WO2011076496A1 - Kamera-projektor system zur optischen objektanalyse - Google Patents

Kamera-projektor system zur optischen objektanalyse Download PDF

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WO2011076496A1
WO2011076496A1 PCT/EP2010/067795 EP2010067795W WO2011076496A1 WO 2011076496 A1 WO2011076496 A1 WO 2011076496A1 EP 2010067795 W EP2010067795 W EP 2010067795W WO 2011076496 A1 WO2011076496 A1 WO 2011076496A1
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WO
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camera
generator
signal
triggering
information
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PCT/EP2010/067795
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fatih Alatas
Patrick Wissmann
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/38—Releasing-devices separate from shutter
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/48—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor adapted for combination with other photographic or optical apparatus
    • G03B17/54—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor adapted for combination with other photographic or optical apparatus with projector

Definitions

  • the invention relates to a camera-projector system according to the preamble of patent claim 1 and a method for
  • Projectors are in everyday use as display devices for multimedia content and for a projection of
  • Projection patterns on objects for analysis of geometric properties known. It can be done with a camera images of the object with different projection patterns. This sequence of images makes it possible to use a computer to calculate the geometrical, in particular SD, properties of the object. The geometric properties can then be used by the computer for analysis,
  • the sequence of images may include a large number of images. This requires a large storage requirement. Time and effort for digital image processing also increase with the number of images taken.
  • the object of the invention is therefore to reduce the number of
  • a camera projector system comprises a projector which generates a generator generated by a generator
  • a camera exists from one or more sensors, eg optical sensors, which make it possible to take a picture of an object.
  • the result of a shot is an image that captures the characteristics of one object at a time.
  • a generator is a unit that receives image signals of a projection pattern
  • a display device in particular projector, to display or project the projection pattern.
  • it may additionally have the task of first generating the image signals from an existing projection pattern.
  • it may also be the task of the generator to generate projection patterns according to instructions.
  • the existing image signals, projection patterns or the instructions and, where appropriate, the necessary data for generating the projection patterns can be stored on removable memory, e.g. B. DVD, a fixed memory, z. As memory, be stored or realized as an electronic circuit.
  • a generator may be a computer system that outputs the desired image signals via a graphics card.
  • the camera projector system according to the invention is characterized in that the generator which generates the projection pattern provides a signal with information for triggering the camera.
  • Boundary conditions that are known in the generation of the projection pattern, and the properties of the projection pattern can be determined. In the generation of the
  • Projection pattern can z. B. already be known as boundary conditions that the generator increased or
  • the generation of the signal with information to trigger the camera in the generator has the further advantage that no modification of the hardware must be performed and thus lower hardware costs occur. It is therefore neither
  • the camera projector system according to the invention can be realized with any commercially available projector model.
  • the generator generates a signal with information to trigger the camera when the generator provides a modified, updated or new projection pattern.
  • Another advantage is that the memory requirements for the images are minimal, since there are no redundant recordings. Likewise, the effort and time for the digital
  • Image processing is minimized as it increases with the number of images. It is also advantageous for the reduction of effort and time for digital image processing that the images clearly correspond to the set release times of the Camera are assigned and so no processing that ensures the correct assignment of the images, must be performed. In a further advantageous embodiment of the
  • Invention generates the generator before generating a
  • Signal with information to trigger the camera a signal with information for adjusting the camera.
  • the information for setting the camera includes setting values with which the camera can be set.
  • Camera settings by the generator optimal capture of the object with a projection pattern with the camera is set.
  • the settings may vary depending on the environment, the object and the
  • the image processing to be applied by the generator is already selected.
  • the optimized images can thus lead to an equivalent or better result with a lower number of images during the further processing of the images.
  • Recording in the generator can be selected and set.
  • the settings can also depend on the environment, the object and the
  • Invention generates the generator for multiple cameras signals with information. This has the advantage of taking pictures of the object with a projection pattern from different views with multiple cameras, centrally controlled by a generator
  • Trigger time can be made.
  • the images of the object with a projection pattern from the same view with multiple cameras with the same characteristics also allow for successive projection patterns different from
  • Generator-controlled cameras can be used for recording, so that waiting times, resulting from the execution or processing of the recording, have no effect.
  • the generator provides the information for triggering for a ready-to-use camera, in particular also a camera whose recording can be further processed, for the next recording.
  • Invention generates the generator for multiple projectors
  • Projection pattern is then recorded at the triggering time specified by the generator. Another advantage is that projection patterns can be projected from the same direction onto the object and so different projectors in succession
  • Projection patterns are then recorded at the triggering time specified by the generator.
  • Invention contains the information for triggering the camera a triggering time of the camera.
  • Triggering the camera includes at least the information about the desired triggering time of the camera.
  • Example of more information about triggering the camera would be the duration of the exposure process, d. H. the
  • Exposure time selected to be captured while projecting a projection pattern onto the subject need not be transmitted with the information for triggering the camera, but may be determined by the setting values of the camera, e.g. are included in the information for setting the camera, be set or one-time, may also be set manually on the camera.
  • Triggering the camera has the advantage that this takes less time, especially if the triggering time as a pulse at the time of the predetermined triggering time the camera triggers.
  • Projector performed projection of the projection pattern on the object.
  • the camera shutter release information allows you to record synchronously with the projection of the camera
  • Projection pattern by the triggering time and optionally the exposure time is set so that the desired projection pattern is completely recorded.
  • Projection pattern is achieved, for example, when the
  • Triggering time corresponds to the time of the start of the projector's projection of the projection pattern on the object and the exposure time of the time
  • Triggering is possible because time delays until the generator can provide the image signals for the projection pattern and / or differences between the duration of the trigger signal from the generator to the camera and the duration of the image signal of the
  • Projection pattern from the generator to the projection on the object can be considered as boundary conditions.
  • the synchronous triggering of the camera also ensures that the projection pattern currently projected onto the object
  • the projector can thus operate at maximum projection frequency without camera-side loss of individual images of the projection patterns.
  • the projector can thus with maximum projection frequency without camera-side loss of individual images of the projection pattern and avoiding the multiple recording of a projection pattern are operated.
  • the signals are components of a
  • Video signals are a type of image signal that enables a display device, particularly a projector, to provide one or more projection patterns in time sequence, i. in a
  • Interface means all wired or wireless interfaces that can handle the required data stream of the projection sequence from the projection patterns and thus can be used for the presentation of a video.
  • video signal capable interfaces are: USB, FireWire (iUnk), VGA, RGB, YPrPb, DVI, HDMI, DisplayPort, LVDS / DPTX, Bluetooth, Wi-Fi. This has the advantage that no additional interface must be present at the generator.
  • the transmission of the signals can be in physical, logical or virtual separate
  • Connections take place. These can be called channels. This is advantageous if the video-signal-capable interface of the generator provides, in addition to the connections for the video signal, further physical, logical or virtual separate connections for other purposes.
  • Image information must be separated. After any necessary signal conversion or signal conditioning, the signals are sent to the projector or to the camera
  • the signal for the camera can via a standard for cameras interface, in particular a camera control interface, z. I 2 C, SPI or a digital signal (TTL, CMOS, ...) supplied to the camera.
  • a camera control interface is an interface that can be used to trigger a camera. The triggering time may be in one for the camera
  • the triggering time can also be the time at which a new, a modified or even an encoding begins. Then it may be the task of the above
  • Signal conversion or signal conditioning the camera, z. B. using an evaluation logic to trigger at the right time, taking into account the coding.
  • Camera control interface may also be mechanical. Does the camera have an interface over the
  • Setting values can be transmitted to the camera, the signal with the settings after any necessary signal conversion or signal adjustment can also be transmitted to the camera.
  • This interface can also be part of the camera control interface.
  • the invention includes at least one image signal of the generator, a signal with information for the camera. This can be designed so that only the signal with information for
  • Trigger the camera in at least one image signal of the Generator is included or only the signal is included with information for adjusting the camera in at least one image signal of the generator or both signals are included in at least one image signal of the generator.
  • the information for triggering the camera may be included in certain image signals of the generator and the information for adjusting the camera may be included in other image signals of the generator.
  • the information for triggering and / or adjusting the camera can be a component of
  • Be image signals of the generator or be separable from the image signals of the generator information.
  • Information can be separated from a signal if it is produced by a known method with a coding in the time domain (eg via pulses or DC component), in the frequency domain (eg via the amplitude, frequency or phase angle of a
  • Time domain, code pattern in the spectral distribution can be taken from the signal again.
  • the or the interfaces to the camera after a signal conversion or signal adjustment can be supplied. If the information for triggering the camera and / or for adjusting the camera components of the image signals of the generator, these image signals are processed so that they can be supplied to the one or more interfaces of the camera.
  • the image signals of the generator which are used for transmission of a signal with information for the camera, can either with these signals or after
  • This embodiment of the invention has the advantage that the interface of the generator, in addition to the necessary
  • the signal with information for the camera is a change in a color signal of the generator.
  • Evaluation of the recorded images has no meaning or the projection pattern is thrown with only one color on the object.
  • the advantage of using the color signals is that the removal of the information for triggering the camera and, if desired, the setting values of the camera can be done in a simple manner. This can e.g. by comparison
  • the differences in the color signals may represent the information for triggering the camera.
  • the color signals can also be referred to as color channels if a channel is used for each color. It is also advantageous that one or more color signals, which are not used for the transmission of information, can be transmitted unchanged to the projector and generate a projection pattern there. In many applications it is no disadvantage that the projection pattern in the color palette is reduced.
  • Another advantage is that the change of the color signal can occur in a negligible small area or areas of the projection pattern.
  • Graphics card can be advantageously chosen so that the color change for individual pixels does not distort the projection pattern.
  • the signal with information for triggering the camera is a change in the brightness values of the image signal in successive projection patterns.
  • the projector receives an image signal
  • a method according to claim 13 is part of the invention.
  • the inventive method is used to trigger a camera for receiving one of a generator for
  • Boundary conditions involved in the generation of the projection pattern are known and the properties of the projection pattern can be determined. In the generation of the projection pattern
  • Projection pattern can z. B. already be known as boundary conditions that the generator increased or
  • Triggering is possible because time delays to the image signals of the projection pattern from the generator to the
  • Another advantage is that the number of pictures taken is determined by the number of triggering times. This also means that the images taken by the camera clearly the specified
  • Trigger times can be assigned. It can occur when processing the images no wrong assignments and errors based therein.
  • the information for triggering the camera is set when the generator provides a modified, updated or new projection pattern This has the advantage that the camera only takes a picture if a changed, updated or new one
  • Another advantage is that the memory requirements for the images are minimal, since there are no redundant recordings. Likewise, the effort and time for the digital
  • Image processing is minimized as it increases with the number of images. It is also advantageous for the reduction of effort and time for digital image processing that the images are uniquely assigned to the set release times of the camera and thus no processing that ensures the correct assignment of the images must be carried out.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the camera-projector system
  • FIG. 2 shows an example of a time sequence
  • Figure 3 shows an embodiment with the information for
  • Figure 4 shows an embodiment with the information for
  • Figure 1 shows a schematic representation of the
  • the generator (1) provides an input to the camera projector system (15). This
  • Input signal consists of an image signal (2)
  • signals (2, 3) can either be transferred to physically, logically or virtually separate connections or share one or more of these connections.
  • the signals can be coded in the Time range (eg via pulses or DC component), in
  • Frequency range eg via the amplitude, frequency or phase position of a vibration
  • protocols eg digital protocol with addressing possibilities, analogue protocol with defined symbols
  • codewords eg code patterns in the time domain, Code pattern in the
  • the signals are fed to a trigger circuit (4).
  • the trigger circuit (4) prepares the signals so that the output signal (7) with the image data for driving an imager (12), in particular a projector, and the signal (3) for the camera (11), in particular
  • Trigger signal for controlling a camera (11) is suitable.
  • the image data are optionally by a signal adaptation (5), in particular a converter or
  • Amplifier converted to a processable by the imager (12) format.
  • the image data is typically buffered by the imager (12) in an imager buffer (9), resulting in a constant latency between image data input and physical output (10).
  • the signal for the camera (11) can after any necessary signal adjustment (6), z. B. by a converter or amplifier, via a standardized for cameras
  • Camera control interface e.g. B. I 2 C, SPI or a digital signal (TTL, CMOS, ...), the camera (11) are supplied.
  • a camera control interface is one
  • Trigger signal (8) can be used.
  • the triggering time can be transmitted to the camera (11) in an encoding decipherable for the camera (11).
  • the triggering time can also be the time at which a new, a modified or even an encoding begins. Then it may be the task of the above-mentioned trigger circuit (4), the camera (11), z. B. by means of a signal in the adaptation (6) evaluation logic, at the right time under Consideration of the coding by a trigger signal (8) trigger.
  • This tripping may optionally be delayed by a constant amount of time in the signal conditioning (6)
  • Trigger circuit (4) are delayed to the latency between input signal and physical output
  • the camera control interface may also be mechanical. If the camera (11) has an interface via the setting values to the camera (11) can be transmitted, the signal with the
  • Signal adaptation (6) in the trigger circuit (4) are also transmitted to the camera (11).
  • This interface can also be part of the camera control interface.
  • Triggering a camera (11) are not specific
  • Adapters / converters / modules for example in the form of a USB to VGA converter, for a translation of the individual
  • FIG. 2 shows an example of a time sequence.
  • To store or create the entire i. th image in the memory (20) is the logical picture period t PB
  • the generator (1), z. As a computer system, according to the content of the memory (20), the z. B. may be part of the memory or an output buffer of a graphics card, video signals available. For every picture is for a complete transmission of the video signal the real one
  • the generator (1) also provides a signal (3) with information for triggering the camera (11).
  • the signal (21) then contains the entire i. te picture, if the i. te image was stored or created in its entirety in the memory (21) and this can also be completely implemented by the generator (1) in a signal (21).
  • the generator (1) the
  • the actual projection of the projection pattern (7) on the object (13) passes a certain time.
  • This time is not constant and depends on when in the respective projection period with the writing or writing of the projection pattern in the memory (20) was started and how large the time required by the generator to the output of the video signal.
  • the reason for the different time requirements can be found in the example of the use of a computer system as a generator (1) in a software-related delay due to a higher computer load.
  • the individual tasks of the generator, z. B. setting or dropping the projection pattern in the memory (20), generating the video signal from the contents of the memory (20), may have a different time requirement.
  • Picture period duration t B be of different duration.
  • the generator (1) can display the information for triggering the camera (11) at the beginning of the real picture period tvB, e.g. B. at the points (25, 26, 27), make available.
  • tvB real picture period
  • the trigger circuit (4) receives as signals (2, 3) in the example of FIG. 2, the signal (21) and generates from this by a constant transit time t d v K v delayed video signal (22) for the control of the projector (12 ) and
  • the information for triggering the camera (11) can be found in the example of FIG. 2 in the camera release signal (24).
  • the information consists of a pulse that is timed to trigger the camera (11) at the desired time.
  • the pulse (28) is thereby obtained by the evaluation circuit (4) from the pulse (25), the pulse (29) from the pulse (27).
  • Delay of pulse (28) opposite pulse (25) or pulse (29) opposite (27) is chosen so that the triggering of
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment with the information for triggering the camera (11) in the color signal.
  • the schematic structure as shown in Figure 2, wherein here as an example of a generator (1), a computer is shown.
  • the schematic structure of the elements of the embodiment assigned. This embodiment provides a synchronous shot to a projected grayscale image.
  • Grayscale image is from the generator (1) in the red
  • Color channel output as image (31, 34) with longitudinal and striated projection patterns In the trigger circuit (4), the red channel (38) is amplified by the amplifier (41) and replicated on all three color channels (49, 50, 51)
  • a camera-side recording is triggered whenever the values of the two channels (39, 40) change. This condition is realized by the flip-flop (44) and the three NAND gates (45, 46, 47). With this coding, it is not intended that both channels have the same value at the same time.
  • the low passes (42, 43) are used to remove any higher frequency interference.
  • the dt member (48) at the end of the logic chain is on
  • Delay element and serves to compensate the
  • VGA interface can be used on the ector-side interface.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment with the information for triggering the camera (11) in the brightness of the camera
  • the encoding for camera release in the video signal (63) is transmitted here and removed before the transfer of the video signal (7) to the projector (12).
  • the coding is located at this
  • the projection pattern (61) has a lower average brightness than that
  • Projection pattern (62) Because of the low contrast of FIG. 4, the projection pattern (61) in FIG. 4 can only be recognized as a black image. However, the projection pattern (61) has a change in brightness within the
  • Projection pattern and is thus for example a
  • the projection patterns (61, 62) per se have several binary changes in the brightness within their pattern. This is where the
  • a low pass (65) and high pass (64) At the output of the high pass (64), we subject the video signal to a signal conditioning by an amplifier without encoding so that it can drive the projector (12).
  • a delay element (67) is used as memory for the last state of the coding.
  • the last state is compared with the current state of the encoding in the EXCLUSIVE-OR gate (68). If the two states are equal, the EXCLUSIVE OR gate (68) outputs a "logic 0.” If the current state changes, then the EXCLUSIVE OR gate (68) outputs a "logic 1". Since the "logical 0" is assigned a different physical value, eg voltage value, than the "logical 1", the change triggers the output of the EXCLUSIVE-OR gate (68) as desired, the camera (11).
  • the delay element (69) delays the triggering of the camera (11) to the proj ector workede delay

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kamera-Projektor-System (15), umfassend einen Projektor (12), der ein von einem Generator (1) erzeugtes Projektionsmuster (7) auf ein Objekt (13) projiziert und eine Kamera (11), die durch ein Auslösesignal (8) ausgelöst eine Aufnahme des Objektes (13) mit dem Projektionsmuster (7) macht, wobei der Generator (1) ein Signal (3) mit Information zum Auslösen der Kamera (11) zur Verfügung stellt.

Description

Beschreibung
KAMERA- PROJEKTOR SYSTEM ZUR OPTISCHEN OBJEKTANALYSE
Die Erfindung betrifft ein Kamera-Projektor-System nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum
Auslösen einer Kamera nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Projektoren sind im alltäglichen Gebrauch als Anzeigegeräte für Multimedia-Inhalte und für eine Projektion von
Projektionsmustern auf Objekte zur Analyse der geometrischen Eigenschaften bekannt. Es können hierzu mit einer Kamera Bilder des Objektes mit verschiedenen Projektionsmustern gemacht werden. Diese Sequenz von Bildern ermöglicht es, mit einem Computer die geometrischen, insbesondere SD- Eigenschaften des Objektes zu berechnen. Die geometrischen Eigenschaften können dann vom Computer für Analysen,
Berechnungen, Bewertungen, einer Anzeige auf dem Bildschirm oder andere Zwecke der Computerverarbeitung eingesetzt werden. Die Sequenz von Bildern kann eine große Anzahl an Bildern umfassen. Dies erfordert einen großen Speicherbedarf. Zeitbedarf und Aufwand für die digitale Bildverarbeitung steigen auch mit der Anzahl der aufgenommenen Bilder.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Anzahl der
Aufnahmen eines Objektes mit einem Projektionsmuster zu minimieren .
Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Kamera-Projektor System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie in
Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
Ein erfindungsgemäßes Kamera-Projektor-System umfasst einen Projektor, der ein von einem Generator erzeugtes
Projektionsmuster auf ein Objekt projiziert und eine Kamera die, durch ein Auslösesignal ausgelöst, eine Aufnahme des Objektes mit dem Projektionsmuster macht. Eine Kamera besteht aus einem oder mehreren Sensoren, z.B. optische Sensoren, die es ermöglichen eine Aufnahme eines Objekts zu machen. Das Ergebnis einer Aufnahme ist ein Bild, das die Merkmale eines Objekts zu einem Zeitpunkt festhält. Ein Generator ist eine Einheit, die Bildsignale eines Projektionsmusters zur
Verfügung stellt, die es einem Anzeigegerät, insbesondere Projektor, ermöglichen das Projektionsmuster anzuzeigen bzw. zu projizieren. Je nachdem wie der Generator ausgebildet ist, kann er zusätzlich die Aufgabe haben, zuerst die Bildsignale aus einem vorhandenen Projektionsmuster zu erzeugen. Außerdem kann es auch Aufgabe des Generators sein, nach Anweisungen Projektionsmuster zu erzeugen. Die vorhandenen Bildsignale, Projektionsmuster oder die Anweisungen und gegebenenfalls die notwendigen Daten zur Erzeugung der Projektionsmuster können auf einen entfernbaren Speicher, z. B. DVD, einen fest installierten Speicher, z. B. Arbeitsspeicher, abgelegt sein oder als elektronischer Schaltkreis realisiert sein. Neben einer reinen Hardware-Realisierung des Generators kann es sinnvoll sein einzelne Teile des Generators durch eine oder mehrere programmierbare Einheiten zu steuern. So kann ein Generator beispielsweise ein Computersystem sein, das die gewünschten Bildsignale über eine Grafikkarte ausgibt. Das erfindungsgemäße Kamera-Projektor-System zeichnet sich dadurch aus, dass der Generator, der das Projektionsmuster erzeugt, ein Signal mit Information zum Auslösen der Kamera zur Verfügung stellt.
Dies hat den Vorteil, dass das Auslösen der Kamera, d. h. mindestens der Auslösezeitpunkt, abhängig von den
Randbedingungen, die bei der Erzeugung des Projektionsmuster bekannt sind, und den Eigenschaften des Projektionsmusters festgelegt werden können. Bei der Erzeugung des
Projektionsmusters können z. B. schon als Randbedingungen bekannt sein, dass der Generator einen erhöhten bzw.
reduzierten Zeitbedarf hat , um die Bildsignale eines
Projektionsmuster zur Verfügung zu stellen und gegebenenfalls die Bildsignale aus vorhandenen Projektionsmuster zu erzeugen und gegebenenfalls nach Anweisungen Projektionsmuster zu erzeugen. Es können auch Verzögerungen, die bei der
Übertragung der Signale vom Generator zum Projektor und zur Kamera auftreten, berücksichtigt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Anzahl der aufgenommenen Bilder am Generator festgelegt wird. Dies hat auch zur Folge, dass die von der Kamera aufgenommenen Bilder eindeutig den vom Generator festgelegten Auslösezeitpunkten zugeordnet werden können. Es können so bei einer Verarbeitung der Bilder keine falschen Zuordnungen und darin begründete Fehler auftreten .
Die Erzeugung des Signals mit Information zum Auslösen der Kamera im Generator hat weiterhin den Vorteil, dass keine Modifikation der Hardware durchgeführt werden muss und damit geringere Hardwarekosten auftreten. Es sind somit weder
Kenntnisse über die Funktionsweise des Projektors, noch dessen eventuell modellabhängigen Aufbau notwendig. Das erfindungsgemäße Kamera-Projektor-System kann mit jedem kommerziell erhältlichen Projektormodell realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung erzeugt der Generator ein Signal mit Information zum Auslösen der Kamera, wenn der Generator ein geändertes, aktualisiertes oder neues Projektionsmuster zur Verfügung stellt .
Dies hat den Vorteil, dass das Kamera-Projektor-System so betrieben werden kann, dass die Kamera nur dann eine Aufnahme macht, wenn der Generator ein geändertes, aktualisiertes oder neues Projektionsmuster zur Verfügung stellt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass der Speicherbedarf für die Bilder minimal ist, da es keine redundanten Aufnahmen gibt. Ebenso ist der Aufwand und die Zeit für die digitale
Bildverarbeitung minimiert, da er mit der Anzahl der Bilder steigt. Vorteilhaft für die Reduzierung des Aufwandes und der Zeit für die digitale Bildverarbeitung ist auch, dass die Bilder eindeutig den festgelegten Auslösezeitpunkten der Kamera zugeordnet sind und so keine Verarbeitung, die die richtige Zuordnung der Bilder sicherstellt, durchgeführt werden muss. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung erzeugt der Generator vor der Erzeugung eines
Signals mit Information zum Auslösen der Kamera ein Signal mit Information zum Einstellen der Kamera. Die Information zum Einstellen der Kamera umfassen Einstellwerte mit denen die Kamera eingestellt werden kann.
Dies hat den Vorteil, dass durch Vorgabe der optimalen
Einstellungen der Kamera durch den Generator eine optimale Aufnahme des Objektes mit einem Projektionsmusters mit der Kamera festgelegt ist. Die Einstellungen können zum Beispiel abhängig von der Umgebung, dem Objekt und der auf die
Aufnahme anzuwendenden Bildverarbeitung vom Generator schon ausgewählt werden. Die so optimierten Aufnahmen können so bei der Weiterverarbeitung der Bilder dazu führen, dass ein gleichwertiges oder besseres Ergebnis mit einer geringeren Anzahl von Aufnahmen möglich ist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass für jedes Projektionsmuster entsprechend geeignete Einstellungen abhängig von den
Eigenschaften des Projektionsmusters für eine optimale
Aufnahme im Generator ausgewählt und festgelegt werden können. Die Einstellungen können auch hier zum Beispiel abhängig von der Umgebung, dem Objekt und der auf die
Aufnahme anzuwendenden Bildverarbeitung gewählt werden. Auch hier kann durch die Optimierung der Aufnahmen bei der
Weiterverarbeitung der Bilder ein gleichwertiges oder
besseres Ergebnis mit einer geringeren Anzahl von Aufnahmen möglich sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung erzeugt der Generator für mehrere Kameras Signale mit Information. Dies hat den Vorteil, dass Aufnahmen vom Gegenstand mit einem Projektionsmuster aus verschiedenen Ansichten mit mehreren Kameras, zentral gesteuert von einem Generator, zu
verschiedenen Auslösezeitpunkten oder für einen
Auslösezeitpunkt gemacht werden können.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Aufnahmen vom Gegenstand mit einem Projektionsmuster aus derselben Ansicht mit mehreren Kameras, die eventuell verschiedene Zwecke dienen oder andere Einstellungen haben, vom Generator gesteuert zu verschiedenen Auslösezeitpunkten oder für einen Auslösezeitpunkt
aufgenommen werden können. Die Aufnahmen vom Gegenstand mit einem Projektionsmuster aus derselben Ansicht mit mehreren Kameras mit gleichen Eigenschaften ermöglicht auch, dass bei aufeinanderfolgenden Projektionsmustern verschiedene vom
Generator gesteuerte Kameras zur Aufnahme eingesetzt werden können, so dass Wartezeiten, die durch die Durchführung oder Verarbeitung der Aufnahme entstehen, keine Auswirkung haben. Der Generator stellt nämlich die Information zum Auslösen für eine einsatzbereite Kamera, insbesondere auch eine Kamera deren Aufnahme weiterverarbeitet werden kann, für die nächste Aufnahme zur Verfügung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung erzeugt der Generator für mehrere Projektoren
Signale .
Dies hat den Vorteil, dass Projektionsmuster aus
verschiedenen Richtungen auf den Gegenstand projiziert werden können.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Projektionsmuster aus der gleichen Richtung auf den Gegenstand projiziert werden können und so das Projektionsmuster auf dem Gegenstand aus der
Überlagerung mehrerer Projektionsmuster besteht. Dieses
Projektionsmuster wird dann zum vom Generator vorgegebenen Auslösezeitpunkt aufgenommen. Ein weiterer Vorteil ist, dass Projektionsmuster aus der gleichen Richtung auf den Gegenstand projiziert werden können und so verschiedene Projektoren nacheinander
Projektionsmuster auf den Gegenstand projizieren, so dass Totzeiten der Projektoren bis zur vollständigen Anzeige eines Projektionsmusters, keine Auswirkung haben. Diese
Projektionsmuster werden dann zum jeweils vom Generator vorgegebenen Auslösezeitpunkt aufgenommen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung enthält die Information zum Auslösen der Kamera einen Auslösezeitpunkt der Kamera. Die Information zum
Auslösen der Kamera beinhaltet mindestens die Information über den gewünschten Auslösezeitpunkt der Kamera. Ein
Beispiel für weitere Informationen zum Auslösen der Kamera, wäre die Dauer des Belichtungsvorgangs, d. h. die
Belichtungszeit, die so gewählt wird, dass die Aufnahme während einer Projektion eines Projektionsmusters auf das Objekt gemacht wird. Die Dauer des Belichtungsvorgangs muss aber nicht mit der Information zum Auslösen der Kamera übertragen werden, sondern kann über die Einstellwerte der Kamera, die z.B. in der Information zum Einstellen der Kamera enthalten sind, festgelegt werden oder einmalig, eventuell auch manuell an der Kamera eingestellt werden. Die alleinige Übertragung des Auslösezeitpunktes in der Information zum
Auslösen der Kamera hat den Vorteil, dass dies weniger Zeit benötigt, insbesondere dann wenn der Auslösezeitpunkt als ein Impuls zum Zeitpunkt des vorgegebenen Auslösezeitpunktes die Kamera auslöst.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ermöglicht das Signal mit Information zum Auslösen der Kamera eine Auslösung der Kamera synchron zum Beginn der vom
Projektor durchgeführten Projektion des Projektionsmusters auf das Objekt. Die Information zum Auslösen der Kamera ermöglichen eine Aufnahme synchron zur Projektion des
Projektionsmusters zu machen, indem der Auslösezeitpunkt und gegebenenfalls die Belichtungszeit so vorgegeben wird, dass das gewünschte Projektionsmuster vollständig aufgenommen wird. Eine Aufnahme synchron zur Projektion des
Projektionsmusters wird zum Beispiel erreicht, wenn der
Auslösezeitpunkt dem Zeitpunkt des Beginns der vom Projektor durchgeführten Projektion des Projektionsmusters auf das Objekt entspricht und die Belichtungszeit der Zeit
entspricht, die der Projektor für die vollständige Projektion des Projektionsmusters auf das Objekt benötigt.
Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass eine Kamera synchron zum Beginn der Projektion eines Projektionsmusters auf das Objekt ausgelöst werden kann. Diese synchrone
Auslösung ist möglich, da zeitliche Verzögerungen bis der Generator die Bildsignale für das Projektionsmusters zur Verfügung stellen kann und/oder Unterschiede zwischen der Laufzeit des Auslösesignals vom Generator bis zum Auslösen der Kamera und der Laufzeit des Bildsignals des
Projektionsmusters vom Generator bis zur Projektion auf das Objekt als Randbedingungen berücksichtigt werden können. Die synchrone Auslösung der Kamera stellt auch sicher, dass das gerade auf das Objekt projizierte Projektionsmuster
vollständig aufgenommen wird, d.h. keine fehlerhaften
teilweise aktualisierte Projektionsmuster bzw. vorher oder nachher projizierte Projektionsmuster. Der Projektor kann so mit maximaler Projektionsfrequenz ohne kameraseitigen Verlust von Einzelbildern der Projektionsmuster arbeiten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ermöglicht das Signal mit Information zum Auslösen der Kamera eine Auslösung der Kamera synchron zum Beginn der vom
Projektor durchgeführten Projektion des geänderten,
aktualisierten oder neuen Projektionsmusters auf das Objekt.
Dies hat den Vorteil, dass von jedem Projektionsmuster eine vollständige Aufnahme gemacht wird. Der Projektor kann so mit maximaler Projektionsfrequenz ohne kameraseitigen Verlust von Einzelbildern der Projektionsmuster und unter Vermeidung der mehrfachen Aufnahme eines Projektionsmusters betrieben werden .
Daraus resultiert auch, dass der Speicherbedarf für die
Bilder minimal ist, da es keine redundanten Aufnahmen gibt. Ebenso ist auch der Aufwand und die Zeit für die digitale Bildverarbeitung minimiert, da er mit der Anzahl der Bilder steigt. Vorteilhaft für die Reduzierung des Aufwandes und der Zeit für die digitale Bildverarbeitung ist auch, dass die Bilder eindeutig den festgelegten Auslösezeitpunkten der Kamera zugeordnet sind und so keine Verarbeitung, die die richtige Zuordnung der Bilder sicherstellt, durchgeführt werden muss. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung sind die Signale Bestandteile einer
videosignalfähigen Schnittstelle. Videosignale sind eine Art von Bildsignalen, die es einem Anzeigegerät, insbesondere Projektor, ermöglichen ein Projektionsmuster oder mehrere Projektionsmuster in zeitlicher Abfolge, d.h. in einer
Projektionssequenz, anzuzeigen. Mit videosignalfähiger
Schnittstelle sind alle leitungsgebundenen oder drahtlosen Schnittstellen gemeint die den erforderlichen Datenstrom der Projektionssequenz aus den Projektionsmustern bewältigen können und somit für die Darstellung eines Videos verwendet werden können. Beispiele für videosignalfähige Schnittstellen sind: USB, FireWire (iUnk) , VGA, RGB, YPrPb, DVI, HDMI, DisplayPort, LVDS/DPTX, Bluetooth, Wi-Fi. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Schnittstelle am Generator vorhanden sein muss.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung erfolgt die Übertragung der Signale in
verschiedenen Verbindungen. Die Übertragung der Signale kann in physikalisch, logisch oder virtuelle getrennte
Verbindungen erfolgen. Diese können als Kanäle bezeichnet werden . Dies ist vorteilhaft, wenn die videosignalfähige Schnittstelle des Generators neben den Verbindungen für das Videosignal noch weitere physikalisch, logisch oder virtuelle getrennte Verbindungen für andere Zwecke vorsieht. Eine
Übertragung in getrennten Verbindungen der Generator- Schnittstelle hat den Vorteil, dass das für eine Kamera bestimmte Signal nicht mit großem Aufwand von der
Bildinformation getrennt werden muss. Nach einer eventuell notwendigen Signalkonvertierung oder Signalanpassung werden die Signale an den Projektor bzw. an die Kamera
weitergeleitet. Das Signal für die Kamera kann über eine für Kameras standardisierte Schnittstelle, insbesondere eine Kamerasteuerungsschnittstelle, z. B. I2C, SPI oder ein digitales Signal (TTL, CMOS,...), der Kamera zugeführt werden, Eine Kamerasteuerungsschnittstelle ist eine Schnittstelle, die zum Auslösen einer Kamera verwendet werden kann. Der Auslösezeitpunkt kann in einer für die Kamera
entschlüsselbaren Codierung an die Kamera übermittelt werden. Der Auslösezeitpunkt kann aber auch der Zeitpunkt sein, bei dem eine neue, eine geänderte oder überhaupt eine Codierung beginnt. Dann kann es Aufgabe der oben angesprochenen
Signalkonvertierung oder Signalanpassung sein, die Kamera, z. B. mithilfe einer Auswertelogik, zum richtigen Zeitpunkt unter Berücksichtigung der Codierung auszulösen. Die
Kamerasteuerungsschnittstelle kann auch mechanisch ausgeführt sein. Besitzt die Kamera eine Schnittstelle über die
Einstellwerte an die Kamera übermittelt werden können, kann das Signal mit den Einstellwerten nach einer eventuell notwendigen Signalkonvertierung oder Signalanpassung auch an die Kamera übermittelt werden. Diese Schnittstelle kann auch Bestandteil der Kamerasteuerungsschnittstelle sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung enthält mindestens ein Bildsignal des Generators, ein Signal mit Information für die Kamera. Dies kann so gestaltet sein, dass nur das Signal mit Information zum
Auslösen der Kamera in mindestens einem Bildsignal des Generators enthalten ist oder nur das Signal mit Information zum Einstellen der Kamera in mindestens einem Bildsignal des Generators enthalten ist oder beide Signale in mindestens einem Bildsignal des Generators enthalten sind. Im letzten Fall kann auch die Information zum Auslösen der Kamera in bestimmten Bildsignalen des Generators enthalten sein und die Information zum Einstellen der Kamera in anderen Bildsignalen des Generators enthalten sein. Die Information zum Auslösen und/oder Einstellen der Kamera kann ein Bestandteil der
Bildsignale des Generators sein, oder von den Bildsignalen des Generators trennbare Information sein. Eine Information kann man von einem Signal trennen, wenn diese durch ein bekanntes Verfahren mit einer Codierung im Zeitbereich (z. B. über Impulse oder Gleichanteil), im Frequenzbereich (z. B. über die Amplitude, Frequenz oder Phasenlage einer
Schwingung), mit Protokollen (z. B. digitales Protokoll mit Adressiermöglichkeiten, analoges Protokoll mit definierten Symbolen) oder mit Codewörtern (z. B. Code-Muster im
Zeitbereich, Code-Muster in der Spektralverteilung) aus dem Signal wieder entnommen werden kann. Nach der Entnahme der Information zum Auslösen der Kamera und/oder zum Einstellen der Kamera aus den Bildsignalen können diese, wie oben beschrieben, der oder den Schnittstellen zur Kamera nach einer Signalkonvertierung oder Signalanpassung zugeführt werden. Sind die Information zum Auslösen der Kamera und/oder zum Einstellen der Kamera Bestandteile der Bildsignale des Generators, so werden diese Bildsignale so aufbereitet, dass sie der oder den Schnittstellen der Kamera zugeführt werden können. Die Bildsignale des Generators, die zur Übertragung von einem Signal mit Information für die Kamera verwendet werden, können entweder mit diesen Signalen oder nach
Entfernen dieser Signale an den Projektor geleitet werden.
Diese Ausgestaltungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass die Schnittstelle des Generators, neben den notwendigen
Verbindungen für die Bildsignale, keine zusätzlichen
Verbindungen benötigt. Wenn der Generator z. B. eine
videosignalfähige Schnittstelle hat, sind neben den notwendigen Verbindungen für das Videosignal, keine
zusätzlichen Verbindungen notwendig.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung ist das Signal mit Information für die Kamera eine Änderung in einem Farbsignal des Generators.
Dies hat den Vorteil, dass die Änderung am Projektionsmuster nur die Farbe betrifft. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Farbe und eventuell deren Änderung für die
Auswertung der aufgenommen Bilder keine Bedeutung hat oder das Projektionsmuster nur mit einer Farbe auf das Objekt geworfen wird. Vorteilhaft an der Verwendung der Farbsignale ist, das das Entnehmen der Information zum Auslösen der Kamera und wenn gewünscht die Einstellwerte der Kamera in einfacher Weise geschehen kann. Dies kann z.B. durch Vergleichen
verschiedener Farbsignale erfolgen. Die Unterschiede in den Farbsignalen können die Information zum Auslösen der Kamera darstellen. Die Farbsignale können auch als Farbkanäle bezeichnet werden, wenn für jede Farbe ein Kanal verwendet wird . Vorteilhaft ist auch, dass ein oder mehrere Farbsignale, die nicht für die Übertragung von Information genutzt werden, unverändert an den Projektor übertragen werden können und dort ein Projektionsmuster erzeugen. In vielen Anwendungen ist es kein Nachteil, dass das Projektionsmuster in der Farbpalette reduziert ist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Änderung des Farbsignals in einem vernachlässigbaren kleinen Bereich oder Bereichen des Projektionsmusters erfolgen kann.
Weiterhin ist es insbesondere bei einer Grafikkarte einfach ein Signal mit Information zum Auslösen der Kamera und wenn gewünscht das Signal für die Einstellwerte der Kamera über die Farbe zu erzeugen, da für jedes Pixel die Farbe in einfacher Weise gesetzt werden kann. Die Auflösung der
Grafikkarte kann vorteilhaft so gewählt werden, dass die Farbänderung für einzelne Pixel das Projektionsmuster nicht verfälscht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung ist das Signal mit Information zum Auslösen der Kamera eine Änderung der Helligkeitswerte des Bildsignals bei aufeinanderfolgenden Projektionsmustern.
Dies hat den Vorteil, dass die Änderung nur die Helligkeit des Projektionsmusters betrifft. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Helligkeit und eventuell deren Änderung für die Auswertung der aufgenommen Bilder keine Bedeutung hat .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der
Erfindung erhält der Projektor ein Bildsignal über
Verbindungen, die nicht für die Übertragung der Information für das Auslösen der Kamera verwendet werden.
Dies hat den Vorteil, dass keine Störungen im Projektor oder am Projektionsmuster durch nicht entfernbare Signalanteile hervorgerufen werden können.
Weiterhin ist ein Verfahren gemäß Anspruch 13 Bestandteil der Erfindung. Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Auslösen einer Kamera zur Aufnahme eines von einem Generator zur
Verfügung gestellten und von einem Projektor auf ein Objekt projizierten Projektionsmuster, bei dem die Information zum Auslösen der Kamera unter Berücksichtigung der Zeit, die der Generator benötigt um das Projektionsmuster zur Verfügung zu stellen, festgelegt wird.
Dies hat den Vorteil, dass das Auslösen der Kamera, d. h. mindestens der Auslösezeitpunkt, abhängig von den
Randbedingungen, die bei der Erzeugung des Projektionsmuster bekannt sind, und den Eigenschaften des Projektionsmusters festgelegt werden können. Bei der Erzeugung des
Projektionsmusters können z. B. schon als Randbedingungen bekannt sein, dass der Generator einen erhöhten bzw.
reduzierten Zeitbedarf hat , um die Bildsignale eines
Projektionsmuster zur Verfügung zu stellen und gegebenenfalls die Bildsignale aus vorhandenen Projektionsmuster zu erzeugen und gegebenenfalls nach Anweisungen Projektionsmuster zu erzeugen. Es können auch Verzögerungen, die bei der
Übertragung der Signale vom Generator zum Projektor und zur Kamera auftreten, berücksichtigt werden.
Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass eine Kamera synchron zum Beginn der Projektion eines Projektionsmusters auf das Objekt ausgelöst werden kann. Diese synchrone
Auslösung ist möglich, da zeitliche Verzögerungen bis die Bildsignale des Projektionsmusters vom Generator zur
Verfügung gestellt werden und/oder Verzögerungen, die bei der Übertragung der Signale vom Generator zum Projektor und zur Kamera auftreten, als Randbedingungen berücksichtigt werden können. Die synchrone Auslösung der Kamera stellt auch sicher, dass das gerade auf das Objekt projizierte Muster vollständig aufgenommen wird, d.h. keine fehlerhaften
teilweise aktualisierte Projektionsmuster bzw. vorher oder nachher projizierte Projektionsmuster.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Anzahl der aufgenommenen Bilder durch die Anzahl der Auslösezeitpunkte festgelegt wird. Dies hat auch zur Folge, dass die von der Kamera aufgenommenen Bilder eindeutig den festgelegten
Auslösezeitpunkten zugeordnet werden können. Es können so bei einer Verarbeitung der Bilder keine falschen Zuordnungen und darin begründete Fehler auftreten. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Information zum Auslösen der Kamera festgelegt, wenn der Generator ein geändertes, aktualisiertes oder neues Projektionsmuster zur Verfügung stellt Dies hat den Vorteil, dass die Kamera nur dann eine Aufnahme macht, wenn ein geändertes, aktualisiertes oder neues
Projektionsmuster erzeugt wurde.
Ein weiterer Vorteil ist, dass der Speicherbedarf für die Bilder minimal ist, da es keine redundanten Aufnahmen gibt. Ebenso ist der Aufwand und die Zeit für die digitale
Bildverarbeitung minimiert, da er mit der Anzahl der Bilder steigt. Vorteilhaft für die Reduzierung des Aufwandes und der Zeit für die digitale Bildverarbeitung ist auch, dass die Bilder eindeutig den festgelegten Auslösezeitpunkten der Kamera zugeordnet sind und so keine Verarbeitung, die die richtige Zuordnung der Bilder sicherstellt, durchgeführt werden muss.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Kamera-Projektor- Systems ,
Figur 2 ein Beispiel eines zeitlichen Ablaufs,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel mit der Information zum
Auslösen der Kamera im Farbsignal,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel mit der Information zum
Auslösen der Kamera in der Helligkeit des Videosignals, Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des
Datenflusses. Der Generator (1) stellt ein Eingangssignal für das Kamera-Projektor-System (15) zur Verfügung. Dieses
Eingangssignal bestehen aus einem Bildsignal (2),
insbesondere Videosignal, und einem Signal (3) für die Kamera (11), insbesondere Auslösesignal. Diese Signal (2,3) können entweder auf physikalisch, logisch oder virtuell getrennte Verbindungen übertragen werden oder sich eine oder mehrere dieser Verbindungen teilen. Die Signale können Codierungen im Zeitbereich (z. B. über Impulse oder Gleichanteil), im
Frequenzbereich (z. B. über die Amplitude, Frequenz oder Phasenlage einer Schwingung) enthalten, oder mit Protokollen (z. B. digitales Protokoll mit Adressiermöglichkeiten, analoges Protokoll mit definierten Symbolen), Codewörtern (z. B. Code-Muster im Zeitbereich, Code-Muster in der
Spektralverteilung) übertragen werden.
Die Signale werden einer Auslöserschaltung (4) zugeführt. Die Auslöserschaltung (4) bereitet die Signale so auf, dass das Ausgabesignal (7) mit den Bilddaten für eine Ansteuerung eines Bildgebers (12), insbesondere einen Projektor, und das Signal (3) für die Kamera (11), insbesondere das
Auslösesignal, zur Ansteuerung einer Kamera (11) geeignet ist. Die Bilddaten werden dabei gegebenenfalls durch eine Signalanpassung (5) , insbesondere einen Konverter oder
Verstärker, auf ein vom Bildgeber (12) verarbeitbares Format konvertiert. Die Bilddaten werden in der Regel vom Bildgeber (12) in einem Bildgeberpuffer (9) zwischengespeichert, wodurch eine konstante Latenzzeit zwischen Bilddateneingabe und physischer Ausgabe (10) entsteht.
Das Signal für die Kamera (11) kann nach einer gegebenenfalls notwendigen Signalanpassung (6), z. B. durch einen Konverter oder Verstärker, über eine für Kameras standardisierte
Schnittstelle, insbesondere eine
Kamerasteuerungsschnittstelle, z. B. I2C, SPI oder ein digitales Signal (TTL, CMOS,...), der Kamera (11) zugeführt werden. Eine Kamerasteuerungsschnittstelle ist eine
Schnittstelle, die zum Auslösen einer Kamera (11) durch ein
Auslösesignal (8) verwendet werden kann. Der Auslösezeitpunkt kann in einer für die Kamera (11) entschlüsselbaren Codierung an die Kamera (11) übermittelt werden. Der Auslösezeitpunkt kann aber auch der Zeitpunkt sein, bei dem eine neue, eine geänderte oder überhaupt eine Codierung beginnt. Dann kann es Aufgabe der oben angesprochenen Auslöserschaltung (4) sein, die Kamera (11), z. B. mithilfe einer in der Signalanpassung (6) enthaltenen Auswertelogik, zum richtigen Zeitpunkt unter Berücksichtigung der Codierung durch ein Auslösesignal (8) auszulösen. Diese Auslösung kann gegebenenfalls um eine konstante Zeitspanne in der Signalanpassung (6) der
Auslöserschaltung (4) verzögert werden, um die Latenzzeit zwischen Eingangssignal und physischer Ausgabe zu
kompensieren. Diese Verzögerung kann aber auch der Generator
(I) in dem Signal (3) mit Information zum Auslösen der Kamera
(II) berücksichtigen. Die Kamerasteuerungsschnittstelle kann auch mechanisch ausgeführt sein. Besitzt die Kamera (11) eine Schnittstelle über die Einstellwerte an die Kamera (11) übermittelt werden können, kann das Signal mit den
Einstellwerten nach einer eventuell notwendigen
Signalanpassung (6) in der Auslöserschaltung (4) auch an die Kamera (11) übermittelt werden. Diese Schnittstelle kann auch Bestandteil der Kamerasteuerungsschnittstelle sein.
Das Kamera-Projektor-System (15) und das Verfahren zum
Auslösen einer Kamera (11) sind nicht auf bestimmte
Schnittstellen begrenzt. Die Nutzung von zusätzlichen
Adaptern/Konvertern/Modulen, beispielsweise in Form eines USB zu VGA Konverters, für eine Übersetzung der einzelnen
Schnittstellen, die die Signale (2, 3, 7, 8) enthalten können, ist möglich. Die Figur 2 zeigt ein Beispiel eines zeitlichen Ablaufs. In diesem Beispiel wird das zu übertragende i . te
Projektionsmuster als Bild i im Speicher (20) abgelegt oder falls das Projektionsmuster (7) durch den Generator erst z. B. programmgesteuert erstellt wird, schreibt z. B. die
Software das Projektionsmuster (7) nach dem gewünschten
Muster in die Zellen des Speichers (20) . Die Abkürzung k.I. (=kein Inhalt) steht für kein nutzbares Projektionsmuster (7) . Zum Ablegen oder Erstellen des gesamten i . ten Bildes im Speicher (20) wird die logische Bildperiodendauer tPB
benötigt. Der Generator (1), z. B. ein Computersystem, stellt gemäß dem Inhalt des Speichers (20), der z. B. ein Teil des Arbeitsspeichers oder ein Ausgabepuffer einer Grafikkarte sein kann, Videosignale zur Verfügung. Für jedes Bild ist für eine komplette Übertragung des Videosignals die reale
Bildperiodendauer t B notwendig. Der Generator (1) stellt außerdem ein Signal (3) mit Information zum Auslösen der Kamera (11) zur Verfügung. Im Signal (21) sind beispielsweise Signale mit Information zum Auslösen der Kamera (11) mit
Bezugszeichen (25, 26, 27) versehen. Das Signal (21) enthält dann das gesamte i . te Bild, wenn das i . te Bild in seiner Gesamtheit im Speicher (21) abgelegt oder erstellt wurde und dieses auch vollständig vom Generator (1) in ein Signal (21) umgesetzt werden kann. Wenn der Generator (1) die
Videosignale für ein komplettes i . te Bild ausgeben kann, kann er das Auslösesignal (25, 26, 27) für die Kamera (11) ausgeben, damit diese eine vollständige Aufnahme des i . ten Bildes macht.
Zwischen dem Ablegen oder Schreiben des Projektionsmusters
(7) in den Speicher (20) und der eigentlichen Projektion des Projektionsmusters (7) auf das Objekt (13) vergeht eine gewisse Zeit. Diese Zeit ist nicht konstant und hängt davon ab, zu welchem Zeitpunkt in der jeweiligen Projektionsperiode mit dem Ablegen oder Schreiben des Projektionsmusters in den Speicher (20) begonnen wurde und wie groß der Zeitbedarf des Generators bis zur Ausgabe des Videosignals ist. Die Ursache für den unterschiedlichen Zeitbedarf, kann im Beispiel der Verwendung eines Computersystems als Generator (1) in einer softwareseitigen Verzögerung durch eine höhere Rechnerlast zu finden sein. Die einzelnen Aufgaben des Generators, z. B. Setzen oder Ablegen des Projektionsmusters im Speicher (20), Erzeugen des Videosignals aus dem Inhalt des Speichers (20), können einen unterschiedlichen Zeitbedarf haben. Insbesondere können die logische Bildperiodendauer tPB und die reale
Bildperiodendauer t B von unterschiedlicher Dauer sein. Damit die Kamera (11) immer synchron zum Beginn der vom Projektor (12) durchgeführten Projektion eine Aufnahme eines Bildes macht, kann der Generator (1) die Information zum Auslösen der Kamera (11) zum Beginn der realen Bildperiodendauer tvB, z. B. an den Stellen (25, 26, 27), zur Verfügung stellen. In Fig.2 ist für das Bild i=2 gezeigt, dass alle genannten
Zeitfaktoren dazu führen können, dass der Generator (1) das Videosignal für das Bild i=l mehrmals, eventuell auch mit bezüglich dem Bild i=2 unvollständigen Änderungen, ausgibt, da das Bild i=2 noch nicht komplett im Speicher (20)
vorhanden ist oder aus zeitlichen Gründen noch nicht komplett als Bild i=2 in ein Videosignal umgesetzt werden konnte. Wenn ein Auslösen der Kamera (11) bei geänderten, aktualisierten oder neuen Projektionsmuster bzw. Bild gewünscht ist, stellt der Generator (1) an der Stelle (26) keine Information zum Auslösen der Kamera (11) zur Verfügung. Erst nachdem das Bild i=2 komplett als Videosignal vom Generator (1) zur Verfügung gestellt werden kann, wird die Information zum Auslösen der Kamera (11) an der Stelle (27) zur Verfügung gestellt.
Die Auslöserschaltung (4) erhält als Signale (2, 3) in dem Beispiel der Fig. 2 das Signal (21) und erzeugt hieraus das um eine konstante Laufzeit tdvKv verzögerte Videosignal (22) für die Ansteuerung des Projektors (12) und
Kameraauslösesignal (24). Die Videoprojektion (23) des Projektionsmuster (7) auf das Objekt (13) erfolgt um eine konstante Laufzeit tdwp
verzögert, da Projektoren (12) aufgrund ihrer Funktionsweise, gegebenenfalls abhängig vom Modell, zusätzliche Verzögerungen zwischen dem Anliegen des Videosignals am Projektoreingang bis zur eigentlichen Projektion des Videosignals haben.
Die Information zum Auslösen der Kamera (11) ist im Beispiel der Figur 2 im Kameraauslösesignal (24) zu finden. In diesem Beispiel besteht die Information aus einem Impuls, der zeitlich so positioniert ist, dass er die Kamera (11) zum gewünschten Zeitpunkt auslöst. Der Impuls (28) wird dabei durch die Auswerteschaltung (4) aus dem Impuls (25), der Impuls (29) aus dem Impuls (27) gewonnen. Die konstante
Verzögerung von Impuls (28) gegenüber Impuls (25) bzw. Impuls (29) gegenüber (27) ist so gewählt, dass die Auslösung der
Kamera (11) synchron zur eigentlichen Projektion eines Bildes erfolgt und kann in der Auswerteschaltung (4) realisiert werden . Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit der Information zum Auslösen der Kamera (11) im Farbsignal. Im oberen Teil der Figur 3 ist der schematischen Aufbau wie in Figur 2 gezeigt, wobei hier als Beispiel für einen Generator (1) ein Computer gezeigt wird. Im unteren Teil der Figur 3 werden dem schematischen Aufbau die Elemente des Ausführungsbeispiels zugeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel sieht eine synchrone Aufnahme zu einem projizierten Graustufenbild vor. Das
Graustufenbild wird dabei vom Generator (1) im roten
Farbkanal als Bild (31, 34) mit längs- und quergestreiften Projektionsmuster ausgegeben. In der Auslöseschaltung (4) wird der Rotkanal (38) mit dem Verstärker (41) verstärkt und auf allen drei Farbkanälen (49, 50, 51) repliziert zum
Projektor (12) übertragen. Die Bilder (32, 35, 33, 36) des Grün- (39) und Blaukanal (40) des ursprünglichen Generator- Signals (37) beinhalten hingegen die Kodierung zur Aufnahme und werden nicht an den Projektor (12) weitergeleitet. Beide Kanäle werden bei dieser Kodierung entweder ganz
eingeschaltet (32, 36) oder ganz ausgeschaltet (33, 35). Eine kameraseitige Aufnahme wird immer dann ausgelöst, wenn sich die Werte der beiden Kanäle (39, 40) ändern. Diese Bedingung ist durch das Flip-Flop (44) und den drei NAND-Gliedern (45, 46, 47) realisiert. Bei dieser Kodierung ist es nicht vorgesehen, dass beide Kanäle zur selben Zeit den gleichen Wert haben. Die Tiefpässe (42, 43) dienen zum Entfernen eventuell auftretender höherfrequenter Störungen. Das dt- Glied (48) am Schluss der Logikkette ist ein
Verzögerungsglied und dient der Kompensation der
proj ektorseitigen Verzögerung. Als generator- und
proj ektorseitige Schnittstelle kann beispielsweise eine VGA- Schnittstelle verwendet werden.
Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit der Information zum Auslösen der Kamera (11) in der Helligkeit des
Videosignals. Im oberen Teil der Figur 4 ist der
schematischen Aufbau wie in Figur 2 gezeigt, wobei hier als Beispiel für einen Generator (1) ein Computer gezeigt wird. Im unteren Teil der Figur 4 werden dem schematischen Aufbau die Elemente des Ausführungsbeispiels zugeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel sieht eine synchrone Aufnahme zu einem projizierten Farbbild mit harten Farbübergängen vor.
Gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird hier die Kodierung zur Kameraauslösung im Videosignal (63) übertragen und vor der Übergabe des Videosignals (7) zum Projektor (12) wieder entfernt. Die Kodierung befindet sich bei diesem
Beispiel im Gleichanteil des Videosignals (63), also in dessen gemittelter Helligkeit. Das Projektionsmuster (61) hat eine geringere gemittelte Helligkeit als das
Projektionsmuster (62). Wegen des geringen Kontrastes der Fig. 4 kann man das Projektionsmuster (61) in der Figur 4 nur als schwarzes Bild erkennen. Das Projektionsmuster (61) hat aber eine Änderung der Helligkeit innerhalb des
Projektionsmusters und ist somit beispielsweise ein
quergestreiftes Projektionsmuster. Die Projektionsmuster (61, 62) haben für sich gesehen mehrere binäre Änderungen in der Helligkeit innerhalb ihres Musters. Damit treten die
Änderungen in der Helligkeit innerhalb der Projektionsmuster (61,62) mit höherer Frequenz auf als die Änderung der
Helligkeit, die durch die Kodierung des Auslösens der Kamera (11) auftritt. Dieser Unterschied ermöglicht es die Kodierung und das Videosignal durch einen Tiefpass (65) und Hochpass (64) voneinander zu trennen. Am Ausgang des Hochpass (64) wir das Videosignal ohne Kodierung einer Signalanpassung durch einen Verstärker unterzogen, so dass es den Projektor (12) ansteuern kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine
Kameraauslösung durch einen Wechsel der Kodierung erreicht. Als Speicher für den letzten Zustand der Kodierung kommt ein Verzögerungsglied (67) zum Einsatz. Der letzte Zustand wird mit dem aktuellen Zustand der Kodierung im EXCLUSIVE-ODER- Glied (68) verglichen. Wenn die beiden Zustände gleich sind, gibt das EXCLUSIVE-ODER-Glied (68) eine „logische 0" aus. Ändert sich der aktuelle Zustand, dann gibt das EXCLUSIVE- ODER-Glied (68) eine „logische 1" aus. Da der „logische 0" ein anderer physikalischer Wert, z. B. Spannungswert, als der „logischen 1" zugeordnet ist, löst die Änderung am Ausgang des EXCLUSIVE-ODER-Glieds (68) wunschgemäß die Kamera (11) aus. Das Verzögerungsglied (69) verzögert die Auslösung der Kamera (11), um die proj ektorseitige Verzögerung
aus zugleichen .

Claims

Patentansprüche
1. Kamera-Projektor-System (15), umfassend einen Projektor (12), der ein von einem Generator (1) erzeugtes
Projektionsmuster (7) auf ein Objekt (13) projiziert und eine Kamera (11), die durch ein Auslösesignal (8) ausgelöst eine Aufnahme des Objektes (13) mit dem Projektionsmuster (7) macht, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (1) ein Signal (3) mit Information zum Auslösen der Kamera (11) zur Verfügung stellt, wobei mindestens ein Bildsignal (21, 37,
63) des Generators (1) ein Signal (3) mit Information für die Kamera (11) enthält.
2. Kamera-Projektor-System (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (1) ein Signal (3) mit
Information zum Auslösen der Kamera (11) erzeugt, wenn der Generator (1) ein geändertes, aktualisiertes oder neues Projektionsmuster (7) zur Verfügung stellt.
3. Kamera-Projektor-System (15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (1) vor der
Erzeugung eines Signals (3) mit Information zum Auslösen der Kamera (11) ein Signal mit Information zum Einstellen der Kamera (11) erzeugt.
4. Kamera-Projektor-System (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (1) für mehrere Kameras (11) Signale (3) mit Information erzeugt.
5. Kamera-Projektor-System (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Information zum
Auslösen der Kamera (11) einen Auslösezeitpunkt der Kamera (11) enthält.
6. Kamera-Projektor-System (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (3) mit
Information zum Auslösen der Kamera (11) eine Auslösung der Kamera (11) synchron zum Beginn der vom Projektor (12) durchgeführten Projektion des Projektionsmusters (7) auf das Objekt (13) ermöglicht.
7. Kamera-Projektor-System (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (3) mit
Information zum Auslösen der Kamera (11) eine Auslösung der Kamera (11) synchron zum Beginn der vom Projektor (12) durchgeführten Projektion des geänderten, aktualisierten oder neuen Projektionsmusters (7) auf das Objekt (13) ermöglicht.
8. Kamera-Projektor-System (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale (2, 3, 37, 63) Bestandteile einer videofähigen Schnittstelle sind.
9. Kamera-Projektor-System (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der
Signale (2, 3, 37, 63) in verschiedenen Verbindungen erfolgt.
10. Kamera-Projektor-System (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (3) mit
Information für die Kamera (11) eine Änderung in einem
Farbsignal (32, 35, 33, 36) des Generators (1) ist.
11. Kamera-Projektor-System (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (3) mit
Information für die Kamera (11) eine Änderung der
Helligkeitswerte des Bildsignals (2, 63) bei
aufeinanderfolgenden Projektionsmustern (61, 62) ist.
12. Verfahren zum Auslösen einer Kamera (11) zur Aufnahme eines von einem Generator (1) zur Verfügung gestellten und von einem Projektor (12) auf ein Objekt (13) projizierten Projektionsmuster (7), dadurch gekennzeichnet, dass eine Information zum Auslösen der Kamera (11) unter
Berücksichtigung der Zeit, die der Generator (1) benötigt um das Projektionsmuster (7) zur Verfügung zu stellen,
festgelegt wird, so dass das Auslösen der Kamera (11), d. h. mindestens der Auslösezeitpunkt, abhängig von den Randbedingungen, die bei der Erzeugung des Projektionsmuster (7) bekannt sind, und den Eigenschaften des
Projektionsmusters (7) festgelegt werden kann, wobei bei der Erzeugung des Projektionsmusters (7) schon als
Randbedingungen bekannt sein kann, dass der Generator (1) einen erhöhten bzw. reduzierten Zeitbedarf hat, um die
Bildsignale (2, 21, 37, 63) eines Projektionsmuster (7) zur Verfügung zu stellen und gegebenenfalls die Bildsignale (2, 21, 37, 63) aus vorhandenen Projektionsmuster (7) zu erzeugen und gegebenenfalls nach Anweisungen Projektionsmuster (7) zu erzeugen .
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Information zum Auslösen der Kamera festgelegt wird, wenn der Generator (1) ein geändertes, aktualisiertes oder neues Projektionsmuster (7) zur Verfügung stellt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 unter Verwendung eines Kamera-Projektor-Systems (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
PCT/EP2010/067795 2009-12-21 2010-11-19 Kamera-projektor system zur optischen objektanalyse WO2011076496A1 (de)

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