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JP2019032292A - Symmetry visualization device, symmetry visualization method and program - Google Patents

Symmetry visualization device, symmetry visualization method and program Download PDF

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JP2019032292A JP2017164844A JP2017164844A JP2019032292A JP 2019032292 A JP2019032292 A JP 2019032292A JP 2017164844 A JP2017164844 A JP 2017164844A JP 2017164844 A JP2017164844 A JP 2017164844A JP 2019032292 A JP2019032292 A JP 2019032292A
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Abstract

【課題】測定対象の対称性を可視化する。【解決手段】対称性可視化装置100は、測定対象表面の3次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得する第1形状情報取得部101と、前記測定対象表面の3次元座標データの矢状面を基準として前記3次元座標データと鏡像の関係にある反射対称3次元座標データを含む反射対称情報を取得する第2形状情報取得部104と、前記測定対象表面の3次元座標データについて、前記反射対称3次元座標データからの偏差の分布を取得する偏差分布取得部105と、前記偏差の分布を出力する出力制御部108とを備える。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To visualize the symmetry of a measurement target. A symmetry visualization device 100 has a first shape information acquisition unit 101 that acquires measurement target surface shape information including three-dimensional coordinate data of the measurement target surface, and an arrow shape of the three-dimensional coordinate data of the measurement target surface. The second shape information acquisition unit 104 that acquires the reflection symmetry information including the reflection symmetry 3D coordinate data having a mirror image relationship with the 3D coordinate data with respect to the surface, and the 3D coordinate data of the measurement target surface are described above. It includes a deviation distribution acquisition unit 105 that acquires the distribution of deviations from the reflection symmetric three-dimensional coordinate data, and an output control unit 108 that outputs the distribution of the deviations. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、対称性可視化装置、その方法及びプログラムに関する。  The present invention relates to a symmetry visualization apparatus, a method thereof, and a program.

人体の多くの部分は本来対称であることが理想とされており、対称性をモニタすることにより、体調判定や疾患の予兆を知ることができる場合がある。例えば、整体などの施術では、体の歪みを取ることにより症状が改善されることが少なくないが、歪の程度を定量的に確認したり、施術の前後での施術の効果の確認、経時的な歪みの変化の確認することは重要である。  It is ideal that many parts of the human body are symmetric in nature, and by monitoring the symmetry, it may be possible to know physical condition judgments and signs of disease. For example, in treatments such as manipulative treatment, symptoms are often improved by taking strain of the body, but the degree of strain can be quantitatively confirmed, the effect of treatment before and after treatment, It is important to confirm the changes in distortion.

そこで、歪みの判定を支援するためのシステムなどが種々提案されている。  Therefore, various systems for supporting the determination of distortion have been proposed.

その手法として、3次元CT(Computed Tomography)画像を利用して診断する方法があるが、一般的に、できる限り被ばくを避けたいという要望があり、整体では使用されることはない。  As a method therefor, there is a method of making a diagnosis using a three-dimensional CT (Computed Tomography) image, but generally there is a demand to avoid exposure as much as possible, and this method is not used in manipulative treatment.

また、人の背形状をモニタリングする手法として、従来より、光の干渉縞を利用して背面形状を等高線状の縞画像として表示するモアレ法が用いられている。被検者の背形状に非対称がある場合、取得される縞画像には左右非対称な歪みが現れるため、縞情報を追跡することにより、非対称性を発見することができる。  Further, as a method for monitoring a person's back shape, a moire method has been used in which a back surface shape is displayed as a contoured stripe image using light interference fringes. When the subject's spine has an asymmetry, an asymmetrical distortion appears in the acquired fringe image. Therefore, the asymmetry can be found by tracking the fringe information.

しかし、対称を判定するためには、縞画像に現れる縞情報を追跡する必要があり、そこには人の判断が必要となる。判断するための手間がかかることに加え、結果が判断する人に依存する問題もあった。これらの問題を解決するため、縞画像に現れる濃度や周期性など画像処理により読み取り可能な特徴量を利用して非対称性を数値化するシステムが提案されている。(特許文献1)  However, in order to determine symmetry, it is necessary to track fringe information appearing in the fringe image, which requires human judgment. In addition to the time and effort required to make a decision, there was a problem that the results depended on the person who made the decision. In order to solve these problems, a system has been proposed in which asymmetry is quantified using a feature quantity that can be read by image processing such as density and periodicity appearing in a striped image. (Patent Document 1)

特開2011−250998JP2011-250998A

しかしながら、特許文献1に記載のシステムでは、取得される縞画像の濃度情報を利用しているため、前記縞画像に対してフィルタ処理等の前処理を行った後、濃度測定をおこなっているものの、カメラの画質や環境ノイズ、被検者の着衣状況、肌の色などに影響を受け易く、再現性良く対称性を定量化することは困難である。  However, since the system described in Patent Document 1 uses density information of the acquired fringe image, the density measurement is performed after preprocessing such as filter processing is performed on the fringe image. It is difficult to quantify symmetry with good reproducibility because it is easily affected by camera image quality, environmental noise, the subject's clothing situation, skin color, and the like.

そのため、特許文献1に記載されたシステムであっても、環境や撮影条件に影響されずに対称性を定量的に把握することが困難である。特に、被検者の経時変化や施術やトレーニングの前後の変化を確認したい場合には、微妙な違いをモニタする必要があり、定量性に難があるシステムでは、被検者の変化の確認は困難となる。  Therefore, even with the system described in Patent Document 1, it is difficult to quantitatively grasp the symmetry without being influenced by the environment and the photographing conditions. In particular, if you want to check the subject's changes over time and changes before and after treatment and training, you need to monitor subtle differences. It becomes difficult.

また、特許文献1に記載されたシステムでは、モアレ法に基づいて縞画像が取得されていることから、例えば、被検者に脱衣を求めることや、被検者の配置や体勢について、基準位置および体勢に対して厳密な一致を求めることによる、計測時間が長くなること、などのモアレ法固有の問題は内在している。  Further, in the system described in Patent Document 1, since the fringe image is acquired based on the moire method, for example, asking the subject to undress, and regarding the placement and posture of the subject, the reference position In addition, problems inherent in the moire method such as a long measurement time due to a strict match with the body posture are inherent.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、測定対象の対称性を数値出力し、数値情報を色画像として可視化する装置などを提供することを目的とする。  The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a device that outputs a numerical value of symmetry of a measurement target and visualizes numerical information as a color image.

本発明に係る対称性可視化装置は、測定対象表面の3次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得する第1形状情報取得部と、前記測定対象表面の3次元座標データと、前記3次元座標データの矢状面を基準として前記3次元座標データと鏡像の関係にある反射対称3次元座標データを含む反射対称情報を取得する第2形状情報取得部と、前記取得された測定対象表面の3次元座標データについて、前記取得された反射対称3次元座標データからの偏差の分布を取得する偏差分布取得部と 前記取得された偏差の分布を出力する出力制御部とを備える。  The symmetry visualization apparatus according to the present invention includes a first shape information acquisition unit that acquires measurement target surface shape information including three-dimensional coordinate data of a measurement target surface, three-dimensional coordinate data of the measurement target surface, and the three-dimensional A second shape information acquisition unit that acquires reflection symmetry information including reflection symmetry three-dimensional coordinate data having a mirror image relationship with the three-dimensional coordinate data with respect to the sagittal plane of the coordinate data; and the acquired measurement target surface surface For three-dimensional coordinate data, a deviation distribution acquisition unit that acquires a distribution of deviation from the acquired reflection-symmetric three-dimensional coordinate data, and an output control unit that outputs the acquired distribution of deviation.

本発明によれば、3Dスキャナなどの測定対象表面の3次元データを取得する形状情報取得機器を利用するため、脱衣を求めるといった測定対象表面の状態への制限が少ない。また、測定対象の表面の3次元形状の全体について、当該3次元形状の矢状面を基準として鏡像の関係にある3次元形状からの偏差の分布を取得する数学的手法に基づいてるため、再現性良く偏差分布を数値出力することができる。これにより、トレーナーや医師などが、表示部に表示された偏差の分布を参照することで、測定対象の表面全体について網羅的に局所的な歪みを一目で確認することができる。このように、局所的な歪み有無やその箇所を瞬時に特定することができるので、トレーニング方針や治療方針の決定を支援することが可能になる。  According to the present invention, since a shape information acquisition device that acquires three-dimensional data of a measurement target surface such as a 3D scanner is used, there are few restrictions on the state of the measurement target surface such as requiring undressing. In addition, since the entire three-dimensional shape of the surface to be measured is based on a mathematical method for obtaining a deviation distribution from the three-dimensional shape having a mirror image relationship with respect to the sagittal plane of the three-dimensional shape, the reproduction is performed. The deviation distribution can be output numerically with good performance. Thereby, a trainer, a doctor, etc. can comprehensively confirm local distortion at a glance about the whole surface of the measuring object by referring to the distribution of deviation displayed on the display unit. As described above, since it is possible to instantly identify the presence or absence of a local distortion and its location, it is possible to support the determination of a training policy and a treatment policy.

本発明の一実施の形態に係る対称性可視化装置の機能的な構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the symmetry visualization apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 実施の形態に係る第1形状情報取得部の機能的な構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the 1st shape information acquisition part which concerns on embodiment. 実施の形態に係る整合部の機能的な構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the matching part which concerns on embodiment. 本発明の実施の形態に係る対称性可視化処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the symmetry visualization process which concerns on embodiment of this invention. 実施の形態に係る第1形状情報取得処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 1st shape information acquisition process which concerns on embodiment. 実施の形態に係る偏差分布取得処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the deviation distribution acquisition process which concerns on embodiment. 実施の形態に係る整合処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the matching process which concerns on embodiment. 実施の形態に係る姿勢調整処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the attitude | position adjustment process which concerns on embodiment. 左右非対称の歪みを有する人の背中の偏差分布カラーマップ画像である。It is a deviation distribution color map image of a person's back which has asymmetric distortion. 左右非対称の歪みを有さない人の背中の偏差分布カラーマップ画像である。It is a deviation distribution color map image of a person's back which does not have left-right asymmetric distortion. 人の足の後ろ側の偏差分布カラーマップ画像である。It is a deviation distribution color map image on the back side of a human foot. 本発明の一実施の形態に係る対称性可視化装置の物理的な構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the physical structure of the symmetry visualization apparatus which concerns on one embodiment of this invention.

本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。  An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施の形態に係る対称性可視化装置100は、人や経済動物などの測定対象表面形状の対称性の度合いをカラーマップ表示するための装置である。対称性可視化装置100は、機能的には図1に示すように、第1形状情報取得部101と、主軸取得部102と、矢状面取得部103と、第2形状情報取得部104と、偏差分布取得部105と、出力表示制御部108とを備える。  The symmetry visualization apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is an apparatus for displaying a color map of the degree of symmetry of a measurement target surface shape such as a human being or an economic animal. Functionally, the symmetry visualization apparatus 100 includes a first shape information acquisition unit 101, a spindle acquisition unit 102, a sagittal plane acquisition unit 103, a second shape information acquisition unit 104, as shown in FIG. A deviation distribution acquisition unit 105 and an output display control unit 108 are provided.

第1形状情報取得部101は、測定対象表面形状情報を取得する。測定対象表面情報は、測定対象の表面の3次元形状を示す情報である。本実施の形態に係る測定対象表面形状情報は、3次元座標を有する点群データを示す。測定対象表面は、典型的には、本来対称であることが望ましいとされる領域で、例として、人の顔や背中、胸部、臀部などが挙げられる。  The first shape information acquisition unit 101 acquires measurement target surface shape information. The measurement target surface information is information indicating the three-dimensional shape of the measurement target surface. The measurement target surface shape information according to the present embodiment indicates point cloud data having three-dimensional coordinates. The measurement target surface is typically an area that is desirably symmetrical in nature, and examples thereof include a human face, back, chest, and buttocks.

詳細には、第1形状情報取得部101は、図2に示すように、全視野データ取得部112と、領域設定部113と、切出部114と、平滑化部115とを含む。  Specifically, as shown in FIG. 2, the first shape information acquisition unit 101 includes an entire visual field data acquisition unit 112, a region setting unit 113, a cutout unit 114, and a smoothing unit 115.

全視野データ取得部112は、測定対象データを含む全視野データを取得する。全視野データは、全視野データ取得部112により取得されたすべての3Dデータとカラー画像データである。測定対象データは、全視野データのうち、測定対象となる領域のみを切り出した3Dデータであり、3Dデータには3次元の座標情報と共にRGBの色情報も含まれている。  The entire visual field data acquisition unit 112 acquires the entire visual field data including the measurement target data. The total visual field data is all 3D data and color image data acquired by the total visual field data acquisition unit 112. The measurement target data is 3D data obtained by cutting out only a region to be measured from the entire visual field data. The 3D data includes RGB color information as well as three-dimensional coordinate information.

3Dデータは、測定対象の3次元形状を複数の点で示す3次元点群データであって、例えば、3Dスキャナによって生成される。3Dスキャナとは、測定対象の表面の凹凸を検知し、検知した結果を示す3次元データを生成する装置である。カラー画像データは、測定対象のカラー画像を示すデータであって、例えば、カメラによって生成されてもよく、カラー画像と奥行画像とを同時に取得するRGB−Dカメラによってスキャンデータと同時に生成されてもよい。3Dスキャナは、一般的なワンショットタイプの3Dスキャナにより十分な密度の3Dデータが取得できるため、測定時間は瞬時(0.1秒以内)が実現できる。  The 3D data is three-dimensional point group data indicating a three-dimensional shape to be measured with a plurality of points, and is generated by, for example, a 3D scanner. The 3D scanner is an apparatus that detects unevenness on the surface of a measurement target and generates three-dimensional data indicating the detection result. The color image data is data indicating a color image to be measured, and may be generated by a camera, for example, or may be generated simultaneously with scan data by an RGB-D camera that simultaneously acquires a color image and a depth image. Good. Since the 3D scanner can acquire 3D data having a sufficient density with a general one-shot type 3D scanner, the measurement time can be instantaneous (within 0.1 second).

領域設定部113では、全視野データ取得部112によって取得された全視野の3Dデータとカラー画像データに基づいて、測定対象となる領域を自動または手動で設定する。  The area setting unit 113 automatically or manually sets a measurement target area based on the 3D data and color image data of the entire visual field acquired by the entire visual field data acquisition unit 112.

領域設定部113では、全視野データのうち測定対象データを抽出する。  The region setting unit 113 extracts measurement target data from the entire visual field data.

例えば、全視野データ取得部112によって取得された全視野データと予め定めた色相閾値とを比較することで領域を設定する。測定対象が青いシャツを着るという規定により3Dスキャナによるスキャンやカメラによる撮影が行われた場合、領域設定部113は、青色の領域を特定することで、測定対象領域を抽出することができる。すなわち、色相閾値には、例えば、青色に応じた色相の値が設定される。  For example, the region is set by comparing the entire visual field data acquired by the entire visual field data acquiring unit 112 with a predetermined hue threshold. When scanning with a 3D scanner or shooting with a camera is performed according to a rule that a measurement target wears a blue shirt, the region setting unit 113 can extract a measurement target region by specifying a blue region. That is, for example, a hue value corresponding to blue is set as the hue threshold.

もう一つの例としては、全視野データ取得部112によって取得された全視野データのうち特定領域、例えば視野の中心部、を含む3Dデータと一体とみなせる領域を測定対象領域として抽出することができる。  As another example, a region that can be regarded as one body with 3D data including a specific region, for example, the central portion of the field of view, of the entire field of view data acquired by the entire field of view data acquisition unit 112 can be extracted as a measurement target region. .

なお、領域特定部113により実行される処理は、図示しない入力部などによってユーザが手動で行ってもよい。  Note that the processing executed by the area specifying unit 113 may be manually performed by the user using an input unit (not shown) or the like.

切出部114は、領域設定部113によって設定された測定対象領域に基づいて、全視野データ取得部112によって取得されたスキャンデータから測定対象の形状を示す複数の点を切り出す。  The cutout unit 114 cuts out a plurality of points indicating the shape of the measurement target from the scan data acquired by the entire visual field data acquisition unit 112 based on the measurement target region set by the region setting unit 113.

平滑化部116は、切出部114によって切り出された測定対象データに、メディアンフィルタ処理、移動平均フィルタ処理などの平滑化処理を施す。  The smoothing unit 116 performs smoothing processing such as median filter processing and moving average filter processing on the measurement target data cut out by the cut-out unit 114.

図1を再び参照する。
主軸取得部102は、第1形状情報取得部101によって取得された測定対象形状情報が示す測定対象データについて主成分分析を施す。これによって、主軸取得部102は、測定対象データを構成する点群が有する3つの主軸を求める。
Please refer to FIG. 1 again.
The spindle acquisition unit 102 performs principal component analysis on the measurement target data indicated by the measurement target shape information acquired by the first shape information acquisition unit 101. Thereby, the main axis acquisition unit 102 obtains three main axes of the point group constituting the measurement target data.

測定対象データを構成する点群が有する3つの主軸とは、測定対象表面形状情報が示す測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の第1主軸、第2主軸、第3主軸の各主軸に相当する主軸である。測定対象の第1主軸、第2主軸、第3主軸とは、測定対象の上下方向、左右方向、前後方向のそれぞれと平行な主軸である。  The three principal axes of the point group constituting the measurement object data are the first principal axis, the second principal axis, and the third principal axis of the measurement object in the space where the point group constituting the measurement object data indicated by the measurement object surface shape information exists. This is a spindle corresponding to each spindle of the spindle. The first main axis, the second main axis, and the third main axis of the measurement target are main axes that are parallel to the vertical direction, the left-right direction, and the front-rear direction of the measurement target.

矢状面取得部103は、第1形状情報取得部101によって取得された測定対象表面形状情報が示す測定対象データ矢状面を求める。ここで、測定対象データ矢状面とは、測定対象表面形状情報が示す3次元形状の矢状面の一例であって、測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の矢状面に相当する面である。  The sagittal plane acquisition unit 103 obtains the measurement target data sagittal plane indicated by the measurement target surface shape information acquired by the first shape information acquisition unit 101. Here, the measurement target data sagittal plane is an example of a three-dimensional shape sagittal plane indicated by the measurement target surface shape information, and the measurement target arrow in the space where the point cloud constituting the measurement target data exists. It is a surface corresponding to the shape surface.

詳細には、矢状面取得部103は、主軸取得部102によって求められた3つの主軸に基づいて、測定対象データの矢状面を求める。  Specifically, the sagittal plane acquisition unit 103 determines the sagittal plane of the measurement target data based on the three main axes obtained by the main axis acquisition unit 102.

なお、矢状面取得部103により取得される矢状面は、図示しない入力部などによってユーザが手動で設定してもよい。  Note that the sagittal plane acquired by the sagittal plane acquiring unit 103 may be manually set by the user using an input unit (not shown).

第2形状情報取得部104は、反射対称情報を取得する。反射対称情報は、測定対象データと、この測定対象データの矢状面を基準として鏡像の関係にある3次元形状を示す情報である。  The second shape information acquisition unit 104 acquires reflection symmetry information. The reflection symmetry information is information indicating the measurement target data and a three-dimensional shape having a mirror image relationship with respect to the sagittal plane of the measurement target data.

詳細には、第2形状情報取得部104は、第1形状情報取得部101によって取得された測定対象表面形状情報が示す測定対象データと矢状面取得部103によって求められた測定対象データの矢状面とに基づいて、反射対称情報を取得する。本実施の形態に係る反射対称情報は、反射対称データを示す。反射対称データは、測定対象データの矢状面を基準として、測定対象データと鏡像の関係にある3Dデータであり、3Dデータには3次元の座標情報とRGBの色情報が含まれる。  Specifically, the second shape information acquisition unit 104 includes the measurement target data indicated by the measurement target surface shape information acquired by the first shape information acquisition unit 101 and the arrow of the measurement target data obtained by the sagittal plane acquisition unit 103. The reflection symmetry information is acquired based on the surface. The reflection symmetry information according to the present embodiment indicates reflection symmetry data. The reflection symmetric data is 3D data having a mirror image relationship with the measurement target data with reference to the sagittal plane of the measurement target data. The 3D data includes three-dimensional coordinate information and RGB color information.

偏差分布取得部105は、第1形状情報取得部101によって取得された測定対象表面形状情報が示す測定対象データと、第2形状情報取得部104によって取得された反射対称情報が示す反射対称データとの偏差の分布を取得する。  The deviation distribution acquisition unit 105 includes measurement target data indicated by the measurement target surface shape information acquired by the first shape information acquisition unit 101, and reflection symmetry data indicated by the reflection symmetry information acquired by the second shape information acquisition unit 104. Get the distribution of deviations.

詳細には、偏差分布取得部105は、整合部106と偏差取得部107とを含み、測定対象データの全体と反射対称データとで複数の対応する点を特定し、これら対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。  Specifically, the deviation distribution acquisition unit 105 includes a matching unit 106 and a deviation acquisition unit 107, specifies a plurality of corresponding points in the entire measurement target data and the reflection symmetric data, and between these corresponding points. Each distance is obtained as a distribution of deviations.

整合部106は、測定対象データと反射対称データとの位置関係を整合させる。整合部106によって位置関係を整合される測定対象データと反射対称データとは、それぞれ、第1形状情報取得部101と第2形状情報取得部104とによって取得されたものである。  The matching unit 106 matches the positional relationship between the measurement target data and the reflection symmetry data. The measurement object data and the reflection symmetry data whose positional relationship is matched by the matching unit 106 are those acquired by the first shape information acquisition unit 101 and the second shape information acquisition unit 104, respectively.

より詳細には、整合部106は、図3に示すように、姿勢調整部117と、データ調整部118とを含む。  More specifically, the matching unit 106 includes a posture adjusting unit 117 and a data adjusting unit 118 as shown in FIG.

姿勢調整部117は、測定対象データと反射対称データと各々において複数の特定点(例えば3つの特定点)を特定する。そして、姿勢調整部117は、3つの特定点が一致するように、測定対象データと反射対称データとの位置関係を調整する。これにより、測定対象データと反射対称データとの位置関係が、大まかに整合する。  The posture adjustment unit 117 specifies a plurality of specific points (for example, three specific points) in each of the measurement target data and the reflection symmetry data. Then, the posture adjustment unit 117 adjusts the positional relationship between the measurement target data and the reflection symmetry data so that the three specific points match. Thereby, the positional relationship between the measurement object data and the reflection symmetry data is roughly matched.

より詳細には、姿勢調整部117は、第1独立点特定部119と、第2独立点特定部120と、独立点調整部121とを含む。  More specifically, the posture adjustment unit 117 includes a first independent point specifying unit 119, a second independent point specifying unit 120, and an independent point adjusting unit 121.

第1独立点特定部119は、測定対象データ上の複数の特定点を特定する。例えば、第1独立点特定部119は、測定対象データ上で近似絶対曲率が予め定められた閾値以上であり、かつ、予め定められた距離以上互いに離間している点を、特定点として特定する。  The first independent point specifying unit 119 specifies a plurality of specific points on the measurement target data. For example, the first independent point specifying unit 119 specifies, as the specific points, points whose approximate absolute curvature is equal to or greater than a predetermined threshold on the measurement target data and that are separated from each other by a predetermined distance. .

第2独立点特定部120は、反射対称データ上の複数の特定点を特定する。例えば、第2独立点特定部120は、反射対称データ上で近似絶対曲率が予め定められた閾値以上であり、かつ、予め定められた距離以上互いに離間している点を、特定点として特定する。  The second independent point specifying unit 120 specifies a plurality of specific points on the reflection symmetry data. For example, the second independent point specifying unit 120 specifies, as specific points, points whose approximate absolute curvature is greater than or equal to a predetermined threshold on the reflection symmetry data and separated from each other by a predetermined distance or more. .

なお、測定対象データと反射対称データとの一方又は両方の特定点は、図示しない入力部などによって、ユーザによって指定されてもよい。  Note that one or both specific points of the measurement target data and the reflection symmetry data may be designated by the user by an input unit (not shown) or the like.

独立点調整部121は、第1独立点特定部119と第2独立点特定部120との各々で特定された複数の特定点同士を一致させるように、測定対象表面形状情報の位置姿勢を変換する。  The independent point adjustment unit 121 converts the position and orientation of the measurement target surface shape information so that the plurality of specific points specified by each of the first independent point specifying unit 119 and the second independent point specifying unit 120 coincide with each other. To do.

データ調整部118は、姿勢調整部117での調整によって位置関係が大まかに整合した測定対象データと反射対称データとの位置関係をICP(Interative Closest Point)法により整合させる。これにより、測定対象データと反射対称データとの位置関係が、より精度よく整合する。  The data adjustment unit 118 uses the ICP (Interactive Closest Point) method to match the positional relationship between the measurement target data whose positional relationship is roughly matched by the adjustment by the posture adjusting unit 117 and the reflection symmetry data. Thereby, the positional relationship between the measurement target data and the reflection symmetry data is more accurately matched.

ICP法を用いて測定対象データと反射対称データとを整合させた後に偏差分布を取得することにより、測定対象の傾きなど姿勢の違いによりデータが再現しないという問題が大幅に回避できる。そのため、例えば、人を測定対象とした場合の姿勢設定の厳密性が緩和できる。  By acquiring the deviation distribution after matching the measurement object data and the reflection symmetry data using the ICP method, the problem that the data is not reproduced due to the difference in posture such as the inclination of the measurement object can be largely avoided. Therefore, for example, the strictness of posture setting when a person is a measurement object can be relaxed.

図1を再び参照する。
偏差取得部107は、整合部106により反射対称データとの位置関係を整合させた測定対象データの全体について、その反射対称データからの偏差の分布を求める。
Please refer to FIG. 1 again.
The deviation acquisition unit 107 obtains a distribution of deviations from the reflection symmetry data with respect to the entire measurement target data whose positional relationship with the reflection symmetry data is matched by the matching unit 106.

詳細には、偏差取得部107は、整合部106により位置関係を整合させた測定対象データと反射対称データとで複数の対応する点を特定し、この対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。  Specifically, the deviation acquisition unit 107 specifies a plurality of corresponding points in the measurement target data and the reflection symmetry data whose positional relationships are matched by the matching unit 106, and sets each distance between the corresponding points as a deviation. Obtained as a distribution.

より詳細には、偏差取得部107は、測定対象データと反射対称データとで最も近くに位置する点の組み合わせを、複数の対応する点として特定する。本実施の形態では、測定対象データと反射対称データとに含まれる複数の頂点で、最も近くに位置する複数の頂点の組み合わせが、複数の対応する点として特定される。  More specifically, the deviation acquisition unit 107 specifies a combination of points that are closest to each other in the measurement target data and the reflection symmetry data as a plurality of corresponding points. In the present embodiment, a combination of a plurality of vertices located closest among a plurality of vertices included in the measurement target data and the reflection symmetry data is specified as a plurality of corresponding points.

そして、偏差取得部107は、特定した複数の対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。  And the deviation acquisition part 107 calculates | requires each distance between the specified several corresponding points as distribution of deviation.

出力制御部は108は、偏差取得部107で求められた偏差の分布を出力する。  The output control unit 108 outputs the distribution of the deviation obtained by the deviation acquisition unit 107.

ファイル出力部109は、偏差取得部107で求められた偏差の分布を数値データとしてファイル出力する。  The file output unit 109 outputs the deviation distribution obtained by the deviation acquisition unit 107 to a file as numerical data.

例えば、ファイルはテキスト形式やCSV形式などの形式として出力される。  For example, the file is output as a format such as a text format or a CSV format.

表示制御部110は、偏差取得部107で求められた偏差の分布の情報を表示部111に表示させる。表示部111は、表示制御部110の制御の下で、画像を表示する。  The display control unit 110 causes the display unit 111 to display information on the distribution of the deviation obtained by the deviation acquisition unit 107. The display unit 111 displays an image under the control of the display control unit 110.

例えば、表示制御部110は、偏差取得部107によって取得された偏差の分布を、例えばカラーマップ画像によって表示部111に表示させる。カラーマップ画像とは、偏差に応じて予め定められた色で測定対象の表面の3次元形状が彩色された画像である。  For example, the display control unit 110 causes the display unit 111 to display the distribution of the deviation acquired by the deviation acquisition unit 107, for example, using a color map image. The color map image is an image in which the three-dimensional shape of the surface to be measured is colored with a predetermined color according to the deviation.

また、例えば、表示制御部110は、図示しない入力部などによって、ユーザによって指定された枠をカラーマップ画像上に表示部111に表示させる。さらに、枠の頂点座標情報を表示部111に表示させてもよい。  Further, for example, the display control unit 110 causes the display unit 111 to display a frame designated by the user on the color map image using an input unit (not shown) or the like. Further, the vertex coordinate information of the frame may be displayed on the display unit 111.

また、表示制御部110は、出力制御部108の一例であり、表示部111は、画像出力の一例である。例えば、画像出力は、ディスプレイ、プリンタ、他の装置へデータを送信するための通信インタフェースなどである。  The display control unit 110 is an example of the output control unit 108, and the display unit 111 is an example of image output. For example, the image output is a display, a printer, a communication interface for transmitting data to another device, or the like.

これまで、本発明の実施の形態1に係る対称性可視化装置100の構成について説明した。ここから、本実施の形態に係る対称性可視化装置100の動作の例について説明する。  So far, the configuration of the symmetry visualization apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention has been described. From here, the example of operation | movement of the symmetry visualization apparatus 100 which concerns on this Embodiment is demonstrated.

対称性可視化装置100は、図4に示す対称性可視化処理を実行する。対称性可視化処理は、測定対象表面の対称性を可視化するための処理である。対称性可視化処理は、例えば、ユーザが入力部(図示せず)を操作して所定の指示を与えることに応答して、開始される。ここで、入力部は、ユーザが入力するために操作する部位であり、ボタンなどで構成される。  The symmetry visualization apparatus 100 executes the symmetry visualization process shown in FIG. The symmetry visualization process is a process for visualizing the symmetry of the measurement target surface. The symmetry visualization process is started, for example, in response to a user operating a input unit (not shown) to give a predetermined instruction. Here, the input unit is a part that is operated by the user for input, and includes a button or the like.

第1形状情報取得部101は、測定対象表面形状情報を取得する(ステップS101)。  The first shape information acquisition unit 101 acquires measurement target surface shape information (step S101).

詳細には、図5に示すように、全視野データ取得部112は、測定対象の3Dスキャンデータとカラー画像データとを含む全視野データを取得する(ステップS111)。  Specifically, as shown in FIG. 5, the entire visual field data acquisition unit 112 acquires the entire visual field data including the 3D scan data to be measured and the color image data (step S111).

領域設定部113は、ステップS111で取得した全視野データのカラー画像のうち、測定対象に対応する関心領域を設定する(ステップS112)。  The region setting unit 113 sets a region of interest corresponding to the measurement target in the color image of the entire visual field data acquired in step S111 (step S112).

切出部114は、ステップS112にて設定された関心領域に基づいて、ステップS111にて取得された3Dスキャンデータから測定対象の表面形状を示す複数の点を切り出す(ステップS113)。  The cutout unit 114 cuts out a plurality of points indicating the surface shape of the measurement target from the 3D scan data acquired in step S111 based on the region of interest set in step S112 (step S113).

例えば、切出部114は、領域設定部113によって設定された関心領域を示す測定対象データを取得する。切出部114は、3Dスキャンデータに含まれる複数の点のうち、取得した測定対象領域情報が示す領域に含まれる点を3Dスキャンデータから抽出する。  For example, the cutout unit 114 acquires measurement target data indicating the region of interest set by the region setting unit 113. The cutout unit 114 extracts points included in the region indicated by the acquired measurement target region information from the 3D scan data among the plurality of points included in the 3D scan data.

平滑化部116は、ステップS113にて生成された測定対象データに平滑化処理を施す(ステップS114)。  The smoothing unit 116 performs a smoothing process on the measurement target data generated in step S113 (step S114).

平滑化部116は、平滑化処理を施した測定対象データを示す測定対象の表面形状情報を出力する(ステップS115)。  The smoothing unit 116 outputs surface shape information of the measurement target indicating the measurement target data subjected to the smoothing process (step S115).

主軸取得部102は、ステップS101にて取得された測定対象データについて主成分分析を施し、これによって、測定対象データの3つの主軸を求める(ステップS102)。  The spindle acquisition unit 102 performs principal component analysis on the measurement target data acquired in step S101, thereby obtaining three spindles of the measurement target data (step S102).

例えば、主軸取得部102は、測定対象データの点群について主成分分析を行うことによって、測定対象データの3つの主軸を求める。  For example, the main axis acquisition unit 102 obtains three main axes of the measurement target data by performing principal component analysis on the point group of the measurement target data.

詳細には例えば、主軸取得部102は、測定対象データ上の複数点の座標値について、分散共分散行列の固有ベクトルを3つの主軸として求める。  Specifically, for example, the principal axis acquisition unit 102 obtains eigenvectors of the variance-covariance matrix as three principal axes for the coordinate values of a plurality of points on the measurement target data.

測定対象データ上の座標範囲は、通常、上下方向、左右方向、前後方向の順で広い。  The coordinate range on the measurement target data is usually wide in the order of up and down direction, left and right direction, and front and rear direction.

そのため、分散共分散行列の固有値のうち、最大の固有値に対応するベクトルが、測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の第1主軸に相当する主軸として求められる。分散共分散行列の固有値のうち、2番目に大きい固有値に対応するベクトルが、測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の第2主軸に相当する主軸として求められる。分散共分散行列の固有値のうち、最小の固有値に対応するベクトルが、測定対象データを構成する点群が存在する空間において、測定対象の第3主軸に相当する主軸として求められる。  Therefore, the vector corresponding to the largest eigenvalue among the eigenvalues of the variance-covariance matrix is obtained as the main axis corresponding to the first main axis of the measurement target in the space where the point group constituting the measurement target data exists. Of the eigenvalues of the variance-covariance matrix, a vector corresponding to the second largest eigenvalue is obtained as the main axis corresponding to the second main axis of the measurement object in the space where the point group constituting the measurement object data exists. Of the eigenvalues of the variance-covariance matrix, a vector corresponding to the smallest eigenvalue is obtained as a principal axis corresponding to the third principal axis of the measurement object in a space where the point group constituting the measurement object data exists.

なお、主軸取得部102は、少なくとも、第1主軸及び第3主軸に相当する2つの主軸を求めればよい。この場合、矢状面取得部103は、主軸取得部102によって求められた2つの主軸に基づいて、測定対象データの矢状面を求めるとよい。これにより、3つの軸を求める場合よりも、演算量が少なくなるので、処理を早くすることができる。  The spindle acquisition unit 102 only needs to obtain at least two spindles corresponding to the first spindle and the third spindle. In this case, the sagittal plane acquisition unit 103 may determine the sagittal plane of the measurement target data based on the two main axes obtained by the main axis acquisition unit 102. As a result, the amount of calculation is smaller than in the case of obtaining three axes, so that the processing can be accelerated.

矢状面取得部103は、ステップS102によって求められた3つの主軸に基づいて、測定対象データの矢状面を求める(ステップS103)。  The sagittal plane obtaining unit 103 obtains the sagittal plane of the measurement target data based on the three main axes obtained in step S102 (step S103).

矢状面は、図示しない入力部などによってユーザが手動で設定してもよい。  The sagittal plane may be manually set by the user using an input unit (not shown).

第2形状情報取得部104は、ステップS101にて取得された測定対象データとステップS103にて求められた矢状面とに基づいて、反射対称データを示す反射対称情報を取得する(ステップS104)。  The second shape information acquisition unit 104 acquires reflection symmetry information indicating reflection symmetry data based on the measurement target data acquired in step S101 and the sagittal plane obtained in step S103 (step S104). .

例えば、第2形状情報取得部104は、測定対象データを、その矢状面で鏡像変換することによって反射対称データを作成する。  For example, the second shape information acquisition unit 104 creates reflection symmetry data by performing mirror image conversion of the measurement target data on the sagittal plane.

なお、例えば、反射対称データと測定対象データとで冠状面に垂直な方向に対応する点が存在せず、その結果、測定対象データに対応する点を反射対称データ上に特定できない場合、反射対称データは、外挿補完などによって拡張されてもよい。  In addition, for example, when there is no point corresponding to the direction perpendicular to the coronal plane in the reflection symmetry data and the measurement target data, and as a result, the point corresponding to the measurement target data cannot be specified on the reflection symmetry data, the reflection symmetry The data may be expanded by extrapolation completion or the like.

偏差分布取得部105は、ステップS101にて取得された測定対象表面形状情報が示す測定対象データの全体について、ステップS104にて取得された反射対称情報が示す反射対称データからの偏差の分布を取得する(ステップS105)。  The deviation distribution acquisition unit 105 acquires a distribution of deviation from the reflection symmetry data indicated by the reflection symmetry information acquired in step S104 for the entire measurement target data indicated by the measurement target surface shape information acquired in step S101. (Step S105).

詳細には、図7に示すように、整合部106は、ステップS101とS104とのそれぞれで取得された情報が示す測定対象データと反射対称データとの位置関係を整合させる。(ステップS121)。  Specifically, as shown in FIG. 7, the matching unit 106 matches the positional relationship between the measurement target data and the reflection symmetry data indicated by the information acquired in steps S <b> 101 and S <b> 104. (Step S121).

より詳細には、図8に示すように、姿勢調整部117が、測定対象データと反射対称データとの各々における複数の特定点に基づいて、測定対象データと反射対称データとの姿勢を調整する(ステップS131)。  More specifically, as shown in FIG. 8, the posture adjustment unit 117 adjusts the postures of the measurement target data and the reflection symmetry data based on a plurality of specific points in each of the measurement target data and the reflection symmetry data. (Step S131).

より詳細には、図9に示すように、第1独立点特定部119は、測定対象データにおいて、例えば3つの特定点を特定する(ステップS141)。また、第2独立点特定部120は、反射対称データにおいて、例えば3つの特定点を特定する(ステップS142)。独立点調整部121は、ステップS141及びステップS142で特定した各点の位置が一致するように、測定対象データと反射対称データとの姿勢を調整する(ステップS143)。  More specifically, as shown in FIG. 9, the first independent point specifying unit 119 specifies, for example, three specific points in the measurement target data (step S141). Further, the second independent point specifying unit 120 specifies, for example, three specific points in the reflection symmetry data (step S142). The independent point adjustment unit 121 adjusts the postures of the measurement target data and the reflection symmetry data so that the positions of the respective points specified in step S141 and step S142 coincide (step S143).

図8に示す整合処理に戻り、データ調整部118は、ステップS131にて位置関係が整合した測定対象データと反射対称データとの位置関係をICP法により調整する(ステップS132)。これにより、測定対象データと反射対称データとの位置関係が、より精度よく整合する。  Returning to the alignment process shown in FIG. 8, the data adjustment unit 118 adjusts the positional relationship between the measurement target data whose positional relationship is matched in step S131 and the reflection symmetry data by the ICP method (step S132). Thereby, the positional relationship between the measurement target data and the reflection symmetry data is more accurately matched.

図7に示す偏差分布取得処理に戻り、偏差取得部107は、ステップS132にて反射対称データとの位置関係を整合させた測定対象データの全体について、その反射対称データからの各偏差を求める(ステップS122)。  Returning to the deviation distribution acquisition process shown in FIG. 7, the deviation acquisition unit 107 obtains each deviation from the reflection symmetry data for the entire measurement target data in which the positional relationship with the reflection symmetry data is matched in step S <b> 132 ( Step S122).

出力制御部108は、ステップS105にて求められた偏差の分布を、出力する。偏差分布は、例えば、表示制御部110を介した表示部110による画像出力、または、ファイル出力部109によるファイル出力により出力される。  The output control unit 108 outputs the distribution of the deviation obtained in step S105. The deviation distribution is output by, for example, image output by the display unit 110 via the display control unit 110 or file output by the file output unit 109.

表示制御部110は、ステップS105にて求められた偏差の分布を、例えばカラーマップ画像によって表示部111に表示させる。これにより、表示部111は、測定対象の表面における偏差の分布を、カラーマップ画像によって表示する。これによって表示される偏差の分布の例を図9〜図11に示す。  The display control unit 110 causes the display unit 111 to display the deviation distribution obtained in step S105, for example, using a color map image. Thereby, the display unit 111 displays the distribution of deviations on the surface of the measurement target using a color map image. Examples of the distribution of deviation displayed thereby are shown in FIGS.

図9は、左右非対称の歪みを有する人の背中を測定した偏差分布をカラーマップ画像で表示した例、図10は、左右非対称の歪みを有さない人の背中を測定した偏差分布をカラーマップ画像で表示した例、図11は、人の足の後ろ側を測定した偏差分布をカラーマップ画像で表示した例である。  FIG. 9 is an example in which a deviation distribution obtained by measuring the back of a person having left-right asymmetric distortion is displayed as a color map image. FIG. 10 is a color map of the deviation distribution obtained by measuring the back of a person having no left-right asymmetric distortion. FIG. 11 shows an example in which a deviation distribution obtained by measuring the back side of a person's foot is displayed as a color map image.

本実施の形態に係る対称性可視化装置100は、物理的には図13に示すように、CPU(Cntral Processing Unit)1001、RAM(Random Access Memory)1002、ROM(Read Only Memory)1003、フラッシュメモリ1004、通信I/F(Interface)1005、液晶パネル1006などから構成され、これらが内部バス1007により通信可能に接続されている。このような対称性可視化装置100は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートホンである。  As shown in FIG. 13, the symmetry visualization apparatus 100 according to the present embodiment physically includes a CPU (Central Processing Unit) 1001, a RAM (Random Access Memory) 1002, a ROM (Read Only Memory) 1003, and a flash memory. 1004, a communication I / F (Interface) 1005, a liquid crystal panel 1006, and the like, which are communicably connected via an internal bus 1007. Such a symmetry visualization device 100 is, for example, a general-purpose personal computer, a tablet terminal, or a smartphone.

対称性可視化装置100が備える各機能は、例えば、CPU1001が予めインストールされたソフトウェア・プログラム(単に、「プログラム」ともいう。)を、RAM1002をワークスペースとして実行することによって実現される。  Each function provided in the symmetry visualization device 100 is realized by executing, for example, a software program (also simply referred to as “program”) in which the CPU 1001 is installed in advance using the RAM 1002 as a work space.

なお、プログラムは、フラッシュメモリ、DVD、CD−ROMなどの記憶媒体に格納して配布されてもよく、インターネットなどの有線、無線又はこれらを組み合わせた通信ネットワークを介して配信されてもよい。  The program may be distributed by being stored in a storage medium such as a flash memory, a DVD, or a CD-ROM, or may be distributed via a wired network such as the Internet, a wireless network, or a combination of these.

詳細には例えば、第1形状情報取得部101、主軸取得部102、矢状面取得部103、第2形状情報取得部104、偏差分布取得部105、出力制御部108、表示制御部110の機能は、上述のようにプログラムを実行するCPU1001などにより実現される。  Specifically, for example, the functions of the first shape information acquisition unit 101, the spindle acquisition unit 102, the sagittal plane acquisition unit 103, the second shape information acquisition unit 104, the deviation distribution acquisition unit 105, the output control unit 108, and the display control unit 110 Is realized by the CPU 1001 executing the program as described above.

表示部111の機能は、液晶パネル1006などにより実現される。  The function of the display unit 111 is realized by the liquid crystal panel 1006 or the like.

なお、対称性可視化装置100は、上述のような物理的な構成を備える3Dスキャナであってもよい。この場合、対称性可視化装置100は、自身の動作によって、スキャンデータを取得することができる。  Note that the symmetry visualization apparatus 100 may be a 3D scanner having the above-described physical configuration. In this case, the symmetry visualization apparatus 100 can acquire scan data by its own operation.

これまで、本発明の実施の形態について説明した。  So far, the embodiments of the present invention have been described.

本発明によれば、測定対象の3次元形状と、当該3次元形状の矢状面を基準として鏡像の関係にある3次元形状との偏差の分布に基づいて得られる情報を表示部111に表示させる。これにより、トレーナや医師などは、表示部111に表示された偏差分布を参照することで、測定対象の表面における局所的な歪みを観察することができる。このように、局所的な歪みの発見を支援することができるので、トレーニング方針の決定や疾病の早期発見を支援することが可能になる。  According to the present invention, the display unit 111 displays information obtained based on the deviation distribution between the three-dimensional shape of the measurement target and the three-dimensional shape having a mirror image relationship with respect to the sagittal plane of the three-dimensional shape. Let Thereby, a trainer, a doctor, etc. can observe the local distortion in the surface of a measuring object by referring to deviation distribution displayed on display part 111. FIG. As described above, since it is possible to support the detection of local distortion, it is possible to support the determination of the training policy and the early detection of the disease.

本実施の形態によれば、測定対象の表面の3次元形状を示す測定対象データと測定対象の表面に応じた反射対称データを取得する。そして、測定対象データの全体について求めた反射対称データからの偏差の分布を表示させる。これにより、トレーナや医師などは、表示部に表示された偏差の分布を参照することで、測定対象について網羅的に局所的な歪みを観察することができる。さらには、ファイル出力された偏差分布データを活用することで、より高度な解析が可能となる。  According to the present embodiment, measurement target data indicating the three-dimensional shape of the surface of the measurement target and reflection symmetry data corresponding to the surface of the measurement target are acquired. Then, the distribution of deviation from the reflection symmetry data obtained for the entire measurement target data is displayed. Thereby, a trainer, a doctor, etc. can observe a local distortion comprehensively about a measuring object by referring to distribution of deviation displayed on a display part. Furthermore, by using the deviation distribution data output to a file, more advanced analysis can be performed.

また、測定対象データは、一般的な3Dスキャナなどを利用して取得することができる。そのため、大掛かりな装置、放射線などを利用する必要がない。従って、構成が簡易で、かつ、低侵襲性の対称性可視化装置100を提供することが可能になる。  Further, the measurement target data can be acquired using a general 3D scanner or the like. Therefore, it is not necessary to use a large-scale device or radiation. Therefore, it is possible to provide the symmetry visualization device 100 that has a simple configuration and is less invasive.

偏差取得部107は、整合させた測定対象データと反射対称データとで複数の対応する点を特定し、対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。  The deviation acquisition unit 107 specifies a plurality of corresponding points from the matched measurement target data and reflection symmetry data, and obtains each distance between the corresponding points as a deviation distribution.

詳細には、本実施の形態に係る偏差取得部107は、測定対象データを構成する複数の頂点と反射対称データを構成する複数の頂点とで最も近くに位置する頂点の組み合わせを複数の対応する点として特定する。そして、偏差取得部107は、特定した対応する点の間の各距離を偏差の分布として求める。  Specifically, the deviation acquisition unit 107 according to the present embodiment corresponds to a plurality of combinations of vertices positioned closest to each other between a plurality of vertices constituting measurement target data and a plurality of vertices constituting reflection symmetry data. Identify as a point. And the deviation acquisition part 107 calculates | requires each distance between the identified corresponding point as a distribution of deviation.

このような距離によって、測定対象全体についての偏差の分布を容易に得ることが可能になる。  Such a distance makes it possible to easily obtain a distribution of deviations for the entire measurement object.

第2形状情報取得部104は、測定対象データとその矢状面とに基づいて、反射対称データを取得する。これにより、測定対象データに応じた反射対称データを容易に得ることが可能になる。  The second shape information acquisition unit 104 acquires reflection symmetry data based on the measurement target data and the sagittal plane. Thereby, it is possible to easily obtain reflection symmetry data corresponding to the measurement target data.

表示制御部110は、偏差に応じて予め定められた色で測定対象表面の画像を彩色したカラーマップ画像によって、偏差の分布を表示部111に表示させる。これにより、トレーナや医師などは、測定対象の平面の立体的な形状の歪みを容易に把握することができる。  The display control unit 110 displays the distribution of the deviation on the display unit 111 with a color map image obtained by coloring the image of the surface to be measured with a predetermined color according to the deviation. Thereby, a trainer, a doctor, etc. can grasp | ascertain the distortion of the three-dimensional shape of the plane of a measuring object easily.

第1形状情報取得部101は、測定対象のカラー画像に基づいて、測定対象の3Dスキャンデータから、測定対象を切り出すことによって、測定対象データを生成する。これにより、測定対象データを自動的に取得することができる。3Dスキャンデータ及びカラー画像は、3Dスキャナやカメラを利用して容易に取得することができるので、測定対象全体についての偏差の分布を容易に得ることが可能になる。  The first shape information acquisition unit 101 generates measurement target data by cutting out the measurement target from the 3D scan data of the measurement target based on the color image of the measurement target. Thereby, measurement object data can be acquired automatically. Since the 3D scan data and the color image can be easily obtained using a 3D scanner or a camera, it is possible to easily obtain a distribution of deviations for the entire measurement object.

整合部106は、特定点に基づいて測定対象データと反射対称データとの位置関係を整合させた後、ICP法により、測定対象データと反射対称データとの位置関係を整合させる。これにより、測定対象データと反射対称データとの位置関係を自動的に正確に整合させることができるので、測定対象全体についての偏差の分布を容易に得ることが可能になる。  The matching unit 106 matches the positional relationship between the measurement target data and the reflection symmetry data by the ICP method after matching the positional relationship between the measurement target data and the reflection symmetry data based on the specific point. As a result, the positional relationship between the measurement target data and the reflection symmetry data can be automatically and accurately matched, so that it is possible to easily obtain a deviation distribution for the entire measurement target.

特にこれによって、測定対象データを取得するための3Dスキャナなどに対する測定対象の位置や姿勢に厳密に依存することなく、正確な偏差の分布を得ることができる。  In particular, this makes it possible to obtain an accurate deviation distribution without strictly depending on the position and orientation of the measurement target with respect to a 3D scanner or the like for acquiring measurement target data.

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、この実施の形態に限られない。例えば、本発明は、以下のように変形されてもよく、実施の形態及び変形例の一部又は全部を適宜組み合わせた形態、その形態に適宜変更を加えた形態をも含む。  Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment. For example, the present invention may be modified as follows, and includes a form in which some or all of the embodiments and the modified examples are appropriately combined, and a form in which the form is appropriately changed.

(変形例1)  (Modification 1)

第1形状情報取得部101は、さらに、測定対象を配置するためのガイドとしての矩形枠を予め保持する第2画像抽出部(図示せず)を含んでもよい。この場合、第2画像抽出部は、平滑化部116から出力された測定対象表面形状情報のうち、その矩形枠の中の情報を測定対象表面形状情報として出力してもよい。
(変形例2)
The first shape information acquisition unit 101 may further include a second image extraction unit (not shown) that holds in advance a rectangular frame as a guide for placing the measurement target. In this case, the second image extraction unit may output information in the rectangular frame among the measurement target surface shape information output from the smoothing unit 116 as the measurement target surface shape information.
(Modification 2)

表示制御部110は、偏差取得部107で求められた偏差の分布に基づいた解析情報、例えば、特定の領域内の偏差量の総和や、最大または最小偏差量を与える座標情報、ピーク位置の座標情報などを、表示部111に表示させてもよい。  The display control unit 110 analyzes information based on the distribution of deviations obtained by the deviation acquisition unit 107, for example, coordinate information that gives the sum of deviation amounts within a specific area, maximum or minimum deviation amounts, and coordinates of peak positions. Information or the like may be displayed on the display unit 111.

本発明は、対象物、例えば人の背中などの非対称性の歪みが、経時的な、または施術やトレーニングの前後での変化が生じた場合、非対称性の程度を可視化し、トレーナや医師などを支援するための装置などに有用である。  The present invention visualizes the degree of asymmetry when asymmetric distortion of an object, such as a person's back, changes over time or before or after treatment or training. It is useful for a device for supporting.

100 対称性可視化装置
101 第1形状情報取得部
102 主軸取得部
103 矢状面取得部
104 第2形状情報取得部
105 偏差分布取得部
106 整合部
107 偏差取得部
108 出力制御部
109 ファイル出力部
110 表示制御部
111 表示部
112 全視野データ取得部
113 領域特定部
114 切出部
115 平滑化部
117 姿勢調整部
118 データ調整部
119 第1独立点特定部
120 第2独立点特定部
121 独立点調整部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Symmetry visualization apparatus 101 1st shape information acquisition part 102 Main axis acquisition part 103 Sagittal plane acquisition part 104 2nd shape information acquisition part 105 Deviation distribution acquisition part 106 Matching part 107 Deviation acquisition part 108 Output control part 109 File output part 110 Display control unit 111 Display unit 112 Whole field data acquisition unit 113 Area specifying unit 114 Cutout unit 115 Smoothing unit 117 Posture adjustment unit 118 Data adjustment unit 119 First independent point specifying unit 120 Second independent point specifying unit 121 Independent point adjustment Part

Claims (13)

測定対象表面の3次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得する第1形状情報取得部と、
前記測定対象表面の3次元座標データと、前記3次元座標データの矢状面を基準として前記3次元座標データと鏡像の関係にある反射対称3次元座標データを含む反射対称情報を取得する第2形状情報取得部と、
前記取得された測定対象表面の3次元座標データについて、前記取得された反射対称3次元座標データからの偏差の分布を取得する偏差分布取得部と
前記取得された偏差の分布を出力する出力制御部とを備える
ことを特徴とする対称性可視化装置。
A first shape information acquisition unit for acquiring measurement target surface shape information including three-dimensional coordinate data of the measurement target surface;
Reflection symmetry information including three-dimensional coordinate data of the measurement target surface and reflection symmetry three-dimensional coordinate data having a mirror image relationship with the three-dimensional coordinate data on the basis of the sagittal plane of the three-dimensional coordinate data. A shape information acquisition unit;
A deviation distribution acquisition unit that acquires a distribution of deviation from the acquired three-dimensional coordinate data of reflection symmetry with respect to the acquired three-dimensional coordinate data of the measurement target surface, and an output control unit that outputs the distribution of the acquired deviation A symmetry visualizing device characterized by comprising:
前記出力制御部は、前記取得された偏差の分布を表示部に表示させる表示制御部を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の対称性可視化装置。
The symmetry visualization apparatus according to claim 1, wherein the output control unit includes a display control unit configured to display a distribution of the acquired deviation on a display unit.
前記出力制御部は、前記取得された偏差の分布をファイル出力するファイル出力部を含む
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の対称性可視化装置。
The symmetry visualization apparatus according to claim 1, wherein the output control unit includes a file output unit that outputs the acquired distribution of deviations as a file.
前記偏差分布取得部は、取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す3次元形状の各々で複数の対応する点を特定し、当該対応する点の間の各距離を前記偏差の分布として求める
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の対称性可視化装置。
The deviation distribution acquisition unit specifies a plurality of corresponding points in each of the three-dimensional shapes indicated by the acquired measurement target surface shape information and the acquired reflection symmetry information, and each between the corresponding points The symmetry visualization device according to any one of claims 1 to 3, wherein a distance is obtained as a distribution of the deviation.
前記偏差分布取得部は、取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す3次元形状の各々に含まれる複数の点で最も近くに位置する点の組み合わせを前記複数の対応する点として特定する
ことを特徴とする請求項4に記載の対称性可視化装置。
The deviation distribution acquisition unit includes a plurality of combinations of points located closest to each other in a plurality of points included in each of the three-dimensional shapes indicated by the acquired measurement target surface shape information and the acquired reflection symmetry information. The symmetry visualizing device according to claim 4, wherein the symmetry visualizing device is specified as a corresponding point.
前記偏差分布取得部は、前記測定対象表面形状情報及び前記反射対称情報のうちの一方の情報が示す3次元形状上の複数の点と、前記測定対象表面形状情報及び前記反射対称情報のうちの他方の情報が示す3次元形状上において、前記一方の情報が示す3次元形状上の複数の点のそれぞれから冠状面に垂直な方向に位置する複数の点との組み合わせを、前記複数の対応する点として特定する
ことを特徴とする請求項4に記載の対称性可視化装置。
The deviation distribution acquisition unit includes a plurality of points on a three-dimensional shape indicated by one of the measurement target surface shape information and the reflection symmetry information, and the measurement target surface shape information and the reflection symmetry information. A combination of a plurality of points located in a direction perpendicular to the coronal plane from each of a plurality of points on the three-dimensional shape indicated by the one information on the three-dimensional shape indicated by the other information corresponds to the plurality of corresponding points. The symmetry visualization device according to claim 4, wherein the symmetry visualization device is specified as a point.
前記取得された測定対象表面形状情報が示す3次元形状の矢状面を求める矢状面取得部をさらに備え、
前記第2形状情報取得部は、取得された前記測定対象表面形状情報が示す3次元形状と前記求められた矢状面とに基づいて、前記反射対称情報を取得する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の対称性可視化装置。
A sagittal plane acquisition unit for obtaining a three-dimensional sagittal plane indicated by the acquired measurement target surface shape information;
The second shape information acquisition unit acquires the reflection symmetry information based on a three-dimensional shape indicated by the acquired measurement target surface shape information and the obtained sagittal plane. The symmetry visualization apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記取得された測定対象表面形状情報が示す3次元形状について主成分分析を施すことによって、前記測定対象表面形状情報が示す3次元形状上の点群が存在する空間において、前記測定対象表面の上下方向及び前後方向のそれぞれと平行な第1主軸及び第3主軸に相当する2つの主軸を求める主軸取得部をさらに備え、
前記矢状面取得部は、前記求められた2つの主軸に基づいて、取得された前記測定対象表面形状情報が示す3次元形状の矢状面を求める
ことを特徴とする請求項7に記載の対称性可視化装置。
By performing principal component analysis on the three-dimensional shape indicated by the acquired measurement target surface shape information, the upper and lower sides of the measurement target surface in the space where the point group on the three-dimensional shape indicated by the measurement target surface shape information exists. A spindle acquisition unit for obtaining two spindles corresponding to the first spindle and the third spindle parallel to each of the direction and the front-rear direction;
The said sagittal plane acquisition part calculates | requires the sagittal plane of the three-dimensional shape which the acquired said measurement object surface shape information shows based on the calculated | required two main axes. Symmetry visualization device.
前記偏差分布取得部は、
取得された前記測定対象表面形状情報と取得された前記反射対称情報とが示す3次元形状の各々の位置関係を整合させる整合部と、
前記反射対称情報が示す3次元形状との位置関係を整合させた、測定対象表面形状情報が示す3次元形状の全体について、前記反射対称情報が示す3次元形状からの偏差の分布を求める偏差取得部とを含む
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の対称性可視化装置。
The deviation distribution acquisition unit
A matching unit for matching the positional relationship of each of the three-dimensional shapes indicated by the acquired measurement target surface shape information and the acquired reflection symmetry information;
Deviation acquisition for obtaining a distribution of deviations from the three-dimensional shape indicated by the reflection symmetry information with respect to the entire three-dimensional shape indicated by the measurement target surface shape information, in which the positional relationship with the three-dimensional shape indicated by the reflection symmetry information is matched. The symmetry visualizing device according to any one of claims 1 to 8, wherein the symmetry visualizing device.
前記出力制御部は、前記偏差の分布を数値データとしてファイル出力するファイル出力部を含む
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の対称性可視化装置。
The symmetry visualization device according to any one of claims 1 to 9, wherein the output control unit includes a file output unit that outputs the deviation distribution as a numerical data file.
前記表示制御部は、前記偏差に応じて予め定められた色で前記測定対象表面の3次元形状を彩色した画像であるカラーマップ画像によって、取得された前記偏差の分布を表示部に表示させる
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の対称性可視化装置。
The display control unit causes the display unit to display the acquired distribution of the deviation by a color map image which is an image obtained by coloring a three-dimensional shape of the measurement target surface with a color determined in advance according to the deviation. The symmetry visualization apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein
測定対象表面の3次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得することと、
前記測定対象表面の3次元座標データと、前記3次元座標データの矢状面を基準として前記3次元座標データと鏡像の関係にある反射対称3次元座標データを含む反射対称情報を取得することと、
前記取得された測定対象表面の3次元座標データについて、前記取得された反射対称3次元座標データからの偏差の分布を取得することと、
前記取得された偏差の分布を表示部に表示させることを含むを特徴とする対称性可視化方法。
Obtaining measurement target surface shape information including three-dimensional coordinate data of the measurement target surface;
Obtaining reflection symmetry information including three-dimensional coordinate data of the measurement target surface and reflection symmetry three-dimensional coordinate data having a mirror image relationship with the three-dimensional coordinate data on the basis of the sagittal plane of the three-dimensional coordinate data; ,
Obtaining a distribution of deviations from the acquired reflection-symmetric three-dimensional coordinate data for the acquired three-dimensional coordinate data of the measurement target surface;
A symmetry visualization method comprising: displaying the acquired deviation distribution on a display unit.
コンピュータを、
測定対象表面の3次元座標データを含む測定対象表面形状情報を取得する第1形状情報取得部、
前記測定対象表面の3次元座標データと、前記3次元座標データの矢状面を基準として前記3次元座標データと鏡像の関係にある反射対称3次元座標データを含む反射対称情報を取得する第2形状情報取得部、
前記取得された測定対象表面の3次元座標データについて、前記取得された反射対称3次元座標データからの偏差の分布を取得する偏差分布取得部、
前記取得された偏差の分布を表示部に表示させる表示制御部、として機能させるためのプログラム。
Computer
A first shape information acquisition unit for acquiring measurement target surface shape information including three-dimensional coordinate data of the measurement target surface;
Reflection symmetry information including three-dimensional coordinate data of the measurement target surface and reflection symmetry three-dimensional coordinate data having a mirror image relationship with the three-dimensional coordinate data on the basis of the sagittal plane of the three-dimensional coordinate data. Shape information acquisition unit,
A deviation distribution acquisition unit that acquires a distribution of deviation from the acquired reflection-symmetric three-dimensional coordinate data for the acquired three-dimensional coordinate data of the measurement target surface;
A program for causing a display control unit to display the acquired deviation distribution on a display unit.
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