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Verbesserung der räumlichen Wahrnehmung für medizinische Augmented Reality mit interaktiven Tiefenschichten

Fachliche Zuordnung Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
Softwaretechnik und Programmiersprachen
Förderung Förderung von 2016 bis 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290703152
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Falsche räumliche Interpretation ist immer noch eines der häufigsten Wahrnehmungsprobleme in der medizinischen Augmented Reality. Um diese Herausforderung weiter zu untersuchen, arbeitete dieses Folgeprojekt an neuen Visualisierungs- und Interaktionsmethoden zur Verbesserung der räumlichen Wahrnehmung für medizinische AR. Wir verwendeten in erster Linie projektorbasierte Ausgabemodalitäten, die keine speziellen Displays wie Monitore oder Hand-Held-Geräte erfordern, weiteten aufgrund neuester Entwicklungen in diesem Bereich unseren Forschungsschwerpunkt aber auch auf Optical-See-Through-Head-Mounted-Displays aus. Unser Projekt konzentrierte sich daher auf die Exploration medizinischer 3D-Daten in projizierter und optical see-through AR mit dem Ziel, zusätzliche Tiefeninformationen bereitzustellen. Zu diesem Zweck haben wir verschiedene Interaktionsmethoden für die Erkundung eines projizierten volumetrischen Bilddatensatzes implementiert und verglichen. Die Ergebnisse von zwei Experimenten zeigten die Vorteile der Verwendung von Gesten, die auf der natürlichen Bewegung von Handgeräten basieren, um volumetrische Bilddaten in projektorbasierter AR zu erkunden. Es wurde auch festgestellt, dass Sprachbefehle ein nützliches Werkzeug sind, um diskrete Interaktionsaufgaben zu ermöglichen. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse zweier Experimente zur Tiefenwahrnehmung bei projektorbasierter AR darauf hin, dass die Aktivierung des Tiefenhinweises Stereopsis einen großen Einfluss auf die Genauigkeit der Tiefenschätzung hat. Die Kodierung von Entfernungsinformationen für das Erscheinungsbild virtueller Objekte kann jedoch einen fast ebenso großen Beitrag leisten. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn Teile der tatsächlichen Projektionsfläche, die die darunter liegenden virtuellen Strukturen verdecken, erhalten bleiben, da sie weitere Tiefeninformationen liefern. Im Hinblick auf den Anwendungsbereich nadelbasierter Eingriffe haben wir Unterschiede zwischen projektorbasierter und optical see-through AR festgestellt. Im Allgemeinen scheinen beide Methoden für diesen Bereich gleichermaßen geeignet zu sein. Allerdings hat die Wahl des AR-Displays Auswirkungen auf die gewählten Visualisierungsansätze. Projektorbasierte AR lasst sich am besten mit 2D-Visualisierungen umsetzen, die keine Stereoskopie erfordern. Gleichzeitig scheint optical see-through AR für 3D-Inhalte vorteilhafter zu sein. Mit diesen Ergebnissen leistet dieses Projekt einen Beitrag zum allgemeinen Bereich der medizinischen und projektorbasierten AR. Evidenzbasierte Ergebnisse können die Interaktion mit und die Visualisierung von AR-Inhalten in zukünftigen Anwendungen verbessern.

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