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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der dekorativen Gestaltung von Flächen mit
technischen Hilfsmitteln. Insbesondere betrifft die Erfindung das
Gebiet der farblichen Flächengestaltung
unter Anwendung von pixelorientierten Druckverfahren.
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In
DE 10202553 ist ein Druckverfahren
und eine Farbauftrageinrichtung beschrieben, womit Farbinformationen
aus einer Vorlage positionsabhängig auf
Flächen übertragen
werden können.
Das Verfahren erlaubt eine hocheffiziente Bedruckung speziell von
Gebäudeflächen oder
Flächen
aus dem Tief- und Ingenieurbau.
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Ist
aufgrund von Schmutz, von Fehlfunktionen der Farbauftrageinrichtung
im Zuge des Farbauftrags, von Designänderungswünschen, von Schmutz oder von
alterungsbedingt nachgelassener Farbintensität das auf der Fläche bereits
vorhandene Bild – das „Istbild" – nicht dem an der Fläche gewünschten Bild – dem „Sollbild" – entsprechend, so müssen Korrekturen
mithilfe der Farbauftrageinrichtung durchgeführt werden, damit das Sollbild
wunschgemäß entsteht.
Diese Veränderungen
müssen
passgenau zu nicht zu verändernden
Bildteilen des Istbildes durchgeführt werden.
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Ein
technisches Verfahren hierfür
ist nicht bekannt, sodass derzeit auf althergebrachte manuelle,
zeitaufwändige
Restaurationstechniken zurückgegriffenen
werden muß.
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Die
Erfindung bietet ein Verfahren, welches es ermöglicht, Änderungen an durchgeführten oder teilweise
durchgeführten
Farbapplikationen mithilfe einer positionsabhängig gesteuerten, pixelorientierten
Farbauftrageinrichtung vorzunehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des vorhandenen
Bildes mit einem bildgebenden Verfahren aufgenommen wird und als
Istbild gespeichert wird, dass in einer Recheneinheit Bildpunkte
des Sollbildes und korrespondierende Bildpunkte des Istbildes einander
zugeordnet werden, und dass die Unterschiede in den Farbwerten zwischen
den korrespondierenden Bildpunkten des Sollbild und Istbilds für die Steuerung des
Farbauftrags unter Anwendung der Farbauftrageinrichtung herangezogen
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
soll im folgenden anhand der 1 und anhand
von verschiedenen Fallbeispielen erläutert werden. Dabei wird angenommen,
dass eine Farbauftrageinrichtung verwendet wird, die Farbe positionsrichtig
auf eine Fläche
auftragen kann. Ohne die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens
auf die o.g.
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Farbauftrageinrichtung
zu beschränken,
soll diese hier für
die Erläuterungen
herangezogen werden. Die Farbauftrageinrichtung wird frei über die
Fläche
bewegt. Sie misst hierbei ständig
die eigene Position und druckt in Abhängigkeit dieser die korrespondierenden
Farbwerte einer Vorlage auf die Fläche. Dem Druckvorgang voraus
geht bei diesem Verfahren die Initialisierung des angewendeten Positionsmessverfahren,
welche der Erfassung der geometrischen Daten der Fläche innerhalb
eines durch das Positionsmeßsystem
definierten Koordinatensystems entspricht.
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Zum
ersten können
Unterbrechungen der Farbzuführung
oder Verstopfungen in den einzelnen Druckdüsen oder Sprühdüsen auftreten,
welche bewirken, dass ein Teil der Fläche unbedruckt bleibt, ohne
dass der Druckvorgang schnell genug unterbrochen werden kann.
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Zum
zweiten kann es vorkommen, dass Farbe aus einem Sprühkopf aufgrund
eines technischen Mangels unkontrolliert austritt und dabei die
Fläche verunstaltet.
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Zum
dritten kann noch während
des Farbauftrags oder nach Fertigstellung des Bildes der Wunsch aufkommen,
Bildinhalte zu verändern.
Darunter sollen hier jegliche Art von Veränderungen an beliebigen Bildern
auf Flächen
verstanden werden wie beispielsweise Motivänderungen, die mit Farbänderungen
und/oder Geometrieänderungen
verbunden sind oder Restaurationen.
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Auch
können
geringfügige Änderungen
von Farbtönen
bei unveränderter
Geometrie, wie beispielsweise im Falle einer Farbauffrischung, die
nach langer Zeit auf Basis der Originalvorlage durchgeführt werden
soll, gewünscht
sein.
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Im
Falle von Unterbrechungen der Farbzuführung oder Verstopfungen in
den Düsen
während des
Farbauftrag-Vorgangs bleibt ein Teil der Fläche unbedruckt. Erfindungsgemäß wird nun
zuerst der Bereich, in dem der Defekt vorliegt, mit einem bildgebenden
Verfahren erfasst. Geeignet hierfür sind Kameras und Bildscanner,
insbesondere auch handgeführte
Bildscanner. Das schließlich
in eine Recheneinheit übertragene
digitale Bild repräsentiert
das vorhandene Istbild auf der Fläche und soll hier ebenfalls
als Istbild bezeichnet werden. Im Falle von Bildkorrekturen aufgrund
von Fehlfunktionen des Farbauftraggerätes, welche im Zuge der Bildauftragung durchgeführt werden,
wird in der Regel keine Veränderung
der Druckvorlage durchgeführt.
Das Sollbild – das
Bild, welches an der Fläche
wahrgenommen werden soll – ist
identisch mit der digitalen Vorlage, welche den Farbauftrag der
Farbauftragsvorrichtung steuert. Das Istbild enthält in dem
Beispiel die Abbildung der unbedruckten Stellen der Fläche. Im
nächsten
erfindungsgemäßen Schritt
werden Istbild und Sollbild geometrisch in eine feste Beziehung
zueinander gesetzt, beispielsweise wird das Istbild solange gegenüber dem
Sollbild verschoben, gedreht und entzerrt, bis diese deckungsgleich
sind. Im beschriebenen Beispiel kann das auf verschiedene Weise stattfinden.
Es können
zwei oder mehrere korrespondierende Merkmale im Istbild und im Sollbild
beispielsweise am Bildschirm mit einer Bildverarbeitungssoftware
zur Deckung gebracht werden. Es kann aber auch eine rein maschinelle
Korrelationsrechnung auf die Bereiche des Sollbildes beziehungsweise
des Istbildes angewendet werden, in denen Sollbild und Istbild geometrisch
identisch sind. Als Ergebnis können
diese optimal zur Deckung gebracht werden. Dabei können auf
grafische Weise Bereiche des Bildes für die Korrelationsrechnung
selektiert werden, während
zu ändernde
Bereiche von dieser ausgeschlossen werden. Nach der Anpassung des
Istbildes und des Sollbildes durch Verschiebe-, Verdreh- und/oder
Entzerrungsoperationen bestehen die Korrespondenzen zwischen Bildpunkten des
Istbildes und Bildpunkten des Sollbildes, sodass diese einander
zugeordnet werden können.
Im Beispiel ebener Flächen
und Bilder werden die Farbwerte in Arrays aus Zeilen und Spalten
abgelegt und es wird eine äquidistante
Anordnung der Farbpixel bei der Farbausgabe vereinbart. Hier werden
beispielsweise die Farbwerte des Istbildes nach Anpassung an die
Struktur eines zum Sollbild deckungsgleichen Datenarray zugeordnet.
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Die
geometrische Anpassung von Sollbild und Istbild bereitet den darauf
folgenden erfindungsgemäßen Schritt
der Differenzbildung vor. Dabei wird an jeder Bildposition der Farbwert
des Istbildes von dem Farbwert des Sollbildes abgezogen, was im
Falle einer Bildrepräsentation
in mehreren Basisfarben bedeutet, dass für jede einzelne Basisfarben
eine Differenzbildung der Farbwerte durchgeführt wird. Damit sinnvolle Farbwerte
herauskommen, darf der Farbwert des Istbildes an jedem Punkt den
Farbwert des Sollbildes nicht übersteigen.
In dem beschriebenen Beispiel der Korrektur von Druckaussetzern kann
dieser Fall nicht auftreten.
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Es
resultiert somit ein Korrekturbild, das die Farbunterschiede zwischen
dem Sollbild und dem Istbild enthält.
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In
dem beschriebenen Beispiel der Korrektur von Druckaussetzern wird
das Differenzbild erfindungsgemäß direkt
zur Steuerung der Farbabgabe der Farbauftrageinrichtung herangezogen.
Dies ist ohne weitere Vorbereitungsschritte möglich, wenn die Farbauftrageinrichtung
sich unverändert
auf das anfangs verwendete Koordinatensystem stützt. Es wird deshalb empfohlen,
die Komponenten des Positionsmesssystems, welche das Koordinatensystem definieren,
vor der Durchführung
von Ausbesserungen nicht zu entfernen.
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Findet
gemäß des oben
erwähnten
zweiten Fallbeispiels aufgrund eines technischen Defektes der Farbauftrageinrichtung
ein überhöhter Farbauftrag
statt, so kann dieser Defekt nicht unmittelbar wie im ersten Fall
beschrieben beseitigt werden. Nach dem oben beschriebenen Verfahren
würde sich
bei der Differenzbildung der Farbwerte an diesen Stellen ein negativer
Wert für
einen oder mehrere Teilfarben ergeben, was einem Farbabtrag entspräche. Um
diesen Fall abzudecken, wird in einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
ein weiterer Arbeitsschritt eingefügt, bevor die Erfassung des
Istbildes vorgenommen wird: Bereiche der Fläche, die verändert werden
sollen, werden dabei mit einer hellen, beispielsweise weißen Deckschicht
versehen. Die Auftragung der Deckschicht ist dabei nicht zwingend auf
die tatsächlich
zu verändernden
Bereiche der Fläche
beschränkt,
sondern kann auch Teile des Bildes, die nicht verändert werden
sollen, umfassen. Nach dem Auftragen der Deckschicht können die
digitale Erfassung des Istbildes und die weiteren Arbeitsschritte
wie im ersten Beispiel vorgenommen werden. Das Istbild enthält dabei
beispielsweise weiße konturierte
Bereiche, im Falle der Verwendung einer perfekt weißen Deckschicht.
Die Differenzbildung zwischen Sollbild und Istbild liefert die Farbdaten
des Sollbildes in diesen Bereichen. Die Auftragung des Differenzbildes
ist anlog wie im ersten Fallbeispiel, vorausgesetzt, dass die Komponenten
des Positionsmesssystems, welche das Koordinatensystem definieren,
vor der Durchführung
von Ausbesserungen nicht entfernt wurden. Der beschriebene zweite
Fall beschreibt auch den Arbeitsablauf, wenn noch während des
Farbauftrags Designänderungen
durchgeführt
werden sollen.
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Sollen
gemäß des oben
erwähnten
dritten Fallbeispiels Veränderung
an beliebigen Bildern, beispielsweise Farbwertänderungen, Geometrieänderungen,
Bilderweiterungen oder Bildrestaurationen durchgeführt werden,
so kann in der Regel nicht auf ein bereits installiertes Positionsmesssystem,
welches ein Koordinatensystem definiert, innerhalb dessen die Bilddaten
verfügbar
sind und auf das sich eine Farbauftrageinrichtung unmittelbar stützen kann,
zurückgegriffen
werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
zur Veränderung
von Bildern auf Flächen
ist hier geeignet, diese dennoch ökonomisch durchzuführen. Je
nach Farbbeschaffenheit des vorhandenen Bildes und gewünschtem
Sollbild wird in Teilbereichen der Fläche eine – beispielsweise weiße – Deckschicht
aufgetragen. Beim Auftrag der Deckschicht kann bereits auf die farbliche
Beschaffenheit des Sollbildes Rücksicht
genommen werden, sofern dieses bekannt ist, damit zumindest an den
Stellen, an denen das Sollbild eine geringere Farbintensität aufweist
als das vorhandene Istbild auf der Fläche, d.h. an denen mindestens
eine der Grundfarben des Sollbildes eine geringere Farbintensität aufweist
als die korrespondierende Grundfarbe des vorhandenen Bildes an der
Fläche,
mit einer deckenden Grundschicht überzogen wird. In jedem Fall
ist dabei der zu verändernde
Bereich großzügig mit
der Grundschicht abzudecken, so dass keine Stellen mehr zu erwarten sind,
an denen der Soll-Farbton heller ist als der Ist-Farbton. Nach der
Aufnahme des Istbildes wird wieder eine geometrische Verknüpfung zwischen
Istbild und Sollbild hergestellt und anschließend die Farbunterschiede der
Grundfarben zwischen Sollbild und Istbild berechnet. Die geometrische
Verknüpfung zwischen
Istbild und Sollbild kann dabei wie bei grundsätzlich allen Designänderungen
erfolgen, indem das Istbild durch grafische Methoden innerhalb eines
Entwurfsprozesses direkt in das gewünschte Sollbild übergeführt wird.
In diesem Fall werden von dem Designer manuell Grafikelemente und
Bildelemente, die Teil des Sollbildes werden, in eine feste Beziehung
zu dem Istbild gesetzt.
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Die
Initialisierung des Positionsmesssystems der Farbauftrageinrichtung,
also die Definition des Koordinatensystems für den Farbauftrag an der Fläche, steht
für den
beschriebenen dritten Fall noch aus und kann an dieser Stelle anhand
von Bildmerkmalen des Istbildes des Sollbildes oder beider vorgenommen
werden. Im einfachsten Fall werden an nicht zu verändernden
Stellen zwei Punkte der Fläche, welche
beispielsweise einen scharfkantigen Kontrast aufweisen, vermessen
und gespeichert und mit den korrespondierenden zwei Punkten des
Sollbildes geometrisch zur Deckung gebracht. Auf diese Weise lässt sich
beispielsweise das Koordinatensystem der Farbauftrageinrichtung
ausreichend definieren. Da hier wiederum Verzerrungen zwischen dem
Istbild an der Fläche
und dem aktuellen Sollbild vorhanden sein können, ist es von Vorteil, eine
größere Anzahl von
Punkten des an der Fläche
vorhandenen Istbildes mit den korrespondierenden Punkten des Sollbildes
zur Deckung zu bringen. Bei diesem Schritt wird zusätzlich zu
einer translatorischen und rotatorischen Anpassung eine Bildentzerrung
auf das Sollbild angewendet. Es ist sinnvoll, das Positionsmesssystem des
Farbauftrageinrichtung direkt nach der digitalen Bilderfassung des
vorhandenen Istbildes der Fläche zu
installieren bzw. zu initialisieren. Da das digital erfasste Istbild
i.d.R. verzerrt gegenüber
dem real vorhandenen Istbild ist, kann so schon vor der Applikation
von Designveränderungen
oder Designzuweisungen das Istbild als verzerrungsfreie Designgrundlage verwendet
werden.
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Somit
werden vor dem Farbauftrag und am besten direkt nach der digitalen
Istbild-Erfassung die Positionen von mindestens zwei Punkten auf
der Fläche
im Koordinantensystem der Farbauftragseinrichtung gemessen und korrespondierenden
Bildpunkten in den digitalen Bilddaten zugeordnet, und auf Basis der
korrespondierenden Bildpunkte werden die Bilddaten in das Koordinantensystem
der Farbauftragseinrichtung transformiert.
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Damit
die Erfassung des Istbildes frei von systematischen Farbfehlern
ist, wird empfohlen, dass in dem zumindest einen Bereich der Fläche, der
zumindest einen Teil des Bildes enthält und mit einem bildgebenden
Verfahren aufgenommen wird, an ein oder mehreren Stellen eine Farbwertbestimmung
mit einem Farbwertmessgerät
vorgenommen wird, und die Farbwerte dieser Stellen mit den korrespondierenden
Farbwerten im Istbild verglichen werden und eine Kalibrierung der
Farbwerte aller Pixel im Istbild aufgrund des Vergleichs durchgeführt wird.