BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 9.
Zur Schaffung des dreidimensionalen Abbildes eines menschlichen oder tierischen Kopfes war es bis anhin bekannt, eine Negativform des Kopfes herzustellen, z. B. einen Gipsabdruck und ausgehend von dieser Form ein positives Abbild, z.B. durch Ausgiessen der Form mit einem darin erstarrenden oder abbindenden Werkstoff. Die Prozedur der Herstellung der Negativform ist für den betreffenden Mensch oder das Tier unangenehm und erlaubt nur eine Abbildung im Massstab 1:1. Sollten kleinere Köpfe, z.B. für Puppen oder grössere Köpfe, z. B. zu Reklamezwecken, geschaffen werden, so war dies nur durch aufwendige Modellierarbeit möglich, und die Lebensechtheit des so hergestellten Kopfabbildes wurde wesentlich vom Geschick des Modelleurs bestimmt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die obigen Nachteile nicht aufweist. Dies wird durch eine Aufnahmevorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zur Herstellung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 9 erreicht.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird der abzubildende Kopf lediglich ausgemessen, was zudem bei einer bevorzugten Ausführungsart berührungslos geschieht und für das Modell angenehmer gestaltet werden kann, als das Abnehmen einer Form. Die Messdaten sind speicherbar und werden vor der Herstellung des Kopfes ausgewertet, was eine grosse Möglichkeit zur Modifikation der Daten und damit der Darstellung und Abbildung des Kopfes ermöglicht.
In der Folge werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt die Figur ein Block- und Ablaufschema der erfindungsgemässen Vorrichtungen.
Mittels der Aufnahmevorrichtung 1 wird der Kopf, dessen dreidimensionales Abbild herzustellen ist, ausgemessen.
Zu diesem Zweck wird der Kopf des Modelles vorzugsweise berührungslos abgetastet, um eine genügende Anzahl von Messwerten zur Herstellung des Abbildes zu gewinnen. Zur Abtastung kann ein beweglicher Sensor verwendet werden, welcher den genannten Kopf oder auch nur das Gesicht streifenweise abtastet und ausmisst. Die Messung kann durch Abstandsmessung der Kopfoberfläche vom bekannten Sensorbezugsort durchgeführt werden. Diese Distanzmessung wird vorzugsweise durch Ermittlung der Laufzeit eines auf den Kopf gerichteten Licht- bzw. Laserstrahls, von seiner Aussendung bis zum Empfang des vom Kopf reflektierten Lichtstrahls, durchgeführt. Anstelle der Laufzeit kann auch die Phasenänderung als Messwert dienen. Die Auflösung dieser Messmethode kann im Bereich von 1 mm bis 0,1 mm liegen, bei einer Laufzeit von etwa 6 psec bis 0,6 psec für einen bestimmten Abstand zwischen Sensor und Kopf.
Als weiteres berührungsloses optisches Distanzmessverfahren ist die Abtastung des Kopfes mit einem Laserstrahl und die Distanzmessung mittels einer Abbildungsoptik und einem l-dimensionalen CCD-Array möglich oder eine Spot Fokus-Messung, wobei ein Lichtfleck z.B. mittels eines Lasers oder einer Leuchtdiode auf dem Kopf abgebildet wird und der Fokus der Abbildungsopfik variiert wird, bis der Lichtfleck scharf abgebildet ist. Aus der Fokusposition der Abbildungsoptik lässt sich dann die Distanz entnehmen.
Bei weiteren berührungslosen optischen Ausmessverfahren wird der Kopf nicht abgetastet sondern als ganzes erfasst, z.B. bei der holographischen Interferometrie, oder bei der Herstellung eines fotografischen Stereobildes des Kopfes, bei welcher ein inkohärentes Bildmuster auf den Kopf projiziert und eine Korrelationsauswertung der Bilder vorgenommen wird. Die Messverfahren, welche den Kopf bzw.
das Gesicht als ganzes erfassen, erfordern jedoch einen hohen Aufwand zur Auswertung der aufgenommenen Bilder, weshalb die Messung bevorzugt mit der erläuterten Laufzeitmessung vorgenommen wird. Auch andere als optische Messverfahren, z.B. akustische Distanzmessung, können verwendet werden.
Aus der Ausmessung des Kopfes resultiert ein mindestens das Gesicht darstellender digitaler Datensatz, welcher gespeichert wird. Als Speichermedium 5 kann ein übliches Speichermedium verwendet werden, z. B. eine Diskette. Neben den Messdaten können auch die Personalien 4, welche im Block 3 erfasst worden sind, auf dem Speichermedium 5 gespeichert werden, was Verwechslungen zwischen Modell und Datensatz weitgehend ausschliesst. Bei einer bevorzugten Ausführungsart wird zusätzlich eine Videoaufnahme des Kopfes hergestellt, welche bei der späteren Auswertung der gespeicherten Daten zur Herstellung des Abbildes als zusätzliche Informaton z. B. bezüglich Frisur, Haarfarbe, Augenfarbe usw. dient. In diesem Falle kann als Speichermedium 5 eine normale Videokassette verwendet werden, welche dann die Videobildinformation, die digitalen Messdaten und die digitalen Personendaten trägt.
Die vorstehend beschriebene Aufnahmeeinrichtung ist unabhängig von der nachstehend beschriebenen Vorrichtung zur Herstellung des eigentlichen Kopfes einsetzbar, wobei die Verbindung zur Herstellungsvorrichtung über das transportable Speichermedium 5, z. B. die versendbare Videokassette, erfolgt. Die Vorrichtung zur Herstellung des Kopfes verfügt über eine Auswerteinrichtung 6, 7, 8, 9, 10, 11, 15 und eine Bearbeitungseinrichtung 12, 13, 14, 16.
Die Auswerteinrichtung verfügt über eine dem Speichermedium mechanisch und datenformatmässig angepasste Leseeinrichtung 6. Die gelesenen Messdaten werden in einem Auswertteil 7 der Auswerteinrichtung gegeben. Im Auswertteil 7 wird eine dreidimensionale Graphikdarstellung des Kopfes bzw. mindestens des Gesichtes erzeugt und auf einem Bildschirm 8 zur Darstellung gebracht. Auf einem zweiten Bildschirm 9 wird das auf dem Speichermedium 5 gespeicherte Videobild des Kopfes dargestellt. Die Auswerteinrichtung kann die beiden Bilder - dreidimensionale Graphik und Videobild - auch auf dem gleichen Bildschirm nebeneinander oder überlagert darstellen, um der Bedienungsperson der Auswerteinrichtung eine Kontrolle, Korrektur oder Ergänzung des Messdatensatzes zu erlauben, wie dies mittels der Blöcke 10 und 11 dargestellt ist.
Dabei kann die Bedienungsperson, sind nur die Gesichtskonturen ausgemessen worden, den Datensatz z. B. um eine von einer Anzahl von Standardkopfformen, Standardfrisuren, Ohrformen und Augenfarben ergänzen. Ist der ganze Kopf ausgemessen worden, so bleibt insbesondere die Angabe über die Haarfarbe und die Augenfarbe zur Ergänzung des Datensatzes.
Mittels der Auswerteinrichtung wird auch der Abbildungsmassstab für die Produktion des Kopfes gewählt. Dieser kann für eine Büste etwa 1:1, also Originalgrösse, betragen, wird für Puppenköpfe in der Regel verkleinernd gewählt und z.B. für Reklamefiguren vergrössernd. Da der Abbildungsmassstab lediglich durch Manipulation des Datensatzes veränderbar ist, kann er in weiten Grenzen frei gewählt werden.
Die ausgewerteten Daten steuern in der Folge eine Bearbeitungseinrichtung, mittels derer ein positives oder negatives Abbild des ausgemessenen Kopfes gemäss dem Datensatz aus einem Rohling erzeugt wird. Die Art der Bearbeitung, z.B. Drehen, Fräsen, Schleifen 12, 13 mittels numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, richtet sich insbesondere nach der Grösse des Abbildes und dem verwendeten Werkstoff wie Holz, Kunststoff, Metall. Wird zuerst ein negatives Abbild, also eine Form, hergestellt, können sich noch weitere Bearbeitungsabschnitte zur Herstellung des Kopfes mittels der Form, wie z. B. Giessen, anschliessen. Danach erfolgt z. B. eine Oberflächenveredelung 14 und eventuell wieder anhand des Videobildes eine Veredelung, z. B. Bemalung, der Haare und Augen des Kopfes 15, 16.
Um ein besonders lebensecht wirkendes Abbild des Kopfes zu schaffen, können die Haare aber auch etwa Wimpern, Brauen und Bärte nicht nur aufgemalt, sondern in Form von Haarteilen aus Kunstfasern oder echten Haaren, aufgeklebt werden.
Soll der Kopf für eine Puppe bestimmt sein, wird im Block 17 der Körper angefügt. Es können die Schritte der Verpackung 17 und Versendung des Kopfes folgen, wobei wieder auf die Personendaten, welche ebenfalls auf dem Speichermedium 5 gespeichert und später ausgelesen worden sind, zurückgegriffen werden kann.
DESCRIPTION
The invention relates to a receiving device according to the preamble of claim 1 and a device for production according to the preamble of claim 9.
To create the three-dimensional image of a human or animal head, it was previously known to produce a negative shape of the head, e.g. B. a plaster cast and based on this form a positive image, e.g. by pouring out the mold with a material that solidifies or sets in it. The procedure for producing the negative form is uncomfortable for the person or animal concerned and only allows a 1: 1 scale picture. If smaller heads, e.g. for dolls or larger heads, e.g. B. for advertising purposes, this was only possible through elaborate modeling, and the authenticity of the head image thus produced was largely determined by the skill of the modeler.
The object of the invention is therefore to create a device which does not have the above disadvantages. This is achieved by a receiving device with the characterizing features of patent claim 1 and a device for production with the characterizing features of patent claim 9.
According to the present invention, the head to be imaged is only measured, which in addition is done in a preferred embodiment without contact and can be made more pleasant for the model than the removal of a shape. The measurement data can be stored and is evaluated before the head is manufactured, which enables a large possibility to modify the data and thus the representation and mapping of the head.
Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing. The figure shows a block and flow diagram of the devices according to the invention.
The head, the three-dimensional image of which is to be produced, is measured by means of the recording device 1.
For this purpose, the head of the model is preferably scanned in a contactless manner in order to obtain a sufficient number of measured values for producing the image. A movable sensor can be used for the scanning, which scans and measures the said head or only the face in strips. The measurement can be carried out by measuring the distance of the head surface from the known sensor reference point. This distance measurement is preferably carried out by determining the transit time of a light or laser beam directed onto the head, from its emission to the reception of the light beam reflected by the head. Instead of the runtime, the phase change can also serve as a measured value. The resolution of this measurement method can be in the range of 1 mm to 0.1 mm, with a running time of about 6 psec to 0.6 psec for a certain distance between sensor and head.
As a further non-contact optical distance measuring method, scanning the head with a laser beam and measuring the distance by means of imaging optics and an 1-dimensional CCD array are possible, or spot focus measurement, with a light spot e.g. is imaged on the head by means of a laser or a light-emitting diode and the focus of the imaging optics is varied until the light spot is imaged sharply. The distance can then be taken from the focus position of the imaging optics.
With other non-contact optical measurement methods, the head is not scanned but is recorded as a whole, e.g. in holographic interferometry, or in the production of a photographic stereo image of the head, in which an incoherent image pattern is projected onto the head and the images are correlated. The measurement methods that the head or
capturing the face as a whole, however, requires a great deal of effort to evaluate the recorded images, which is why the measurement is preferably carried out using the explained transit time measurement. Also other than optical measuring methods, e.g. acoustic distance measurement, can be used.
The measurement of the head results in a digital data record that represents at least the face and is stored. A conventional storage medium can be used as storage medium 5, e.g. B. a floppy disk. In addition to the measurement data, the personal data 4 which have been recorded in block 3 can also be stored on the storage medium 5, which largely eliminates confusion between the model and the data set. In a preferred embodiment, a video recording of the head is additionally produced, which, in the later evaluation of the stored data for producing the image, is used as additional information, e.g. B. with regard to hairstyle, hair color, eye color, etc. In this case, a normal video cassette can be used as the storage medium 5, which then carries the video image information, the digital measurement data and the digital personal data.
The recording device described above can be used independently of the device described below for the production of the actual head, the connection to the production device via the transportable storage medium 5, e.g. B. the dispatchable video cassette takes place. The device for producing the head has an evaluation device 6, 7, 8, 9, 10, 11, 15 and a processing device 12, 13, 14, 16.
The evaluation device has a reading device 6 which is mechanically and data format-adapted to the storage medium. The read measurement data are given in an evaluation part 7 of the evaluation device. A three-dimensional graphic representation of the head or at least the face is generated in the evaluation part 7 and displayed on a screen 8. The video image of the head stored on the storage medium 5 is shown on a second screen 9. The evaluation device can also display the two images - three-dimensional graphic and video image - side by side or superimposed on the same screen in order to allow the operator of the evaluation device to check, correct or supplement the measurement data record, as is shown by means of blocks 10 and 11.
The operator can, if only the facial contours have been measured, the data set z. B. add one of a number of standard head shapes, standard hairstyles, ear shapes and eye colors. If the entire head has been measured, there remains in particular information about the hair color and eye color to supplement the data set.
The imaging scale for the production of the head is also selected by means of the evaluation device. For a bust this can be about 1: 1, i.e. the original size, is usually chosen to be smaller for doll heads and e.g. enlarging for advertising figures. Since the imaging scale can only be changed by manipulating the data set, it can be freely selected within wide limits.
The evaluated data subsequently control a processing device, by means of which a positive or negative image of the measured head is generated from a blank in accordance with the data record. The type of processing, e.g. Turning, milling, grinding 12, 13 by means of numerically controlled machine tools depends in particular on the size of the image and the material used, such as wood, plastic, metal. If a negative image, i.e. a shape, is first produced, further processing sections for manufacturing the head by means of the shape, such as, for. B. Pour, connect. Then z. B. a surface refinement 14 and possibly a refinement based on the video image, z. B. Painting, hair and eyes of the head 15, 16.
In order to create a particularly lifelike image of the head, the hairs such as eyelashes, brows and beards can not only be painted on, but also in the form of hair pieces made of synthetic fibers or real hair.
If the head is intended for a doll, the body is added in block 17. The steps of the packaging 17 and the dispatch of the head can follow, in which case the personal data, which have likewise been stored on the storage medium 5 and later read out, can be accessed.