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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beleuchten von Objekten. Diese Vorrichtung zum Beleuchten von Objekten findet Anwendung im Beleuchtungsbereich, insbesondere in Kunstausstellungen, Museen und Kunstwerken im Allgemeinen.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind Geräte zum Beleuchten von Kunstwerken bekannt, die einen oder mehrere Scheinwerfer umfassen und die von Beleuchtungsbedienern manuell angesteuert werden können. Die Beleuchtung wird nach Form, Größe und Position der ausgestellten Kunstwerke definiert.
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Im Stand der Technik sind auch motorisierte Beleuchtungsgeräte bekannt, auch als Moving Head bekannt, die in der Lage sind, den Lichtstrahl durch Rotations- und/oder Translationsbewegungen, die vor Ort oder aus der Ferne von einem Bediener gesteuert werden, auf einen genauen Punkt im Raum über eine spezielle Fernbedienung zu richten.
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Nachteiligerweise gestatten die bekannten Beleuchtungsgeräte und -systeme, selbst wenn sie motorisiert sind, keine automatische Einstellung der Richtung und Öffnung des Lichtstrahls entsprechend der Größe und Entfernung des zu beleuchtenden Objekts.
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Nachteiligerweise erfordern die Beleuchtungsgeräte und -systeme den Einsatz von Personal, das für die oben beschriebenen Richtvorgänge verantwortlich ist, welche somit aus wirtschaftlicher Sicht besonders belastend sind, insbesondere in dem Fall, in dem der Aussteller die ausgestellten Werke und/oder deren Lage häufig neu zu ordnen muss.
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Aufgabe der Erfindung
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In diesem Zusammenhang besteht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Aufgabe darin, ein Beleuchtungsgerät vorzuschlagen, das die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beleuchtungsgerät bereitzustellen, das die Verfahren zum Richten der Beleuchtungsgeräte auf die zu beleuchtenden Objekte beschleunigt und erleichtert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die angegebene technische Aufgabe und die angegebenen Ziele werden im Wesentlichen durch ein Beleuchtungsgerät erfüllt bzw. erreicht, das die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Insbesondere umfasst das erfindungsgegenständliche Gerät eine Beleuchtungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, um einen Lichtstrahl zu erzeugen, Bewegungsmittel, die mit der Beleuchtungsvorrichtung verbunden sind, um den Lichtstrahl auf ein zu beleuchtendes Objekt zu richten, und eine Bilddetektionsvorrichtung.
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Das erfindungsgegenständliche Gerät umfasst ferner eine Verarbeitungseinheit, die ausgestaltet ist, um ein oder mehrere Bilder von der Detektionsvorrichtung zu empfangen und in ihnen mindestens ein zu beleuchtendes Objekt zu detektieren.
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Vorteilhafterweise ist die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet, die Bewegungsmittel zum Bewegen der Beleuchtungsvorrichtung zu betätigen, sodass der Lichtstrahl auf das detektierte Objekt gerichtet wird.
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Daher ermöglicht es das erfindungsgegenständliche Beleuchtungsgerät, in vorteilhafter Weise, das Verfahren zum Richten der Beleuchtungsgeräte zu automatisieren, wenn sich die Position der zu beleuchtenden Objekte ändert.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich deutlicher aus der als Beispiel dienenden und daher nicht einschränkenden Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsform eines Geräts zum Beleuchten von Objekten gemäß den Darstellungen in den beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:
- - 1 eine perspektivische Ansicht eines Geräts zum Beleuchten von Objekten gemäß der vorliegenden Erfindung,
- - 2 ein Blockdiagramm des Geräts zum Beleuchten von Objekten von 1.
- - 3a und 3b schematische Darstellungen des Geräts zum Beleuchten von Objekten von 1 in den jeweiligen Phasen des Richtvorgangs.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf 1 betrifft die vorliegende Erfindung ein Gerät 1 zum Beleuchten von Objekten, insbesondere von Kunstwerken wie beispielsweise Gemälden oder Skulpturen.
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Das Gerät 1 umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 2, die ausgestaltet ist, um einen Lichtstrahl 20a zu erzeugen, der ausgelegt ist, um ein Objekt 100 zu beleuchten.
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Genauer gesagt umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 2 vorzugsweise eine Lichtquelle 20, die ausgestaltet ist, um den Lichtstrahl 20a zu erzeugen. Beispiele für Lichtquellen 20, die zur Erzeugung des Lichtstrahls 20a verwendet werden können, sind Halogen- oder LED-Lampen. Weitere Einzelheiten zur Lichtquelle 20 werden in einem späteren Teil der vorliegenden Beschreibung bereitgestellt.
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Das Gerät 1 umfasst ferner Bewegungsmittel 21, die mit der Beleuchtungsvorrichtung 2 verbunden sind, um sie zu bewegen.
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Im Detail sind die Bewegungsmittel 21 dazu ausgestaltet, die Beleuchtungsvorrichtung 2 zu bewegen, sodass der Lichtstrahl 20a auf das Objekt 100 gerichtet wird.
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Vorzugsweise umfassen die Bewegungsmittel 21 einen Elektromotor (in den Figuren nicht gezeigt), der kinematisch mit der Beleuchtungsvorrichtung 2 verbunden ist, um diese zu bewegen.
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Noch bevorzugter umfassen die Bewegungsmittel 21 ein kinematisch mit dem Elektromotor verbundenes Gelenk, das ausgestaltet ist, um die Beleuchtungsvorrichtung 2 zumindest entlang zweier unterschiedlicher Drehachsen zu drehen, wie beispielsweise das zweiachsige Kardangelenk.
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Die Bewegungsmittel 21 können ferner einen weiteren Elektromotor (in den Figuren nicht gezeigt) umfassen, der dazu ausgestaltet ist, die Beleuchtungsvorrichtung 2 translatorisch entlang zumindest einer Raumrichtung zu bewegen.
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Das erfindungsgegenständliche Gerät 1 umfasst ferner eine Bilddetektionsvorrichtung 3, d.h. jede beliebige Vorrichtung, die mit einer Videokamera ausgestattet ist, die geeignet ist, Bilder aufzunehmen oder Videos in digitalem Format aufzuzeichnen.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Bilderfassungsvorrichtung 3 in einer bevorzugten Ausführungsform an der Beleuchtungsvorrichtung 2 befestigt, so dass die Bewegungsmittel 21, die die Beleuchtungsvorrichtung 2 bewegen, auch die Bilderfassungsvorrichtung 3 bewegen. Mit anderen Worten bewegen die Bewegungsmittel 21 in der bevorzugten Ausführungsform gleichzeitig den Lichtstrahl 20a und die Bilderfassungsvorrichtung 3, so dass der Lichtstrahl 20a immer in das Sichtfeld der Bilderfassungsvorrichtung 3 fällt.
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In alternativen Ausführungsformen kann die Bilddetektionsvorrichtung 3 außerhalb der Beleuchtungsvorrichtung 2 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Bilddetektionsvorrichtung 3 eine Webcam oder eine Kamera eines elektronischen Geräts, beispielsweise eines Smartphones (nicht gezeigt) umfassen.
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Das Gerät 1 umfasst ferner eine Verarbeitungseinheit 4, die dazu ausgestaltet ist, von der Bilddetektionsvorrichtung 3 ein oder mehrere Bilder zu empfangen, die mindestens ein Objekt 100 enthalten. Die Verarbeitungseinheit 4 steht daher in Signalkommunikation mit der Bilddetektionsvorrichtung, um solche digitalen Bilder zu empfangen, die mindestens ein Objekt 100 enthalten.
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Die Verarbeitungseinheit 4 ist auch ausgestaltet, um das mindestens ein möglicherweise in den Bildern vorhandene Objekt 100 zu detektieren und die Bewegungsmittel 21 zu betätigen, um die Beleuchtungsvorrichtung 2 zu bewegen, sodass der Lichtstrahl 20a auf das Objekt 100 gerichtet wird.
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Die Verarbeitungseinheit 4 steht daher auch in Signalkommunikation mit den Bewegungsmitteln 4, um diese zu betätigen und den Lichtstrahl 20a auf das Objekt 100 zu richten.
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Der Vollständigkeit und Einfachheit der Beschreibung halber wird die Verarbeitungseinheit 4 beschrieben, indem sie in eine Vielzahl von Funktionsmodulen unterteilt wird. Es ist jedoch zu beachten, dass dies in keiner Weise als Einschränkung der Struktur der Verarbeitungseinheit 4 zu verstehen ist. Tatsächlich kann die Verarbeitungseinheit 4 jede Art von Struktur aufweisen, die für diesen Zweck geeignet ist, wie rein beispielhaft eine oder mehrere dedizierte Hardwaregeräte, eine oder mehrere Bibliotheken oder Softwareanwendungen, eine oder mehrere virtuelle Maschinen oder eine beliebige Kombination von diesen oder noch anderen Elementen. Die verschiedenen Teile, aus denen die Verarbeitungseinheit 4 besteht, können alle auf einer einzigen Plattform implementiert oder auf mehreren Hardwarekomponenten verteilt werden, die über Kabel, drahtlos, in einem lokalen Netzwerk, über das Internet oder über ein virtuelles privates Netzwerk oder mit einer beliebigen Kombination solcher und anderer Verbindungen miteinander verbunden werden können.
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Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die Verarbeitungseinheit 4 vorzugsweise ein Erfassungsmodul 40 in Signalkommunikation mit der Bilddetektionsvorrichtung 3.
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Genauer gesagt ist die Bilddetektionsvorrichtung 3 ausgestaltet, um ein erstes Signal IM zu erzeugen, das für das eine oder die mehreren von der Bilddetektionsvorrichtung 3 aufgenommenen Bilder repräsentativ ist, und das Erfassungsmodul 40 ist ausgestaltet, um das erste Signal IM vom Bilddetektionsvorrichtung 3 zu empfangen.
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Weiterhin umfasst die Verarbeitungseinheit 4 ein Erkennungsmodul 41, das ausgestaltet ist, um das erste Signal IM mittels eines Bilderkennungs- und Randdetektionsalgorithmus zu verarbeiten.
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In der bevorzugten Ausführungsform implementiert das Erkennungsmodul 41 den Canny-Algorithmus im Wesentlichen wie in der Veröffentlichung „.J. F. Canny - A computational approach to edge detection - IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, S. 679-698, 1986" beschrieben. Auf diese Weise werden im aufgenommenen Bild eine oder mehrere geschlossene Formen identifiziert, d.h. vollständig von ebenfalls geschlossenen Rändern begrenzt.
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Dieser vom Modul 41 implementierte Bilderkennungs- und Randdetektionsalgorithmus ermöglicht es daher, einen Umfangsrand 101 des Objekts 100 zu identifizieren.
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Darüber hinaus ermöglicht der Bilderkennungsalgorithmus, die räumliche Position des Objekts 100 zu identifizieren und die Relativposition in Bezug auf den von der Beleuchtungsvorrichtung 2 erzeugten Lichtstrahl 20a zu berechnen.
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Unter Relativposition ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der räumliche Abstand zwischen der Position, die das Objekt 100 einnimmt, und der des von der Beleuchtungsvorrichtung 2 erzeugten Lichtstrahls 20a zu verstehen. Genauer gesagt ist es möglich, die Relativposition zwischen dem Objekt 100 und dem Lichtstrahl 20a anhand der räumlichen Koordinaten eines Mittelpunkts des Objekts 100 und des Lichtstrahls 20a zu definieren. Der Lichtstrahl 20a kann als auf das Objekt 100 gerichtet angesehen werden, wenn er dieses vollständig ausleuchtet, das heißt, wenn er den Umfangsrand 101 des Objekts 100 vollständig überlappt. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, wird der Lichtstrahl 20a auf das Objekt 100 gerichtet, wenn die Differenz zwischen den räumlichen Koordinaten des Mittelpunkts des Objekts 100 und des Lichtstrahls 20a null oder fast null beträgt, wie beispielsweise in 3B gezeigt.
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Weiterhin umfasst die Verarbeitungseinheit 4 ein Vergleichsmodul 42, das dazu ausgestaltet ist, die Relativposition zwischen dem Objekt 100 und dem Lichtstrahl 20a zu berechnen und ein zweites Signal EL zu erzeugen, das für mindestens eine Bewegungsrichtung der Beleuchtungsvorrichtung 2 repräsentativ ist.
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Genauer gesagt enthält das zweite Signal EL die räumlichen Informationen, die erforderlich ist, um die Beleuchtungsvorrichtung 2 zu bewegen, damit der Lichtstrahl 20a auf das zu beleuchtende Objekt 100 gerichtet wird. Beispielsweise umfasst das zweite Signal EL die Befehle zum Betätigen der Bewegungsmittel 4, insbesondere des Elektromotors, der zum Bewegen der Beleuchtungsvorrichtung 2 ausgelegt ist. Weiterhin kann das zweite Signal EL die Befehle zum Ansteuern des weiteren Elektromotors und zum Bewegen der Beleuchtungsvorrichtung 2 mit translatorischer Bewegung entlang zumindest einer Raumrichtung umfassen.
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Die Bewegungsmittel 21 sind dazu ausgestaltet, dieses zweite Signal EL zu empfangen und die Beleuchtungsvorrichtung 2 so zu bewegen, dass der Lichtstrahl 20a auf das Objekt 100 gerichtet wird, wobei dessen Umfangsrand 101 vollständig ausgeleuchtet wird. Genauer gesagt steht der Elektromotor der Bewegungsmittel 21 in Signalkommunikation mit dem Vergleichsmodul 42, um das zweite Signal EL zu empfangen und die Beleuchtungsvorrichtung 2 zu bewegen.
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Das Vergleichsmodul 42 der Verarbeitungseinheit 4 steht daher in Signalkommunikation mit den Bewegungsmitteln 21.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle 20 der Beleuchtungsvorrichtung 2 ausgestaltet, um einen Lichtstrahl 20a mit einer variablen Farbtemperatur zu erzeugen. Explizit kann die Lichtquelle 20 den Farbton des emittierten Lichts und damit die Farbtemperatur des Lichtstrahls 20 variieren.
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Das Vergleichsmodul 42 ist auch dazu ausgestaltet, die Farbtemperatur des von der Lichtquelle 20 erzeugten Lichtstrahls 20a einzustellen.
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Genauer gesagt ist das Vergleichsmodul 42 ausgestaltet, um ein drittes Signal FL zu erzeugen, das für den ausgewählten Farbton des Lichtstrahls 20a repräsentativ ist, und die Lichtquelle 20 ist ausgestaltet, um das dritte Signal FL zu empfangen und den Lichtstrahl 20a mit der ausgewählten Farbtemperatur zu erzeugen.
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Das Vergleichsmodul 42 steht daher in Signalkommunikation mit der Lichtquelle 20, um die Farbtemperatur des Lichtstrahls 20a einzustellen.
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Vorzugsweise ist das Erkennungsmodul 41 ausgestaltet, um das erste Signal IM zu verarbeiten und eine Art von zu beleuchtendem Objekt 100 zu detektieren. Die Erkennungseinheit 41 ist daher explizit in der Lage, Kunstwerke zu erkennen und diesen die Informationen zuzuordnen, die sich beispielsweise auf den historischen Schaffungszeitraum und die verwendeten Farben beziehen. Anhand der dem identifizierten Kunstwerk zugeordneten Informationen kann die Erkennungseinheit eine Farbtemperatur des Lichtstrahls 20a bestimmen, die ausgelegt ist, seine künstlerischen Details hervorzuheben.
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Solche Vorgänge zum Erkennen und Bestimmen der spezifischen Farbtemperatur des Lichtstrahls 20a können beispielsweise mittels eines künstlichen Intelligenzalgorithmus durchgeführt werden.
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Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 2 (in den Figuren nicht gezeigte) Einstellmittel, die ausgelegt sind, um die Öffnung des Lichtstrahls 20a einzustellen. Im Einzelnen umfassen die Einstellmittel eine optische Baugruppe (in den Figuren nicht gezeigt), die in der Lage ist, die Öffnung des Lichtstrahls statisch oder dynamisch zu verändern.
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Darüber hinaus ist die Verarbeitungseinheit 4 vorzugsweise so ausgestaltet ist, dass sie die Einstellmittel betätigt, um die Öffnung des Lichtstrahls 20a zu modifizieren, um den Umfangsrand 101 des Objekts 100 vollständig auszuleuchten.
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Vorteilhafterweise ermöglichen die Einstellmittel, den Umfangsrand 101 des Objekts 100 vollständig auszuleuchten, ohne dass die Beleuchtungsvorrichtung 2 weg/in die Nähe vom/des Objekts selbst bewegt werden muss.
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Vorzugsweise kann die Verarbeitungseinheit 3 mit einer Vielzahl von Beleuchtungsvorrichtungen 2 verknüpft werden, um die jeweiligen Lichtstrahlen 21 auf ein oder mehrere Objekte 100, die zu beleuchten sind, zu richten.
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Die Verarbeitungseinheit 3 kann somit dazu verwendet werden, die Lichtstrahlen 20a mehrerer Beleuchtungsvorrichtungen 2 auf ein einziges Objekt 100 oder auf mehrere zu beleuchtende Objekte zu richten.
