e-David Painting Robot

Login |
 
 

e-David

Einen malenden Roboter zu bauen ist das Ziel des Projekts e-David (Drawing Apparatus for Vivid Interactive Display). Hierzu verwenden wir einen Industrieroboter, der eigentlich zum Schweißen von Autokarosserien verwendet wird und koppeln ihn mit Kameras und einem Steuerrechner. Ein Computerprogram gibt dem Roboter vor, welche Pinselstriche er machen soll und überwacht, was auf der Leinwand erscheint. Fehler können im nächsten Schritt korrigiert werden, auf diese Weise nähert sich das Bild langsam einem vorgegebenen Bild an.

Motivation aus wissenschaftlicher Sicht

Bildhafte kunsthandwerkliche Prozesse können als Optimierungsvorgänge gedeutet werden, in denen manuell Farbe auf einer Bildfläche verteilt wird, bis der Betrachter den Bildinhalt erkennen kann. Die Optimierung geschieht intuitiv beim bildlichen Gestalten, ist in hohem Maße abhängig von der Interaktion mit dem jeweiligen Malmedium und unterliegt dessen Restriktionen.

Arbeiten der sogenannten nicht-fotorealistischen Computergrafik haben bisher den Herstellungsprozess von Bildern imitiert und als Pixelinformation nachgebildet und konventionell ausgedruckt. Im vorgeschlagenen Projekt soll hingegen mittels eines Roboters Malfarbe auf Leinwand aufgetragen werden. Dies macht es möglich, den vollständigen Prozess der Bilderzeugung in die Optimierung einzubeziehen und aus algorithmischer Sicht zu untersuchen, bis zu welchem Grad kunsthandwerkliches Schaffen automatisierbar ist. Farben werden über eine iterative Optimierungsmethode unter Rückgriff auf jeweils eingestellten Stilvorgaben auf der Malfläche verteilt und mittels einer Kamera analysiert. Wir erweitern existierende Optimierungsverfahren und beziehen zusätzlich auch semantische Bildinformationen ein, welche wir über aktuelle Verfahren der semantischen Bildanalyse erhalten. Durch Nachahmen von existierenden Maltechniken zur Darstellung von Objekten wird der Computer Repräsentationsformen für die verschiedenen Objektkategorien in einem Bild erlernen. Dies wird es uns ermöglichen, bessere bildliche Lösungen zu finden, als dies mit bisherigen Verfahren der Fall war. Folgende Einzelfragen bzw. Methoden wollen wir untersuchen:

Maschinelles Malen

Es ist von grundsätzlichem Interesse herauszufinden, bis zu welchem Grad einer Maschine beigebracht werden kann, alle Aspekte einer künstlerischen Gestaltung zu produzieren. Die Ergebnisse könnten sogar die Vorstellung von bildlicher Kunst beeinflussen. Es ist zu erwarten, dass neben der Imitation bekannter Malverfahren auch neue, durch die Möglichkeiten der Maschine sich ergebende Techniken entwickelt werden können. So spielt die Arbeitszeit keine wesentliche Rolle mehr, was Bilder einer manuell nur schwer erreichbaren Komplexität ermöglicht. Im letzten Jahr des Projektes wollen wir dies auch durch Zusammenarbeit mit Künstlern untersuchen.

Analyse von Malstilen

Zusätzlich kann der Versuchsaufbau auch zur Analyse von bestehenden Kunstwerken und Maltechniken verwendet werden. Der Roboter erlaubt es, Pinselstriche in genauer zeitlicher Abfolge auszuführen. So könnte durch Experimente zur Farbmischung beim Übereinandermalen von Pinselstrichen herausgefunden werden, in welcher zeitlicher Abfolgen ein Bild gemalt wurde. Es sollte damit möglich sein, auch Malstile bekannter Maler in Bezug auf die zeitliche Abfolge ihrer Farbaufträge experimentell zu untersuchen. Dies könnte es sogar ermöglichen, einen Beitrag zur Aufklärung von Fälschungen zu leisten.

Entwicklung von Algorithmen zum visuellen Feedback

Die Algorithmen zum Erlernen der Handhabung von Malwerkzeugen und ihrer visuellen Überwachung sind prototypisch für Optimierungsverfahren, die auch an anderer Stelle in der Automatisierung verwendet werden können. Beispiele sind Schweiß- und Lackierroboter, die heute noch äußerst zeitaufwändig programmiert werden müssen und nicht oder nur schlecht mit veränderlichen Situationen zurechtkommen.

Erweiterung und Validierung von Simulationsverfahren in der Computergrafik

Vorhandene Simulationsmodelle für Malfarben, ihre Mischung und Interaktion mit Maluntergründen sind nach wie vor sehr limitiert. Die unten beschriebenen existierenden Verfahren modellieren Farbe und Mischungsverhalten nur unzureichend, insbesondere wenn komplexe Maluntergründe ins Spiel kommen. Insbesondere aber fehlen Methoden, computerinterne Simulationsergebnisse und reale Beobachtungen zu vergleichen und aufeinander abzubilden. Im Rahmen des Projektes soll daher der Farbauftrag kontinuierlich mit einer Kamera überwacht werden. Diese Überwachung ist aber keineswegs trivial, weil die Farbräume von Malfarben den üblichen RGB-Farbraum übersteigen können. Wir wollen daher die eingesetzte Kamera durch Spektroskopiemethoden eichen und durch Aufnahmen unter unterschiedlicher Beleuchtung versuchen, möglichst gute Rückschlüsse auf die Farbe zu erhalten.

e-David's Google+ profile.