第１の制御部
５４ 第２の制御部
６０ データ処理部
６２ 三次元計測部
６４ 計測結果画像データ合成部
６６ 二次元合成画像データ生成部
９０ 手

Claims (7)

1. 基準面を有するベース部と、前記ベース部との間に空間を設けて配置され前記基準面に対向するヘッド部と、前記ベース部と前記ヘッド部とを結合する連結部とを含む筺体と、
   前記ヘッド部の内部に配置され、前記基準面に平行な第１の方向に移動する移動ブロックと、前記移動ブロックに固定され、前記基準面に、明るく反射し前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる輝線が形成されるように、シート状の照射光を照射する発光ユニットと、前記移動ブロックに固定され、前記輝線が含まれるように前記基準面を撮像するカメラユニットとを含む移動体と、
   前記移動ブロックが前記第１の方向に移動し、かつ前記発光ユニットが前記照射光を照射し、かつ前記カメラユニットが前記基準面を撮像するように制御する第１の制御部と、
   前記第１の制御部の制御によって前記移動ブロックが前記第１の方向に移動している間に、計測対象が置かれている前記基準面を前記カメラユニットが撮像した第１の撮像データを順次取得し、順次取得した前記第１の撮像データに基づいて前記計測対象の三次元形状データを生成し、生成された前記三次元形状データに基づいて前記計測対象の形状の特徴量を算出する三次元計測部と、
   を備えたことを特徴とする、三次元計測装置。
2. 前記基準面は矩形であり、
   前記連結部は、前記基準面の１辺に沿って配置され、
   前記ベース部と前記ヘッド部との間には、前記基準面の他の３辺に沿って、前記ベース部と前記ヘッド部との間の前記空間に連通する開口が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の三次元計測装置。
3. 前記移動ブロックが前記第１の方向に移動し、かつ前記発光ユニットが前記照射光の照射を停止し、かつ前記カメラユニットが前記基準面を撮像するように制御する第２の制御部と、
   前記第２の制御部の制御によって前記移動ブロックが前記第１の方向に移動している間に、前記計測対象が置かれている前記基準面を前記カメラユニットが撮像した第２の撮像データを複数回取得し、複数回取得した前記第２の撮像データを合成して、前記計測対象の二次元合成画像を表示するための二次元合成画像データを生成する二次元合成画像データ生成部と、
   をさらに備えたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の三次元計測装置。
4. 前記第１の制御部は、前記移動ブロックが前記第１の方向の一方側に向かって移動するように制御し、
   前記第２の制御部は、前記移動ブロックが前記第１の方向の他方側に向かって移動するように制御することを特徴とする、請求項３に記載の三次元計測装置。
5. 前記三次元形状データに基づく前記計測対象の画像に、前記特徴量を示す記号が、前記特徴量に対応する位置に重ねて表示された計測結果画像を表示するための計測結果画像データを合成する計測結果画像データ合成部をさらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の三次元計測装置。
6. 前記特徴量に基づいて、手袋の型紙を作製するための型紙データを生成する型紙データ生成部をさらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の三次元計測装置。
7. コンピュータを、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の前記第１の制御部、前記三次元計測部、前記第２の制御部、前記二次元合成画像データ生成部、及び計測結果画像データ合成部のうち少なくとも一つとして機能させるためのプログラム。