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技術 補装具装着部形状取得方法及び補装具装着部形状取得システム

出願人 凸版印刷株式会社
発明者 運天弘樹渡邉隆史酒井修二安藤真石井達也
出願日 2016年10月4日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2016-196299
公開日 2018年4月12日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2018-057532
状態 特許登録済
技術分野 整形外科、看護、避妊 補綴
主要キーワード 位置検出用マーカ 一枚おき TL形式 位置合わせ用マーカ 陽性モデル 装着過程 撮像過程 撮像画像群
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (18)

課題

補装具を装着する部位の陽性モデルとして3次元形状モデルを生成する際、患者に対して負担を与えず、かつ精度の高い3次元形状モデルを取得する補装具装着部形状取得方法を提供する。

解決手段

本発明の補装具装着部形状取得方法は、補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、不規則模様が表面に設けられた装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類2を装着する装着過程と、計測用衣類の外周面に沿う、装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で、撮像方向から視認される計測用衣類の全体が含まれる撮像画像を、単眼撮像装置3により複数枚撮像する撮像過程と、模様を用いて、複数の撮像画像間の対応する画素マッチングを行なうことで装着部の3次元形状を生成する生成過程とを含む。

概要

背景

身体上の機能障害を補うために、運動機能障害がある部位に対して装着し、その部位の機能を補う補装具が用いられている。この補装具は、身体の障害の部位あるいはけがをした部位の運動機能が十分でない場合に、その部位の運動機能の補助運動に伴う負荷による痛みの軽減あるいは治療における部位の固定を行なう。
この補装具を作成する際、利用する人間の装着における違和感、あるいは擦れなどを低減して装着感を向上させるため、装着する人間毎に、補装具を装着する部位の形状に、作成する補装具の形状を対応させる(フィットさせる)必要がある。
このため、通常は、補装具を装着する部位の形状の型(陽性モデル)を取り、この陽性モデルに対応させて補装具を作成している(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。

概要

補装具を装着する部位の陽性モデルとして3次元形状モデルを生成する際、患者に対して負担を与えず、かつ精度の高い3次元形状モデルを取得する補装具装着部形状取得方法を提供する。本発明の補装具装着部形状取得方法は、補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、不規則模様が表面に設けられた装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類2を装着する装着過程と、計測用衣類の外周面に沿う、装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で、撮像方向から視認される計測用衣類の全体が含まれる撮像画像を、単眼撮像装置3により複数枚撮像する撮像過程と、模様を用いて、複数の撮像画像間の対応する画素マッチングを行なうことで装着部の3次元形状を生成する生成過程とを含む。

目的

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、補装具を装着する身体における装着部の陽性モデル(以下、3次元形状モデル)を生成する際、患者に対する負担を低減し、かつ精度の高い3次元形状モデルを取得する補装具装着部形状取得方法及び補装具装着部形状取得システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、不規則模様が表面に設けられた前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着する装着過程と、計測用衣類の外周面に沿う、前記装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる撮像画像を、単眼撮像装置により複数枚撮像する撮像過程と、前記模様を用いて、複数の前記撮像画像間の対応する画素マッチングを行なうことで前記装着部の3次元形状を生成する生成過程とを含むことを特徴とする補装具装着部形状取得方法。

請求項2

前記撮像過程において、前記撮像画像の各々の撮像間隔を一定として撮像することを特徴とする請求項1に記載の補装具装着部形状取得方法。

請求項3

前記計測用衣類に対してスケール推定用のマーカを設け、当該マーカにより前記3次元形状の寸法を前記装着部の寸法に一致させるスケール過程をさらに含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の補装具装着部形状取得方法。

請求項4

前記撮像過程において、前記円弧が含まれる、前記装着部を中心とした円周において、前記装着部と前記撮像装置との間に障害物が存在する場合、前記障害物が撮像画像に含まれる円弧の範囲での撮像を行なわず、前記障害物が撮像画像に含まれない円弧の範囲での撮像を行ない、前記生成過程において、一定の撮像間隔で連続して撮像された円弧毎の撮像画像からそれぞれ分割3次元形状を生成し、分割3次元形状を合成して前記3次元形状を生成することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の補装具装着部形状取得方法。

請求項5

前記撮像過程において、前記障害物が撮像画像に含まれない円弧の範囲での撮像した際、それぞれの円弧上で撮像した撮像画像から生成した分割3次元形状の各々が重なる領域に対応する、前記計測用衣類の位置に対して位置合わせのための位置合わせ用マーカを設け、前記生成過程において、前記分割3次元形状の各々における前記位置合わせ用マーカを用いて、前記分割3次元形状それぞれを合成して前記3次元形状を生成することを特徴とする請求項4に記載の補装具装着部形状取得方法。

請求項6

前記撮像画像の解像度を低減させ、前記3次元形状を確認するプレビュー表示を行なう過程をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の補装具装着部形状取得方法。

請求項7

補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、不規則な模様が表面に設けられた前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着した前記装着部の外周面に沿う、当該装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で撮像された、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる撮像画像において、単眼の撮像装置により撮像した複数枚の撮像画像間の対応する画素のマッチングを前記模様を用いて、前記装着部の形状を示す3次元空間における点群を生成するマッチング処理部と、前記マッチング処理部がマッチングにより生成した点群をポリゴンメッシュに変換し、前記装着部の3次元形状を生成する3次元形状生成部とを備えることを特徴とする補装具装着部形状取得システム

技術分野

0001

本発明は、身体上の所定の部位の機能障害を補うため、機能障害がある部位に装着する補装具を作成する際に、装着部の3次元形状を取得する補装具装着部形状取得方法及び補装具装着部形状取得システムに関する。

背景技術

0002

身体上の機能障害を補うために、運動機能障害がある部位に対して装着し、その部位の機能を補う補装具が用いられている。この補装具は、身体の障害の部位あるいはけがをした部位の運動機能が十分でない場合に、その部位の運動機能の補助運動に伴う負荷による痛みの軽減あるいは治療における部位の固定を行なう。
この補装具を作成する際、利用する人間の装着における違和感、あるいは擦れなどを低減して装着感を向上させるため、装着する人間毎に、補装具を装着する部位の形状に、作成する補装具の形状を対応させる(フィットさせる)必要がある。
このため、通常は、補装具を装着する部位の形状の型(陽性モデル)を取り、この陽性モデルに対応させて補装具を作成している(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。

先行技術

0003

株式会社 啓義肢材料販売所ホームページ、[online]、プラスチック製短下肢装具製作について、[平成28年9月12日検索]、インターネット<http://www.po.kioa.co.jp/about/pura_tankashi_sougu.html>
株式会社 早川義肢製作所ホームページ、[online]、プラスチック製短下肢装具のできるまで、[平成28年9月12日検索]、インターネット<http://www4.plala.or.jp/hpomf/link2.html>

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、非特許文献1及び非特許文献2に記載された補装具を装着する部位の形状の取得方法において、この部位の陽性モデルを生成する前に、部位の陰性モデルを生成する必要がある。この陰性モデルは、補装具を装着する部位に対してギブス巻き付けて、このギブスを固化させて作成する。このため、ギブスが固化するまでの間、対応する部位を動かすことができず、固化状況によっては拘束時間が長くなり、患者には肉体的及び精神的に大きな負担となる。特に、怪我をした部位においては、安静にすべきところ、ギブスを装着するための姿勢を維持するための負担が大きい。
また、陰性モデルは、ギブスが固化した後、部位から取り外す際にギブスを切断するため、実際の部位の形状と誤差を有することとなり、正確な陽性モデルを生成できない場合がある。

0005

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、補装具を装着する身体における装着部の陽性モデル(以下、3次元形状モデル)を生成する際、患者に対する負担を低減し、かつ精度の高い3次元形状モデルを取得する補装具装着部形状取得方法及び補装具装着部形状取得システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上述した課題を解決するために、本発明の補装具装着部形状取得方法は、補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、不規則模様が表面に設けられた前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着する装着過程と、計測用衣類の外周面に沿う、前記装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で撮像された、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる前記撮像画像を、単眼撮像装置により複数枚撮像する撮像過程と、前記模様を用いて、複数の前記撮像画像間の対応する画素マッチングを行なうことで前記装着部の3次元形状を生成する生成過程とを含むことを特徴とする。

0007

本発明の補装具装着部形状取得方法は、前記撮像過程において、前記撮像画像の各々の撮像間隔を一定として撮像することを特徴とする。

0008

本発明の補装具装着部形状取得方法は、前記計測用衣類に対してスケール推定用のマーカを設け、当該マーカにより前記3次元形状の寸法を前記装着部の寸法に一致させるスケール過程をさらに含むことを特徴とする。

0009

本発明の補装具装着部形状取得方法は、前記撮像過程において、前記円弧が含まれる、前記装着部を中心とした円周において、前記装着部と前記撮像装置との間に障害物が存在する場合、前記障害物が撮像画像に含まれる円弧の範囲での撮像を行なわず、前記障害物が撮像画像に含まれない円弧の範囲での撮像を行ない、前記生成過程において、一定の撮像間隔で連続して撮像された円弧毎の撮像画像からそれぞれ分割3次元形状を生成し、分割3次元形状を合成して前記3次元形状を生成することを特徴とする。

0010

本発明の補装具装着部形状取得方法は、前記撮像画像の解像度を低減させ、前記3次元形状を確認するプレビュー表示を行なう過程をさらに含むことを特徴とする。

0011

本発明の補装具装着部形状取得システムは、補装具を装着する身体の装着部の範囲を覆い、不規則な模様が表面に設けられた前記装着部に密着して当該装着部の形状を反映する計測用衣類を装着した前記装着部の外周面に沿う、当該装着部を中心とした円弧上における異なる位置の各々で撮像された、撮像方向から視認される前記計測用衣類の全体が含まれる撮像画像において、単眼の撮像装置により撮像した複数枚の撮像画像間の対応する画素のマッチングを前記模様を用いて、前記装着部の形状を示す3次元空間における点群を生成するマッチング処理部と、前記マッチング処理部がマッチングにより生成した点群をポリゴンメッシュに変換し、前記装着部の3次元形状を生成する3次元形状生成部とを備えることを特徴とする。

発明の効果

0012

以上説明したように、本発明によれば、補装具を装着する身体における装着部の3次元形状モデルを生成する際、患者に対する負担を低減し、かつ精度の高い3次元形状モデルを取得する補装具装着部形状取得方法及び補装具装着部形状取得システムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の第1の実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。
補装具装着部形状取得システムにおいて、撮像装置3の撮像対象である装着部に着用する計測用衣類の一例を示している。
装着部に装着された計測用衣類2の撮像画像の撮像を説明する図である。
本発明の第1の実施形態による補装具装着部形状取得システムに用いる撮像画像を撮像する動作例を示すフローチャートである。
本発明の第1の実施形態による補装具装着部形状取得システムの装着部の3次元形状の生成処理の動作例を示すフローチャートである。
本発明の第2の実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。
第2の実施形態におけるプレビュー用3次元形状を用いた撮像画像の確認処理の動作例を示すフローチャートである。
本発明の第3の実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。
補装具装着部形状取得システムにおいて、撮像装置3の撮像対象である装着部に装着する計測用衣類の一例を示している。
障害物がある場合における装着部に装着された計測用衣類2の撮像画像の撮像を説明する図である。
本発明の第3の実施形態による補装具装着部形状取得システムに用いる撮像画像を撮像する動作例を示すフローチャートである。
障害物800の存在により、円弧451上及び円弧452上の各々で分割して計測用衣類2を撮像する際におけるスケール設定用マーカ2A及び位置合わせ用マーカ2Bの取り付けを説明する図である。
本発明の第3の実施形態による補装具装着部形状取得システムの装着部の3次元形状の生成処理の動作例を示すフローチャートである。
第1分割点群及び第2分割点群の各々の合成に用いる位置合わせ用マーカについて説明する図である。
本発明の第4の実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。
第4の実施形態におけるプレビュー用3次元形状を用いた撮像画像の確認処理の動作例を示すフローチャートである。
計測用衣類2に付加するASISの位置を示す位置検出用マーカ2Cの説明である。

実施例

0014

<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。図1において、補装具装着部形状取得システム1は、補装具装着部形状取得装置10と、計測用衣類2とを含んでいる。
補装具装着部形状取得装置10は、制御部11、カメラパラメータ推定部12、マッチング処理部13、スケール設定部14、3次元形状生成部15及び記憶部16の各々を備えている。

0015

計測用衣類2は、補装具を装着する患者の身体における補装具装着部(以下、装着部とする)に着用する衣類である。この計測用衣類2については後述する。スケール設定用マーカ2Aは、計測用衣類2に付加されており、3次元形状の寸法のスケールを実際の寸法のスケールに合わせるために用いる。
制御部11は、撮像装置3から、この撮像装置3が撮像した撮像画像のデータを入力し、記憶部16に対して書き込んで記憶させる。撮像装置3は、スマートフォンなどを含むカメラ機能を有する携帯端末、あるいは単眼のデジタルカメラなどである。

0016

また、制御部11が撮像装置3から撮像画像を読み込むのではなく、撮像装置3が有線あるいは無線により制御部11に接続され、撮像画像を撮像する毎に制御部11に対して時系列に送信するアプリケーションインストールされた構成としても良い。デジタルカメラの場合には、一旦撮像画像をパーソナルコンピュータなどの端末装置に読み込んで、制御部11に対して時系列に送信する構成としても良い。この場合、デジタルカメラと端末装置との組合わせが本実施形態における撮像装置3の構成となる。また、端末装置には、予め、制御部11に対して時系列に送信するアプリケーションがインストールされている。

0017

図2は、補装具装着部形状取得システムにおいて、撮像装置3の撮像対象である装着部に着用する計測用衣類の一例を示している。図2においては、計測用衣類の一例として、腰部を装着部250とする補装具としてのコルセットを作成する際の計測用衣類2を示している。計測用衣類2は、細かい(本実施形態においては、3次元空間における3次元形状を示す点群を生成する撮像画像間のマッチング処理を可能とする大きさの)不規則な(計測用衣類2の表面全体において同一な形状の繰り返しがない)模様101と、取得する3次元形状に影響を与えない程度の高低を有する凹凸102とが設けられている。この模様101と凹凸102とにより、3次元空間における3次元形状を示す点群を生成する際、各点の3次元空間における座標値を求めるための、複数の撮像画像間における画素(ピクセル)のマッチング処理が行なわれる。計測用衣類2の細かい模様101とは、撮像画像間におけるマッチングを行なった際に、マッチングをより行ない易くする目的で用いられ、撮像画像における凹凸102とともに特徴点を形成するために用いられる。

0018

図2に示すように、計測用衣類2は患者200の装着部250の形状が明確に撮像できるように、できるだけ薄い材質で形成され、装着部250に密着して、この装着部の形状が反映される構成となっている。
また、スケール設定用マーカ2Aは、計測用衣類2に付加される点群から容易に抽出できるように、計測用衣類2の模様に用いている色に対して補色となる色を用いて、視認し易く作成されている。ここで、スケール設定用マーカ2Aにおける特徴点となるマーカのピッチの寸法が数cm、例えば5cmとして設定されており(既知の値として示されており)、この間に3次元空間における点群間の距離のスケールを、実際の寸法のスケールに合わせるために用いられる。

0019

図3は、装着部に装着された計測用衣類2の撮像画像の撮像を説明する図である。図3は、図2線分A−Aの線視断面を示している。患者200の装着部250の断面に対して垂直であり、かつ断面の中心を通る軸線500を中心軸とした円400上を、撮像装置3を移動させつつ、計測用衣類の外周面に沿うように撮像画像の撮像を行なう。また、撮像する円400上の各撮像位置の撮像方向から視認できる計測用衣類2の全体が撮像画像に含まれるように撮像を行なう。この撮像は、単眼の撮像装置3を1台用いて行なう。

0020

このとき、撮像装置3による撮像は、円400上において、できる限り一定の間隔(一定距離離れた撮像間隔)で行なう。例えば、移動を一定の速度で撮像装置3を円400上で移動させ、連射あるいは動画により撮像を行ない、撮像枚数あるいは撮影時間が一定になるようにすることで、各撮像画像を一定の間隔で撮像する。ここで、動画の場合、各撮像画像にモーションブラーが発生しない移動の速度を実験で求めておくことが必要である。

0021

図1戻り、制御部11は、撮像装置3から、撮像装置3が撮像した撮像画像の各々を読み込み、記憶部16に書き込んで記憶させる。
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16に記憶されている撮像画像の各々を読み出しSFM(Structure from Motion)の手法を用いて、撮像装置3のカメラパラメータ(外部パラメータ内部パラメータとを含む)と、それぞれの撮像画像が撮像された撮像装置3の移動前後の位置及び撮像方向とを推定する。カメラパラメータ推定部12は、例えば、撮像画像間の対応する模様及び凹凸における特徴点を抽出し、それぞれの特徴量により特徴点の対応付けを行なうことにより、3次元空間における移動前後の相対的な位置及び撮像方向とを推定する。

0022

マッチング処理部13は、撮像画像の各々が撮像された位置及び撮像方向とに基づき、撮像画像間の画素のテンプレートマッチングを行ない、計測用衣類2の3次元形状、すなわち装着部の3次元形状を示す3次元空間における点群を生成する。上記マッチングは、SAD(sum of absolute difference)、SSD(sum of squared difference)、NCC(normalized cross-correlation)あるいはZNCC(zero-means normalized cross-correlation)を用いて行う。

0023

スケール設定部14は、3次元空間における点群からスケール設定用マーカ2Aに対応する点群を抽出し、スケール設定用マーカ2Aの示す既知の寸法に合わせて、3次元形状を示す点群の各々の点の座標値のスケールを実際の寸法のスケールに対応させる。
3次元形状生成部15は、スケール設定部14が実際の寸法のスケールに合わせた点群をポリゴンメッシュ化することにより、装着部の3次元形状を生成する。3次元形状生成部15は、生成した装着部の3次元形状(陽性モデル)を記憶部16に書き込んで記憶させる。

0024

また、制御部11は、撮像装置3から読み込む撮像画像を間引きし、撮像画像の枚数が多い場合、3次元形状の生成の負荷(特にマッチング処理部13の負荷)を低減するため、例えば一枚おきに入力して記憶部16に書き込んで記憶させる構成としても良い。例えば制御部11は、40枚の撮像画像が時系列に入力される場合、一枚ごとに一枚を間引き、40枚を20枚として、記憶部16に対して書き込んで記憶させる。
また、制御部11は、3次元形状の生成の負荷(特にマッチング処理部13の負荷)を低減するため、記憶部16に記憶されている撮像画像の各々の解像度を低減する構成としても良い。ここで、解像度の低減は、例えば4画素の画素値を平均化して、新たに1画素とする処理を行なうことにより実現する。

0025

図4は、本発明の第1の実施形態による補装具装着部形状取得システムに用いる撮像画像を撮像する動作例を示すフローチャートである。
テップS101:
計測者は、患者に対して、補装具を装着させる装着部に対して、補装具が装着される領域全てが覆われて、覆われた装着部に密着するように、計測用衣類2にしわが寄らない状態で着用させる。

0026

ステップS102:
計測者は、装着部に着用させた計測用衣類2に対して、全体が露出される状態でスケール設定用マーカ2Aを付加する。

0027

ステップS103:
計測者は、図3に示すように、円400上を所定の速度で移動させつつ、連射を行なうことにより、撮像装置3により患者の装着部に着用させた計測用衣類2の撮像画像を、異なる撮像位置及び撮像方向から撮像する。例えば、計測者はカメラを円400上を移動させて、所定の一定の間隔において40枚の撮像画像を撮像する。

0028

図5は、本発明の第1の実施形態による補装具装着部形状取得システムの装着部の3次元形状の生成処理の動作例を示すフローチャートである。
ステップS201:
制御部11は、撮像装置3から、撮像装置3が計測用衣類2を時系列に撮像した撮像画像を順次読み込み、記憶部16に対して書き込んで記憶させる。このとき、制御部11に対して、撮像装置3から供給される撮像画像を間引きして、撮像画像の枚数を低減させて記憶部16に対して時系列に書き込んで記憶させても良い。

0029

ステップS202:
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16に記憶されている撮像画像を時系列の順番読出し、SFMの手法を用いて、撮像装置3のカメラパラメータと、それぞれの撮像画像が撮像された際の撮像装置3の移動前後の撮像位置及び撮像方向とを推定する。
そして、カメラパラメータ推定部12は、カメラパラメータ推定部12が推定した撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを記憶部16に対して書き込んで記憶させる。

0030

ステップS203:
マッチング処理部13は、時系列に撮像された撮像画像と、撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを、記憶部16から順次読み出す。
マッチング処理部13は、撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを用いた撮像画像間のテンプレートマッチングにより、3次元空間における装着部全体の3次元形状を示す点群を生成する。
そして、マッチング処理部13は、生成した点群を記憶部16に対して書き込んで記憶させる。

0031

ステップS204:
スケール設定部14は、記憶部16からマッチング処理部13が生成した点群を読み出し、この点群からスケール設定用マーカ2Aに対応する点群を抽出し、マーク間の既知の寸法に対応して、3次元空間における3次元形状を示す点群の各点間の距離を実際の寸法のスケールに合わせる。
そして、スケール設定部14は、スケールを設定した点群を記憶部16に対して書き込んで記憶させる。

0032

ステップS205:
3次元形状生成部15は、記憶部16からスケールが設定された点群を読み出し、点群の各点を用いてポリゴンメッシュ化する。
そして、3次元形状生成部15は、点群からポリゴンメッシュを生成することにより、スムーズな装着部の3次元形状を生成する。この生成された3次元形状が、補装具を作成する際に用いられる陽性モデルとして用いられる。
この後、例えば、3次元プリンタなどに対し、この3次元形状のデータを供給することにより、補装具を作成することになる。

0033

上述したように、本実施形態によれば、補装具を装着する装着部に対して計測用衣類を着用させて撮像画像を撮像して、撮像された撮像画像から装着部の陽性モデルを取得するため、従来のように、患者の補装具の装着部の陽性モデルを取得する際、装着部にギブスを取り付けて、固化するまでの長い時間にわたって患者を拘束する必要がなく、患者に与える肉体的および精神的な負担(負荷)を大きく低減させることができる。
また、本実施形態によれば、装着部における計測用衣類の撮像画像から陽性モデルを生成するため、従来のように、陽性モデルを生成するためのギブス(陰性モデル)が固化した後、部位から取り外す際にギブスを切断することによる実際の部位の形状と誤差の発生を抑制することが可能となり、装着部の正確な陽性モデルを生成できる。

0034

また、本実施形態においては、制御部11が撮像装置3から供給される撮像画像の間引きを行なっていたが、撮像装置3にインストールしているアプリケーションが、補装具装着部形状取得装置10に対して出力する画像の間引き処理を行なう構成としても良い。これにより、本実施形態における撮像画像を、撮像装置3から制御部11へ転送する転送速度を向上させ、転送にかかる時間を低減することができる。
さらに、本実施形態においては、制御部11が撮像装置3から供給される撮像画像の各々の画素の平均化を行ない解像度の低減を行なっていたが、撮像装置3にインストールしているアプリケーションが解像度の低減を行なう解像度低減処理部として機能する構成としてもよい。この構成の場合、制御部11から撮像画像を送信する制御信号が供給された場合、上記解像度低減処理部が撮像画像の画素の平均化を行ない解像度を低減させ、制御部11に対して供給する。

0035

<第2の実施形態>
以下、本発明の第2の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。図6は、本発明の一実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。図6において、補装具装着部形状取得システム1Aは、補装具装着部形状取得装置10Aと、計測用衣類2とを含んでいる。
補装具装着部形状取得装置10Aは、制御部11、カメラパラメータ推定部12、マッチング処理部13、スケール設定部14、3次元形状生成部15、記憶部16及びプレビュー確認処理部17の各々を備えている。図6においては、第1の実施形態と同様の構成に対しては同一の符号を付してある。以下、第1の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。

0036

補装具装着部形状取得装置10Aは、第1の実施形態の補装具装着部形状取得装置10に対してプレビュー確認処理部17が付加されている。
プレビュー確認処理部17は、陽性モデルとしての3次元形状を作成するための撮像画像が得られているか否かの確認処理を行なう。特に、スケールの設定ができないと陽性モデルが完成されないため、スケール設定用マーカ2Aに対応する画像が撮像画像に含まれているか否かを確認する。
図7は、第2の実施形態におけるプレビュー用3次元形状を用いた撮像画像の確認処理の動作例を示すフローチャートである。

0037

ステップS301:
プレビュー確認処理部17は、制御部11に対して記憶部16に記憶されている撮像画像の解像度の低減を指示する。これにより、制御部11は、記憶部16から撮像画像を読み出し、例えば、4×4の16個の画素の平均値を取得して、各撮像画像の解像度を1/16に低減して低解像度画像を生成する。
そして、制御部11は、プレビュー用3次元形状の作成に用いるため、生成した低解像度画像を、この低解像度画像を生成した撮像画像を読み出す際の時系列の順番に対応させて記憶部16に対して書き込んで記憶させる。

0038

ステップS302:
プレビュー確認処理部17は、カメラパラメータ推定部12に対して、低解像度画像を用いて、撮像装置3のカメラパラメータと、低解像度画像の各々の撮像位置及び撮像方向との推定を指示する。
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16から低解像度画像を時系列の順番に読み出し、第1の実施形態の場合と同様に、撮像装置3のカメラパラメータと、低解像度画像の各々の撮像位置及び撮像方向をSFMの手法により推定する。

0039

ステップS303:
プレビュー確認処理部17は、マッチング処理部13に対して、制御部11が生成した低解像度画像を用いた、プレビュー用3次元形状を示す点群の生成を指示する。
マッチング処理部13は、低解像度画像間における各画素のテンプレートマッチングにより、装着部のプレビュー用3次元形状を示す点群を生成する。

0040

ステップS304:
プレビュー確認処理部17は、3次元形状生成部15に対して、マッチング処理部13が低解像度画像の各々から生成した点群をレンダリングすることで、プレビュー用3次元形状の画像の生成を指示する。

0041

ステップS305:
そして、プレビュー確認処理部17は、撮像装置3の表示画面に対し、3次元形状生成部15が生成したプレビュー用3次元形状の画像を表示する。
計測者は、撮像装置3の表示画面において、3次元空間におけるプレビュー用3次元形状の観察位置を変えつつ、プレビュー用3次元形状の画像を観察する。
そして、計測者は、プレビュー3次元形状が、装着部に着用させた計測用衣類2の全体が含まれた十分な形状か否か、すなわち、撮像画像の各々が装着部の3次元形状(陽性モデル)を生成するために十分な撮像範囲を撮像した画像か否かの判定を行なう。
このとき、計測者は、プレビュー3次元形状が計測用衣類2の全体を含む十分な形状である場合、処理をステップS306へ進める。一方、計測者は、プレビュー3次元形状が計測用衣類2の全体を含む十分な形状でない場合、処理をステップS307へ進める。

0042

ステップS306:
計測者は、第1の実施形態における図5に示すフローチャートにおける装着部の3次元形状の生成の処理を、補装具装着部形状取得システム1Aに対して実行させる。この3次元形状を生成する説明はすでに第1の実施形態で行なっているため、再度の説明を省略する。

0043

ステップS307:
計測者は、第1の実施形態における図4に示すフローチャートにおける補装具の装着部の撮像画像を撮像する処理を再度行なう。この装着部の撮像画像を撮像する処理の説明はすでに第1の実施形態におけるステップS103などにおいて行なっているため、再度の説明を省略する。

0044

上述した構成により、本実施形態によれば、解像度を低減させた低解像度画像から生成したプレビュー3次元形状により、撮像画像の各々が装着部の3次元形状(陽性モデル)を生成するために十分な撮像範囲を撮像した画像か否かを判定する。このため、処理が重い陽性モデルを生成してから、陽性モデルが装着部全体の形状に対応しているか否かを判定する必要が無く、最適な装着部の陽性モデルの生成までの時間を短縮することができる。

0045

また、本実施形態においては、制御部11が撮像画像から低解像度画像を生成していたが、撮像装置3にインストールしているアプリケーションが低解像度画像生成部として機能する構成としてもよい。この構成の場合、制御部11から撮像画像を低解像度で送信する制御信号が供給された場合、上記低解像度画像生成部が撮像画像から低解像度画像を生成し、制御部11に対して供給する。これにより、本実施形態におけるプレビュー3次元形状のための撮像画像を、撮像装置3から制御部11へ転送する転送速度を向上させ、転送にかかる時間を低減することができる。

0046

<第3の実施形態>
以下、本発明の第3の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。図8は、本発明の一実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。図8において、補装具装着部形状取得システム1Bは、補装具装着部形状取得装置10Bと、計測用衣類2とを含んでいる。
補装具装着部形状取得装置10Bは、制御部11、カメラパラメータ推定部12、マッチング処理部13、スケール設定部14、3次元形状生成部15、記憶部16及び点群合成部18の各々を備えている。図8においては、第1の実施形態と同様の構成に対しては同一の符号を付してある。以下、第1の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。

0047

図9は、補装具装着部形状取得システムにおいて、撮像装置3の撮像対象である装着部に装着する計測用衣類の一例を示している。図9においては、計測用衣類の一例として、図2と同様に、腰部を装着部250とする補装具としてのコルセットを作成する際の計測用衣類2を示している。第3の実施形態においては、撮像装置3と装着部との間に障害物がある場合の測定用衣類について示している。
計測用衣類2は、第1の実施形態と同様に、細かい不規則な模様と、取得する3次元形状に影響を与えない程度の高低を有する凹凸とが設けられている。

0048

また、計測用衣類2には、スケール設定用マーカ2Aに加えて、位置合わせ用マーカ2Bが設けられている。後述するように、装着部全体の3次元形状を示す点群が生成できないため、複数の点群を合成する必要がある。位置合わせ用マーカ2Bは、点群を合成する際、合成する点群の位置合わせに用いられる。この位置合わせ用マーカ2Bは、スケール設定用マーカ2Aと同様に、点群から容易に抽出できるように、計測用衣類2の模様に用いている色に対して補色となる色を用いて、視認し易く作成されている。

0049

図10は、障害物がある場合における装着部に装着された計測用衣類2の撮像画像の撮像を説明する図である。図10は、図9の線分B−Bの線視断面を示している。患者200の装着部250の断面に対して垂直であり、かつ断面の中心を通る軸線500を中心軸とした円弧451上及び円弧452上の各々を、撮像装置3を移動させつつ撮像を行なう。また、撮像する円弧451上及び円弧452上の各々の各撮像位置の撮像方向から視認できる計測用衣類2の全体が撮像画像に含まれるように撮像を行なう。図10において、領域461及び領域462においては、障害物800(例えば、が悪いために体を支えるためにつく杖)が撮像画像に含まれるために、撮像画像の撮像を行なうことができない。

0050

このため、撮像装置3を円弧451上を移動させつつ撮像した際、円弧451の両端近傍における撮像位置において、位置合わせ用マーカ2Bが撮像画像に含まれる。同様に、撮像装置3を円弧452上を移動させつつ撮像した際、円弧452の両端近傍における撮像位置において、位置合わせ用マーカ2Bが撮像画像に含まれる。
そして、後述するように、点群合成部18は、円弧451上の位置で撮像された撮像画像から生成された部分点群と、円弧452上の位置で撮像された撮像画像から生成された部分点群とを、位置合わせ用マーカ2Bにより位置合わせをして合成し、装着部全体の3次元形状を示す点群を生成する。

0051

また、第1の実施形態と同様に、撮像装置3による撮像は、円弧451上及び円弧452上において、できる限り一定の間隔(一定の距離が離れた撮像間隔)で行なう。例えば、移動を一定の速度で撮像装置3を円弧451上及び円弧452上で移動させ、連射あるいは動画により撮像を行ない、撮像枚数あるいは撮影時間が一定になるようにすることで、各撮像画像を一定の間隔で撮像する。ここで、動画の場合、各撮像画像にモーションブラーが発生しない移動の速度を実験で求めておくことが必要である。

0052

図11は、本発明の第3の実施形態による補装具装着部形状取得システムに用いる撮像画像を撮像する動作例を示すフローチャートである。
ステップS401:
計測者は、患者に対して、補装具を装着させる装着部に対して、補装具が装着される領域全てが覆われて、覆われた装着部に密着するように、計測用衣類2にしわが寄らない状態で着用させる。

0053

ステップS402:
計測者は、装着部に着用させた計測用衣類2に対して、全体が露出される状態でスケール設定用マーカ2Aを付加する。
図10において、円弧451上及び円弧452上の各々で撮像する際、作成される点群の座標系が異なるため、それぞれの座標系において寸法のスケールを実際の寸法のスケールに設定するため、円弧451上及び円弧452上それぞれの座標系に対応したスケール設定用マーカ2Aを、計測用衣類2に付加する。

0054

図12は、障害物800の存在により、円弧451上及び円弧452上の各々で分割して計測用衣類2を撮像する際におけるスケール設定用マーカ2A及び位置合わせ用マーカ2Bの取り付けを説明する図である。
図10で示したように、円弧451上及び円弧452上の各々で分割して計測用衣類2を撮像するため、患者200の装着部250の正面(患者200の顔のある面)と後面(患者200の背中のある面)との各々にスケール設定用マーカ2Aを付加することになる。

0055

図12(a)は、円弧451上で撮像装置3により撮像される患者200の装着部250の正面に対応して、計測用衣類2の正面にスケール設定用マーカ2A_1を取り付けたことを示している。図12(b)は、円弧452上で撮像装置3により撮像される患者200の装着部250の後面に対応して、計測用衣類2の正面にスケール設定用マーカ2A_2を取り付けたことを示している。スケール設定用マーカ2A_1及びスケール設定用マーカ2A_2の各々は、同一のスケールの寸法の周期でマーカが示されている。

0056

ステップS403:
計測者は、装着部の撮像画像の撮像を行なう際、障害物により撮像を行えない範囲に対応した、装着部に着用させた計測用衣類2の位置に対して、位置合わせ用マーカ2Bを付加する。
すなわち、図10において、円弧451上及び円弧452上の各々で撮像する際、作成される点群の座標系が異なるため、それぞれの座標系における点群の位置合わせに用いるため、円弧451と円弧452との間の領域461及び領域462の各々に対向する、計測用衣類2の位置に位置合わせ用マーカ2Bを付加する。
図12(a)において示されるように、患者200の装着部250の正面において、領域461及び領域462の各々に対向する位置として、例えば、脇腹部に対応する計測用衣類2の位置に対して、位置合わせ用マーカ2Bを付加する。図12(b)においても同様である。

0057

ステップS404:
計測者は、障害物を避けて、円弧451上及び円弧452上の各々で、撮像装置3を移動させつつ、計測用衣類2が着用された装着部250の撮像画像の撮像を行なう。また、計測者は、円弧451上及び円弧452上の各々における撮像は、第1の実施形態の撮像と同様に、撮像位置が所定の一定の間隔となるように行なう。例えば、計測者は、図10に示すように、円弧451上及び円弧452上の各々において所定の速度で移動させつつ、連射を行なうことにより、撮像装置3により患者の装着部に着用させた計測用衣類2の撮像画像を、異なる撮像位置及び撮像方向から撮像する。
ここで、円弧451上及び円弧452上の各々で撮像された撮像画像は、それぞれ円弧451上で撮像された第1撮像画像群と、円弧452上で撮像された第2撮像画像群とにそれぞれ分割してグルーピングされる。例えば、計測者は撮像装置3を円弧451上で移動させて、所定の一定の間隔において20枚の撮像画像(第1撮像画像群)を撮像し、撮像装置3を円弧452上で移動させて、所定の一定の間隔において20枚の撮像画像(第2撮像画像群)を撮像する。

0058

図13は、本発明の第3の実施形態による補装具装着部形状取得システムの装着部の3次元形状の生成処理の動作例を示すフローチャートである。
ステップS501:
制御部11は、撮像装置3から、撮像装置3が計測用衣類2を円弧451上及び円弧452上の各々において撮像した第1撮像画像群、第2撮像画像群それぞれを読み込む。このとき、制御部11は、時系列に撮像した順番に、第1撮像画像群の撮像画像の各々を読む込んだ後、時系列に撮像した順番に、第2撮像画像群の撮像画像の各々を読み込む。
このとき、制御部11に対して、撮像装置3から供給される撮像画像を間引きして、撮像画像の枚数を低減させて記憶部16に対して時系列に書き込んで記憶させても良い。

0059

ステップS502:
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16に記憶されている第1撮像画像群の撮像画像を時系列の順番に読出し、SFMの手法を用いて、円弧451上の撮像における撮像装置3のカメラパラメータと、それぞれの撮像画像が撮像された際の撮像装置3の移動前後の撮像位置及び撮像方向とを推定する。
そして、カメラパラメータ推定部12は、第1撮像画像群を用いてカメラパラメータ推定部12が推定した、円弧451上での撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを記憶部16に対して、第1撮像画像群に対応させて書き込んで記憶させる。

0060

同様に、カメラパラメータ推定部12は、記憶部16に記憶されている第2撮像画像群の撮像画像を時系列の順番に読出し、SFMの手法を用いて、円弧452上の撮像における撮像装置3のカメラパラメータと、それぞれの撮像画像が撮像された際の撮像装置3の移動前後の撮像位置及び撮像方向とを推定する。
そして、カメラパラメータ推定部12は、第2撮像画像群を用いてカメラパラメータ推定部12が推定した、円弧452上での撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを記憶部16に対して、第2撮像画像群に対応させて書き込んで記憶させる。

0061

ステップS503:
マッチング処理部13は、第1撮像画像群における時系列に撮像された撮像画像と、第1撮像画像群に対応した撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを、記憶部16から順次読み出す。
そして、マッチング処理部13は、第1撮像画像群に対応した撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを用い、第1撮像画像群における撮像画像間のテンプレートマッチングにより、第1撮像画像群の撮像画像で撮像された装着部の3次元形状を示す3次元空間(第1の3次元座標系)における第1分割点群を生成する。

0062

同様に、マッチング処理部13は、第2撮像画像群における時系列に撮像された撮像画像と、第2撮像画像群に対応した撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを、記憶部16から順次読み出す。
そして、マッチング処理部13は、第2撮像画像群に対応した撮像装置3のカメラパラメータと、各撮像画像を撮像した撮像位置及び撮像方向とを用い、第2撮像画像群における撮像画像間のテンプレートマッチングにより、第2撮像画像群の撮像画像で撮像された装着部の3次元形状を示す3次元空間(第2の3次元座標系)における第2分割点群を生成する。
また、マッチング処理部13は、円弧451上及び円弧452上の各々で撮像した第1撮像画像群、第2撮像画像群それぞれから生成した第1分割点群、第2分割点群を、第1撮像画像群、第2撮像画像群の各々に対応付けて記憶部16に対して書き込んで記憶させる。

0063

ステップS504:
スケール設定部14は、記憶部16からマッチング処理部13が生成した第1分割点群を読み出し、この第1分割点群からスケール設定用マーカ2A_1に対応する点群を抽出し、マーク間の既知の寸法に対応して、3次元空間(第1の3次元座標系)における3次元形状を示す第1分割点群の各点間の距離を実際の寸法のスケールに合わせる。
また、スケール設定部14は、記憶部16からマッチング処理部13が生成した第2分割点群を読み出し、この第2分割点群からスケール設定用マーカ2A_2に対応する点群を抽出し、マーク間の既知の寸法に対応して、3次元空間(第2の3次元座標系)における3次元形状を示す第2分割点群の各点間の距離を実際の寸法のスケールに合わせる。
そして、スケール設定部14は、スケールを設定した第1分割点群及び第2分割点群の各々を記憶部16に対して書き込んで記憶させる(上書きする)。

0064

ステップS505:
点群合成部18は、第1分割点群及び第2分割点群の各々を記憶部16から読み出す。そして、点群合成部18は、読み出した第1分割点群と第2分割点群とを、ICP(iterative closest point)アルゴリズムを用いて合成し、装着部全体の3次元形状を示す点群を生成する。このとき、点群合成部18は、第1分割点群の第1の3次元座標系において、第1分割点群に対して第2分割点群を回転及び平行移動を行なわせて(第2分割点群の座標変換を行ない)、第1分割点群及び第2分割点群の位置合わせを行なう。

0065

また、位置合わせを行なう際、点群合成部18は、第1分割点群から位置合わせ用マーカ2Bに対応する点を抽出し、第2分割点群から位置合わせ用マーカ2Bに対応する点を抽出する。この位置合わせ用マーカ2Bは、第1の3次元座標系において、同一の座標点に存在する。このため、点群合成部18は、例えば、第1分割点群及び第2分割点群の各々の位置合わせ用マーカ2Bに対応する座標点それぞれの座標値の間の距離が最小となうように、第1分割点群に対して第2分割点群の回転及び平行移動を行なうことで、第1分割点群及び第2分割点群の各々の合成を行い、装着部全体の3次元形状を示す点群を生成する。そして、点群合成部18は、生成した点群を記憶部16に対して書き込んで記憶させる。

0066

図14は、第1分割点群及び第2分割点群の各々の合成に用いる位置合わせ用マーカについて説明する図である。図14(a)は、第1分割点群を示しており、患者200の装着部250の正面(患者200の顔のある面)に対応した第1撮像画像群から構成された第1分割点群を示している。脇腹部に付加された位置合わせ用マーカ2Bと、スケール設定用マーカ2A_1と、ASIS(Anterior superior iliac spine:上前腸骨棘、後述)の位置を示す位置検出用マーカ2Cとの各々に対応する点が示されている。
一方、図14(b)は、第2分割点群を示しており、患者200の装着部250の後面(患者200の背中のある面)に対応した第2撮像画像群から構成された第2分割点群を示している。脇腹部に付加された位置合わせ用マーカ2Bと、スケール設定用マーカ2A_2との各々に対応する点が示されている。

0067

ステップS506:
3次元形状生成部15は、記憶部16からスケールが設定された点群を読み出し、点群の各点を用いてポリゴンメッシュ化する。
そして、3次元形状生成部15は、点群からポリゴンメッシュを生成することにより、スムーズな装着部の3次元形状を生成する。この生成された3次元形状が、補装具を作成する際に用いられる陽性モデルとして用いられる。
この後、例えば、3次元プリンタなどに対し、この3次元形状のデータを供給することにより、補装具を作成することになる。

0068

上述したように、本実施形態によれば、補装具を装着する装着部に対して計測用衣類2を着用させて撮像画像を撮像する際、撮像装置3と計測用衣類2との間に杖などの障害物が存在したとしても、この障害物が撮像されないように、撮像画像を複数の撮像画像群に分割して撮像し、撮像画像群それぞれに対し、マッチング処理を行うことで分割点群を生成し、分割点群を合成した点群から装着部の3次元形状を得て、陽性モデルを取得するため、杖などの支えがないと不安定となる患者の装着部の陽性モデルを容易に形成することができ、患者に与える肉体的および精神的な負担(負荷)を大きく低減させることができる。

0069

また、本実施形態においては、撮像装置3と計測用衣類2との間に障害物がない場合、図10に示す患者200の装着部250の断面に対して垂直であり、かつ断面の中心を通る軸線500を中心軸とした円上を移動して、連続的に撮像した撮像画像を用いて装着部の3次元形状を得ることができる。このとき、分割点群がないため、点群合成部18は、分割点群を合成する処理を行なわない。したがって、第3の実施形態による補装具装着部形状取得システム1Bは、撮像装置3と計測用衣類2との間に障害物がある場合と、撮像装置3と計測用衣類2との間に障害物がない場合との双方において、患者の装着部の陽性モデルを生成することができる。

0070

<第4の実施形態>
以下、本発明の第4の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。図15は、本発明の一実施形態である補装具装着部形状取得システムの構成例を示すブロック図である。図15において、補装具装着部形状取得システム1Cは、補装具装着部形状取得装置10Cと、計測用衣類2とを含んでいる。
補装具装着部形状取得装置10Cは、制御部11、カメラパラメータ推定部12、マッチング処理部13、スケール設定部14、3次元形状生成部15、記憶部16、プレビュー確認処理部17及び点群合成部18の各々を備えている。図15においては、第3の実施形態と同様の構成に対しては同一の符号を付してある。以下、第3の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。

0071

補装具装着部形状取得装置10Cは、第3の実施形態の補装具装着部形状取得装置10に対してプレビュー確認処理部17が付加されている。
プレビュー確認処理部17は、すでに第2の実施形態で述べたように、陽性モデルとしての3次元形状を作成するための撮像画像が得られているか否かの確認処理を行なう。本実施形態においては、スケールの設定ができないと陽性モデルが完成されないため、スケール設定用マーカ2Aに対応する画像が撮像画像に含まれているか否かを確認する。また、分割点群を合成するための位置合わせに必要なため、位置合わせ用マーカ2Bが撮像画像に含まれているか否かの確認も行なう。
図16は、第4の実施形態におけるプレビュー用3次元形状を用いた撮像画像の確認処理の動作例を示すフローチャートである。

0072

ステップS601:
プレビュー確認処理部17は、制御部11に対して記憶部16に記憶されている第1撮像画像群及び第2撮像画像群の各々における撮像画像の解像度の低減を指示する。これにより、制御部11は、記憶部16から第1撮像画像群及び第2撮像画像群の各々における撮像画像を読み出し、例えば、4×4の16個の画素の平均値を取得して、各撮像画像の解像度を1/16に低減して低解像度画像を生成する。
そして、制御部11は、プレビュー用3次元形状の作成に用いるため、生成した低解像度画像を、第1撮像画像群及び第2撮像画像群の各々に対応させて、低解像度画像を生成した撮像画像を読み出す際の時系列の順番に対応させて記憶部16に対してぞれぞれ書き込んで記憶させる。

0073

ステップS602:
プレビュー確認処理部17は、カメラパラメータ推定部12に対して、低解像度画像を用いて、撮像装置3のカメラパラメータと、低解像度画像の各々の撮像位置及び撮像方向との推定を指示する。
カメラパラメータ推定部12は、記憶部16から第1撮像画像群及び第2撮像画像群毎に、低解像度画像を時系列の順番に読み出す。そして、カメラパラメータ推定部12は、第3の実施形態の場合と同様に、第1撮像画像群及び第2撮像画像群度毎に、撮像装置3のカメラパラメータと、低解像度画像の各々の撮像位置及び撮像方向をSFMの手法により推定する。

0074

ステップS603:
プレビュー確認処理部17は、マッチング処理部13に対して、制御部11が生成した低解像度画像を用いた、プレビュー用3次元形状を示す点群の生成を指示する。
マッチング処理部13は、第1撮像画像群及び第2撮像画像群の各々に対し、低解像度画像間における各画素のテンプレートマッチングを行なうことにより、装着部のプレビュー用3次元形状を示す点群として、プレビュー第1分割点群及びプレビュー第2分割点群の各々を生成する。

0075

ステップS604:
プレビュー確認処理部17は、3次元形状生成部15に対して、点群合成部18が生成したプレビュー第1分割点群及びプレビュー第2分割点群の各々をレンダリングすることで、プレビュー用3次元形状の画像の生成を指示する。

0076

ステップS605:
そして、プレビュー確認処理部17は、撮像装置3の表示画面に対し、3次元形状生成部15が生成したプレビュー用3次元形状の画像を表示する。
計測者は、撮像装置3の表示画面において、3次元空間におけるプレビュー用3次元形状の観察位置を変えつつ、プレビュー用3次元形状の画像を観察する。
そして、計測者は、プレビュー3次元形状が、装着部に着用させた計測用衣類2の全体が含まれた十分な形状か否か、すなわち、撮像画像の各々が装着部の3次元形状(陽性モデル)を生成するために十分な撮像範囲を撮像した画像か否かの判定を行なう。
このとき、計測者は、プレビュー3次元形状が計測用衣類2の全体を含む十分な形状である場合、処理をステップS606へ進める。一方、計測者は、プレビュー3次元形状が計測用衣類2の全体を含む十分な形状でない場合、処理をステップS607へ進める。

0077

ステップS606:
計測者は、第3の実施形態における図13に示すフローチャートにおける装着部の3次元形状の生成の処理を、補装具装着部形状取得システム1Cに対して実行させる。この3次元形状を生成する説明はすでに第3の実施形態で行なっているため、再度の説明を省略する。

0078

ステップS607:
計測者は、第1の実施形態における図11に示すフローチャートにおける補装具の装着部の撮像画像を撮像する処理を再度行なう。この装着部の撮像画像を撮像する処理の説明はすでに第3の実施形態で行なっているため、再度の説明を省略する。

0079

上述した構成により、本実施形態によれば、解像度を低減させた低解像度画像から生成したプレビュー3次元形状により、撮像画像の各々が装着部の3次元形状(陽性モデル)を生成するために十分な撮像範囲を撮像した画像か否かを判定する。このため、処理が重い陽性モデルを生成してから、陽性モデルが装着部全体の形状に対応しているか否かを判定する必要が無く、最適な装着部の陽性モデルの生成までの時間を短縮することができる。

0080

また、本実施形態においては、第2の実施形態と同様に、制御部11が撮像画像から低解像度画像を生成していたが、撮像装置3にインストールしているアプリケーションが低解像度画像生成部として機能する構成としてもよい。この構成の場合、制御部11から撮像画像を低解像度で送信する制御信号が供給された場合、上記低解像度画像生成部が撮像画像から低解像度画像を生成し、制御部11に対して供給する。これにより、本実施形態におけるプレビュー3次元形状のための撮像画像を、撮像装置3から制御部11へ転送する転送速度を向上させ、転送にかかる時間を低減することができる。

0081

<第5の実施形態>
以下、本発明の第5の実施形態による補装具装着部形状取得システムの実施形態について図面を用いて説明する。点群から3次元形状を生成する構成としては、第1の実施形態から第4の実施形態のいずれの構成を用いても良い。本実施形態においては、装着部が腰であり、装着する補装具がコルセットである。この場合、ASIS(上前腸骨棘)の位置を明確にしないと、コルセットが腰にフィットせずに、コルセットによりASISの凸部が擦れ、患者の負荷となってしまう。
そのため、装着部に着用させた計測用衣類におけるASISの位置に対応した部分に、位置検出用マーカ2Cを付加する。この位置検出用マーカ2Cは、スケール設定用マーカ2A及び位置合わせ用マーカ2Bと同様に、計測用衣類2に付加される点群から容易に抽出できるように、計測用衣類2の模様に用いている色に対して補色となる色を用いて、視認し易く作成されている。

0082

図17は、計測用衣類2に付加するASISの位置を示す位置検出用マーカ2Cの説明である。図17(a)に示すように、装着部250に対して着用させた計測用衣類2に対して、スケール設定用マーカ2A及び位置合わせ用マーカ2Bとともに、位置検出用マーカ2Cを付加する。この位置検出用マーカ2Cの付加は、計測者が患者の腰を触診して、計測用衣類2におけるASISに対応する位置を確認し、この位置に対して位置検出用マーカ2Cを貼着などにより付加する。

0083

図17(b)は、図17(a)に示す装着部250に着用させた計測用衣類2を撮像した撮像画像から生成した3次元形状820を示している。3次元形状820は、STL(standard triangulated language)形式などの色の表示できないデータ形式により構成されている。このため、3次元形状820は、グレースケールで示されており、スケール設定用マーカ2Aに対応した領域850及び位置検出用マーカ2Cに対応した領域860の各々が確認し難い表示となっている。スケール設定用マーカ2Aについては、すでにスケールの推定及び設定が行なわれているため、明確化する必要はない。STL形式は、3D(3次元)プリンタに対してデータを供給する際に用いられる。このため、3Dプリンタにより補装具を作成するためには、特にASISの位置を明確にする必要がある。
しかしながら、位置検出用マーカ2Cについては、陽性モデルとしてASISの位置が不明では、患者に対応したコルセットが生成できないため、STL形式などの色の表示できないデータ形式においても、ASISの位置を明確とする必要がある。

0084

図17(c)は、補装具装着部形状取得システム5が、3次元形状820における領域860に対し、半球体870(球体)を付加し、STL形式においても、ASISの位置を明確とすることができる。
このとき、マッチング処理部13は、撮像画像の各々において位置検出用マーカ2Cに対応する画素を検出し、この画素をマッチング処理する際に、点群における座標値を位置マーカ座標として記憶部16に対して書き込んで記憶させる。
3次元形状生成部15は、点群から3次元形状820を生成する際、点群のデータとともに、上記位置マーカ座標を読み出す。そして、3次元形状生成部15は、3次元形状820を生成するとき、位置マーカ座標の示す座標値に、ASISの位置を示す半球体870を付加し、3次元形状820(陽性モデル)とする。

0085

本実施形態によれば、ASISの位置を示す半球体870が付加された3次元形状が得られるため、陽性モデルとしてASISの位置が明確となり、患者の各々に対応したASISの位置に基づくコルセットの作成が可能となり、コルセットによりASISが擦れるという負荷を患者に与えることを低減することができる。

0086

なお、本発明における図1の補装具装着部形状取得装置10、図6補装具装着部形状取得装置10A、図8の補装具装着部形状取得装置10B及び図15の補装具装着部形状取得装置10C各々の機能を実現するためのプログラムコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより患者の補装具の装着部の3次元形状を取得する処理を行ってもよい。なお、こでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワーク電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

0087

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル差分プログラム)であっても良い。

0088

ここまで、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで一例であり、本発明は上述した実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
また、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせを含む。

0089

1,1A,1B,1C…補装具装着部形状取得システム
2…計測用衣類
2A,2A_1,2A_2…スケール設定用マーカ
2B…位置合わせ用マーカ
2C…位置検出用マーカ
3…撮像装置
10、10A,10B,10C…補装具装着部形状取得装置
11…制御部
12…カメラパラメータ推定部
13…マッチング処理部
14…スケール設定部
15…3次元形状生成部
16…記憶部
17…プレビュー確認処理部
18…点群合成部
200…患者
250…装着部
400…円
451,452…円弧
500…軸線
800…障害物
820…3次元形状
850,860…領域
870…半球体

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