Title:
Tabletop-Fotostudio, Verfahren zur Erstellung einer digitalen Repräsentation eines Objekts und/oder zur interaktiven Darstellung eines Objekts
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Tabletop-Fotostudio (10),
gekennzeichnet durch
– eine sich vorzugsweise, kuppelartig über einen Aufnahmetisch (11) erstreckende, und im Wesentlichen lichtundurchlässige Abdeckung (12),
– eine Vielzahl, nämlich mindestens 10, insbesondere mindestens 75, Lichtquellen (13, 13'), sowie
– mindestens eine Kamera (14)
wobei die Lichtquellen (13) domartig verteilt über dem Aufnahmetisch (11) angeordnet und einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind.




Inventors:
Fritz, Michael (73207, Plochingen, DE)
Bischoff, Herbert, Dr. (89191, Nellingen, DE)
Application Number:
DE102016105037A
Publication Date:
05/04/2017
Filing Date:
03/18/2016
Assignee:
Fritz, Michael, 73207 (DE)
idia GmbH, 89191 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102011051018A1N/A2012-12-13
DE60038128T2N/A2009-02-12



Foreign References:
90467402015-06-02
91068152015-08-11
200701722162007-07-26
201200029572012-01-05
201400787252014-03-20
201400855002014-03-27
201600767082016-03-17
WO2007057578A12007-05-24
Attorney, Agent or Firm:
Meissner Bolte Patentanwälte Rechtsanwälte Partnerschaft mbB, 80538, München, DE
Claims:
1. Tabletop-Fotostudio (10),
gekennzeichnet durch
– eine sich vorzugsweise, kuppelartig über einen Aufnahmetisch (11) erstreckende, und im Wesentlichen lichtundurchlässige Abdeckung (12),
– eine Vielzahl, nämlich mindestens 10, insbesondere mindestens 75, Lichtquellen (13, 13'), sowie
– mindestens eine Kamera (14)
wobei die Lichtquellen (13) domartig verteilt über dem Aufnahmetisch (11) angeordnet und einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind.

2. Fotostudio nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die domartige Anordnung der Lichtquellen (13, 13') ein in Längen- und Breitenkreise unterteiltes Koordinationssystem (15) gelegt ist, und daß der Ort jeder Lichtquelle (13, 13') durch einen Schnittpunkt zwischen Längen(16)- und Breitenkreis (17) im Koordinationssystem definiert ist.

3. Fotostudio nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (13, 13') an der Innenseite der kuppelartigen Abdeckung (12) platziert sind.

4. Fotostudio nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite bzw. die dem Aufnahmetisch (11) zugewandte Seite der Abdeckung (12) schwarz gestaltet ist.

5. Fotostudio nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmetisch (11), zumindest die Stellfläche (18) desselben entfernbar und/oder austauschbar ist, z. B. durch eine transparente bzw. lichtdurchlässige Stellfläche.

6. Fotostudio nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmetisch (11), zumindest dessen Stellfläche (18) als Drehteller ausgebildet ist.

7. Fotostudio nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kuppelartige Abdeckung (12) mindestens eine verschließbare Zugangsöffnung (19) umfaßt.

8. Fotostudio nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Abdeckung im Bereich der Zugangsöffnung (19) eine Bedienungseinrichtung für die Ansteuerung der Lichtquellen (13, 13') und/oder die Auslösung der wenigstens einen Kamera (14) oder Prüfoptik und ggf. ein Display zur Überprüfung der Bildqualität angeordnet ist bzw. sind.

9. Fotostudio nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kuppelartige Abdeckung (12) wenigstens einen sich längs wenigstens eines Teils eines Längenkreises (16) erstreckenden Abschnitt (20) aufweist, der bei Bedarf für den Zugang einer außerhalb der Abdeckung platzierbaren Kamera, insbesondere auf einem Stativ montierten Kamera, entfernbar ist.

10. Fotostudio nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der entfernbare Abschnitt (20) der Abdeckung (12) sich im Bereich der verschließbaren Zugangsöffnung (19) befindet, insbesondere als Teil des Schließelements bzw. einer Tür (21, 22) für die Zugangsöffnung (19) ausgebildet ist.

11. Fotostudio nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Kameras (14), insbesondere mindestens zwei Kameras domartig verteilt über dem Aufnahmetisch (11) angeordnet und einzeln oder gruppenweise ansteuerbar bzw. auslösbar sind, insbesondere in Kombination mit einer vorbestimmten Ansteuerung der Lichtquellen (13, 13').

12. Fotostudio nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kamera (14) an einem 3-dimensional beweglichen Roboterarm (23) innerhalb der kuppelartigen Abdeckung positioniert ist.

13. Fotostudio nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich zu der wenigstens einen Kamera oder anstelle derselben ein
– Scanner, und/oder
– Beamer, und/oder
– Schwarzlicht, und/oder
– UV-Licht, und/oder
– eine Videokamera
installiert ist bzw. sind.

14. Verfahren zur Erstellung einer digitalen Repräsentation (41) eines Objekts (40), insbesondere mittels eines Fotostudios (10) nach einem der Ansprüche 1–13,
umfassend die Schritte:
a) Erfassen einer Vielzahl von Aufnahmen (Img1, Img2) mit jeweils einer Vielzahl von Bildpunkten, wobei jeder Aufnahme (Img1, Img2) mindestens eine Position (Pos) mindestens einer Lichtquelle (13, 13'), zugeordnet ist;
b) Berechnen einer Vielzahl von Funktionen (f00, f01, f02, f10, f11, f22), wobei die Funktionen (f00, f01, f02, f10, f11, f22) jeweils für einen bestimmten Bildpunkt einen Helligkeitswert und/oder einen Farbwert in Abhängigkeit von mindestens einer Position (Pos) einer Lichtquelle (13, 13') angibt;
c) Erzeugen einer Vielzahl von vorzugsweise zweidimensionalen Arrays (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena) zur digitalen Repräsentation des Objekts (40), wobei jeder Eintrag der Arrays (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena) einen zur Definition der Funktionen notwendigen Parameter enthält.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen (f00, f01, f02, f10, f11, f22) stetige Funktionen sind und/oder die Berechnung der Vielzahl von Funktionen (f00, f01, f02, f10, f11, f22) eine lineare Interpolation, insbesondere mittels Polynomen, vorzugsweise zweiten Grades, umfasst.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Funktion (f00, f01, f02, f10, f11, f22) durch mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Parameter, beispielsweise einen ersten und einen zweiten Koeffizienten,
definiert ist, wobei der erste Parameter in einem/dem ersten Array (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena) und der zweite Parameter in einem/dem zweiten Array (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena) gespeichert sind.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Parameter und vorzugsweise weitere Parameter in korrespondierenden Einträgen in dem ersten bzw. zweiten bzw. weiteren Array (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena) gespeichert sind.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) für vorzugsweise jeden Bildpunkt mindestens eine erste Winkelfunktion, z. B. eine Polarwinkelfunktion, die in Abhängigkeit von einer ersten Positionseingabe, insbesondere einem Polarwinkel (p), einen ersten Helligkeitswert angibt, und mindestens eine zweite Winkelfunktion, z. B. eine Azimutwinkelfunktion, die in Abhängigkeit von einer zweiten Positionseingabe, insbesondere einem Azimutwinkel (a), einen zweiten Helligkeitswert angibt, berechnet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) für mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, Farbkanäle jeweils eine/die erste Winkelfunktion und eine/die zweite Winkelfunktion berechnet wird.

20. Verfahren zur interaktiven Darstellung (Abb) eines Objekts (40), umfassend die Schritte:
a) Empfangen eines vorzugsweise komprimierten Datensatzes, vorzugsweise von einem Server (100), umfassend mindestens ein erstes zweidimensionales Array (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena) und mindestens ein zweites zweidimensionales Array (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena), wobei jeweils zwei korrespondierende Einträge in den Arrays (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena) eine Funktion (f00, f01, f02, f10, f11, f22) zur Berechnung eines Helligkeitswerts zumindest teilweise definieren, wobei vorzugsweise der Datensatz mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 bis 19 und/oder unter zur Hilfenahme des Fotostudios (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 erzeugt wurde;
b) Empfangen einer Benutzereingabe, wobei die Benutzereingabe die Position (Pos) mindestens einer Lichtquelle (13, 13'), relativ zu dem Objekt (40) angibt;
c) Berechnen einer Vielzahl von Helligkeitswerten unter Verwendung der Funktionen (f00, f01, f02, f10, f11, f22), wobei die Position (Pos) als Eingabewert der Funktionen (f00, f01, f02, f10, f11, f22) verwandt werden;
d) Darstellen der Helligkeitswerte auf einem Display (51).

21. Verfahren nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt b) das Erfassen einer Fingerposition (X) eines Benutzers auf dem Display (51) umfasst, wobei die Fingerposition (X) anhand einer virtuellen Halbkugel (K) in die Position (Pos) der mindestens einen Lichtquelle (13, 13') umgerechnet wird; und/oder
der Schritt b) umfasst:
– Erfassen einer Displayneigung relativ zum Erdmagnetfeld;
– Berechnen der Position (Pos) der Lichtquelle (13, 13') abhängig von der erfassten Displayneigung.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21,
gekennzeichnet durch:
– Erfassen einer Eingabe, die eine Beschaffenheit der Lichtquelle (13, 13'), Beispielsweise Kegelform, Durchmesser, etc. und/oder eine die Darstellung beeinflussende Filterfunktion angibt;
– Übermitteln der Eingabe an einen/den Server;
– Empfangen eines gemäß der Eingabe parametrisierten, vorzugsweise komprimierten Datensatzes mit dem mindestens einen ersten zweidimensionalen Array (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena) und mit dem mindestens zweiten zweidimensionalen Array (Mred, Mgreen, Mblue, Mredp, Mreda, Mbluep, Mbluea, Mgreenp, Mgreena).

23. Computerlesbarer Speicher mit Instruktionen zur Durchführung eines der Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 22, wenn die Instruktionen, insbesondere auf einer Recheneinheit (53), ausgeführt werden.

Description:

Immer mehr Unternehmen präsentieren ihr Produktportfolio auf ihrer Homepage, oder verkaufen Produkte über das Internet. Ein zentraler Punkt für den Erfolg ist hier eine qualitativ hochwertige Darstellung der Produkte. Permanent wechselnde Sortimente, wechselnde Angebote oder Online-Auktionen machen es notwendig, in immer kleineren Intervallen die Bilder neuer Produkte auf der Homepage zu aktualisieren. Da der Kunde hier das Produkt nicht anfassen kann, ist es notwendig, ein Produkt möglichst nahe dem Original zu präsentieren. Für eine praktikable Durchführung der Digitalisierung ganzer Produktportfolios ist eine schnelle Aufnahme in möglichst hoher Qualität daher zwingend notwendig. Größte Kritikpunkte bei der Präsentation sowohl von Objekten sind mangelhafte Qualität der Abbildungen als auch das Fehlen intuitiver Interaktionsmöglichkeiten durch den Anwender. Es gibt derzeit keine Lösung für ein genügend schnelles und automatisches Mono- und insbesondere automatisches Multiview-Aufnahmesystem für unterschiedliche Produktarten, das Objekte der genannten Art aus unterschiedlichen Richtungen und mit unterschiedlichen Materialeigenschaften aufnehmen kann. Glänzende Oberflächen, wie sie bei Schmuck oder Glas auftreten, können heute in 2- oder 3-dimensionaler Ansicht entsprechend ihrer Reflektanz nur sehr eingeschränkt dargestellt werden. Gleiches gilt auch für unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten, Kratzer, Vertiefungen, Facetten.

Ein korrektes visuelles Erscheinungsbild ist jedoch wesentlich, um eine überzeugende Wahrnehmung beim Betrachter zu erreichen. Dies beinhaltet auch, verschiedene Blickpunkte auf das Objekt zu ermöglichen (Multiview).

Der Marktbedarf an einem neuartigen Tabletop-Fotostudio, welches insbesondere auch portabel ist, und mit dem in deutlich kürzeren Zeiten ein umfassendes Bild eines Gegenstands, einschließlich glänzender Oberflächen, aufgenommen werden kann, ist insbesondere bei Onlineshops sehr groß.

Ziel ist es, diesem Marktbedarf gerecht zu werden.

Um das zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein Tabletop-Fotostudio zur Verfügung gestellt, welches

  • – eine sich vorzugsweise kuppelartig über einen Aufnahmetisch erstreckende und im Wesentlichen lichtundurchlässige Abdeckung,
  • – eine Vielzahl, nämlich mindestens 10, insbesondere mindestens 25, vorzugsweise mindestens 75 Lichtquellen sowie
  • – mindestens eine Kamera
    umfasst, wobei
  • – die Lichtquellen domartig verteilt über dem Aufnahmetisch angeordnet und einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind.

Als Lichtquellen werden vorzugsweise individuell steuerbare LEDs verwendet.

Das erfindungsgemäße Fotostudio ist ein Fotostudio im Tischformat und auch leicht transportierbar. Es ist geeignet für schnelle Produktfotografie in hohen Auflagen sowie zur automatisierten Reproduktion unterschiedlichster Lichtszenarien für unterschiedlichste Produkte. Mit vordefinierten Lichtsettings und individueller Steuerung der Lichtquellen kann für jedes Produkt eine optimale Beleuchtungssituation eingestellt und gespeichert werden. Der Aufwand ist erheblich kleiner als in der klassischen Still-Life-Fotografie und bietet den Vorteil reproduzierbarer Lichtverhältnisse. Das erfindungsgemäße Fotostudio ermöglicht bei unterschiedlichster Art von Objekten unterschiedliche Lichtszenarien zu erstellen, zu standardisieren und abzuspeichern um eine automatische Fotografie zu ermöglichen.

Das erfindungsgemäße Fotostudio kann als vollwertiges miniaturisiertes Fotostudio ausgestattet sein. In einer Ausführungsform handelt es sich um eine Halbkugel, die mit unterschiedlichen Lichtquellen ausgestattet ist. Die Halbkugel schirmt das Innere des Fotostudios von äußeren Einflüssen ab.

Durch eine modulare Bauweise und kompakte Maße von beispielsweise 185 × 185 × 200 entsprechend Länge, Breite bzw. Durchmesser der durch die Abdeckung überspannten Fläche und deren Höhe cm ist das mobile System bequem vor Ort einsetzbar und ermöglicht die Produktion von wenigstens bis zu 50 Motiven am Tag. Was die Baugröße des erfindungsgemäßen Fotostudios, insbesondere der kuppel- oder domartigen Abdeckung angeht, so sei darauf hingewiesen, dass diese im Bereich von etwa 40 × 40 × 45 cm bis etwa 300 × 300 × 320 cm oder auch größer liegen kann. Diese Maße sind die Maße für Länge und Breite bzw. Durchmesser des von der kuppelartigen Abdeckung überspannten Fläche und das Maß für deren Höhe. Die Anzahl der Lichtquellen und Kameras und/oder Scanners etc. wird natürlich der Größe des Fotostudios angepasst. Je größer dieses dimensioniert ist, desto mehr Lichtquellen etc. sind vorgesehen, und umgekehrt. Vorzugsweise verändert sich die Anzahl zumindest der Lichtquellen proportional zur Veränderung des durch die kuppelartige Abdeckung begrenzten Raumes bzw. Volumen. Es ist ideal für Anwender, die viele Motive in kurzer Zeit publizieren möchten, z. B. Online-Handel oder Auktionshäuser, aber auch für Anwender die wenige und unterschiedliche Produkte ohne fotografisches Fachpersonal erstellen möchten. Das erfindungsgemäße Fotostudio ist zusätzlich geeignet für Reprografien mit hoher Auflösung. Im Gegensatz zu bekannten Reprosystemen lässt sich die Beleuchtung an das jeweilige Objekt anpassen, um die Plastizität der Darstellung zu erhöhen. Damit können sowohl Reproduktionen von 2-dimensionalen Kunstwerken erstellt werden als auch Fotografien von flachen Produkten, Lege-Ware (z. B. Kleidung, Teppichware, Tapeten etc.) und Oberflächen. Das System besteht aus modularen Komponenten, die von einer Standard-Konfiguration mindestens 10 LEDs, für schnelle Produktfotografie kleinerer Objekte, bis zu einer High-End-Variante mit wenigstens 75 LEDs und zusätzlichen Einstell-Möglichkeiten für größere Objekte und Reproduktionen erweitert werden kann. Damit lässt sich auch ein spezielles Digitalisierungsverfahren einsetzen, bei dem Objekte aus unterschiedlichen Lichtpositionen digitalisiert und dann zu einem interaktiven Datensatz verrechnet werden. Mit diesem Datensatz kann der Benutzer an einem Bildschirm bzw. Display die Lichtrichtung auf dem Objekt selbst steuern. Dabei handelt es sich um eine ideale Art der Darstellung von Materialität, z. B. als digitaler Musterkoffer im Netz.

Es werden also unter verschiedenen Lichtverhältnissen innerhalb der kuppelartigen Abdeckung mehrere Aufnahmen mit wenigstens einer Kamera gemacht, diese Aufnahme digital erfasst und dann zu einem plastischen Gesamtbild vereint. Der entsprechende Datensatz erlaubt dann die Betrachtung des Objekts aus den verschiedensten Blickwinkeln und/oder unter den verschiedensten Lichteinfällen und somit auch eine sehr plastische Wiedergabe bzw. Reproduktion.

Das erfindungsgemäße Fotostudio umfasst also ein portables Digitalisierungssystem, das in Form einer Kuppel aufgebaut und mit einer entsprechenden Aufnahmetechnik sowie einem Auswerteverfahren ausgestattet ist. Mit dem System sollen sowohl 2-dimensionale als auch 3-dimensionale Bilder mit hohem Realitätsgrad in kurzer Zeit erstellt und dem Nutzer zur Verfügung gestellt werden. Vorzugsweise kommen mehrere Kameras an unterschiedlichen Positionen und unter mehrere Beleuchtungssituationen zum Einsatz. Dadurch werden exzellente Oberflächeninformationen gewonnen. Diese werden mittels eines Auswertealgorithmus in einen reproduzierbaren Datensatz zusammengesetzt und visualisiert. Vor allem lassen sich damit erstmals 3-dimensionale Spektrale und transluzente Oberflächen qualitativ hochwertig erfassen und darstellen.

Das erfindungsgemäße Tabletop-Fotostudio basiert auf der Idee, durch die automatische Kopplung der Beleuchtung und des Aufnahmeverfahrens eines Kameraarrays schnellstmöglich und in hoher Qualität ein umfassendes Bild erzeugen zu können. Damit sollen erstmals auch Reflektanzen von glänzenden Oberflächen in verschiedenen Richtungen voll automatisch erfasst und reproduzierbar verarbeitet werden. Die manuellen Arbeitsschritte, die bislang für eine hoch qualitative Produktvisualisierung notwendig waren und die abhängig vom Bearbeiter bisher sehr individuelle Ergebnisse ergaben, können durch das erfindungsgemäße vollautomatische Aufnahme- und Auswertungsverfahren ersetzt und beschleunigt werden. Damit kann ein sehr hoher Realitätsgrad bei deutlich reduziertem Zeitaufwand erzielt werden.

Das automatische Aufnahme- und Auswertungsverfahren ergibt sich durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ansteuerung der Lichtquellen, und zwar individuell und/oder gruppenweise, so, dass das aufzunehmende Objekt von allen denkbaren Seiten her beleuchtet wird. Mit jedem unterschiedlichen Beleuchtungsschritt wird auch eine Aufnahme vom Objekt mittels wenigstens einer Kamera vorgenommen. All diese Aufnahmen werden digital erfasst und zu einem Datensatz zusammengesetzt, der eine Visualisierung aus den unterschiedlichsten Blickwinkeln und/oder mit den unterschiedlichsten Beleuchtungsverhältnissen erlaubt. Die vorgenannte Ansteuerung der Lichtquellen und wenigstens einen Kamera erfolgt nach einem vom Benutzer vorgegebenen Programm und kann somit voll automatisch ablaufen.

Vorzugsweise werden mehrere Kameras domartig über dem Aufnahmetisch und damit über einem aufzunehmenden Objekt platziert. Damit erhält man eine Art „Fotomatrix”, die an einer Kuppelkonstruktion angebracht werden kann. Pro Beleuchtungssituation kann dann je eine Fotografie aller Kameras zeitlich erstellt werden. Vorzugsweise wird dazu ein Array aus hoch auflösenden Industriekameras eingesetzt. Die Anzahl der Kameras kann durch den Einsatz eines Drehtellers, auf dem das aufzunehmende Objekt platziert ist, reduziert werden.

Statt der Anbringung wenigstens einer stationären Kamera ist es auch denkbar, eine Kamera am freien Ende eines Roboterarms anzuordnen, mittels dem die Kamera um ein Objekt, welches auf der Stellfläche eines Aufnahmetisches platziert ist, nach einem vorgegebenen Programm herumbewegt werden kann, wobei die Bewegung der Kamera vorzugsweise mit der Ansteuerung der verschiedenen Lichtquellen gekoppelt ist. Gleiches gilt natürlich auch für die Ansteuerung stationärer Kameras in Kombination mit der Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen.

Für den Fall, dass nur eine Kamera für das erfindungsgemäße Fotostudio zum Einsatz kommen soll, befindet sich diese vorzugsweise in einer zentralen Position oberhalb des aufzunehmenden Objekts. Auf diese Kameraposition ist dann die Beleuchtung abgestimmt, insbesondere die Ansteuerung der Beleuchtung. Dieses System erlaubt jedoch nur einfache RTI-Visualisierungen. Eine Multiview-Visualisierung oder 3D-Rekonstruktion ist damit nicht möglich. Zu diesem Zweck ist der Einsatz mehrerer Kameras erforderlich.

Anstelle einer oder zusätzlich zu einer Kamera oder auch mehrerer Kameras können

  • – Scanner und/oder
  • – Beamer und/oder
  • – Schwarzlicht-Einheiten, und/oder
  • – UV-Licht
montiert sein. Insofern soll das erfindungsgemäße System nicht auf die Anordnung von Kameras beschränkt sein.

Zur präzisen Ansteuerung der Lichtquellen und auch zur erleichterten Digitalisierung ist über die domartige Anordnung der Lichtquellen ein in Längen- und Breitenkreise unterteiltes Koordinatensystem gelegt. Somit kann der Ort jeder Lichtquelle durch einen Schnittpunkt zwischen Längen- und Breitenkreis im Koordinatensystem definiert werden.

Die Lichtquellen sind bei einer bevorzugten Ausführungsform an der Innenseite der kuppelartigen Abdeckung platziert, wobei die kuppelartige Abdeckung vorzugsweise aus relativ formstabilem Blech oder Blechelementen hergestellt ist. Grundsätzlich ist es natürlich auch denkbar, die kuppelartige Abdeckung nach Art eines textilen Kuppelzeltes auszubilden. Bei Herstellung der kuppelartigen Abdeckung aus Blech oder Blechteilen, sind die Lichtquellen, insbesondere LED-Einheiten in der Abdeckung integriert, d. h. an der Abdeckung unmittelbar befestigt, insbesondere derart, dass die Linsen der Lichtquellen etwa bündig mit der Innenfläche der Abdeckung sind.

Um Reflexionen durch die Abdeckung zu vermeiden, ist die Innenseite bzw. die dem Aufnahmetisch zugewandte Seite der Abdeckung schwarz gestaltet.

Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform kann der Aufnahmetisch, zumindest die Stellfläche desselben entfernbar und/oder austauschbar sein, z. B. durch eine transparente bzw. lichtdurchlässige Stellfläche, so dass auch eine Beleuchtung des Objekts von unten her möglich ist.

Der Aufnahmetisch, zumindest dessen Stellfläche kann bei Bedarf auch als Drehteller ausgebildet sein, wobei es dann natürlich gilt, Vibrationen durch Bewegung des Drehtellers konstruktiv möglichst zu vermeiden.

Die kuppelartige Abdeckung umfasst mindestens eine verschließbare Zugangsöffnung, um durch diese hindurch das aufzunehmende Objekt auf dem Aufnahmetisch bzw. dessen Stellfläche zu platzieren.

Vorzugsweise sind innerhalb der Abdeckung im Bereich der Zugangsöffnung eine Bedienungseinrichtung für die Ansteuerung der Lichtquellen und/oder die Auslösung der wenigstens einen Kamera oder Prüfoptik und ggf. ein Display zur Überprüfung der Bildqualität angeordnet. Damit kann der Benutzer unmittelbar „vor Ort” die notwendigen und optimalen Einstellungen für die Ansteuerung der Lichtquellen und/oder die Auslösung der wenigstens einen Kamera überprüfen, bevor die endgültigen Aufnahmen getätigt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die kuppelartige Abdeckung wenigstens einen sich längs wenigstens eines Teils eines Längenkreises erstreckenden Abschnitt auf, der bei Bedarf für den Zugang einer außerhalb der Abdeckung platzierbaren Kamera, insbesondere auf einem Stativ montierten Kamera, entfernbar ist. Vorzugsweise ist dieser Abschnitt mittels Klettverschlüssen innerhalb der kuppelartigen Abdeckung gehalten, so dass dieser bei Bedarf leicht herauslösbar ist.

In einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform befindet sich der entfernbare Abschnitt der Abdeckung im Bereich der verschließbaren Zugangsöffnung. Insbesondere ist der entfernbare Abschnitt dann als Teil des Schließelements bzw. einer Tür für die Zugangsöffnung ausgebildet.

Wie schon vorstehend erwähnt, ist vorzugsweise eine Vielzahl von Kameras vorgesehen, die ebenfalls wie die Lichtquellen domartig verteilt über dem Aufnahmetisch angeordnet sein können. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese nur längs eines Längen- und/oder Breitenkreises platziert sind, vorzugsweise in Kombination mit einem Drehteller für das aufzunehmende Objekt. Auch die Kameras sind einzeln oder gruppenweise ansteuerbar bzw. auslösbar, und zwar wie bereits erwähnt vorzugsweise in Kombination mit einer vorbestimmten Ansteuerung der Lichtquellen.

Weiterhin lassen sich hochwertige/hochqualitative 2- oder 3-dimensionale Darstellungen oder Repräsentationen von Objekten nur sehr schwer speichern und/oder übertragen. Auch die Verarbeitung entsprechender digitaler Repräsentationen ist rechenintensiv, so dass eine interaktive Darstellung bei hohem Benutzerkomfort schwierig ist. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur (effizienten) Erstellung und/oder Speicherung einer digitalen Repräsentation eines Objekts anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst.

Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Erstellung einer digitalen Repräsentation eines Objekts gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

  • a) Erfassen einer Vielzahl von Aufnahmen mit jeweils einer Vielzahl von Bildpunkten, wobei jeder Aufnahme mindestens eine Positionsangabe/Postition (Pos) mindestens einer Lichtquelle, zugeordnet ist;
  • b) Berechnen einer Vielzahl von Funktionen, wobei die Funktionen jeweils für einen bestimmten Bildpunkt einen Helligkeitswert und/oder einen Farbwert in Abhängigkeit von mindestens einer Position einer Lichtquelle angibt;
  • c) Erzeugen einer Vielzahl von vorzugsweise zweidimensionalen Arrays zur digitalen Repräsentation des Objekts, wobei jeder Eintrag der Arrays einen zur Bestimmung der Funktionen notwendigen Parameter enthält.

In einer Ausführungsform kann die digitale Repräsentation mit dem bereits beschriebenen Fotostudio in einer der beschriebenen Ausgestaltungen erstellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Materialeigenschaften digital und interaktiv darzustellen.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass für mehrere Bildpunkte Helligkeit und/oder Farbwerte in Abhängigkeit von sich unterscheidenden Beleuchtungssituationen gesammelt werden. Ausgehend von diesen gesammelten Informationen können pro Bildpunkt und/oder für Gruppen von Bildpunkten Funktionen entwickelt werden, die die Helligkeitswerte und/oder Farbwerte in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Beleuchtungssituation angeben. In einer Ausführungsform wird die Beleuchtungssituation anhand einer Position einer Lichtquelle vorgegeben.

Erfindungsgemäß kann eine Position derartig definiert sein, dass sie eine Beleuchtungsrichtung angibt, entlang derer die Lichtquelle in Richtung auf das Objekt zu Lichtwellen aussendet. Erfindungsgemäß kann die Position auch derart definiert sein, dass sie eine Position einer oder mehrerer Lichtquellen relativ zu einem Objekt, beispielsweise bezugnehmend auf ein im oder nahe beim Objekt liegenden optischen Zentrum angibt. Die Positionsangaben können kartesische Koordinaten sein. Des Weiteren können Koordinaten in Kombination mit einer Richtungsangabe, beispielsweise in Form eines Vektors verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Winkelangaben, vorzugsweise zwei, verwendet, um die Position der Lichtquelle vorzugeben. Das heißt, die Positionsangabe ist eigentlich eine Richtungsangabe. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel können zusätzlich zu den Winkelangaben Entfernungsangaben verwandt werden. Beispielsweise können die Positionsangaben in Form von Polarkoordinaten erfolgen. Vorzugsweise handelt es sich um Polarkoordinaten, die hinsichtlich des Radius normiert sind. Beispielsweise kann für die Normierung der Einheitskreis (r = 1) verwandt werden.

In einer Ausführungsform sind die Funktionen derart gewählt, dass sie für eine beliebige Position einer Lichtquelle, vorzugsweise auf einer das Objekt überspannenden Halbkugel, Helligkeitswerte und/oder Farbwerte liefern. Insofern kann die digitale Repräsentation für eine Vielzahl von Positionen sich unterscheidende Darstellungen des Objekts liefern.

In einer Ausführungsform wird basierend auf den Funktionen eine Vielzahl von vorzugsweise zweidimensionalen Arrays erzeugt, wobei Einträge der Arrays zur Definition der Funktionen notwendige Parameter enthalten. In einer Ausführungsform enthält jeder Eintrag des Arrays einen zur Bestimmung der Funktion notwendigen Parameter.

Durch die Aufteilung der Parameter auf mehrere, insbesondere zweidimensionale Arrays, kann eine effiziente Verarbeitung der Daten erfolgen. Allgemein führt die Verwendung von Funktionen zur Wiedergabe der Helligkeits- und/oder Farbwerte zu einer erheblichen Datenreduktion. Weiterhin ermöglicht die Aufteilung der Funktionen in Einträge der Arrays, dass diese Informationen von dedizierter Hardware, beispielsweise von entsprechend ausgestalteten Graphikkarten, verarbeitet werden können. Insofern wird so eine schnelle und effiziente Verarbeitung der Daten ermöglicht. Der Benutzer erhält die gewünschten Ergebnisse in kürzerer Zeit.

In einer Ausführungsform können stetige Funktionen in Schritt b verwandt werden. Die Verwendung von stetigen Funktionen führt dazu, dass bei der Verwendung der generierten digitalen Repräsentation trotz der ggf. erheblichen Kompression aufgrund der Funktionen ein nur sehr geringer Fehler auftritt. Weiterhin werden so sehr realitätsnahe Helligkeits- und/oder Farbwerte erzielt. Letztendlich lassen sich die Daten mittels gängiger Bildkompressionsverfahren komprimieren, wobei kein oder nur ein sehr geringer Qualitätsverlust entsteht. Bei der Kompression können Verfahren, die üblicherweise zur Bildspeicherung und/oder Übermittlung verwandt werden (z. B. JPEG, JEGP2000, PNP, GIF, WebP), eingesetzt werden.

Die Berechnung der Vielzahl von Funktionen kann eine (lineare) Interpolation umfassen. In einer Ausführungsform werden Polynome zur Interpolation verwandt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Polynome mit einem Grad ≤ 5, beispielsweise des 2. Grades, verwandt, um die Helligkeits- und/oder Farbwerte zu interpolieren. Polynome 2. Grades bieten sich an, da hier mit hoher Genauigkeit die anhand der Vielzahl von Aufnahmen ermittelten Werte interpoliert werden können. Gleichzeitig werden zur Speicherung von Polynomen 2. Grades lediglich drei Koeffizienten benötigt.

In einer Ausführungsform werden die jeweiligen Koeffizienten in sich unterscheidenden Arrays, beispielsweise in einem ersten und einem zweiten Array gespeichert. Erfindungsgemäß können mehrere Arrays, beispielsweise drei zur Definition der Funktion bzw. zur Speicherung der jeweiligen Koeffizienten vorgesehen sein. Vorzugsweise werden dann die ersten Koeffizienten im ersten Array, die zweiten Koeffizienten im zweiten Array und die dritten Koeffizienten im dritten Array gespeichert. Erfindungsgemäß kann, wie bereits erwähnt, ein 2-dimensionales Array oder eine beliebige andere Datenstruktur verwandt werden, um den jeweiligen Koeffizientensatz zu speichern. Erfindungsgemäß können insbesondere Datenstrukturen verwandt werden, die aus der Bildverarbeitung zur Speicherung und/oder Repräsentation von einzelnen Lagen („layers”) von Bildern verwandt werden.

Eine Speicherung der jeweiligen Koeffizienten oder Funktion definierenden Parameter an korrespondierenden Stellen in dem jeweiligen Array erleichtert die Verarbeitung. Insbesondere kann dedizierte Hardware, wie sie in Graphikkarten vorhanden ist, zur Berechnung der Helligkeits- und/oder Farbwerte in Abhängigkeit von der Position der Lichtquelle verwandt werden. Auch das Abspeichern der digitalen Repräsentation kann sehr effizient und ggf. unter Verwendung bekannter Kompressionsverfahren vorgenommen werden.

Im Schritt c kann für vorzugsweise jeden Bildpunkt mindestens eine erste Winkelfunktion, z. B. eine Polarwinkelfunktion, und mindestens eine zweite Winkelfunktion, z. B. eine Azimutwinkelfunktion, berechnet werden. Die Verwendung von Winkeln zur Angabe der Position ist, wie bereits erörtert, bevorzugt. Erfindungsgemäß kann eine Winkelfunktion derart definiert sein, dass sie als Eingabewert einen Winkel, beispielsweise einen Polarwinkel und/oder einen Azimutwinkel, erhält.

In einer Ausführungsform wird für mehrere Farbkanäle, beispielsweise für drei Farbkanäle, jeweils mindestens eine Funktion gemäß Schritt b berechnet. In einer Ausführungsform werden für jeden Farbkanal zwei Polynome 2. Grades berechnet, so dass sich insgesamt sechs Arrays mit den jeweiligen Koeffizienten pro Farbkanal ergeben.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine effiziente Möglichkeit zur interaktiven Darstellung eines Objekts bereitzustellen. Insbesondere soll die Darstellung die Beschaffenheit des Objekts genau wiedergeben und von der jeweiligen Recheneinheit möglichst effizient verarbeitet werden. Die im Bereich der Software bekannten Anforderungen der Übertragungseffizienz bei geringen Bandbreiten und der Speichereffizienz sollen erfüllt sein.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur interaktiven Darstellung eines Objekts gemäß dem Anspruch 19 gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

  • a) Empfangen eines vorzugsweise komprimierten Datensatzes, umfassend mindestens ein erstes zweidimensionales Array, wobei jeweils zwei korrespondierende Einträge in den Arrays eine Funktion zur Berechnung eines Helligkeitswerts definieren;
  • b) Empfangen einer Benutzereingabe, wobei die Benutzereingabe die Position mindestens einer Lichtquelle, relativ zu dem Objekt angibt;
  • c) Berechnen einer Vielzahl von Helligkeitswerten unter Verwendung der Funktionen, wobei die Position als Eingabewert der Funktionen verwandt werden;
  • d) Darstellen der Helligkeitswerte auf einem Display.

Der Datensatz kann mittels des bereits beschriebenen Verfahrens in einer der beschriebenen Ausgestaltungen erzeugt werden. In einer Ausführungsform wird der Datensatz unter Zuhilfenahme des bereits beschriebenen Fotostudios erzeugt.

Aufgrund der skizzierten Lösung ergibt sich der Vorteil, dass mit relativ wenigen Daten eine Vielzahl von Ansichten auf das Objekt definiert ist, wobei eine freie Wahl der Position der Lichtquelle ermöglicht wird. Dies ermöglicht eine kognitiv sehr genaue Einschätzung der Oberflächen des jeweiligen Objekts.

Die verwandten Datensätze lassen sich für die Übertragung sowie für die langfristige Speicherung verwenden.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren zur interaktiven Darstellung mit bestehender Hardware sehr effizient umgesetzt werden.

Der Schritt b kann das Erfassen einer Fingerposition eines Benutzers auf dem Display umfassen. Die Fingerposition kann beispielsweise mittels einer Projektion, senkrecht zur Displayoberfläche auf eine virtuelle Halbkugel abgebildet werden (= Polarkoordinate), wobei die virtuelle Halbkugel vorzugsweise ihr Zentrum mittig in der Bildschirmebene hat. Durch dieses vorgegebene Projektionsverfahren können beispielsweise Polarkoordinaten für die Position der Lichtquelle ermittelt werden. Das Projektionsverfahren ermöglicht eine einfache und intuitive Bedienung einer entsprechenden Anwendung. Berührt der Benutzer das Display beispielsweise mittig, so kann sich eine Lichtquellenposition ergeben, die senkrecht über dem Display liegt. Diese Position wandert durch das Berühren von Punkten, die näher am Rand des Displays liegen. In einer Ausführungsform ergibt sich bei einer mittigen Berührung ein 90-Grad-Winkel, der zum Rand hin kontinuierlich abnimmt.

Statt des Erfassens eines Fingers auf dem Display kann auch die Position eines Mauszeigers, beispielsweise während der Betätigung einer Maustaste, erfasst werden.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Displayneigung erfasst werden. Die Displayneigung kann beispielsweise relativ zum Erdmagnetfeld ermittelt werden. In Abhängigkeit von der erfassten Displayneigung kann eine Position der Lichtquelle berechnet werden. Diese Ermittlung der Position der Lichtquelle bietet sich besonders an, wenn tragbare Geräte, beispielsweise Smart Devices, insbesondere Smartphones, zur Darstellung verwandt werden.

In einer Ausführungsform ermöglicht es das Verfahren, eine Eingabe zu erfassen, die eine Beschaffenheit der Lichtquelle und/oder eine die Darstellung beeinflussende Filterfunktion (z. B. Normierung der Helligkeit zur Aufhellung der Randbereiche) angibt. Beispielsweise kann des dem Benutzer ermöglicht werden, die Lichtquelle zu modifizieren. Denkbar ist eine Modifikation von einer punktförmigen Lichtquelle hin zu einer Lichtquelle mit einer Beschaffenheit, die einem Scheinwerfer („spotlight”) ähnelt, zu ändern. Die Lichtquelle kann auch derart modifiziert werden, dass anstelle von einer punktförmigen Lichtquelle mehrere (virtuelle) punktförmige Lichtquellen zum Einsatz kommen. Ebenso kann über die Eingabe die Kegelform des Lichtkegels und/oder dessen Durchmesser verändert werden. In dieser Ausführungsform wird die Eingabe an einen Server übermittelt. Der Server kann die Eingabe verarbeiten und in Reaktion hierauf einen gemäß der Eingabe parametrisierten Datensatz oder mehrere Datensätze übermitteln. Erfindungsgemäß umfasst der Datensatz zumindest das genannte erste und zweite Array.

Mittels der beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, Endgeräte mit geringer Rechenleistung effizient mit entsprechenden Datensätzen zu versorgen. Die notwendige Umrechnung kann serverseitig erfolgen. Alternativ können die notwendigen Datensätze in Abhängigkeit von der vorgegebenen Parametrisierung (offline) vorberechnet werden, so dass eine entsprechende Anfrage lediglich ein Nachschlagen und Übermitteln des Datensatzes erfordert. Erfindungsgemäß erfolgt die interaktive Darstellung auch bei dieser Ausführungsform auf der Seite des Endgeräts.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, dass wir für verschiedene Produkte Lichtsetups erstellt bzw. standardisiert werden. Die Lichtsetups können gespeichert und ausgetauscht werden. Dies ermöglicht es Personen ohne fotografisches Fachwissen hochqualitative Aufnahmen zu erstellen. Weiterhin sind die Lichtsetups vollständig unabhängig vom Ort oder den äußeren Bedingungen reproduzierbar. Beispielsweise können Jahre später identische Aufnahmen bei gleichem Lichtsetup erstellt werden.

Die beschriebenen Aufgaben werden auch durch einen computerlesbaren Speicher mit Instruktionen zur Durchführung der beschriebenen Verfahren gelöst.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Fotostudio anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Tabletop-Fotostudio in perspektivischer Ansicht und in Einsatzposition;

2 das Fotostudio gem. 1 mit geöffneter Zugangsöffnung;

3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fotostudios in schematischer Perspektivansicht;

4 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fotostudios in einer Darstellung entsprechend 3

5 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fotostudios in einer Darstellung entsprechend 3;

6 eine schematische Darstellung einer ersten Beleuchtungssituation zur Erfassung einer ersten Aufnahme eines Objekts;

7 eine schematische Darstellung der ersten Aufnahme;

8 eine zweite schematische Darstellung einer Beleuchtungssituation zur Erfassung einer zweiten Aufnahme des Objekts;

9 eine schematische Darstellung der zweiten Aufnahme;

10 eine schematische Darstellung einer digitalen Zwischenrepräsentation des Objekts (drei Farbkanäle mit jeweils einem Satz von Funktionen, die jeweils eine Polarkoordinate als Eingabe erhalten);

11 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer digitalen Repräsentation des Objekts (drei Farbkanäle mit jeweils zwei Sätzen von Funktionen pro Farbkanal);

12 eine schematische Darstellung einer Kommunikationsplattform umfassend einen Server sowie mehrere Endgeräte für den Austausch der digitalen Repräsentation des Objekts;

13 eine Komponentendarstellung der Endgeräte aus 12;

14 eine Draufsicht auf ein Endgerät aus 12; und

15 eine Seitenansicht auf ein Endgerät gemäß 12.

In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tabletop-Fotostudios 10 dargestellt, welches eine sich kuppelartig über einen Aufnahmetisch 11 erstreckende, lichtundurchlässige Abdeckung umfasst, wobei der Aufnahmetisch in dem dargestellten Beispiel durch einen Bürotisch mit schwarzer Oberfläche gebildet ist. Auf diesem Tisch ist die kuppelartige Abdeckung platziert. Diese besteht aus einzelnen Blechelementen, die zu einer formstabilen Kuppel zusammengefügt sind.

Die Kuppel ist innen und außenseitig jeweils schwarz gestaltet, und zwar mattschwarz, um Lichtreflexionen zu vermeiden.

An der Innenseite der kuppelartigen Abdeckung sind Lichtquellen, insbesondere in Form von LEDs befestigt, und zwar nach einem vorbestimmten Muster etwa gleich verteilt über den Umfang und über die Höhe der kuppelartigen Abdeckung. Vorzugsweise sind mindestens 10, insbesondere mindestens 25, und vorzugsweise mindestens 75 LEDs montiert. Diese sind in den 3 bis 5 jeweils mit der Bezugsziffer 13 gekennzeichnet. In 2 sind einige dieser LEDs ebenfalls sichtbar und ebenfalls mit der Bezugsziffer 13 gekennzeichnet. Diese gut sichtbaren LEDs in 2 befinden sich an der Innenseite einer Zugangstür 21 zum Innenraum der kuppelartigen Abdeckung.

Dieser kuppelartigen Abdeckung ist dann noch mindestens eine Kamera zugeordnet. Diese erstreckt sich mit ihrem Objektiv durch die kuppelartige Abdeckung hindurch, und zwar im Bereich des oberen Pols bzw. Scheitels der kuppelartigen Abdeckung, so wie dies in 1 mit der Bezugsziffer 14 angedeutet ist.

Die Lichtquellen 13 sind domartig verteilt über dem Aufnahmetisch 11 angeordnet und – wie eingangs erwähnt – einzeln oder auch gruppenweise ansteuerbar, vorzugsweise sukzessive horizontal und/oder vertikal über den Umfang der domartigen Verteilung hinweg.

Bei der in 2 gezeigten Darstellung der ersten Ausführungsform eines Tabletop-Fotostudios ist im Inneren desselben, d. h. innerhalb der kuppelartigen Abdeckung eine hohlkehlenartige Stellfläche für ein aufzunehmendes Objekt platziert. Diese Stellfläche ist mit der Bezugsziffer 18 gekennzeichnet. Durch die erwähnte hohlkehlenartige Verbindung zwischen Stand- bzw. Stellfläche einerseits und Rückwand andererseits lässt sich eine Schattenkante verhindern. Dabei handelt es sich um eine bekannte Vorrichtung der Tabletop-Fotografie, so dass sich eine nähere Erläuterung an dieser Stelle erübrigt.

Wie schon im Zusammenhang mit 2 erwähnt, umfasst die kuppelartige Abdeckung mindestens eine Zugangsöffnung, die durch zwei Türelemente 21, 22 verschließbar ist. Durch diese Zugangsöffnung hindurch lässt sich nicht nur eine geeignete Objekt-Stellfläche innerhalb der Abdeckung platzieren, sondern auch und insbesondere im Bereich der Zugangsöffnung 19 eine Bedienungseinrichtung für die Ansteuerung der Lichtquellen und/oder die Auslösung der wenigstens einen Kamera oder einer anderen Prüfoptik oder Videokamera oder dergleichen sowie ggf. auch ein Display zur Überprüfung der Bildqualität in Abhängigkeit von der gewählten Steuerung der einzelnen Lichtquellen entweder individuell oder auch gruppenweise. Anstelle einer Kamera oder zusätzlich zu einer Kamera kann auch ein Scanner, Beamer, UV-Licht und/oder ein Schwarzlicht vorgesehen sein. Die Platzierung derartiger Einrichtungen kann ebenfalls zentral am oberen Scheitel der kuppelartigen Abdeckung oder auch zwischen Scheitel und Basis erfolgen.

Die einzelnen Lichtquellen 13 sind an der Innenseite der kuppelartigen Abdeckung 12 sowie der beiden bereits erwähnten Türen 21, 22 angeordnet, und zwar so integriert, dass sie jeweils von außen her für die Elektrifizierung zugänglich sind. Bei den Lichtquellen handelt es sich bevorzugt um LEDs. Der Aufnahmetisch 11 ist bei der dargestellten Ausführungsform ganz offensichtlich austauschbar, da bei dieser Ausführungsform die kuppelartige Abdeckung auf den bereits vorhandenen Tisch 11 lediglich platziert ist. Der Aufnahmetisch 11 kann aber auch integraler Teil der kuppelartigen Abdeckung bzw. des portablen Fotostudios sein. Zumindest die Stellfläche für ein aufzunehmendes Objekt ist vorzugsweise bei Bedarf entfernbar und/oder austauschbar. Die Stellfläche kann auch transparent bzw. lichtdurchlässig sein, um das Objekt auch von unten her durch die Stellfläche hindurch beleuchten zu können.

Bei Bedarf und zur Reduzierung der Anzahl von Kameras kann die Stellfläche auch als Drehteller ausgebildet sein. Diese Konstruktion ist per se bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Es sei lediglich darauf hingewiesen, dass es sehr wichtig ist, den Drehteller möglichst vibrationsarm, vorzugsweise vibrationsfrei positionieren oder drehen zu können.

An der der Zugangsöffnung 19 zum Innenraum der kuppelartigen Abdeckung gegenüberliegenden Seite ist vorzugsweise eine weitere Zugangsöffnung vorgesehen, um auch von dort in das Innere der kuppelartigen Abdeckung zu gelangen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es aufgrund der äußeren Maße der kuppelartigen Abdeckung schwierig ist, diese nur von einer Seite her zu bestücken.

Bei der dargestellten Ausführungsform weist die kuppelartige Abdeckung 12 noch einen sich längs wenigstens eines Teils eines Längenkreises erstreckenden Abschnitt 20 auf, und zwar an den im geschlossenen Zustand der Türen 21, 22 einander zugekehrten Längskanten dieser Türen. Dieser Abschnitt kann bei Bedarf für den Zugang einer außerhalb der Abdeckung platzierbaren Kamera, insbesondere auf einem Stativ montierten Kamera entfernt werden. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich jeweils um einen an den einander zugekehrten Längsseiten der beiden Türen 21, 22 mittels Klettstreifen oder dergleichen fixierbaren Blechstreifen. Diese Blechstreifen können – wie erwähnt – bei Bedarf für den Zugang einer außerhalb der Abdeckung platzierten Kamera, speziellen Leuchteinheit oder dergleichen entfernt werden.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Fotostudio als sog. „Multiview-Aufnahmestudio” konzipiert, sowie dies in den 3 bis 5 schematisch dargestellt ist. Zum einen lassen die 3 bis 5 erkennen, dass über die domartige Anordnung der Lichtquellen 13 (jeweils weiße Punkte) ein in Längen- und Breitenkreise unterteiltes Koordinatensystem 15 gelegt ist, und dass der Ort jeder Lichtquelle 13 durch einen Schnittpunkt zwischen Längenkreis 16 und Breitenkreis 17 im Koordinatensystem definiert ist. Damit ist die Position der einzelnen Lichtquellen akkurat definiert und die Ansteuerung derselben über das entsprechende Koordinatensystem vorherbestimm- bzw. einfach programmierbar.

Die schwarzen Punkte in den 3 und 4 zeigt die Platzierung einer Vielzahl von Kameras 14. Bei der Ausführungsform nach 3 sind mehrere Kameras 14 längs eines Längenkreises 16 etwa gleichförmig verteilt angeordnet.

Bei der Ausführungsform nach 4 sind die Kameras 14 etwa domförmig über die Stellfläche 18 für ein aufzunehmendes Objekt verteilt, wobei im Bereich des Scheitels der kuppelartigen Abdeckung eine erhöhte Anzahl von Kameras 14 platziert ist.

Auch die Kameras 14 sind einzeln oder gruppenweise ansteuerbar bzw. auslösbar, und zwar insbesondere in Kombination mit einer vorbestimmten Ansteuerung der Lichtquellen 13. Die Ansteuerung der Lichtquellen 13 und Kameras 14 kann individuell oder durch ein vorbestimmtes Programm erfolgen; letzteres insbesondere dann, wenn das Fotostudio auch für laienhafte Anwender geeignet sein soll.

Bei der Ausführungsform nach 5 ist wenigstens eine Kamera an einem 3-dimensional beweglichen Roboterarm 23 innerhalb der kuppelartigen Abdeckung 12 platziert. Damit lässt sich die Kamera in jede beliebige Lage relativ zu dem auf der Stellfläche 18 platzierten Objekt bringen.

Wie ebenfalls eingangs erwähnt, kann die kuppelartige Abdeckung auch nach Art eines kuppelartigen Zeltes konzipiert sein, welches zusammenleg- bzw. zusammenfaltbar ist, vorzugsweise nach Art eines Regenschirms, dessen Schirmstock außerhalb des von der kuppelartigen Abdeckung begrenzten Aufnahmeraums liegt. Die textile Bespannung eines solchen kuppelartigen Zeltes ist vorzugsweise ebenfalls lichtundurchlässig und zusammen an der Innenseite schwarz mattiert ausgebildet.

Es sei an dieser Stelle nochmals erwähnt, dass durch die Anordnung von mehreren, mindestens zwei Kameras, entsprechend unterschiedliche Blickrichtungen festgehalten werden können. Hinzu kommen dann die verschiedenen Lichteinfallswinkel und Lichtintensitäten, die den einzelnen Aufnahmen eines Objekts überlagert werden, um dann die entsprechenden Daten zu einem gesamten Datensatz zusammenzufassen. Durch entsprechende Umrechnung dieses Datensatzes lässt sich dieser in der gewünschten Weise wieder visualisieren und damit eine jeweils gewünschte Betrachtungsweise eines Objektes erstellen.

Erfindungsgemäß kann das beschriebene Tabletop-Fotostudio 10 zur effizienten Erstellung einer digitalen Repräsentation 41 (vgl. 11) eines Objekts 40 (vgl. 8) verwandt werden. Hierzu ist es notwendig, eine Vielzahl von Aufnahmen Img1, Img2 (vgl. 7, 9) von dem Objekt 40 zu erzeugen, wobei sich zumindest einige der Aufnahmen Img1, Img2 hinsichtlich der Ausleuchtung bzw. der Beleuchtungssituation unterscheiden. Die 6 und 8 zeigen zwei unterschiedliche Beleuchtungs- bzw. Ausleuchtungssituationen. Das Objekt 40 liegt auf dem bereits beschriebenen Aufnahmetisch 11 und wird von der kuppelartigen Abdeckung 12 überdeckt. Die Kamera 14 befindet sich an der Abdeckung 12 im Wesentlichen senkrecht über dem Objekt 40 und ist derart eingestellt, dass sie das gesamte Objekt 40 erfasst.

In der Beleuchtungssituation, wie sie in 6 dargestellt ist, ist die Lichtquelle 13 (in der Bildebene rechts der Kamera 14) ausschließlich aktiviert. In der Beleuchtungssituation gemäß 8 ist eine Lichtquelle 13' (in der Bildebene links der Kamera 14) aktiviert. Vereinfacht wird davon ausgegangen, dass es sich bei den Lichtquelle 13, 13' um punktförmige Lichtquellen handelt, die entlang Vektorpfeile, die sich auf ein Zentrum Z hinzu erstrecken, ausgerichtet sind. Die Position der Lichtquellen Pos der einzelnen Lichtquellen 13, 13' werden jeweils durch Polarkoordinaten, umfassend einen Polarwinkel p und einen Azimutwinkel a angegeben.

Die 7 und 9 zeigen die korrespondierenden Aufnahmen Img1, Img2.

Zur Vereinfachung des zu beschreibenden Verfahrens wird in den Abbildungen Img1, Img2 lediglich zwischen den Farbwerten hell (= weiß), dunkel (= einfache Schraffur) und sehr dunkel (= Kreuzschraffur) unterschieden. Des Weiteren umfassen die Aufnahmen Img1, Img2 lediglich sechs Pixel/Bildpunkten, die mit den nachfolgenden Koordinaten versehen sind: 0,0; 1,0; 2,0; 0,1; 1,1; 2,1.

In 7 sind die Pixel 0,0 und 0,1 sehr dunkel, die Pixel 1,0 und 1,1 dunkel und die Pixel 2,0 und 2,1 hell.

Entsprechend der veränderten Beleuchtungssituation gemäß 8 ergibt sich für die Aufnahme Img2 nachfolgendes Belichtungsverhältnis:

Pixel 0,0:hell,Pixel 1,0; 0,1 und 1,1:dunkel,Pixel 2,0 und 2,1:sehr dunkel.

Die einzelnen Aufnahmen Img1, Img2 sind der Position Pos gemäß 8 bzw. der Position Pos gemäß 10 zugeordnet. Für die Erstellung der digitalen Repräsentation wird nach der Erfassung dieser Aufnahmen Img1, Img2 für jeden Pixel 0,1; 1,0; 2,0; 0,1; 1,1 und 2,1 eine Funktion generiert, die die jeweiligen Helligkeits- bzw. Farbwerte in Abhängigkeit von den Positionen Pos wiedergibt. Bei den Funktionen kann es sich um Polynome handeln. Wie bereits erläutert, sind Polynome 2. Grades bevorzugt. Die Anzahl der Aufnahmen kann derart gewählt werden, dass die zu lösenden Gleichungen ausreichend bestimmt sind. Insbesondere bei der Verwendung des bereits beschriebenen Tabletop-Fotostudios mit 10 oder mehr Lichtquellen 13, 13' lassen sich ohne weiteres ausreichend viele Aufnahmen Img1, Img1 generieren. Erfindungsgemäß kann die Anzahl der Aufnahmen auch derart gewählt werden, dass die Gleichungssysteme überbestimmt sind.

In einem Ausführungsbeispiel werden für jeden Farbkanal (beispielsweise für Rot, Grün und Blau) ein Satz von Funktionen (pro Pixel eine vom Azimutwinkel a und Polarwinkel p abhängige Funktion) bestimmt.

Die 10 zeigt eine schematische Übersicht der Sätze von Funktionen, wobei die Matrix Mred den Satz von Funktionen für den roten Farbkanal, die Matrix Mgreen den Satz von Funktionen für den grünen Farbkanal und die Matrix Mblue den Satz von Funktionen für den blauen Farbkanal angibt.

Erfindungsgemäß können diese Funktionen weiter aufgeteilt werden, so dass sich für die einzelnen Matrizen lediglich eine Abhängigkeit von dem Polarwinkel p (vgl. 11: Mredp, Mbluep, Mgreenp) bzw. von dem Azimutwinkel a (vgl. 11: Mreda, Mbluea, Mgreena) ergibt. Erfindungsgemäß können diese Matrizen weiter in Arrays aufgeteilt werden, die beispielsweise bei einer polynomiellen Interpolation jeweils nur noch einen Koeffizienten enthalten. Insgesamt ergibt sich eine sehr effiziente digitale Repräsentation 41 für das Objekt 40. Diese digitale Repräsentation 41 kann in einem erfindungsgemäßen System genutzt werden, um das Objekt 40 interaktiv darzustellen.

12 zeigt schematisch ein erstes mobiles Endgerät 50 und ein zweites mobiles Endgerät 50', die über ein Netzwerk, das Internet 1, mit einem Server 100 verbunden sind. Der Server kann dazu ausgebildet sein, die digitale Repräsentation 41 für eine Vielzahl von Objekten zu speichern und auf Anfrage an die mobilen Endgeräte 50, 50' zu übertragen.

13 zeigt einige wesentliche Komponenten des mobilen Endgeräts 50. Hierbei handelt es sich um ein Display 51, eine Eingabeeinheit 52, eine Recheneinheit 53 und eine Kommunikationseinheit 54 zur Kommunikation mit dem Server 100. Die Recheneinheit 53 kann dazu verwendet werden, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zur interaktiven Darstellung des Objekts 40 zu implementieren. Hierfür wird von dem Server 100 eine digitale Repräsentation 41, umfassend entsprechend komprimierte Datensätze, heruntergeladen. Des Weiteren wird eine Benutzereingabe empfangen, die eine gewünschte Position Pos relativ zu dem Objekt angibt. Die Recheneinheit 53 berechnet dann abhängig von der Benutzereingabe unter Verwendung des komprimierten Datensatzes eine Darstellung Abb, die dem Benutzer über das Display 51 angezeigt werden kann.

Zur Eingabe der Position Pos gibt es verschiedene erfindungsgemäße Möglichkeiten. Zwei dieser Möglichkeiten werden nachfolgend anhand der 14 bzw. der 15 erläutert.

Die 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Benutzer die Position Pos durch ein Berühren des Displays 51 (hierbei handelt es sich um einen Touchscreen) eingibt. Das Display 51 erfasst die Berührungsposition X und nutzt diese zur Bestimmung der Position Pos. Hierfür wird, wie in der 14 schematisch angedeutet, eine virtuelle Halbkugel K über die Oberfläche des Displays 51 gelegt. Das Zentrum dieser virtuellen Halbkugel K entspricht einem optischen Zentrum Z, das seinerseits im Zentrum der Darstellungsfläche des Displays 51 liegt. Legt man eine Lotgerade durch die Berührungsposition X, so ergibt sich ein Schnittpunkt mit der virtuellen Halbkugel K. Dieser Schnittpunkt ergibt in einer Verbindungslinie mit dem optischen Zentrum Z eine Positionsangabe für die Lichtquelle. Auch diese Positionsangabe kann anhand von Polarkoordinaten erfolgen und der digitalen Repräsentation 41, wie sie anhand der 11 erläutert wurde, zugeführt werden. Mittels der erfindungsgemäßen digitalen Repräsentation 41 kann für jede Position Pos einer virtuellen Lichtquelle eine entsprechende Darstellung generiert werden.

Bei der Ausführungsform gemäß 15 erfolgt eine Neigungswinkelbestimmung des mobilen Endgeräts 50 relativ zum Erdmagnetfeld. Techniken zur Bestimmung des Neigungswinkels bei mobilen Endgeräten sind hinreichend bekannt. Hierfür können gyroskopische Sensoren und/oder elektromagnetische Feldsensoren verwandt werden.

In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird mittels der beschriebenen Sensoren der Winkel zwischen einem Schwerkraftvektor 2 und einem Display-Lot 57 bestimmt. Dieser Winkel kann als Polarkoordinaten angegeben werden. Die Position Pos der Lichtquelle für das beschriebene Verfahren zur interaktiven Darstellung des Objekts 40 kann durch diese Polarkoordinate oder ein inverses Elemente hierzu bestimmt sein. So ergibt sich eine Situation, bei der das Neigen des mobilen Endgeräts 50 zu einer Veränderung der Darstellung auf dem Display 51 führt, wobei die Position Pos der (virtuellen) Lichtquelle wandert.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Bezugszeichenliste

1
Internet
2
Schwerkraftvektor
10
Tabletop-Fotostudio
11
Aufnahmetisch
12
(kuppelartige) Abdeckung
13, 13'
Lichtquelle
14
Kamera
15
Koordinatensystem
16
Längenkreis
17
Breitenkreis
18
Stellfläche
19
Zugangsöffnung
20
entfernbarer Abschnitt der Abdeckung
21
Tür
22
Tür
23
Roboterarm
40
Objekt, z. B. ein Teppich
41
digitale Repräsentation
50, 50'
mobiles Endgerät
51
Display
52
Eingabeeinheit
53
Recheneinheit
54
Kommunikationseinheit
100
Server
a
Azimutwinkel
Img1, Img2
Aufnahmen
K
virtuelle Halbkugel
p
Polarwinkel
Pos
Position einer Lichtquelle
X
Berührungsposition
Z
optisches Zentrum