JPH11248431A - ３次元モデル生成装置および３次元モデル生成プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のカメラを用いることなく、１台のカメ
ラで撮像した２次元画像内で特徴点を指定して、精度の
高い３次元モデルを容易に生成すること。 【解決手段】 撮像部１で対象物を撮像して２次元画像
を、奥行き情報取得部２で画素ごとの奥行き情報を取得
する。指示部３で特徴点の座標を入力する。入力された
座標とその座標に対応する奥行き情報とからカメラパラ
メータを用いて３次元モデルを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、奥行き情報を有
する画像をもとに物体の３次元モデルを生成する３次元
モデル生成装置に関し、特に所望する物体の輪郭線など
をユーザが描くことによって、その物体の３次元モデル
を対話的に生成する３次元モデル生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、対象物をディジタルカメラなどで
撮像した２次元画像を処理することにより非接触で３次
元モデルを生成する方法が知られており、コンピュータ
ビジョンの研究で多くなされている。特にステレオ法
は、三角測距の原理を応用したもので、対象物体を異な
る位置から撮像して得られた複数の視差原画から対象物
体を測定する方法である。この方法はある原画中から対
象物体の輪郭などの特徴点を抽出して他の原画のどこに
対応しているのかを見つける処理（マッチング）が必要
である。

【０００３】また、特徴点の抽出処理を行なうことなく
複数の視差原画の対応点を一度に決定できる３次元画像
測定装置が特開平５−２７２９４３号公報に開示されて
いる。この３次元画像測定装置は、対象物を異なる位置
から撮像して得られた複数の視差原画から対象物の連続
ステレオ画像を作成して、フーリエ変換と、周波数空間
で傾きの成分だけをフィルタリングする処理と、一定の
奥行きの部分のみの画像を抽出する逆フーリエ変換とを
行なうことで、３次元ボクセルデータを構成するように
している。

【０００４】また、ＣＣＤカメラで対象物を撮像する一
方で、レーザビームを対象物に照射してその反射光をＣ
ＣＤカメラで受光することにより三角測距の原理で対象
物の奥行き情報を得る３次元測定器が市販されている。
この３次元測定器によると、ＣＣＤカメラの画素ごとに
奥行き情報を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ステレオ法における特徴点の抽出は、他の視差原画中の
対応点の決定を簡単にするために行なう処理であるが、
原画の明るさや複雑さなどによって適当な特徴点を抽出
するのが困難な場合がある。

【０００６】また、マッチングにおいては、コントラス
トの変化が少ない場合や対象物が曲面をもつ場合などの
撮像した画像によっては、視差原画間で適切な対応を見
つけることが困難であった。このような場合、間違った
対応点で対象物を測定して３次元モデルを生成すること
があったため、確実に３次元モデルを生成することがで
きなかった。また、特徴点の抽出とマッチングができた
としても３次元空間上の点データの集合として得られる
ので、線で３次元モデルを生成する場合に線分の３次元
のトポロジー（どの点とどの点が結ばれているかの関
係）を決定することが困難であり、計算負荷が大きくな
るといった欠点があった。

【０００７】また、特開平５−２７２９４３に開示され
ている３次元画像測定装置においては、複数の視差原画
が必要で、必要となる視差原画の数と同じ台数のカメラ
を準備する必要があった。これは、コストアップにな
る。また、１台のカメラを移動させることで複数の視差
原画を撮像できるが、この場合にはカメラの光軸が移動
方向に対して常に直角の状態で直線上を移動させる必要
があったため、制御が困難であるといった欠点があっ
た。

【０００８】また、市販されている３次元測定器におい
ては、ＣＣＤカメラで撮像した２次元画像から得られる
対象物の大きさと、ＣＣＤカメラの画素ごとに得られる
対象物の奥行き情報との測定方法が異なるため、尺度を
整合させた３次元モデルを生成することが困難であっ
た。この３次元測定器を図７、図８を用いて説明する。

【０００９】図７は、対象物をディジタルカメラで撮像
した画像を液晶ディスプレイに表示した状態を示す図で
ある。図８は、レーザビームの反射光を用いて測定した
ＣＣＤカメラの画素ごとの奥行き情報を示す。ここで
は、ＣＣＤカメラの画素数と液晶ディスプレイの画素数
は同じにしている。図７に示される画像と図８とから線
分ＡＢ（Ｌ１）は画素数６個、線分ＡＣ（Ｌ２）は画素
数６個、線分ＡＤ（Ｌ５）は画素数３個となる。奥行き
情報は、０〜１の範囲内に正規化された値として図８に
示すごとく画素ごとに得られ、点Ａは０．５、点Ｂは
０．５、点Ｃは０．５、点Ｄは０．８として得られる。
このことから点Ａ，点Ｂ，点Ｃは、ＣＣＤカメラから同
一距離にあり、同一平面内に存在することがわかる。ま
た、線分ＡＢ，線分ＡＣ上のすべての点の奥行き情報は
０．５で同一なので、視線に対して垂直な同一平面上に
存在する。このことは線分ＡＢと線分ＡＣとは、視線に
対して垂直な同一平面上に存在して、かつ同じ画素数で
あるので、同一の長さであると判断できる。

【００１０】しかし、点Ｄの奥行き情報は０．８である
ことから線分ＡＤがどの程度の大きさなのか、線分ＡＢ
より長いのか、または短いのか判断できない。これは奥
行き情報と図８に示される平面上の長さとでスケールが
異なるためである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解決するためになされたもので、２次元画像中から抽出
された特徴点を用いて３次元モデルを容易に生成するこ
とを目的とする。

【００１２】また、本発明はさらに、次元ごとの尺度を
整合させた正確な３次元モデルを生成することを目的と
する。

【００１３】また、本発明はさらに、複数のカメラを用
いることなく１台のカメラで撮像した２次元画像から特
徴点を容易に抽出することを目的とする。

【００１４】また、本発明はさらに、３次元点列のトポ
ロジーを正確に求めることを目的とする。

【００１５】上述の目的を達成するため、この発明のあ
る局面に従うと、対象物を非接触で測定して３次元モデ
ルを生成する３次元モデル生成装置であって、デバイス
座標系に操作者によって描かれた２次元点列と前記２次
元点列に対応する奥行き情報とから３次元モデルを生成
することを特徴とする。

【００１６】この発明に従うと、２次元画像中から抽出
された特徴点を用いて３次元モデルを容易に生成するこ
とが可能な３次元モデル生成装置を提供することが可能
である。

【００１７】さらに好ましくは、３次元モデルの生成
は、２次元点列と２次元点列に対応する奥行き情報とか
ら点列の正規化座標を算出する第１の算出手段と、算出
された正規化座標からモデリング座標を算出する第２の
算出手段とによりなされる。

【００１８】この発明に従うと、次元ごとの尺度を整合
させた正確な３次元モデルを生成することがさらに可能
な３次元モデル生成装置を提供することが可能となる。

【００１９】さらに好ましくは、３次元モデル生成装置
は、３次元モデルの対象物を撮像する撮像部と、撮像部
で撮像された画像をデバイス座標系に表示するための表
示部と、操作者がデバイス座標系に表示された画像に対
して２次元点列を指示するための指示部と、指示された
２次元点列に対応する奥行き情報を取得する奥行き情報
取得部とをさらに備える。

【００２０】この発明に従うと、複数のカメラを用いる
ことなく１台のカメラで撮像した２次元画像から特徴点
を容易に抽出することがさらに可能な３次元モデル生成
装置を提供することが可能となる。

【００２１】さらに好ましくは、３次元モデル生成装置
は、２次元点列のトポロジーを抽出する第１の抽出手段
と、抽出された２次元点列のトポロジーに基づき３次元
点列のトポロジーを抽出する第２の抽出手段とをさらに
備える。

【００２２】この発明に従うと、３次元点列のトポロジ
ーを正確に求めることがさらに可能な３次元モデル生成
装置を提供することが可能となる。

【００２３】この発明の他の局面に従うと、デバイス座
標系に操作者によって描かれた２次元点列を入力するス
テップと、２次元点列に対応する奥行き情報を入力する
ステップと、２次元点列と奥行き情報とから３次元モデ
ルを生成するステップとをコンピュータに実行させる。

【００２４】この発明に従うと、２次元画像中から抽出
された特徴点を用いて３次元モデルをコンピュータで容
易に生成することが可能なプログラムを記録した記録媒
体を提供することが可能となる。

【００２５】この発明の他の局面に従うと、デバイス座
標系に操作者によって描かれた２次元点列を入力するス
テップと、２次元点列に対応する奥行き情報を入力する
ステップと、２次元点列のトポロジーを抽出するステッ
プと、２次元点列と奥行き情報とからモデリング座標を
算出するステップと、抽出された２次元点列のトポロジ
ーに基づき３次元点列のトポロジーを抽出するステップ
と、算出されたモデリング座標と抽出された３次元点列
のトポロジーとから３次元モデルを生成するステップと
をコンピュータに実行させる。

【００２６】この発明に従うと、２次元画像中から抽出
された特徴点を用いて、３次元点列のトポロジーを正確
にした３次元モデルをコンピュータで容易に生成するこ
とが可能なプログラムを記録した記録媒体を提供するこ
とが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態のひ
とつにおける３次元モデル生成装置の構成を示すブロッ
ク図である。図を参照して３次元モデル生成装置は、デ
ィジタルカメラなどにより構成される撮像部１と、撮像
部１の画素ごとに対象物の奥行き情報を取得する奥行き
情報取得部２と、特徴点座標を指示する指示部３と、特
徴点座標とそれに対応する奥行き情報とから３次元モデ
ルを生成する生成部４と、撮像部１で撮像された画像を
表示する表示部５と、記憶部６とから構成される。

【００２８】図２は、図１の３次元モデル生成装置が行
なう３次元モデルの生成処理を示すフローチャートであ
る。図を参照して、ステップｓ０で奥行き情報をもつ画
像が入力される。ステップｓ１で、２次元線分の入力が
行なわれる。ステップｓ２で、撮像部１より出力される
カメラパラメータが生成部４に入力される。ステップｓ
３で、指示部３で入力された２次元線分間のトポロジー
の抽出が行なわれる。ステップｓ４で２次元線分のサン
プリングを行なう。ステップｓ５で２次元座標に対する
Ｚｓの値を求める。ステップｓ６で、３次元の線分の生
成を行なう。次に図２のそれぞれのステップで行なわれ
る処理を詳しく説明する。

【００２９】［ステップｓ０］３次元モデルの生成は、
最初に奥行き情報をもつ画像入力がなされる。奥行き情
報をもつ画像とは、３次元モデル生成の対象となる対象
物を撮像部１で撮像した２次元画像と、奥行き情報取得
部２で撮像部１の画素ごとに取得される奥行き情報とか
らなる。

【００３０】奥行き情報は、レーザビームを対象物に照
射して、その反射光を撮像部１で受光し、奥行き情報取
得部２で処理することにより、三角測距の原理で取得さ
れる。この奥行き情報は、撮像距離や焦点距離などの撮
影環境の違いに対応するべく、撮像部１が撮像すること
ができる最も前方（撮像部側）の面（前方面）の位置を
０．０、最も後の方面（後方面）の位置を１．０とし
た。０．０〜１．０の範囲に正規化された実数値とな
る。

【００３１】図３に奥行き情報の配列を示す。ｎ×ｍ配
列の奥行き情報Ｚ_ij（０≦ｉ≦ｎ，０≦ｊ≦ｍ）は、撮
像部１の画素の配列に対応している。なお、奥行き情報
は、撮像部１の画素ごとに取得する必要がなく、近傍の
複数の画素を一まとめにして１つの奥行き情報を取得す
るように粗い処理をしてもよい。

【００３２】撮像部１で撮像された２次元画像と奥行き
情報取得部２で取得された奥行き情報とが生成部４に送
られ、２次元画像が表示部５で表示される。

【００３３】［ステップｓ１］次に、２次元線分の入力
が指示部３で行なわれる。これは操作者が、表示部５に
表示されている２次元画像を見て、特徴点を入力する作
業にあたる。指示部３は、表示部５上に設けられた透明
な部材からなるデジタイザとポインティングデバイスと
で構成される。操作者が、ポインティングデバイスでデ
ジタイザ上の所望の位置を指示すると、指示位置に該当
する表示部５の画素の位置が、デバイス座標系の指示座
標として生成部４に出力される。線を入力する場合は、
ポインティングデバイスをデジタイザ上で指示した時点
で始点信号が生成部に出力され、ポインティングデバイ
スをデジタイザ上で移動させている間、指示位置に該当
する２次元画像の画素の位置がデバイス座標系の指示座
標として出力され、ポインティングデバイスをデジタイ
ザから離した時点で終点信号が出力される。これによ
り、生成部４では始点信号の受信から終点信号の受信ま
での間に受信した指示座標の集合を２次元点列として認
識し、受信した指示座標の順番から指示座標間のトポロ
ジー（どの座標とどの座標が結ばれているかの関係）を
把握する。したがって、線は指示座標の集合（２次元点
列）として認識される。

【００３４】図４に、指示部３の出力により認識される
線分とその線分を構成する座標との関係を示す。線分の
数はｓで、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌｓは直線（群）の名称
を表わす。Ｐ１は始点の指示座標を、Ｐｒは終点の指示
座標を、Ｐ２はその間の指示座標を示しており、指示座
標の順番から指示座標間のトポロジーがわかるようにな
っている。デバイス座標系は左下を原点として右にＸ座
標、上にＹ座標の正の方向がとられる。それぞれのデバ
イス座標はｎ×ｍの撮像部１の画素に１対１に対応す
る。したがって、Ｘは１以上ｍ以下の整数値で、Ｙは１
以上ｎ以下の整数値である。

【００３５】なお、指示部３をデジタイザとポインティ
ングデバイスで構成したが、マウスの操作で表示部５に
マウスポインタを移動させるようにして、表示部５に表
示されている２次元画像上の所望の画素の位置を、マウ
スでクリックすることによりデバイス座標系の指示座標
を生成部４に出力するようにしてもよい。この場合に線
分の入力は、ドラッグの開始で始点信号を、ドラッグの
終了で終了信号を出力するようにすれば、ポインティン
グデバイスとデジタイザとで構成した場合と同様にして
生成部４で群を認識することができる。

【００３６】［ステップｓ２］次に、撮像部１より出力
されるカメラパラメータが、生成部４に入力される。こ
こでカメラパラメータについて図５に基づき説明する。

【００３７】Ｘｖ軸，Ｙｖ軸，Ｚｖ軸は、モデリング座
標系を示す。撮像部１は、その原点にＺｖ軸の正の方向
を向いて置かれている。カメラパラメータは、撮像部１
で撮像する場合の実測値で、前方面１１のＺｖの値ｄ，
後方面１２のＺｖの値ｆ，投像面（前方面と同じ面）１
１のＺｖ軸からの高さｈである。ここで、前方面とは撮
像部１で撮像することができる最も前方（撮像部側）の
面をいい、後方面とは最も後方の面をいい、投像面とは
前方面と後方面の間にある対象物が像として映し出され
る面をいう。ここでは説明を簡単にするため投像面の位
置を前方面と同じにした。

【００３８】なお、本実施の形態に示す３次元モデル生
成装置では、ステップｓ０からステップｓ２までのステ
ップを省略して、別の装置でこれらのステップの処理を
行ない、２次元点列とそれに対応する奥行き情報とカメ
ラパラメータを入力するように構成してもよい。この場
合図１に示される撮像部１，奥行き情報取得部２，指示
部３，表示部５を省いて装置を構成することができる。

【００３９】［ステップｓ３］カメラパラメータが生成
部４に入力されると、指示部３で入力された２次元線分
間のトポロジーの抽出を行なう。２次元線分間のトポロ
ジーとは、１つの２次元線分が他の２次元線分と結びつ
いている関係をいい、トポロジーの抽出により２次元線
分が交差する座標が求められる。

【００４０】図４に示すｓ個の２次元線分が指示部３で
入力された場合の２次元線分間のトポロジーの抽出につ
いて説明する。図４に表わされている線分（Ｌ１〜Ｌ
ｓ）を構成する座標から同一の座標を抽出し、それを記
憶部６に記憶する。この抽出された座標が線分が交差す
る座標を示す。たとえば、線分Ｌ１を構成する座標（Ｘ
₁₁，Ｙ₁₁）と線分Ｌ３を構成する座標（Ｘ₃₂，Ｙ₃₂）と
が同一の座標（５，２８７）であるならば、（５，２８
７）が記憶部６に記憶される。

【００４１】同様にして、線分（Ｌ１〜Ｌｓ）を構成す
るすべての座標について、同一性が調べられ、同一の座
標が記憶部６に記憶される。

【００４２】２次元線分間のトポロジーの抽出結果は、
次に説明する２次元線分のサンプリングに用いられる。

【００４３】［ステップｓ４］２次元線分間のトポロジ
ーの抽出が行なわれると、次に２次元線分のサンプリン
グを行なう。２次元線分のサンプリングは、指示部３で
入力された２次元線分を構成する座標を間引きする処理
である。サンプリングにより２次元線分を構成する座標
の数を減らすことができ、後の処理の計算負荷を減らす
ことができる。特に、２次元線分が直線である場合に有
効である。もちろんこの処理をしないようにしてもよ
い。

【００４４】２次元線分のサンプリングは、指示部３で
入力された２次元線分について、２次元線分を構成する
座標のうち始点座標と終点座標と記憶部６に記憶されて
いる座標とが優先してサンプリングされる。記憶部６に
記憶されている座標は、２次元線分が交差する座標を示
す。その他の座標については、サンプリングされた座標
からサンプリング幅の範囲外にある座標がサンプリング
される。たとえば、２次元線分Ｌ１については、まず始
点座標Ｐ１（Ｘ₁₁，Ｙ₁₁）がサンプリングされ、次の座
標Ｐ２（Ｘ₁₂，Ｙ₁₂）が座標Ｐ１（Ｘ₁₁，Ｙ₁₁）からど
れだけ離れているかが判断される。今、サンプリング幅
を縦方向と横方向ともに２とした場合、座標Ｐ１
（Ｘ₁₁，Ｙ₁₁）と座標Ｐ２（Ｘ₁₂，Ｙ₁₂）が縦方向と横
方向ともに２以上離れていれば（｜Ｘ₁₂−Ｘ₁₁｜≧２
ＡＮＤ ｜Ｙ₁₂−Ｙ₁₁｜≧２）、座標Ｐ２（Ｘ₁₂，
Ｙ₁₂）がサンプリングされて、次の座標Ｐ３（Ｘ₁₃，Ｙ
₁₃）が座標Ｐ２（Ｘ₁₂，Ｙ₁₂）とどれだけ離れているか
が判断される。

【００４５】座標Ｐ１（Ｘ₁₁，Ｙ₁₁）と座標Ｐ２
（Ｘ₁₂，Ｙ₁₂）が縦方向と横方向ともに２以上離れてい
なければ（｜Ｘ₁₂−Ｘ₁₁｜＜２ ＯＲ ｜Ｙ₁₂−Ｙ₁₁｜
＜２）、座標Ｐ２（Ｘ₁₂，Ｙ₁₂）はサンプリングされ
ず、次の座標Ｐ３（Ｘ₁₃，Ｙ₁₃）が座標Ｐ１（Ｘ₁₁，Ｙ
₁₁）とどれだけ離れているかが判断される。

【００４６】この処理が終点座標Ｐｒ（Ｘ_1r，Ｙ_1r）ま
で繰返される。ただし、記憶部６に記憶されている座標
と終点座標は、サンプリング幅の範囲外にあるか否かに
かかわらず必ずサンプリングされる。以下説明を簡単に
するためすべての座標がサンプリングされたものとす
る。

【００４７】［ステップｓ５］次に、２次元座標に対す
るＺｓの値を求める。２次元線分のサンプリング（ステ
ップｓ４）でサンプリングされた座標に対応する画像の
奥行き情報Ｚｓが、奥行き情報の配列（図３）から求め
られる。たとえばサンプリングされた座標が（ｉ，ｊ）
である場合のＺｓはＺ_ijとなる。

【００４８】［ステップｓ６］次に３次元の線分の生成
を行なう。３次元線分の生成は、２次元線分を構成する
座標と画像の奥行き情報とから正規化座標を求める処理
と、正規化座標をモデリング座標に変換する処理とから
なる。正規化座標を求める処理では、２次元線分を構成
する座標（Ｘ_d ，Ｙ_d ）のＸ座標とＹ座標を−１．０以
上１．０以下の範囲に正規化することにより、正規化座
標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を求める。座標Ｘ_d の正規化座
標Ｘｓは次の（１）式で、座標Ｙ_d の正規化座標Ｙｓは
次の（２）式で求められる。ただし、Ｘ_dmaxおよびＹ
_dmaxは、Ｘ_d およびＹ_d がとり得る最大値をいう。本実
施の形態の場合ｎ×ｍの画素の配列であるからＸ_dmax＝
ｍ，Ｙ_dmax＝ｎとなる。Ｚｎの範囲は（３）式で示され
る。

【００４９】

【数１】

【００５０】次に、正規化座標をモデリング座標に変換
する処理を行なう。正規化座標とモデリング座標との関
係から次の（４）（５）（６）式が導かれる。

【００５１】

【数２】

【００５２】（４）（５）（６）式を変形して次の式が
求められる。

【００５３】

【数３】

【００５４】（７）（８）（９）式により、正規化座標
（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）をモデリング座標（Ｘｖ，Ｙｖ，
Ｚｖ）に変換する。ただし、ｄ，ｆ，ｈは上述のカメラ
パラメータである。また、（７）（８）（９）式が成立
するためには、前方面１１と後方面１２とが同一平面上
になく（ｄ≠ｆ）、かつモデリング座標の原点を含まな
いこと（ｄ≠０ ＡＮＤ ｆ≠０）が条件となる。

【００５５】この正規化座標を求める処理とモデリング
座標に変換する処理とを、２次元線分のサンプリング
（ステップｓ４）でサンプリングされた座標すべてにつ
いて行なえば、図６に示すごとく３次元線分ごとに各線
分を構成する３次元座標と３次元座標間のトポロジーが
得られる。そして処理の結果を記憶部６に記憶する。

【００５６】次に上述の処理の具体例について説明す
る。図７にディジタルカメラで撮像した対象物が、液晶
ディスプレイに表示されている場合を示す。図８は奥行
き情報取得部で取得した奥行き情報の配列を示し、各枠
が画素に対応している。液晶ディスプレイ上には透明な
デジタイザが設けられており、ペンで指示すると液晶デ
ィスプレイのどの画素が指示されたのかがわかるように
なっている。図９にディスプレイに表示されている対象
物の特徴点を操作者がペンでなぞった場合を示す。Ｌ１
〜Ｌ９は対象物の特徴となる線分を示す。本実施の形態
では線分ごとにデジタイザ上をペンでなぞったので、ペ
ンをデジタイザ上に当てた時点で始点信号と指示座標
が、移動した時点で指示座標が、離した時点で終点信号
と指示座標が線分ごとに出される。これによりデジタイ
ザからペンで指示した画素に対応する座標が指示した順
番で指示部３から生成部４に送られる。

【００５７】次にカメラパラメータがディジタルカメラ
から生成部４に送られる。ここではカメラパラメータを
ｄ＝１０．０，ｆ＝２０．０，ｈ＝５．０とした。

【００５８】生成部４では受信した座標をもとに２次元
線分のトポロジーの抽出が行なわれ、同じ座標、すなわ
ち線分が交差する座標が記憶部６に記憶された後、サン
プリングが行なわれる。ここではサンプリング幅を縦方
向、横方向ともに２としてある。サンプリングの結果サ
ンプルされたサンプル座標と線分との関係を図１０に示
す。

【００５９】また、サンプリングされた座標がデバイス
座標のどの点に位置するかをサンプリングされた座標に
識別番号Ｃ１〜Ｃ１６を付して図１１に示す。また、サ
ンプリングされた座標に識別番号Ｃ１〜Ｃ１６を付して
Ｘ座標Ｘ_d およびＹ座標Ｙ_dを図１２に示す。

【００６０】次にサンプリング座標に対応する奥行き情
報Ｚｓを奥行き情報の配列（図８）より求める。そして
正規化座標を求める処理が行なわれる。図１２に示すサ
ンプリングされた座標のデバイス座標（Ｘ_d ，Ｙ_d ）を
（１）（２）式により正規化して、図１３に示す正規化
座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を求める。ここでは画素配列
は１０×１０であるのでＸ_dmax＝１０，Ｙ_dmax＝１０で
ある。

【００６１】そして、正規化座標を（７）（８）（９）
式によりモデリング座標に変換する。その結果を図１４
に示す。求められたモデリング座標（Ｃ１〜Ｃ１６）と
線分（Ｌ１〜Ｌ９）との関係は図１５に示すごとくであ
る。

【００６２】このようにしてカメラで撮像した２次元の
画像で、抽出したい３次元物体の輪郭線を描くことで、
特徴点の抽出が容易となり、さらに抽出された特徴点と
奥行き情報とから３次元のモデルを容易に作成すること
が可能となる。

【００６３】なお、本実施の形態では指示部３で線分が
入力される場合について説明したが、点や曲線などの２
次元情報として入力される場合であれば同様に適用でき
ることはいうまでもない。

【００６４】また、本実施の形態においては、図１の構
成を有する３次元モデル生成装置としたが、図２に示さ
れる処理をコンピュータに実行させることができるプロ
グラムを記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピィディスク
など）に記録させ、コンピュータにより実行させるよう
にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のひとつにおける３次元モ
デル生成装置の機能構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態のひとつにおける３次元モ
デル生成の処理の流れを示すフロー図である。

【図３】本発明の実施の形態のひとつにおける奥行き情
報の配列を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態のひとつにおける２次元線
分と線分を構成する座標との関係を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態のひとつにおけるモデリン
グ座標系とカメラパラメータの関係を説明するための図
である。

【図６】本発明の実施の形態のひとつにおける３次元線
分と線分を構成する座標との関係を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態のひとつにおける撮像した
画像を液晶ディスプレイに表示した状態を示す図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態のひとつにおける奥行き情
報の配列と指示線分との関係を説明するための図であ
る。

【図９】本発明の実施の形態のひとつにおける特徴点を
ペンで指示した状態を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態のひとつにおける線分と
サンプリング座標との関係を示す図である。

【図１１】本発明の実施の形態のひとつにおけるデバイ
ス座標におけるサンプリング座標の位置を示す図であ
る。

【図１２】本発明の実施の形態のひとつにおけるサンプ
リング座標を示す図である。

【図１３】本発明の実施の形態のひとつにおける正規化
された座標を示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態のひとつにおけるモデリ
ング座標への変換結果を示す図である。

【図１５】本発明の実施の形態のひとつにおける線分と
モデリング座標との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 撮像部 ２ 奥行き情報取得部 ３ 指示部 ４ 生成部 ５ 表示部 ６ 記憶部 １１ 前方面，投像面 １２ 後方面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物を非接触で測定して３次元モデル
   を生成する３次元モデル生成装置であって、 デバイス座標系に操作者によって描かれた２次元点列と
   前記２次元点列に対応する奥行き情報とから３次元モデ
   ルを生成することを特徴とする、３次元モデル生成装
   置。
2. 【請求項２】 前記３次元モデルの生成は、 前記２次元点列と前記２次元点列に対応する奥行き情報
   とから前記点列の正規化座標を算出する第１の算出手段
   と、 前記算出された正規化座標からモデリング座標を算出す
   る第２の算出手段とによりなされる請求項１に記載の３
   次元モデル生成装置。
3. 【請求項３】 ３次元モデルの対象物を撮像する撮像部
   と、 前記撮像部で撮像された画像をデバイス座標系に表示す
   るための表示部と、 操作者が前記デバイス座標系に表示された画像に対して
   ２次元点列を指示するための指示部と、 前記指示された２次元点列に対応する奥行き情報を取得
   する奥行き情報取得部とをさらに備えた請求項１または
   ２に記載の３次元モデル生成装置。
4. 【請求項４】 前記２次元点列のトポロジーを抽出する
   第１の抽出手段と、 前記抽出された２次元点列のトポロジーに基づき３次元
   点列のトポロジーを抽出する第２の抽出手段とをさらに
   備えた請求項１から３のいずれかに記載の３次元モデル
   生成装置。
5. 【請求項５】 デバイス座標系に操作者によって描かれ
   た２次元点列を入力するステップと、 前記２次元点列に対応する奥行き情報を入力するステッ
   プと、 前記２次元点列と前記奥行き情報とから３次元モデルを
   生成するステップとをコンピュータに実行させるプログ
   ラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
6. 【請求項６】 デバイス座標系に操作者によって描かれ
   た２次元点列を入力するステップと、 前記２次元点列に対応する奥行き情報を入力するステッ
   プと、 前記２次元点列のトポロジーを抽出するステップと、 前記２次元点列と前記奥行き情報とからモデリング座標
   を算出するステップと、 前記抽出された２次元点列のトポロジーに基づき３次元
   点列のトポロジーを抽出するステップと、 前記算出されたモデリング座標と前記抽出された３次元
   点列のトポロジーとから３次元モデルを生成するステッ
   プとをコンピュータに実行させるプログラムを記録した
   コンピュータ読取可能な記録媒体。