NL2004481C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een driedimensionale afbeelding op basis van berekende beeldrotaties. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vervaardingen van een driedimensionale afbeelding op basis van berekende beeldrotaties

Gebied van de uitvinding 5

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een driedimensionale afbeelding.

Achtergrond van de uitvinding 10

Het is bekend om een driedimensionale afbeelding te maken door van een object twee of meer afbeeldingen onder een verschillende hoek te maken. De afbeeldingen worden in een digitale bewerkingseenheid in beeldlijnen verdeeld en geïnterlinieerd, zodat groepen beeldlijnen worden gevormd. Deze groepen beeldlijnen worden vervolgens 15 aangebracht op een beeldlaag van een beelddrager, en boven iedere groep beeldlijnen wordt een lijnvormige lens aangebracht. Door de lijnvormige lenzen worden de geïnterlinieerde beelden onder iedere lens op een voorafbepaalde kijkafstand op een linker of op een rechteroog afgebeeld, zodat een stereoscopisch beeld wordt verkregen. Een manier van aanbrengen van de beeldlijnen op de beelddrager is door middel van 20 een laserstraal, die door de lijnvormige lenzen op een beeldlaag uit bijvoorbeeld polycarbonaat wordt gefocusseerd en daar een verkleuring teweeg brengt met een intensiteit die afhangt van een grijswaarde van een langs de beeldlijn gelegen beeldelement (pixel).

25 Op alternatieve wijze kunnen de lijnen door middel van een druktechniek op de beeldlaag worden aangebracht, waarna de lenzen over de groepen gedrukte beeldlijnen worden aangebracht.

Driedimensionale afbeeldingen van de bovengenoemde soort vinden toepassing in 30 identiteitsdocumenten zoals identiteitskaarten, paspoorten, rijbewijzen of in toegangspassen, bankpassen en overige beveiligde identificatiemiddelen.

2

Om op verschillende kijkafstanden een stereoscopisch effect te verkrijgen worden gelijktijdig vaak vier of meer afbeeldingen gemaakt van een persoon, telkens onder een andere hoek. Hiertoe wordt een viertal of meer digitale camera’s toegepast die onder verschillende hoeken zijn opgesteld en die gelijktijdig een afbeelding maken onder 5 deze verschillende hoeken. Een dergelijke opstelling is relatief duur vanwege het grote aantal camera’s en de synchrone werking daarvan. Hierdoor kunnen driedimensionale afbeeldingen, met name portretten voor toepassing op identiteitsdragers, slechts worden gemaakt in een gespecialiseerde omgeving.

10 Het is een doel van de uitvinding om te voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van een driedimensionale afbeelding waarmee zonder speciale camera’s een stereoscopisch beeld kan worden gemaakt. Het is tevens een doel van de uitvinding te voorzien in een werkwijze waarmee op relatief snelle en goedkope wijze een stereoscopische afbeelding kan worden vervaardigd ook zonder toeppassing van een 15 camera.

Samenvatting van de uitvinding

Hiertoe omvat de werkwijze volgens de uitvinding de stappen van: 20 leveren van een eerste afbeelding van een object, toevoeren van beeldwaarden die behoren bij beeldelementen van de eerste afbeelding aan een bewerkingsinrichting, berekening in de bewerkingsinrichting van ten minste één door een rotatiehoek 25 om een rotatiepunt geroteerde afbeelding die is opgebouwd uit beeldelementen, verdeling van de geroteerde afbeelding in beeldlijnen, het vormen van groepen overeenkomstige beeldlijnen voor ten minste twee afbeeldingen waaronder de ten minste ene geroteerde afbeelding, het toevoeren van de beeldwaarden die behoren bij langs de beeldlijnen gelegen 30 beeldelementen voor de groepen overeenkomstige beeldlijnen aan een afbeeldingsinrichting, en het met de afbeeldingsinrichting aanbrengen van met de beeldwaarden overeenstemmende beeldintensiteiten en/of kleuren op een ondergrond onder 3 een patroon van lijnvormige lenzen, op een zodanige wijze dat de beeldintensiteiten en/of kleuren van iedere groep overeenkomstige beeldlijnen onder een bij de groep behorende lijnvormige lens worden aangebracht.

5 Doordat uit een enkele opname door berekening in de bewerkingsinrichting ten minste een geroteerde afbeelding wordt berekend, kan een nauwkeurige stereoscopische afbeelding worden verkregen uit slechts een enkele conventionele tweedimensionale afbeelding, zoals een scan of een foto. Hierdoor kunnen op diverse locaties van afgifte, zoals fotostudio’s, gemeentehuizen etc. de stereoscopische foto’s die behoren bij 10 identiteitsdocumenten worden vervaardigd. Verder nemen door toepassing van een enkele camera of van een ingescande foto, de kosten van vervaardigen van de stereoscopische afbeeldingen af.

Een driedimensionale afbeelding kan zijn opgebouwd uit twee of meer geroteerde 15 (berekende) afbeeldingen, zonder toepassing van de originele afbeelding. Indien echter de driedimensionale afbeelding wordt toegepast voor identifïcatiedoeleinden van personen, verdient het de voorkeur om bij vervaardiging van de driedimensionale afbeelding ook de originele afbeelding toe te passen, zodanig dat de beeldlijnen van de eerste afbeelding deel uitmaken van de groepen overeenkomstige beeldlijnen.

20

In een uitvoeringsvorm bedraagt het afgebeelde object een menselijk gelaat en bedraagt de afstand D tussen het gelaat en de camera tussen 40 cm en 3.0 m en bedraagt de rotatiehoek van ieder berekend rotatiebeeld tussen 3 en 10 graden. Gebleken is dat bij deze afstanden en rotatiehoeken een nauwkeurige stereoscopische afbeelding kan 25 worden verkregen die zeer geschikt is voor identifïcatiedoeleinden.

In een alternatieve uitvoeringsvorm ligt het rotatiepunt tussen de ogen, op of nabij het gelaatoppervlak. Hierdoor wordt een natuurlijke weergave van een menselijk gelaat verkregen dat goed geschikt is voor identificatie doeleinden, waarbij bij verdraaiing 30 van de afbeelding ten opzichte van de waarnemer de oogpositie van de afgebeelde persoon constant blijft.

In een verdere uitvoeringsvorm wordt in de bewerkingsinrichting op de ten minste twee afbeeldingen een ten opzichte van de afbeeldingen relatief klein merkteken geplaatst.

4

Door het aanbrengen van een voor het object geplaatst merkteken, bijvoorbeeld een beveiligingsmerkteken met cijfers en/of letters, lijkt dit merkteken op de afbeelding 5 vóór het afgebeelde voorwerp heen en weer te bewegen als de afbeelding onder verschillende kijkrichtingen wordt waargenomen. Hierdoor wordt een additioneel echtheidskenmerk in de afbeelding gevormd dat helpt bij het vaststellen van de authenticiteit en/of uniciteit van de afbeelding.

10 Bij voorkeur omvat de afbeeldinginrichting een laser en een dragertafel met een beeldvlak, waarbij de laser langs beeldlijnen over het beeldvlak beweegbaar is, waarbij de dragertafel roteerbaar is om een in de richting van de beeldlijnen gelegen as, waarbij op de dragertafel een dragerlaag met daarboven het lijnvorige lenspatroon wordt geplaatst en met de laser de beeldlijnen via het lenspatroon in de dragerlaag worden 15 aangebracht en waarbij na aanbrengen van een afbeelding de dragertafel wordt geroteerd, waarna de eerstvolgende afbeelding wordt aangebracht op de dragerlaag.

Doordat de kanteling van de dragertafel is gekoppeld aan de rotatiehoek van de berekende rotatiebeelden, wordt een effectieve en nauwkeurige vervaardiging van 20 stereoscopische beelden op basis van een enkele afbeelding verkregen.

Korte beschrijving van de figuren

Enkele uitvoeringsvormen van een werkwijze voor het vervaardigen van een 25 driedimensionale afbeelding volgens de uitvinding zullen bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening. In de tekening toont:

Fig. 1 een dwarsdoorsnede aanzicht van een bekende lijnvormige lensstructuur voor het weergeven van geïnterlinieerde beelden, 30 Fig. 2 een schematische weergave van een stereoscopische afbeelding met behulp van een lensstructuur volgens fig. 1,

Fig. 3 een schematische weergave van het vormen van een driedimensionale afbeelding uit een originele afbeelding en via berekening geroteerde afbeeldingen, 5

Fig. 4 een bekende methode voor het gelijktijdig vervaardigen van een viertal afbeeldingen onder verschillende hoeken,

Fig. 5 een schematische weergave van de werkwijze volgens de uitvinding,

Fig. 6 een schematische weergave van een inrichting voor het vervaardigen van een 5 driedimensionale afbeelding volgens de uitvinding, en

Fig. 7 een afbeelding met een voor een afgebeeld persoon aangebracht merkteken.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding 10 Fig. 1 toont op schematische wijze een dwarsdoorsnede van een op zich bekende driedimensionale afbeelding die is aangebracht op een beelddrager 1 en die wordt weergegeven door middel van een reeks lijnvormige cilindrische lenzen 3,4,5. De beelddrager kan bijvoorbeeld worden toegepast in beveiligings- of identiteitsdocumenten zoals rijbewijzen, bankpassen, paspoorten, visa stickers enz. De 15 beelddrager 1 omvat een substraat 2 dat aan de bovenzijde is voorzien van een reeks van n lijnvormige lenzen 3,4,5. Het aantal lenzen n bedraagt bijvoorbeeld 130 lenzen per cm. Een dergelijke reeks lijnvormige lenzen is bekend uit US 7,480,100.

In een beeldlaag 7 van het substraat 2 is per lens een groep 8,9,10 geïnterlinieerde 20 (interlaced) beeldlijnen aangebracht die bestaan uit beeldelementen (pixels) die via een laser zijn ingebrand in de beeldlaag 7. In het getoonde voorbeeld zijn de groepen beeldlijnen 8-10 gevormd door verticale gebieden van verkoold beeldlaagmateriaal, (bijvoorbeeld polycarbonaat) die worden gevormd op plaatsen waar de laserbundel door de lenzen 3-5 op de beeldlaag 7 wordt gefocusseerd. Doordat de laserbundel bij 25 het schrijven van de beeldlijnen in de beeldlaag door de lenzen 3-5 wordt gefocusseerd zijn de groepen geïnterlinieerde beeldlijnen exact uitgelijnd ten opzichte van de lenzen 3-5.

Iedere groep 8,9,10 beeldlijnen (ln,l2i.. .lmi),..., (Iin,l2n,.-.lmn) bevat m lijnen waarin m 30 tussen 2 en 60 kan bedragen (voor de duidelijkheid zijn in fig. 1 slechts 3 beeldlijnen per groep getoond). Iedere beeldlijn in een groep wordt door een bijbehorende lens in een voorafbepaalde richting naar de waarnemer afgebogen. Een waarnemer die de beelddrager 1 onder een bepaalde hoek bekijkt zal in het ideale geval met één oog 6 slechts 1 beeldlijn per lens zien, bijvoorbeeld beeldlijn hv, l2v..lmv in elke groep beeldlijnen (ln...lmi), (I21...1^),...,( bn...lmn). Door bewegen van de waarnemer ten opzichte van de beelddrager 1 kunnen verschillende beelden worden waargenomen.

5 De hoogte H van het substraat 2 bedraagt bijvoorbeeld 250 um. De dikte T van de beeldlaag 7 bedraagt bijvoorbeeld 50 um. De breedte L van een lijnvormige lens is bijvoorbeeld 75 um en de hoogte D van een lens kan 10 um bedragen. De breedte van de verkoolde gebieden 11 in de beeldlaag bedraagt ca. 15um en de onderlinge afstand van deze gebieden bedraagt ca. 1 pm.

10

Zoals getoond in fïg. 2, kunnen in de beeldlaag 7 per lens 3-5 ten minste twee, beeldlijnen 12,13 zijn aangebracht onder een zodanige hoek 0 (bijvoorbeeld 12°) dat bij een waarnemingsafstand V van bijvoorbeeld tussen 40-70 cm, door ieder oog 14,15 van een waarnemer, welke ogen 14,15 op een onderlinge afstand van ca. 6 cm liggen, een 15 respectieve beeldlijn 12, 13 wordt waargenomen. Hierdoor ontstaat een stereoscopische of 3-dimensionale waarneming van het beeld. Door per lens 3-5 meerdere paren stereoscopische beeldlijnen aan te brengen kan voor de waarnemer over verschillende waamemingsafstanden V een stereoscopisch effect worden verkregen. De vervaardiging van stereoscopische beelden is in detail beschreven in Europese 20 octrooiaanvrage EP 1 874 557.

Fig. 3 toont op schematische wijze een eerste afbeelding A, in het geheugen van een beeeldbewerkingsinrichting, welke afbeelding A is opgebouwd uit pixels 16 die ieder een beeldwaarde -zoals een helderheid en/of kleur- hebben. De pixels 16 van de 25 afbeelding A kunnen rechtstreeks op een beeldsensor in een digitale camera worden gevormd bij het maken van een opname of kunnen zijn verkregen door het optisch scannen van een op papier afgedrukte afbeelding. De pixels 16 van de eerste afbeelding A zijn langs verticaal georiënteerde de beeldlijnen (ln...lin) gelegen die kolommen vormen in de pixelmatrix. Afbeeldingen B en C representeren een m-1 tal 30 rotatiebeelden, waarbij het object dat in de eerste afbeelding A is gegeven, onder verschillende zichthoeken is weergegeven. De pixels 16 van de afbeeldingen B en C zijn langs beeldlijnen (bi.-.bn) en (lmi...lmn) gelegen. De beeldwaarden van de pixels 16 zijn opgeslagen in een geheugen van een beeldbewerkingseenheid, die deel kan 7 uitmaken van een computer, en zijn langs de beeldlijnen, in de richting van de in de figuur schematisch aangegeven pijlen, in het geheugen toegankelijk. In de beeldbewerkingseenheid worden m groepen beeldlijnen (li 1...lmi)... (lin.. .Un) gevormd.

5 De beeldwaarden van de pixels 16 worden voor iedere groep beeldlijnen omgezet in een intensiteit en/of kleur en worden in een richting die overeenstemt met de pijlen in de afbeeldingen A-C op een drager aangebracht om het driedimensionale beeld D te verkrijgen, zoals nader uitgelegd aan de hand van fïg. 6.

10 Het is mogelijk om het driedimensionale beeld D samen te stellen door combinatie van rotatiebeelden B,C waarbij de beelden B en C volgens de uitvinding zijn berekend op basis van het originele beeld A. Hoewel origineel beeld A achterwege kan worden gelaten bij het vormen van driedimensionaal beeld D, verdient het in geval het beeld D wordt toegepast voor identificatiedoeleinden de voorkeur om het originele beeld A op 15 te nemen in het driedimensionale beeld D. Het is tevens moglijk om verscheidene originele beelden A toe te passen bij de berekening van de rotatiebeelden B,C.

Fig. 4 toont een bekende opstelling voor het maken van een stereoscopisch beeld van een persoon 21 met een viertal camera’s 17,18,19,20 die op een onderlinge afstand S 20 liggen van bijvoorbeeld 6 cm en die gelijktijdig een afbeelding maken van het gelaat van de persoon 21. De afstand D bedraagt bijvoorbeeld 1.8m zodat een hoek 0 tussen twee naburige afbeeldingen ca. 2° bedraagt. Toepassing van een viertal gelijktijdig werkende camera’s 17-20 is relatief duur.

25 In fïg. 5 is schematisch weergegeven hoe met een enkele digitale camera 22 een afbeelding wordt gemaakt van een object, zoals een gelaat van een persoon 23 in een rechte stand waarbij een schematisch weergegeven neus van de persoon 23 recht naar de camera wijst. Een afstand tussen de camera 22 en een rotatiepunt 29 van de persoon 23 D bedraagt bijvoorbeeld 60 cm. De camera 22 vormt beeldelementen van de rechte 30 afbeelding van persoon 23 en geeft de bij deze beeldelementen behorende beeldwaarden zoals intensiteit en kleurwaarden via uitgang 33 af aan een bewerkingeenheid 30. Op alternatieve wijze kan een afbeelding 40 van een persoon via 8 een scanner 39 worden toegevoerd aan de bewerkingseenheid 30 voor opslag van de pixels en bijbehorende beeldwaarden in de bewerkingseenheid 30.

In de bewerkingseenheid 30 worden uit de pixels van de rechte afbeelding 24 een of 5 meer rotatiebeelden gevormd (in dit voorbeeld worden vier rotatiebeelden gevormd), die zijn weergegeven door de schematische posities 25,26,27 en 28 van de neus 24. De rotatiehoek y bedraagt bijvoorbeeld telkens 2 graden in positieve of negatieve rotatierichting. De vier rotatiebeelden worden in de bewerkingseenheid 30 opgeslagen in de vorm van beeldwaarden behorend bij langs beeldlijnen gelegen pixels. Vanuit de 10 bewerkingseenheid 30 wordt de beeldinformatie voor ieder rotatiebeeld toegevoerd aan een schrijfïnrichting 31 die een laser omvat en een kantelbare dragertafel waarop een beelddrager van het type zoals is getoond in fig. 1 en fïg. 2 is geplaatst. Door de laser worden van ieder rotatiebeeld langs beeldlijnen die parallel liggen aan de lijnvormige lenzen, de beeldwaarden van de pixels op geïnterlinieerde wijze in de beeldlaag 15 gebrand. Voor ieder rotatiebeeld wordt de dragertafel gekanteld door een hoek die overeenstemt met de rotatiehoek y. Bij vier rotatiebeelden worden groepen van vier beeldlijnen gevormd, zodat een tweetal stereoscopische afbeeldingen wordt verkregen die op twee waamemingsafstanden V als driedimensionale afbeelding kunnen worden waargenomen. Bij het vormen van groepen van m beeldlijnen neemt het aantal 20 afstanden waarop een stereoscopisch beeld wordt waargenomen toe tot m/2. Voor het verbeteren van de kwaliteit als identifïcatieafbeelding kan de originele afbeelding 24,40 worden toegevoegd aan de geïnterlinieerde driedimensionale afbeelding.

Fig. 6 toont een schrijfïnrichting 31 voor het vormen van een stereoscopisch beeld op 25 een beelddrager 1, welke is geplaatst op een dragertafel 33. De dragertafel 33 is roteerbaar om een loodrecht op het vlak van tekening gelegen as 35. Een door een laser 36 gegenereerde laserbundel 37 wordt via een kantelbare spiegel 38 langs onderling parallelle beeldlijnen, die in de richting van de as 35 uit het vlak van tekening zijn gelegen, over het lensoppervlak gescand. De lenzen 3-5 focusseren de laserbundel op 30 de beeldlaag 7 van de beelddrager 1. De laser 36, de spiegel 38 en de dragertafel 33 worden bestuurd door besturingseenheid 34, die als ingangssignaal de beeldsignalen ontvangt die zijn gevormd in de bewerkingseenheid 30. Als de beeldlijnen van een eerste afbeelding op de beelddrager 1 zijn aangebracht, waarbij onder iedere lens 3-4 9 een beeldlijn in de beeldlaag is gebrand, wordt de dragertafel 33 gekanteld en wordt een volgend rotatiebeeld met de laser op de beelddrager geprojecteerd en in de beeldlaag ingebrand, totdat alle m rotatiebeelden zijn aangebracht.

5 Fig. 7 toont een uitvoeringsvorm waarin op iedere afbeelding 52 waaruit de driedimensionale afbeelding is opgebouwd, een merkteken 50, zoals een beveiligingsmerkteken of authenticiteitscode is aangebracht. In de gevormde driedimensionale afbeelding bevindt het merkteken 50 zich voor het portret 51 van de persoon 23. Omdat het merkteken 50 zich tussen het rotatiepunt en de ogen van een 10 waarnemer bevindt, verschuift het merkteken 50 bij verandering van de zichthoek van de waarnemer ten opzichte van het portret 51.

Claims (9)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een driedimensionale afbeelding van een 5 object, omvattende de stappen van: leveren van een eerste afbeelding van een object, toevoeren van beeldwaarden die behoren bij beeldelementen van de eerste afbeelding aan een bewerkingsinrichting, 10 berekening in de bewerkingsinrichting van ten minste één door een rotatiehoek om een rotatiepunt geroteerde afbeelding die is opgebouwd uit beeldelementen, verdeling van de geroteerde afbeelding in beeldlijnen, het vormen van groepen overeenkomstige beeldlijnen voor ten minste twee afbeeldingen waaronder de ten minste ene geroteerde afbeelding, 15 het toevoeren van de beeldwaarden die behoren bij langs de beeldlijnen gelegen beeldelementen voor de groepen overeenkomstige beeldlijnen aan een afbeeldingsinrichting, en het met de afbeeldingsinrichting aanbrengen van met de beeldwaarden overeenstemmende beeldintensiteiten en/of kleuren op een ondergrond onder 20 een patroon van lijnvormige lenzen, op een zodanige wijze dat de beeldintensiteiten en/of kleuren van iedere groep overeenkomstige beeldlijnen onder een bij de groep behorende lijnvormige lens worden aangebracht.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de beeldlijnen van de eerste afbeelding 25 deel uitmaken van de groepen overeenkomstige beeldlijnen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, omvattende de stap van het vervaardigen van de eerste afbeelding met een afbeeldingsinrichting op een afstand D van het object, waarbij het object een menselijk gelaat omvat, waarbij de afstand D tussen 40 cm en 3 30. bedraagt en een rotatiehoek tussen 2 en 12 graden bedraagt.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij het rotatiepunt ligt tussen de ogen, op of nabij het gelaatoppervlak.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij in de bewerkingsinrichting op de ten minste twee afbeeldingen een ten opzichte van de afbeeldingen relatief klein merkteken wordt geplaatst. 5

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij het merkteken cijfers en of letters omvat.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het aantal afbeeldingen ten minste vier bedraagt en het aantal beeldlijnen in een afbeelding ten 10 minste 100 per cm bedraagt.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de afbeeldingsinrichting een laser omvat en een dragertafel met een beeldvlak, waarbij de laser langs de beeldlijnen over het beeldvlak beweegbaar is, waarbij de dragertafel 15 roteerbaar is om een in de richting van de beeldlijnen gelegen as, waarbij op de dragertafel een dragerlaag met daarboven het lijnvorige lenspatroon wordt geplaatst en met de laser de beeldlijnen via het lenspatroon in de dragerlaag worden aangebracht en waarbij na aanbrengen van een afbeelding de dragertafel wordt geroteerd om de as, waarna de eerstvolgende afbeelding wordt aangebracht op de dragerlaag. 20

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies waarbij de afbeelding wordt aangebracht op een identificatiekaart of in een identifïcatiedocument.