DE102005048926A1

DE102005048926A1 - Verfahren zur Simulation des Erscheinungsbildes von Einrichtungsgegenständen an ihrem Bestimmungsort

Info

Publication number: DE102005048926A1
Application number: DE200510048926
Authority: DE
Inventors: David Guetig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Es ist oftmals nicht einfach vorstellbar, wie neue Einrichtungsgegenstände an ihrem Bestimmungsort wirken werden, insbesondere wenn ihr Erscheingungsbild nur aus Fotos und Zeichnungen bekannt ist. Das neue Verfahren soll das Erscheinungsbild von Einrichtungsgegenständen an ihrem Bestimmungsort in fotorealistischer Weise simulieren. DOLLAR A Bei dem Verfahren werden virtuelle Modelle von Einrichtungsgegenständen mit dem virtuellen Modell des Bestimmungsortes, welches aus Abbildungen erstellt wird, mit einem Programm kombiniert und visualisiert. DOLLAR A Das Verfahren eignet sich besonders zur Präsentation von Einrichtungsgegenständen, welche über das Internet verkauft werden sollen.

Description

Auf herkömmliche Weise werden Einrichtungsgegenstände den Kunden in Verkaufsräumen dargeboten. Der Kunde hat auch oftmals die Möglichkeit sich mittels eines gedruckten Kataloges über das Angebot eines Händlers zu informieren und eine Vorauswahl zu treffen. Der klare Nachteil ist dabei, dass es bei der Auswahl von Einrichtungsgegenständen oftmals nicht einfach vorstellbar ist, wie sie an ihrem Bestimmungsort wirken und ob genügend Platz vorhanden ist. Um sicher zu stellen, dass die erworbenen Einrichtungsgegenstände räumlich an ihren Bestimmungsort passen, wird deswegen der vorhande Platz ausgemessen und mit den Abmessungen des angebotenen Einrichtungsgegenstandes verglichen. Zur Sicherstellung, dass die erworbenen Einrichtungsgegenstände optisch mit ihrem Bestimmungsort harmonieren, ist der Kunde jedoch alleine auf seine Vorstellungskraft angewiesen. Insbesondere das Zusammenwirken verschiedener Einrichtungsgegenstände ist dabei oft schwer abzuschätzen und das Resultat weicht zum Teil erheblich von der Erwartung ab. Immer öfter werden Einrichtungsgegenstände auch über das Internet angeboten, wobei es üblich ist, dem Kunden neben einer Beschreibung und Fotos der angebotenen Einrichtungsgegenstände auch Skizzen mit genauen Maßangaben zur Verfügung zu stellen. Dadurch wird die Vorstellungskraft des Kunden jedoch noch mehr herausgefordert. Dies führt dazu, dass die oftmals sperrigen und unhandlichen Einrichtungsgegenstände unnötig vom Händler zum Kunden und wieder zurück transportiert werden, was zeitaufwendig und kostenintensiv ist. Rückgaben oder Umtausch von Einrichtungsgegenständen erzeugen zusätzlich beim Händler weiteren Aufwand und Kosten. Im Stand der Technik sind deswegen Verfahren be kannt, bei denen ausgehend von einem Grundriss des Bestimmungsortes für die Einrichtungsgegenstände der nötige Platzbedarf und das Erscheinungsbild abgeschätzt wird (Patent DE10244267 ). Die Güte dieser Schätzung ist dabei stark abhängig von der Güte und dem Detailgrad des Grundrisses und gibt keine sonstigen Informationen über den Bestimmungsort wieder. Es ist auch weiterhin bekannt, mittels CAD-Programmen ein virtuelles Modell des Bestimmungsortes zu erstellen und mit virtuellen Modellen der Einrichtungsgenstände zu kombinieren. Die Bedienung der CAD-Programme erfordert jedoch Spezialkentnisse und eine sehr genaue Vermessung des Bestimmungsortes, was zeitaufwendig und kostenintensiv ist. Dieser Aufwand ist noch erheblich größer, wenn ein fotorealistisches Erscheinungsbild angestrebt wird, welches für den Kunden eine optimale Entscheidungshilfe darstellt. Bei einem weiteren beschriebenen System (Patent DE10230911 ) werden mit einem Head-Mounted-Display virtuelle Modelle der Einrichtungsgegenstände mit dem Sichtfeld des Kunden am Bestimmungsort überlagert. Damit ist zwar ein fotorealistisches Erscheinungsbild realisierbar, aber das System erfordert mit dem Head-Mounted-Display eine sehr spezielle Vorrichtung und zusätzlich die Anwesenheit des Kunden am Bestimmungsort der Einrichtungsgegenstände.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren aufzuzeigen, das es dem Käufer von Einrichtungsgegenständen mit einfachen Mitteln und wenig Aufwand ermöglicht, ein fotorealistisches Erscheinungsbild von den Einrichtungsgegenständen an ihrem Bestimmungsort zu erstellen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den in Patentanspruch 1 aufgeführten Schritten gelöst. Die Erfindung bietet gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass der Kunde sich mit einfachen Mitteln zeitlich und räumlich vollkommen unabhängig eine fotorealistische Darstel lung der Einrichtungsgegenstände an ihrem Bestimmungsort schaffen kann, und damit die Grundlage für eine sehr qualifizierte Auswahl schafft. Dies kommt insbesondere beim Einkauf von Einrichtungsgegenständen über das Internet zum Tragen, da es dem Kunden Wege und dem Händler das Bereitstellen und Betreiben von Ausstellungsfläche erspart. Da durch die Erfindung auch schon am Bestimmungsort vorhande Einrichtungsgegenstände erfasst werden, zeigt sie einen großen Vorteil gegenüber Verfahren, die auf Grundrissen basieren und in denen vorhandene Einrichtungsgegenstände gesondert berücksichtigt werden müssen. Auch Komplikationen durch variable Deckenhöhen an Dachschrägen oder Fenster und Heizkörper werden mit der Erfindung gemeistert, ohne dass dazu besondere Vorrichtungen oder Kenntnisse erforderlich sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 2 angegeben, die es ermöglicht, die Erstellung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände wesentlich zu vereinfachen und vollständig zu automatisieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 3 angegeben, die es ermöglicht, bei der Erstellung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände auf gut bekannte und robuste Algorithmen der Bildverarbeitung zurückzugreifen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 4 angegeben, die es mit einfachen Mitteln ermöglicht, den virtuellen Modellen der Einrichtungsgegenstände ein fotorealistisches Aussehen zu verleihen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 5 angegeben, die es ermöglicht, die Er stellung der Abbildungen für die Erstellung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände in Echtzeit zu kontrollieren und zu optimieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 6 angegeben, die es ermöglicht, auch Einrichtungsgegenstände zu berücksichtigen, die sich noch in der Planungsphase befinden und von denen noch keine Muster verfügbar sind, die nicht einfach zugänglich sind oder für Einrichtungsgegenstände, welche individuell erst auf Bestellung gefertigt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 7 angegeben, die es ermöglicht, die virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände einfach zu verbreiten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 8 angegeben, die es ermöglicht, die Erstellung des virtuellen Modells des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände wesentlich zu vereinfachen und vollständig zu automatisieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 9 angegeben, die es ermöglicht, bei der Erstellung des virtuellen Modells des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände auf gut bekannte und robuste Algorithmen der Bildverarbeitung zurückzugreifen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 10 angegeben, die es mit einfachen Mitteln ermöglicht, dem virtuellen Modell des Bestimmungsortes der Einrichtunggegenstände ein fotorealistisches Aussehen zu verleihen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 11 angegeben, die es ermöglicht, die Erstellung der Abbildungen für die Erstellung des virtuellen Modells des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände in Echtzeit zu kontrollieren und zu optimieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 12 angegeben, die die Erstellung des virtuellen Modells des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände wesentlich vereinfacht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 13 angegeben, die es ermöglicht, das virtuelle Modell des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände bei einer Begehung des Bestimmungsortes in Echtzeit zu erstellen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 14 angegeben, die es ermöglicht, das virtuelle Modell des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände bei einer Begehung in Echtzeit mit einem transportablen und einfach zuhandhabenden Gerät zu erstellen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 15 angegeben, die dem Anwender die Wahl der Perspektive der Ansicht der virtuellen Modelle vereinfacht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 16 angegeben, die es dem Anwender ermöglicht, sich aus unterschiedlichen Perspektiven einen Eindruck zu erschaffen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 17 angegeben, die es dem Anwender er möglicht, eine Begehung des Bestimmungsortes mit den neuen Einrichtungegengenständen zu simulieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 18 angegeben, die es dem Anwender ermöglicht, Anpassungen der Einrichtungsgegenstände und des Bestimmungsortes zu simulieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 19 angegeben, die es dem Anwender ermöglicht, weitere Konfigurationen und Ausführungen der Einrichtungsgegenstände zu begutachten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 20 angegeben, die es dem Anwender ermöglicht, das optische Zusammenspiel der Einrichtungsgegenstände mit optischen Anpassungen des Bestimmungsortes zu simulieren und zu optimieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 21 angegeben, die es dem Anwender ermöglicht, das Entfernen von vorhandenen Einrichtungsgegenständen an dem Bestimmungsort für die neuen Einrichtungsgegenstände und bauliche Anpassungen zu simulieren und zu optimieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1: Erstellung eines virtuellen Modells eines Bestimmungsortes für Einrichtungsgegenstände (C) durch einen Anwender (A) mit einem tragbaren Rechenautomaten mit Bildschirm und angeschlossener Kamera (B).
2: Exemplarisches Bildschrimlayout für die Betrachtung und Anpassung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände und des Bestimmungsortes mit dem visualisierten kombinierten Modell (D), einem Auswahlbereich für die virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände (E) und dem Grundriss des Bestimmungsortes (F) mit durch einen Pfeil (G) dargestellter Blickrichtung für die Perspektive der Visualisierung.
Zum simulieren des Erscheinungsbildes von Einrichtungsgegenständen an ihrem Bestimmungsort werden virtuelle Modelle der Einrichtungsgegenstände und des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände erstellt und mit einem bereitgestellten Programm kombiniert und visualisiert. Die erstellten virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände und ihres Bestimmungsortes sind die elektronisch erfassten, dreidimensionalen räumlichen Koordinaten von visuellen Merkmalen der Einrichtungsgegenstände und ihres Bestimmungsortes, welche die Grundlage der Berechnung von Ansichten aus beliebigen Perspektiven bei der Visualisierung des virtuellen Modelle bilden. Bei den Einrichtungsgegenständen handelt es sich dabei um Objekte, welche an einem Bestimmungsort plaziert werden sollen, insbesondere um Möbel, Installationsobjekte und Gestaltungselemente für private, industrielle und öffentliche Bereiche sowie auch um Maschinen, Anlagen und Kunstwerke. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Einrichtungsgegenstände abgestellt werden sollen, oder fest an ihrem Bestimmungsort installiert werden sollen. Es ist vorteilhaft, das Erstellen der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände zu automatisieren. Dazu werden diese nach einer Ausgestaltung der Erfindung in bekannter Weise aus unterschiedlichen Blickwinkeln und Positionen abgelichtet um eine Mehrzahl von Abbildungen der Einrichtungsgegenstände zu erhalten. Bevorzugt werden dabei eine Mehrzahl von Kameras in un terschiedlichen Blickwinkeln und Positionen um die Einrichtungsgegenstände positioniert. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Einrichtungsgegenstände jedoch mit nur einer Kamera aus unterschiedlichen Blickwinkeln und Positionen abgelichtet. Ganz besonders bevorzugt werden die Einrichtungsgegenstände mit der Kamera fortlaufend gefilmt, und der Blickwinkel und die Position der Kamera kontinuierlich verändert. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Kamera still gehalten und die Einrichtungsgegenstände werden bewegt. Zum elektronischen Erfasssen der Abbildungen der Einrichtungsgegenstände werden auf herkömmliche Weise fotografische Abbildungen der Einrichtungsgegenstände erstellt und anschliessend digitalisiert. Bevorzugt werden die Einrichtungsgegenstände jedoch mit einer digitalen Kamera abgelichtet, wodurch die Abbildungen zugleich in elektronischer Form vorliegen. Besonders bevorzugt ist die kontinuierliche Ablichtung der Einrichtungsgegenstände mit einer digitalen Kamera. Vorzugsweise ist diese mit einem Rechenautomaten verbunden, der die Berechnung der virtuellen Modelle durchführt. Die einzelnen Abbildungen müssen nicht alle Einrichtungsgegenstände auf einmal erfassen und auch nicht einzelne Einrichtungsgegenstände in ihrer Gesamtheit. Es ist jedoch wichtig, gleiche Merkmale auf unterschiedlichen Abbildungen wiederzuerkennen und zuzuordnen. Bevorzugt ist es dabei, die Identifikation und Zuordnung der Merkmale vom Anwender durchführen zu lassen. Dabei ist es bevorzugt, den Anwender eine Auswahl von Abbildungen treffen zu lassen, in denen er die Merkmale mit einem elektronischen Eingabegerät markiert. Zu den erfindungsgemäß bevorzugten Eingabegeräten gehören die Computermaus, der Trackball, der Lightpen und die Tastatur. In einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform erfolg die Identifikation und Zuordnung der Merkmale automatisch durch einen Rechenautomaten. Bevorzugte Merkmale sind dabei Kanten des Ob jekts, welche in den Abbildungen mit Edge-Detection-Algorithmen identifiziert werden, wie sie unter anderem in „Theory of edge detection", Proc. Roy. Soc. Lond., Vol B207, pp. 187 – 217, (1980) von Marr-Hildreth beschrieben werden. Die Schnittpunkte dieser Kanten untereinander stellen weitere besonders bevorzugte Merkmale dar. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Pixelmuster durch Mustererkennungsalgorithmen in den unterschiedlichen Abbildungen als Merkamale identifiziert. Die zweidimensionalen Koordinaten der Merkmale in den Abbildungen werden durch einen Rechenautomaten bestimmt. Zu den bevorzugten Bezugspunkten gehören dabei die Bildmitte oder eine der Ecken des Bildes. Als Längeneinheit wird dabei eine feststehende Abmessung der Abbildung genommen. Erfindungsgemäß bevorzugte Längeneinheiten sind dabei die Breite oder Höhe eines Pixels, die Gesammthöhe oder Breite der Abbildung oder Bruchteile oder ein Vielfaches davon. Die Abstände zwischen Merkmalen der realen Einrichtungsgegenstände verändern sich nicht, werden aber durch perspektivische Kürzung in den unterschiedlichen Abbildungen unterschiedlich wiedergegeben. Dieser Sachverhalt wird mit einem Gleichungssystem ausgedrückt, mit dem die dreidimensionale Lage der Merkmale zueinander berechnet wird, wie von H.C. Longuet-Higgins in "A Computer Algorithm for Reconstructing a Scene From Two Projections," Nature, vol. 293, pp. 133-135, (1981), erstmals beschrieben wurde. Ein weiterer Algorithmus wird zum Beispiel in "Relative orientation," Int. J. Comput. Vision 4, 59-78 (1990), von B.K.P. Horn beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die virtuellen Modelle mit Texturen versehen, die den zweidimensionalen Abbildungen entnommen werden. Die Texturen der virtuellen Modelle sind elektronische Bilddaten, welche den Flächen, die durch die Koordinaten der Merkmale der virtuellen Modelle aufgespannt werden, zugeordnet sind. Dazu werden aus den Koordinaten von Merkmalen Transformationsformeln für die von den Merkmalen aufgespannten Flächen berechnet, die jedem Pixel der Textur eine zweidimensionale Koordinate in den Abbildungen zuordnet. Die Farbwerte der Pixel in den Abbildungen, die den zweidimensionalen Koordinaten nahe liegen, bestimmen den Farbwert des ensprechenden Pixels in der Textur. Bevorzugt ist es dabei, über die Farbwerte aus unterschiedlichen Abbildungen für ein bestimmtes Pixel der Textur zu mitteln. Besonders bevorzugt werden dabei die Farbwerte von unterschiedlichen Abbildungen in Abhängigkeit von der Darstellungsgüte der Fläche in der Abbildung gewichtet. Ein bevorzugtes Maß für die Darstellungsgüte ist dabei die Größe der Fläche in der Abbildung. Da die Abstände in den virtuellen Modellen vorerst in einer willkürlichen Einheit festliegen, wird bevorzugterweise ein Maß geeicht und damit dann alle anderen Abmessungen bestimmt. Besonders bevorzugt ist es dabei, den Anwender die reale Länge von einem Abstand zweier Merkmale angeben zu lassen. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Maß automatisch aus bekannten Abbildungseigenschaften des Aufnahmegerätes bestimmt. Diese Abbildungseigenschaften werden bevorzugt durch Aufnahme eines Objekts mit definiertem Abstand zwischen zwei Merkmalen ermittelt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erlaubt es dem Anwender, gezielt Ansichten der Einrichtungsgegenstände abzubilden, die zur Vervollständigung der virtuellen Modelle nötig sind. Dazu werden die Einrichtungsgegenstände mit einer digitalen Kamera aufgenommen, welche direkt mit einem Rechenautomaten verbunden ist, an welchen ein Bildschirm angeschlossen ist. Mit dem Rechenautomaten werden in Echtzeit aus den Abbildungen der Einrichtungsgegenstände, die von der Kamera aufgenommen werden, vorläufige virtuelle Modelle berechnet und auf dem Bildschirm dargestellt. Besonders bevorzugt ist es dabei, dass Abschnitte der virtuellen Modelle, die wegen fehlender Daten nicht berechnet werden können, aus den vorhandenen Daten extra poliert und bei der Darstellung auf dem Bildschirm kenntlich gemacht werden. Ganz besonders bevorzugt ist dabei die Darstellung der virtuellen Modelle auf dem Bildschirm als Drahtgittermodelle, bei denen die extrapolierten Kanten und Ecken gekennzeichnet sind. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände mit einem CAD-Programm erstellt. Dies ist insbesondere nötig, wenn die Einrichtungsgegenstände nicht zum Ablichten zur Verfügung stehen. Dieser Fall tritt zum Beispiel auf, wenn sich die Einrichtungsgegenstände noch in der Planungsphase befinden oder individuell auf Bestellung gefertigt werden sollen. Die elektronischen Daten, die die virtuellen Modelle ergeben, werden in einem geeigneten Datenformat gespeichert. Um eine einfache Verbreitung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände zu gewährleisten, werden sie bevorzugt auf Datenträgern wie zum Beispiel CD-ROM oder DVD-ROM mit weiteren relevanten Informationen zur Verfügung gestellt. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestalltung der Erfindung werden die virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände über ein Netzwerk wie das Internet den Interessenten zugänglich gemacht.
Bei dem Bestimmungsort der Einrichtungsgegenstände handelt es sich um den Ort, an dem die Einrichtungsgegenstände kurzzeitig oder dauerhaft plaziert werden sollen, insbesondere Innenräume und Aussenbereiche von Immobilien wie Bauwerken und Höhlen und mobilen Räumlichkeiten von Fahrzeugen, Schiffen und Containern. Es ist vorteilhaft die erfindungsgemäße Erstellung des virtuellen Modells des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände aus Abbildungen zu automatisieren. Dazu wird der Bestimmungsort der Einrichtungsgegenstände in bekannter Weise aus unterschiedlichen Blickwinkeln und Positionen abgelichtet. Dabei werden eine Mehrzahl von Kameras in unterschiedlichen Blickwinkeln und Positionen platziert. Bevorzugt wird der Bestimmungsort der Einrichtungsgegenstände mit nur einer Kamera aus unterschiedlichen Blickwinkeln und Positionen abgelichtet. Besonders bevorzugt wird der Bestimmungsort der Einrichtungsgegenstände mit einer Kamera fortlaufend gefilmt, und der Blickwinkel und die Position der Kamera kontinuierlich verändert. Zum elektronischen Erfassen der Abbildungen des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände, werden auf herkömmliche Weise fotografische Abbildungen des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände erstellt und anschliessend digitalisiert. Bevorzugt wird der Bestimmungsort der Einrichtungsgegenstände mit einer digitalen Kamera abgelichtet, wodurch die Abbildungen zugleich in elektronischer Form vorliegen. Besonders bevorzugt ist die kontinuierliche Ablichtung des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände mit einer digitalen Kamera. Diese ist vorzugsweise direkt mit einem Rechenautomaten verbunden, der die Berechnung des virtuellen Modells durchführt. Die einzelnen Abbildungen müssen nicht die Gesamtheit des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände auf einmal erfassen. Es ist jedoch wichtig, gleiche Merkmale auf unterschiedlichen Abbildungen wiederzuerkennen und zuzuordnen. Bevorzugt ist es dabei, die Identifikation und Zuordnung der Merkmale vom Anwender durchführen zu lassen. Dabei ist es bevorzugt, den Anwender eine Auswahl von Abbildungen treffen zu lassen. Der Anwender markiert die Merkmale in den unterschiedlichen Abbildungen mit einem elektronischen Eingabegerät. Zu den erfindungsgemäß bevorzugten Eingabegeräten gehören die Computermaus, der Trackball, der Lightpen und die Tastatur. In einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Identifikation und Zuordnung der Merkmale automatisch durch einen Rechenautomaten. Bevorzugte Merkmale sind dabei Kanten des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände, welche in den Abbildungen mit Edge-Detection-Algorithmen identifiziert werden, wie sie unter anderem in „Theory of edge detection", Proc. Roy. Soc. Lond., Vol B207, pp. 187 – 217, (1980) von Marr-Hildreth beschrieben werden. Die Schnittpunkte dieser Kanten untereinander stellen weitere besonders bevorzugte Merkmale dar. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Pixelmuster durch Mustererkennungsalgorithmen in den unterschiedlichen Abbildungen als Merkamale identifiziert. Die zweidimensionalen Koordinaten der Merkmale in den Abbildungen werden durch einen Rechenautomaten bestimmt. Zu den bevorzugten Bezugspunkten gehören dabei die Bildmitte oder eine der Ecken des Bildes. Als Längeneinheit wird dabei eine feststehende Abmessung der Abbildung genommen. Erfindungsgemäß bevorzugte Längeneinheiten sind dabei die Breite oder Höhe eines Pixels, die Gesamthöhe oder Breite der Abbildung oder Bruchteile oder ein Vielfaches davon. Die Abstände zwischen Merkmalen des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände verändern sich nicht, werden aber durch perspektivische Kürzung in den unterschiedlichen Abbildungen unterschiedlich wiedergegeben. Dieser Sachverhalt wird mit einem Gleichungssystem ausgedrückt, mit dem die dreidimensionale Lage der Merkmale zueinander berechnet wird, wie von H.C. Longuet-Higgins in "A Computer Algorithm for Reconstructing a Scene From Two Projections," Nature, vol. 293, pp. 133-135, (1981), erstmals beschrieben wurde. Ein weiterer Algorithmus wird zum Beispiel in "Relative orientation," Int. J. Comput. Vision 4, 59-78 (1990), von B.K.P. Horn beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das virtuelle Modell des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände mit Texturen versehen, die den zweidimensionalen Abbildungen entnommen werden. Die Texturen des virtuellen Modells sind elektronische Bilddaten, welche den Flächen, die durch die Koordinaten der Merkmale des virtuellen Modells aufgespannt werden zugeordnet sind. Dazu werden bevorzugt aus den Koordinaten von Merkmalen Transformationsformeln für die von den Merkmalen aufgespannten Flächen berechnet, die jedem Pixel der Textur eine zweidimensionale Koordinate in den Abbildungen zuordnet. Die Farbwerte der Pixel in den Abbildungen, die den zweidimensionalen Koordinaten nahe liegen, bestimmen den Farbwert des ensprechenden Pixels in der Textur. Bevorzugt ist es dabei, über die Farbwerte aus unterschiedlichen Abbildungen für ein bestimmtes Pixel der Textur zu mitteln. Besonders bevorzugt werden dabei die Farbwerte von unterschiedlichen Abbildungen in Abhängigkeit von der Darstellungsgüte der Fläche in der Abbildung gewichtet. Ein bevorzugtes Maß für die Darstellungsgüte ist dabei die Größe der Fläche in der Abbildung. Da die Abstände in dem virtuellen Modell vorerst in einer willkürlichen Einheit festliegen, wird bevorzugterweise ein Maß geeicht und mit diesem alle anderen Abmessungen bestimmt. Besonders bevorzugt ist es dabei, den Anwender die reale Länge von einem Abstand zweier Merkmale angeben zu lassen. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Maß automatisch aus bekannten Abbildungseigenschaften des Aufnahmegerätes bestimmt. Diese Abbildungseigenschaften werden bevorzugt durch das Ablichten eines Objekts mit definiertem Abstand zwischen zwei Merkmalen ermittelt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erlaubt es dem Anwender, gezielt Ansichten des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände abzubilden, die zur Vervollständigung des virtuellen Modells nötig sind. Dazu wird der Bestimmungsort der Einrichtungsgegenstände mit einer digitalen Kamera aufgenommen, welche direkt mit einem Rechenautomaten verbunden ist, an welchen ein Bildschirm angeschlossen ist. Mit dem Rechenautomaten werden in Echtzeit aus den Abbildungen, die mit der Kamera von dem Bestimmungsort der Einrichtungsgegenstände aufgenommen werden, vorläufige virtuelle Modelle berechnet und auf dem Bildschirm dargestellt. Besonders bevorzugt ist es dabei, dass Abschnitte des Modells, die wegen fehlender Daten nicht berechnet werden können aus den vorhandenen Daten extrapoliert werden und bei der Darstellung auf dem Bildschirm kenntlich gemacht werden. Ganz besonders bevorzugt ist dabei die Darstellung des virtuellen Modells auf dem Bildschirm als Drahtgittermodell, bei dem die extrapolierten Kanten und Ecken gekennzeichnet sind. Ganz Besonders bevorzugt bildet die Anordnung aus Kamera, Rechenautomat und Bildschirm eine portable Einheit. Dies erlaubt es, auch weitläufige Bestimmungsorte der Einrichtungsgegenstände, wie komplette Innenräume von Gebäuden oder Aussenbereiche einfach zu erfassen. Die elektronischen Daten, die das virtuelle Modell des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände ergeben, werden in einem geeigneten Datenformat gespeichert. Die Platzierung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände in dem virtuellen Modell des Bestimmungsortes wird erfindungsgemäß mit einem bereitgestellten Programm durchgeführt. Bevorzugt wird das Programm auf Datenträgern wie CD-ROMs und DVD-ROMs bereitgestellt. Besonders bevorzugt ist die Bereitstellung des Programms über ein Netzwerk wie dem Internet. Beim Starten des Programms in Verbindung mit dem virtuellen Modell des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände, wird in einer Ausgestaltung der Erfindung das virtuelle Modell aus einer ersten Perspektive visualisiert. Dabei werden bevorzugt die Merkmale und die von ihnen aufgespannten Flächen, die aus dieser Perspektive sichtbar sind, bestimmt und dargestellt. Besonders bevorzugt werden die dargestellten Flächen mit ihren Texturen versehen. In einer weiteren Ausgestalltung der Erfindung wird von dem Programm zusätzlich der Grundriss des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände angezeigt, und besonders bevorzugt auch die Position und der Blickwinkel der aktuellen Perspektive gekennzeichnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wählt der Anwender die Perspektive, in der das virtuelle Modell des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände visualisiert wird. Weiterhin wählt der Anwender Einrichtungsgegenstän de aus, deren virtuelle Modelle in der Darstellung des Bestimmungsortes visualisiert werden. Dabei wird die Perspektive der Darstellung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände an die Perspektive der Darstellung des Bestimmungsortes angepasst. Der Anwender ändert nach Belieben die Platzierung und die Stellung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände innerhalb des virtuellen Modells des Bestimmungsortes. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, dass der Anwender in dem Programm die Perspektive der Darstellung des Bestimmungsortes mit den Einrichtungsgegenständen kontinuierlich verändert und somit eine Begehung des Bestimmungsortes mit den Einrichtungsgegenständen simuliert. In einer weiteren Bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden mit dem Programm die virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände und des Bestimmungsortes angepasst. Bevorzugt sind dabei Veränderungen der vituellen Modelle der Einrichtungsgegenstände, die auch realen Konfigurationen der Einrichtungsgegenstände entsprechen und sich insbesondere auf deren Ausstattung, Größe und Farbe beziehen. Bei der Veränderung des virtuellen Modells des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände ist besonders diejenige Anpassung des Erscheinungsbildes von Oberflächen bevorzugt, die deren Farbe und Textur betreffen. Besonders bevorzugt ist auch das Entfernen von Merkmalen und Flächen, die vorhandenen Einrichtungsgegenständen zuzuordnen sind. Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, das Erscheinungsbild der durch diesen Vorgang sichtbar werdenden Bereiche abzuschätzen. So werden Kanten in den sichtbar werdenden Bereich aus dem bekannten Bereich hinein extrapoliert und das Erscheinungsbild sichtbar gewordenener Flächen durch anliegende Flächen approximiert.

Claims

Verfahren für die Simulation des Erscheinungsbildes von Einrichtungsgegenständen an ihrem Bestimmungsort gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: 1) Erstellung von virtuellen Modellen der Einrichtungsgegenstände, 2) Erstellung eines virtuellen Modells des Bestimmungsortes aus zweidimensionalen Abbildungen des Bestimmungsortes, 3) Bereitstellung eines Programms zur Platzierung und Visualisierung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände in dem virtuellen Modell des Bestimmungsortes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstellung der virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände in Schritt 1 durch folgende Schritte erfolgt: 1.1) Erzeugung einer Mehrzahl zweidimensionaler Abbildungen der Einrichtungsgegenstände aus verschiedenen Blickwinkeln und Aufnahmepositionen, wobei die Abbildungen in elektronischer Form erfasst werden, 1.2) Identifikation von Merkmalen in den zweidimensionalen Abbildungen, 1.3) Ermittlung der zweidimensionalen Koordinaten der Merkmale in den Abbildungen durch einen Rechenautomaten, 1.4) Berechnung der Blickwinkel und Aufnahmepositionen der Abbildungen und der dreidimensionalen Koordinaten der Merkmale aus den zweidimensionalen Koordinaten mittels eines Rechenautomaten, 1.5) Bestimmung des absoluten Abstandes zwischen Merkmalen und Eichung der dreidimensionalen Koordinaten der Merkmale.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Merkmalen der Einrichtungsgegenstände um Kanten handelt, welche automatisch mit Edge-Detection-Algorithmen in den Abbildungen erfasst werden, um Schnittpunkte solcher Kanten oder um Pixelmuster.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt die Texturen der Flächen der virtuellen Modelle aus transformierten Ausschnitten der zweidimensionalen Abbildungen gebildet werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstellung der Abbildungen begleitet und kontrolliert wird durch die Erstellung und Darstellung von vorläufigen virtuellen Modellen der Einrichtungsgegenstände aus schon vorhandenen Abbildungen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände mit einem CAD-Programm erstellt werden.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuellen Modelle der Einrichtungsgegenstände mittels Übertragung über ein Netzwerk oder auf einem Datenträger zur Verfügung gestellt werden.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstellung des virtuellen Modells des Bestimmungsortes in Schritt 2 durch folgende Schritte erfolgt: 2.1) Erzeugung einer Mehrzahl zweidimensionaler Abbildungen des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände aus verschiedenen Blickwinkeln und Aufnahmepositionen, wobei die Abbildungen in elektronischer Form erfasst werden, 2.2) Identifikation von Merkmalen in den zweidimensionalen Abbildungen, 2.3) Ermittlung der zweidimensionalen Koordinaten der Merkmale in den Abbildungen durch einen Rechenautomaten, 2.4) Berechnung der Blickwinkel und Aufnahmepositionen der Abbildungen und der dreidimensionalen Koordinaten der Merkmale aus den zweidimensionalen Koordinaten mittels eines Rechenautomaten, 2.5) Bestimmung des absoluten Abstandes zwischen Merkmalen und Eichung der dreidimensionalen Koordinaten der Merkmale.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Merkmalen des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände um Kanten handelt, welche automatisch mit Edge-Detection-Algorithmen in den Abbildungen erfasst werden, um Schnittpunkte solcher Kanten oder um Pixelmuster.
Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt die Texturen der Flächen des virtuellen Modells aus transformierten Ausschnitten der zweidimensionalen Abbildungen gebildet werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstellung der Abbildungen begleitet und kontrolliert wird durch die Erstellung und Darstellung von vorläufigen virtuellen Modellen des Bestim mungsortes der Einrichtungsgegenstände aus schon vorhandenen Abbildungen.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Programm zum Erstellen des virtuellen Modells des Bestimmungsortes für die Einrichtungsgegenstände aus Abbildungen zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, das die Abbildungen mit einer digitalen Kamera erstellt werden, welche an einen mobilen Rechenautomaten mit Bildschirm angeschlossen ist und mit diesem eine Einheit bildet und auf welchem dass Programm zum Erstellen des virtuellen Modells abgearbeitet wird und auf dessen Bildschirm die vorläufigen virtuellen Modelle angezeigt werden.
Vorrichtung aus einer digitalen Kamera und einem mobilen Rechenautomaten mit Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach Anspruch 13 implementiert wird.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Programm in Schritt 3 auch der Grundriss des Bestimmungsortes mit den Einrichtungsgegenständen visualisiert wird.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Perspektive der Visualisierung der virtuellen Modelle mit dem Programm in Schritt 3 durch den Anwender vorgegeben wird.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Perspektive der Visualisierung der virtuellen Modelle, mit dem Programm in Schritt 3 durch den Anwender gesteuert, kontinuierlich verändert und die Ansicht einer Begehung des Bestimmungsortes mit den Einrichtungsgegenständen simuliert wird.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Programm in Schritt 3 auch Veränderungen an den virtuellen Modellen der Einrichtungsgegenstände und des Bestimmungsortes durchgeführt werden.
Verfahren nach den Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Programm in Schritt 3 durchgeführten Veränderungen an den virtuellen Modellen der Einrichtungsgegenstände die Konfiguration, die Größe oder die Farbe und Textur von Komponenten und Flächen der Einrichtungsgegenstände betreffen.
Verfahren nach den Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Programm in Schritt 3 durchgeführten Veränderungen an den virtuellen Modellen des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände die Farbe oder Textur von Flächen betreffen.
Verfahren nach den Ansprüchen 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Programm in Schritt 3 durchgeführten Veränderungen, an den virtuellen Modellen des Bestimmungsortes der Einrichtungsgegenstände das Entfernen von Merkmalen oder Flächen betreffen und das Approximieren von dadurch sichtbar werdenden Flächen durch gleichartige Flächen in der Umgebung.