DE10032693A1 - Verfahren zum Gestalten einer durch die Abbildung aus der 3D-Welt in ein 2D-Bild verzerrten Fläche innerhalb einer bildhaften Darstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gestalten einer, durch die Abbil­ dung aus der 3D Welt in ein 2D Bild, verzerrten Fläche innerhalb einer bild­ haften Darstellung.

Innerhalb der 2 D Darstellung werden vier Linien platziert, von denen zwei Linien bemaßt werden. Mit Hilfe dieser Daten wird die mathematische Abbil­ dungsvorschrift bestimmt, die eine Transformation der verzerrten Fläche in ein nicht verzerrtes orthogonales Koordinatensystem und zurück ermöglicht. Die beliebige Fläche wird gekennzeichnet, mit Hilfe der Abbildungsvorschrift in das nicht verzerrte Koordinatensystem transformiert und dort mit üblichen Methoden der Bildbearbeitung gestaltet.

Die gestaltete Fläche wird zurücktransformiert und in die Darstellung einge­ fügt.

Bei der Abbildung eines 3D Gegenstandes in ein 2D Bild (Foto, Zeichnung, Gemälde) entsteht eine perspektivische Verzerrung. Innerhalb einer verzerr­ ten ebenen Fläche existiert kein einheitlicher Maßstab. Dadurch ist die Ges­ taltung derartiger Flächen innerhalb eines gescannten Fotos mit herkömmli­ cher 2D-Grafiksoftware komplex und zeitaufwendig. 3D-CAD Systeme be­ herrschen die Abbildung von 3D nach 2D, können häufig auch durch das sogenannte Rendern Oberflächen mit Mustern, von z. B. Putzstrukturen, Mauerwerk etc., belegen.

Um von einem Foto zu einem 3D Modell zu gelangen ist ein hoher Aufwand erforderlich. Es existieren Verfahren die auf Basis von zwei Fotografien die 3D Daten eines Objekts bestimmen.

Die Erfindung kommt ohne ein 3D Modell der zu gestaltenden Fläche aus. Es werden auf einfache Weise sehr wenig Daten der Fläche bestimmt um die mathematisch Abbildung von 2D nach 3D zu bestimmen.

Die zu gestaltende Fläche muss nicht rechteckig oder rechtwinklig sein. In­ nerhalb der Fläche müssen lediglich zwei in der Welt zueinander parallele Linienpaare platziert werden, wobei die Linienpaare in der Welt zueinander orthogonal liegen.

Das Verfahren soll am Beispiel einer Walmdachfläche erläutert werden ( Abb. 1). Die Fläche ist nicht rechteckig.

Für die zu gestaltende Fläche werden vom Anwender vier Linien platziert (Abb. 2). Die Linien müssen sich nicht innerhalb der zu gestaltenden Fläche befinden. Sie müssen lediglich in der gleichen Ebene liegen (z. B. im Dach des Nachbarreihenhauses). Es finden sich als horizontale Linien First (Rh) und Traufe (Lh). Die Länge der Traufe ist entweder bekannt oder kann geschätzt werden. Von Rh wird nur die Richtung benötigt. Zur Ausrichtung der vertikalen Linien werden im Beispiel die Seiten eines Dachflächenfens­ ters verwendet. Die Dimensionierung der Länge einer Linie in der Welt ist bekannt (Lv). Von der zweiten Linie (Lh) wird ebenfalls nur die Richtung verwendet.

Im nächsten Schritt (Abb. 3) werden mit Hilfe der nun positionierten und dimensionierten Linien zwei Fluchtpunkte (FPv, FPh) der Fläche be­ stimmt.

Auf Basis der Fluchtpunkte und der Endpunkte der Längen (Lh, Lv) wird im Bild ein Viereck "A" ermittelt, das in der Welt dem Rechteck entspricht, das mit der Dimensionierung einer Länge und einer Breite (Lv, Lh) bestimmt wurde (Abb. 4).

Aus dem Viereck im Bild und dem Rechteck in der Welt lassen sich die ma­ thematischen Abbildungsvorschriften bestimmen, die es erlauben, jeden Punkt aus dem Koordinatensystem der Welt in das Koordinatensystem des Bildes umzurechnen und umgekehrt (Abb. 5).

Nun kann die vollständige Form der Dachfläche in die Welt transformiert werden (Abb. 6), wo sie nun orthogonal und unverzerrt vorliegt. Hier kann sie beliebig mit Hilfe konventioneller Methoden der Bildbearbeitung gestaltet werden. Anschließend wird sie zurücktransformiert und wieder in das Bild eingeblendet.

Der Vorteil der Erfindung ist, dass die mathematische Transformationsvor­ schrift für die prerspektivische Verzerrung innerhalb der Darstellung mit we­ nigen Eingaben offensichtlicher Merkmale bestimmt wird.

Hierfür sind weder Kenntnisse aus dem Bereich der 3D-Konstruktion not­ wendig, noch muss Art und Grad der Verzerrung durch Ausprobieren be­ stimmt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Gestalten einer durch die Abbildung aus der 3D Welt in ein 2D Bild verzerrten Fläche innerhalb einer bildhaften Darstellung, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Darstellung zwei in der Welt zueinander parallele Li­ nienpaare platziert werden, wobei die Linienpaare in der Welt zueinander orthogonal liegen, je eine der parallelen Linien entsprechend ihrer Länge in der Welt bemaßt wird, dass aus jeweils zwei parallelen Linien in der Darstellung der Fluchtpunkt bestimmt wird, dass mit Hilfe der Flucht­ punkte und der Endpunkte der bemaßten Linien in der Darstellung ein Viereck bestimmt wird, dass aus den Koordinaten der Eckpunkte des Vierecks innerhalb der Darstellung und aus dem Rechteck mit der Kan­ tenlänge aus den bemaßten Linien in der Welt eine Projektionsmatrix bestimmt wird, dass mit Hilfe der Projektionsmatrix die Umrechnung be­ liebiger Koordinaten aus der Welt ins Bild und umgekehrt erfolgen kann, dass nun mit Hilfe der Projektionsmatrix eine beliebige Form in der Dar­ stellung in die nicht verzerrte Welt transformiert, dort gestaltet und mit Hilfe der inversen Projektionsmatrix zurücktransformiert und in die Dar­ stellung eingefügt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestaltung von Körpern durch wiederholte Anwendung des Ver­ fahrens für Teilflächen erfolgt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellung ein Digitalbild ist.