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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gesichtsmaske für eine Person.
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Insbesondere befasst sich die Erfindung mit der Herstellung von Infektionsschutzmasken, die vor allem die Mund- und Nasenpartie der zu maskierenden Person überdecken.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das die Herstellung solcher Masken erlaubt, bei denen das Aussehen der maskierten Person möglichst wenig verfremdet wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den folgenden Schritten:
- - aufnehmen eines digitalen Bildes des Gesichts der Person,
- - definieren eines auf die Gesichtsmaske zu übertragenden Ausschnittes des digitalen Bildes,
- - entfernen des Hintergrunds des Bildes außerhalb des Ausschnittes,
- - transformieren des Bildes entsprechend der dreidimensionalen Form, welche die Gesichtsmaske in ihrer Gebrauchsstellung haben soll,
- - drucken des transformierten Bildes auf einen ebenen Zuschnitt für die Gesichtsmaske, und
- - überführen des Zuschnitts in die dreidimensionale Form.
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Die Grundidee der Erfindung besteht darin, auf die Maske das Bild eines Gesichts aufzudrucken, das weitgehend mit dem Bild der maskierten Position übereinstimmt, so dass die Teile des Gesichts, die durch die Maske verdeckt werden, als Bild auf der Außenfläche der Maske sichtbar bleiben. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Maske in der Gebrauchsstellung kein ebenes zweidimensionales Objekt ist, sondern ein Körper mit einer dreidimensionalen Gestalt, wodurch eine perspektivische Verzerrung des Bildes verursacht wird und, da sich ein flaches, nicht dehnbares zweidimensionales Objekt wie der Zuschnitt der Maske nicht stetig, ohne Falten oder Abnäher, in eine dreidimensionale Gestalt überführen lässt, zwangsläufig auch gewisse Unstetigkeitsstellen aufweisen muss. Erfindungsgemäß werden diese Effekte durch eine Transformation des auf den Zuschnitt gedruckten Bildes kompensiert, so dass die Maske in der Gebrauchsstellung wieder weitgehend dem wahren Gesicht des Maskenträgers ähnelt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das digitale Bild des Gesichts wird vorzugsweise vor einem neutralen Hintergrund aufgenommen, der sich bei der digitalen Bearbeitung leicht entfernen lässt, beispielsweise vor einer Grünwand, wie auch in Fernsehstudios zur Erzeugung eines künstlichen Bildhintergrunds verwendet wird.
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Die digitale Transformation des Bildes kann mit einem Algorithmus berechnet werden, der das unverzerrte Bild des Gesichts in einer Richtung, die der Blickrichtung des Betrachters entspricht (vorzugsweise bei frontalem Blick auf das Gesicht), auf die Maske in ihrer dreidimensionalen Gestalt projiziert und dann die bei der Herstellung der Maske eingetretenen Verformungen in einer Simulation der Umkehrung des Herstellungsprozesses rückgängig macht.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 bis 5 verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Gesichtsmaske mit horizontalen Dehnfalten; und
- 6 bis 9 Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Schnabelmaske.
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In 1 ist stark vereinfacht ein Bild 10 eines Gesichts eines Maskenträgers dargestellt, das mit einer digitalen Kamera erzeugt werden kann, indem das Gesicht derjenigen Person fotografiert wird, die später die Maske tragen soll. Dem Bild 10 überlagert ist ein rechteckiger Umriss eines Zuschnitts 12 für eine herzustellende Gesichtsmaske in einer flachen, nicht gefalteten Konfiguration.
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Gemäß 2 wird durch digitale Bildbearbeitung aus dem Gesicht 10 derjenige Teil 10' ausgeschnitten, der durch die Maske verdeckt werden wird. Ein Teil der Bildfläche, der den Hintergrund 14 repräsentiert, vor dem die Person fotografiert wurde, wird digital entfernt, wie in 2 durch Schraffur angedeutet wird.
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Die räumlichen Verformungen, mit denen der ebene Zuschnitt in eine dreidimensionale Gestalt überführt wird, umfassen u.a. auch eine eindimensionale, zylindrische Krümmung in Breitenrichtung des Gesichts. Diese Krümmung oder Wölbung führt später, wenn die Maske von vorn betrachtet wird, zu einer perspektivischen Verzerrung des auf die Maske aufgedruckten Bildes. 3 illustriert einen Transformationsschritt, in dem diese Verzerrung durch eine im allgemeinen nichtlineare Streckung des Bildes kompensiert wird. Das ursprüngliche Bild des Gesichts ist in 3 gestrichelt eingezeichnet, während das Ergebnis der Streckung in durchgezogenen Linien dargestellt ist.
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Anhand von 4 soll nun ein Beispiel für ein Faltungsschema erläutert werden, nachdem der Zuschnitt 12 gefaltet wird. In diesem Beispiel ist der Zuschnitt 12 in neun horizontale Streifen 16 unterteilt, die hier fortlaufend mit 1 bis 9 nummeriert sind. Der Zuschnitt wird so gefaltet, dass sich ein Profil 18 ergibt, wie in 4 am rechten Rand dargestellt ist. Bei diesem Profil liegen jeweils die Streifen Nr. 2 bis 4 und Nr. 6 bis 8 übereinander, wodurch sich die Höhe des Zuschnitts auf 5/9 der Höhe des ursprünglichen Rechtecks reduziert. An den seitlichen Rändern wird der Zuschnitt in diesem gefalteten Zustand durch Nähte fixiert. In der Mitte des Zuschnitts, also im Bereich des Mundes und des Gesichts, werden die Falten nicht fixiert, so dass die Falten dort als Dehnfalten wirken, die ein Dehnen des Zuschnitts bzw. der daraus gebildeten Maske in vertikaler Richtung ermöglichen. Dadurch wird eine zweidimensionale Krümmung der Maske über der Nasen- und Kinnpartie des Trägers erreicht.
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Das Bild des Gesichts wird nun durch eine weitere - unstetige - Transformation so verändert, dass im Bereich der seitlichen Ränder der Maske die durch die Faltung entstehenden Verzerrungen kompensiert werden. Da an den seitlichen Rändern der Maske die Streifen Nr. 2 und Nr. 3 unsichtbar bleiben, muss sich der Teil des Bildes des Gesichts, der in dem Streifen Nr. 1 liegt, stetig an den Teil anschließen, der in den Streifen 4 bis 6 liegt. Das Bild muss deshalb am Rand so transformiert werden, dass der Bildinhalt des Streifens 3 in den Streifen 1 veschoben wird, wie in 4 auf der rechten Seite des Bildes illustriert ist. Im Bereich der Nase und des Mundes bleibt das Bild bei dieser Transformation im wesentlichen unverändert, da der Zuschnitt hier seine gestreckte Konfiguration annimmt, wenn die Maske getragen wird. In einer Übergangszone zwischen der Mitte und dem Seitenrand des Zuschnitts ergibt sich ein Profil 20, bei dem die Falten teilweise auseinandergezogen sind, so dass sie einander weniger überdecken als an den Rändern. Dementsprechend sind in den Streifen 7 und 8 die Bilder der Konturen des Gesichts weniger stark versetzt, andererseits jedoch in vertikaler Richtung gedehnt, um die durch das Profil 20 verursachte perspektivische Verzerrung auszugleichen.
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Es versteht sich, dass die gleiche Transformation auch für die linke Hälfte des Bildes in 4 ausgeführt wird, die hier nur zu Vergleichszwecken in ihrem ursprünglichen Zustand gezeigt ist.
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5 zeigt eine Gesichtsmaske 20, die durch dreidimensionale Verformung des in 4 gezeigten Zuschnitts entstanden ist, insbesondere durch Auseinanderziehen der Dehnfalten in der Mittelzone. Die Gesichtsmaske 20 wird von einer Person 22 getragen, von deren Gesicht das in 1 gezeigte Bild aufgenommen wurde. In den Teilen des Gesichts, die durch die Gesichtsmaske 20 verdeckt sind, gibt das auf diese Maske aufgedruckte Bild mit relativ hoher Bildtreue die Gesichtszüge der Person 22 wieder.
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6 bis 9 illustrieren als weiteres Beispiel ein Verfahren zur Herstellung einer sogenannten Schnabelmaske, die im Gebrauchszustand einen insgesamt annähernd konischen „Schnabel“ bildet, der Nasen- und Kinnpartie des Trägers überdeckt.
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Die ersten Schritte des Verfahrens sind die gleichen wie sie anhand der 1 bis 3 erläutert wurden. 6 zeigt somit das in horizontaler Richtung gestreckte Bild des Gesichts zusammen mit dem - hier trapezförmigen - Umriss eines Zuschnitts 24, der beispielsweise aus Papier oder einem anderen halbsteifen Material bestehen kann. Dieser Zuschnitt wird durch eine vertikale Faltlinie 26 in zwei spiegelbildliche Hälften unterteilt. Zwei weitere Faltlinien 28 begrenzen zusammen mit der Faltlinie 26 zwei spiegelbildliche Dreiecke. Wenn dieser Zuschnitt 24 in die räumliche Gestalt der Maske in ihrer Gebrauchsstellung überführt werden soll, so wird zunächst der Zuschnitt längs der Faltlinie 26 so um 180° umgefaltet, dass die bedruckte Seite außen liegt, die beiden Dreiecke übereinander liegen und die Faltlinien 28 kongruent sind. An diesen Faltlinien 28 werden dann die übereinanderliegenden Dreiecke erneut um 180° umgefaltet und mittels Einstecklaschen, durch Klebung oder auf sonstige Weise an dem übrigen Teil des Zuschnitts 24 fixiert. Dieser Zustand ist in 7 gezeigt. Man sieht hier, dass einerseits Konturen 30, die auf das umgefaltete Dreieck gedruckt würden, nicht recht ins Bild passen, während andere Konturen 32, die eigentlich zum Bild gehören sollten, durch das umgefaltete Dreieck verdeckt werden. Deshalb wird das Bild vor dem Drucken so transformiert, dass die Konturen 30 durch die Konturen 32 ersetzt werden. Dies ist in 8 für den in die Ebene zurückgefalteten Zuschnitt gezeigt. Zusätzlich ist das Bild bei dieser Transformation wieder nichtlinear verzerrt worden, um die perspektivischen Verzerrungen auszugleichen.
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Wenn man den Zuschnitt nach dem Drucken in die Konfiguration nach 7 faltet und dann die beiden Hälften des Zuschnitts an der (nun geknickten) Faltlinie 26 wieder auseinanderbiegt, so entsteht eine annähernd konische tütenartige Struktur, die den Schnabel der Schnabelmaske bildet.
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In 9 trägt die Person 22 eine Gesichtsmaske 34, die auf die oben beschriebene Weise aus dem Zuschnitt 24 entstanden ist. Auch hier gibt das auf die Maske gedruckte Bild die Gesichtszüge in den von der Maske verborgenen Teilen des Gesichts der Person 22 wieder.
