DE9403971U1 - Gerät zur Messung von Bewegungen im Gesicht eines Menschen - Google Patents

Gerät zur Messung von Bewegungen im Gesicht eines Menschen

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DE9403971U1
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Description

MÜNCHEN
Dipl.-Chem. Dr. WALTER MAIWAlX) DIpI.-Ing. AXEL H. CH. DRAUDT
PATENTANWÄLTE
EUROPEAN PATENT AHORNEYS
Dipl.-Chem. Dr. JUTTA H. DRAUDT PATENTANWÄLTIN
LÖRRACH
in Bürogemeinschaft mit SCHULZE & ALTHOFF
Anwaltskanzlei
Brühlstr. 11, 79540 Lörrach
(Nur European Patent Attorneys)
Ihr Zeichen Gebrauchsmuster-Neuanme1dung
Unser Zeichen
V 7104
München
9. März 1994
VIERTE ART GmbH
Computer Animation
Schraudolphstraße 2
80799 München
Gerät zur Messung von Bewegungen im Gesicht eines Menschen
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Abtastung von Bewegungen im Gesicht eines Menschen, mit einer Befestigungsvorrichtung zur Anbringung am Kopf eines Menschen und einer Abtastvorrichtung.
Für eine Reihe unterschiedlicher Anwendungen in verschiedenen Bereichen kann es notwendig sein, Bewegungen der Haut bzw. der Muskeln und des Kiefers im Gesichtsbereich eines Menschen
ad:pk
TELEF®.N
+ 49/(0)89-496627
MAIWALD & PARTNER
festzustellen und die so ermittelten Daten auszuwerten. Vor allen Dingen in der Computerfilmindustrie, insbesondere zu Werbezwecken, sollen diese Gesichtsbewegungen bzw. Mimiken in Realzeit (Real Time) auf eine Vielzahl unterschiedlicher Trickfiguren übertragen werden. Diese Trickfiguren sind meist Phantasiewesen, können aber auch beliebige andere Gegenstände und sogar Bilder berühmter Persönlichkeiten sein, mit denen sich dann ein Betrachter in Realzeit '"unterhalten11 kann.
Ein derartiges, vor kurzem auf den Markt gekommenes Gerät ist der sogenannte 11WALDO" der Firma "THE CHARACTER SHOP". Dieses Gerät besteht aus einer schutzhelmartigen Befestigungsvorrichtung, die an den Kopf einer die Gesichtsmimik erzeugenden Person angebracht werden kann, und aus einer Abtastvorrichtung, die ausgesuchte Gesichtsfeldpunkte bzvr. deren Bewegung mißt. Diese Bewegungen werden bei dem bekannten Gerät über Weglängenmessung ermittelt, wobei die bestimmten Meßpunkte mit Längenmeßdrähten verbunden sind, deren Bewegung in einer Sensoreinrichtung Längenänderungsimpulse erzeugen. Diese Impulse werden mittels eines Computerprogramms auf die entsprechenden Trickfiguren in Realzeit übertragen, d. h. den Trickfiguren wird die entsprechende Mimik derjenigen Person übertragen, die das Gerät trägt.
Dieses bekannte Gerät kann aber nur eine sehr geringe Anzahl von Meßpunkten aufgrund der verwendeten Drähte erfassen. Des weiteren müssen die Drahtenden im Bereich der Meßpunkte mittels chirurgischem Kleber auf das Gesicht aufgebracht werden, so daß einerseits die Vorbereitungszeit bis zur Einsatzbereitschaft diese Geräts sehr groß ist und andererseits auf dem Gesicht der betreffenden Person sehr lange zumindest Rückstände des Klebers verbleiben. Außerdem ist das Mimikspiel
MAIWAJ,D..& PARXNER &Ggr;
doch recht eingeschränkt, da mit Hilfe des bekannten Gerätes lediglich die Unterkieferbewegung, die Bewegungen der beiden Wangen im Mundwinkelbereich und eventuell noch die Augenbrauenbewegungen in vertikaler Richtung erfaßt werden können. Weiterhin kann pro Meßpunkt nur eine Koordinatenachse gemessen werden, wodurch der Anlege- und Tragecomfort sehr stark einges ehränkt ist.
Ferner sind Systeme bekannt, welche Körperbewegungen mittels Kameras erfassen, die fest in einem Raum installiert sind. Der Körper derjenigen Person, deren Bewegungen erfaßt werden sollen, wird mit reflektierenden Punkten hauptsächlich im Bereich der Gelenke versehen und diese Punkte werden per Bildverarbeitung in Koordinaten umgewandelt.
Zur Erfassung von Gesichtsbewegungen ist dieses System ungeeignet, da mehrere Kameras notwendig sind, was eine unvertretbar hohe Auswertungsleistung der Rechner zur Folge hat.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gerät der eingangs genannten Art anzugeben, das mit technisch einfachen Mitteln stets eine sichere Abtastung der Gesichtsfeldbewegung ermöglicht, einen hohen Tragekomfort amfweist und gleichzeitig sehr einfach in der Handhabung ist.
Die Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abtastvorrichtung die Bewegungen berührungslos abtastet.
Durch Verwendung einer einzigen Abtastvorrichtung, die eine optische Abtastvorrichtung, insbesondere eine Miniaturkamera sein kann, wird die Auswertung der Daten erheblich vereinfacht, da diese Abtastvorrichtung immer auf das Gesicht des Tragenden fokussiert bleibt.
MAIWALD & PARTNER
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Halterungsgestänges, an dessen einem Ende die Befestigungsvorrichtung und an dessen anderem Ende die Abtastvorrichtung angeordnet ist.
Dieses Halterungsgestänge kann zur Vergrößerung der Abtastfläche eine langgestreckte Rahmenkonstruktion sein, wobei es zur Erhöhung des Tragekomforts vorteilhaft ist, entgegengesetzt zur Abtastvorrichtung ein Ausgleichsgewicht vorzusehen.
Eine feste Einstellung der Abtastvorrichtung vor dem Gesichtsfeld kann, besonders bei schnellen Bewegungen des Trägers, dadurch erhöht werden, daß an der Befestigungsvorrichtung ein individuell einstellbarer Kinnriemen vorgesehen ist.
Das Halterungsgestänge kann aus Metall, Kunststoff oder mit Harz getränkten Glas- oder Kohlefasern bestehen, um eine derartige Festigkeit sicherzustellen, daß möglichst geringe oder keine Schwingungen der Abtastvorrichtung im Verhältnis zum Gesichtsfeld auftreten.
Besonders einfach ist die Herstellung eines derartigen Geräts, wenn als Befestigungsvorrichtung eine Tragkonstrukion eines handelsüblichen Helms verwendet wird, an dem das Halterungsgestänge mit technisch einfachen Mitteln leicht anbringbar ist.
Da jeder Mensch ein unterschiedliches Gesichtsfeld hat, ist es vorteilhaft, die Abtastvorrichtung individuell einstellbar auszugestalten.
Zur Erhöhung der Bewegungsfreiheit des Trägers kann das Gerät mit einem Sender zur drahtlosen Übermittlung der Abtastdaten versehen werden.
M Al WAUD .ac PARTEI?.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Geräts wird eine bisher nicht bekannte Einsatzbreite erreicht. So können nicht nur mittels einer individuell angepaßten Software die Variationsbreiten der Computerfilme erhöht werden, sondern auch noch bisher unübliche Einsatzbereiche erschlossen werden.
So ist es zum Beispiel möglich, mittels des erfindungsgemäßen Geräts die Medizintechnik, insbesondere die plastische Chirurgie zu vereinfachen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gerätes und der daran angepaßten Software können Patient und Chirurg einfach und schnell vor einer entsprechenden Operation die Veränderungen des Gesichts festlegen und sofort die Auswirkungen dieser Änderungen auf einem Bildschirm erkennen.
Eine weitere Möglichkeit für den Einsatz des erfindungsgemäßen Gerätes und der daran angepaßten Software ist die Erstellung von Fahndungsbildern und die Vereinfachung der Täterermittlung. So können einfach und schnell bestimmte Gesichtsparameter geändert und entsprechende Mimiken auf einem Bildschirm, beispielsweise ein spezielles Lachen, bestimmte, immer wiederkehrende Mimiken beim Sprechen bestimmter Worte oder andere charakteristische Gesichtsbewegungen sofort auf dem Bildschirm sichtbar gemacht werden.
Der größte Anwendungsbereich besteht aiber in der Computeranimation, insbesondere zu Werbezwecken, da mit Hilfe des erfindungsgemäßen Geräts und der daran angepaßten Software Zielgruppen und potentielle Kunden in Realzeit mit den entsprechenden Trickfiguren kommunizieren können.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen sowie aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Es zeigen:
MAIWAkD .& PA.R.LNER. 7
Figur 1 die Seitenansicht eines Geräts zur Abtastung von Bewegungen gemäß einer ersten Ausführungsform; und
Figur 2 eine Draufsicht eines Geräts zur Abtastung von Bewegungen gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die in Figur 1 stilisiert dargestellte Seitenansicht eines Gerätes 10 zur Abtastung von Bewegungen im Gesicht eines Menschen umfaßt eine Befestigungsvorrichtung 12, die eine Tragkonstruktion eines handelsüblichen Helms sein kann und mittels eines Kinnriemens 20 am Kopf 22 eines Menschen befestigt werden kann.
Ausgehend von der Befestigungsvorrichtung 12 erstreckt sich ein Halterungsgestänge 16 derart, daß eine am freien Ende des Halterungsgestänges 16 angebrachte Abtastvorrichtung 14 zur Befestigungsvorrichtung 12 gerichtet ist, d.h. auf das Gesichtsfeld einer dieses Gerät 10 tragenden Person gerichtet ist.
Die Abtastvorrichtung 14 ist ein berührungslos arbeitendes System, das entweder akkustisch mittels Ultraschallsender und -empfänger, elektromagnetisch oder optisch arbeiten kann. Bevorzugt besteht die Abtastvorrichtung 14 aus einer Miniaturkamera, die vorteilhafterweise individuell auf das Gesichtsfeldzentrum eines Trägers gerichtet werden kann. Die individuelle Einstellmöglichkeit der Abtastvorrichtung 14 kann einerseits darin bestehen, daß die Entfernung zum Gesichtsfeld wahlweise eingestellt werden kann und/oder andererseits darin, daß die Abtastvorrichtung 14 verschwenkbar an dem Halterungsgestänge 16 befestigt ist.
MAIWAJ.D.Ä PAR.T.NER. &Ggr;
Das Halterungsgestänge 16 kann eine Vielzahl von Ausführungsformen aufweisen, zum Beispiel ein freischwebender Tragbalken oder ein Fachwerkbalken, wobei allerdings die in Figur 2 in
Draufsicht schematisch dargestellte Rahmenkonstruktion 18 bevorzugt ist.
Die in Figur 2 erkennbare Rahmenkonstruktion 18 besteht aus
parallel zueinander ausgerichteten Rahmenteilen, deren jeweils einander benachbarte Enden mittels halbkreisförmiger Rahmenteile miteinander verbunden sind, so daß eine geschlossene
Rahmenkonstruktion 18 vorhanden ist.
Das Halterungsgestänge 16 bzw. die Rahmenkonstruktion 18 kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Eine sehr steife und dabei doch verhältnismäßig leichte Konstruktion wird durch die Verwendung von mit Harz getränkten Glas- oder Kohlefasern erreicht .
In etwa der Mitte eines halbkreisförmigen Rahmenteils der
Rahmenkonstruktion 18 ist eine Abtastvorrichtung 14 derart
angebracht, daß sie ins Innere der geschlossenen Rahmenkonstruktion 18 zeigt. An dem der Abtastvorrichtung 14 gegenüberliegenden Ende der Rahmenkonstruktion 18 ist die Befestigungsvorrichtung 12 angeordnet, die, wie gesagt, aus einer
Tragkonstruktion eines handelsübichen Helms bestehen kann.
Obwohl in den beiden Figuren nicht dargestellt, ist es möglich, an den der Abtastvorrichtung 14 gegenüberliegenden Enden des Geräts 10 bzw. 10' ein Ausgleichsgewicht anzubringen, um das von der Abtastvorrichtung 14 mit Hilfe des durch das
Halterungsgestänge 16 bzw. die Rahmenkonstruktion 18 gebildeten Hebelarms erzeugte Moment auszugleichen.
MAIWALD & PARTNER
Vorteilhafterweise kann dieses Ausgleichsgewicht auch aus einem Sender (nicht dargestellt) bestehen, der eine drahtlose Übermittlung der Abtastdaten zu einem Computer ermöglicht und damit die Bewegungsfreiheit eines Trägers des Gerätes 10 bzw. 10' erhöht.
Mit Hilfe eines Computers werden unter Verwendung einer geeigneten Software die von einem Träger erzeugten Gesichtsbewegungen einer Zeichentrickfigur in Realzeit übertragen.
Mit Hilfe des dargestellten Gerätes und der dazugehörigen Software ist es möglich, eine sehr hohe Anzahl von Bewegungen eines Gesichtes und nicht nur einige wenige Meßpunkte einer Trickfigur zu übertragen.

Claims (1)

  1. MÜNCHEN
    Dipl.-Chem. Dr. WALTER MAIWALD Dipl.-Ing. AXEL H. CH. DRAUDT
    PATENTANWÄLTE
    EUROPEAN PATENT AHORNEYS
    Dlpl.-Chem. Dr. JUTTA H. DRAUDT PATENTANWÄLTIN
    LÖRRACH
    in Bürogemeinschaft mit SCHULZE & ALTHOFF
    Anwaltskanzlei
    Brühlstr. 11, 79540 Lörrach
    (Nur European Patent Attorneys)
    Ihr Zeichen
    Gebrauchsmuster-Neuanme 1 dung VIERTE ART GmbH Computer Animation
    Unser Zeichen V 7104
    München
    9. März 1994
    SCHUTZANSP R UCHE
    1. Geräte (10) zur Abtastung von Bewegungen im Gesicht eines Menschen, mit einer Befestigungsvorrichtung (12) zur Anbringung am Kopf eines Menschen und einer Abtastvorrichtung (14),
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (14) die Bewegungen berührungslos abtastet.
    2. Gerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (14) die Bewegungen optisch abtastet.
    ad:pk
    .. &Bgr;&Agr;&iacgr;&Agr;&Ngr;&Agr;&Tgr;&Lgr;&Agr;&5&Egr;.57·«&Lgr;54 !.MÜNCHEN
    TELEF*N:+5l9/i0)l9-4<DS0?l ,&Lgr;&Agr;"* +49/(0)89-49 66 27
    MAIWA.LD.Ä PÄR.IMER &Ggr;
    3. Gerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (14) die Bewegungen elektromagnetisch abtastet.
    4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung eine Miniaturkamera (14) ist.
    5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Halterungsgestänge (16), an dessen einem Ende die Befestigungsvorrichtung (12) und an dessen anderem, dem einen Ende gegenüberliegenden Ende die Abtastvorrichtung (14) angeordnet ist.
    6. Gerät nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsgestänge eine langgestreckte Rahmenkonstruktion (18) ist.
    7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Ausgleichsgewicht, das der Abtastvorrichtung entgegengesetzt angeordnet ist.
    8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen individuell einstellbaren Kinnriemen (20).
    9. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsgestänge (16) aus Metall, Kunststoff oder mit Harz getränkten Glas- oder Kohlefasern besteht.
    MAIWALD & PARTNER
    -&Bgr;&Igr;&Ogr;. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet:, daß die Befestigungsvorrichtung (12) ein handelsüblicher Radfahreirhelm ist.
    11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (14) individuell einstellbar ist.
    12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    gekenn zeichnet durch einen Sender zur drahtlosen Übermittlung der Abtastdaten.
DE9403971U 1994-03-09 1994-03-09 Gerät zur Messung von Bewegungen im Gesicht eines Menschen Expired - Lifetime DE9403971U1 (de)

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