Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie. Verteidigung der Diplomarbeit von Sascha Seewald

Transkript

1 Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie Verteidigung der Diplomarbeit von Sascha Seewald

2 Überblick 1. Einleitung 2. Vergleich freier Grafik-APIs 3. Entwicklung eines therapeutischen Malspiels 4. Ausblick Dauer ca. 30 Minuten

3 Vorstellung des Forschungsprojekts (1) Amblyopie Schwachsichtigkeit kann im frühen Kindesalter noch therapiert werden (3 8 Jahre) bisheriger Ansatz: Okklusion des gesunden Auges zur Anregung des schwachen Auges neuer Ansatz: aktive Stimulation des Sehsystems durch sinusoidale Gitter-Muster (Cambell, Kämpf, Muchamedjarow)

4 Vorstellung des Forschungsprojekts (2) Zwei Beispiele:

5 Vorstellung des Forschungsprojekts (3) Idee: Kombination der Stimulation mit einem Computerspiel zur Aufmerksamkeitsbindung

6 Vorstellung des Forschungsprojekts (4) vor einigen Jahren wurden bereits mehrere Spiele mit Stimulation entwickelt leider mittlerweile hoffnungslos veraltet Sebastian Schmeck entwickelte die AmbViz-Bibliothek zur Darstellung der stimulierenden Muster mit OpenGL Ziel: Entwicklung eines großen Pools an therapeutischen Spielen

7 Thema der Diplomarbeit (1) Erster Teil: Schaffung der software-technischen Grundlagen für zukünftige Entwicklungen Verwendung von Freier Software Recherche + Vergleich Freier Grafik-APIs

8 Thema der Diplomarbeit (2) Zweiter Teil: Entwicklung eines therapeutischen Malspiels

9 Erster Teil Auswahl eines geeigneten 3D-Grafik-Frameworks

10 Vorgehensweise bei der Untersuchung 1. Zusammentragen der Anforderungen 2. Ableiten von Bewertungskriterien 3. Recherche Freier Grafik-Bibliotheken 4. Detaillierter Vergleich von 3 Kandidaten 5. Bestimmen eines Besten

11 Bewertungskriterien 1. Erlernbarkeit 2. Erweiterbarkeit/Zukunftssicherheit 3. Lizensierung 4. Features 5. Performance (OSG-Demo)

12 Recherche 10 Freie APIs wurden in einer Vorauswahl untersucht 3 Kandidaten im Detail verglichen: CrystalSpace (crystal.sourceforge.net) OGRE ( ) OpenSceneGraph (

13 Ergebnis der Gegenüberstellung CrystalSpace OGRE OpenSceneGraph Erlernbarkeit Flexibilität Funktionsumfang Performance

14 Warum OpenSceneGraph? setzt auf die OpenGL auf bietet multi-funktionalen Szenegraph (keine Game-Engine!) modernes, hoch flexibles Design sauberes, intuitives Interface hervorragende Lehrmaterialien (60+ Beispielprogramme, 20+ Tutorials, API-Referenz, Design-Dokumente, Manual, HowTo, Wiki-FAQ, Mailinglist ) professionelle Features (MultiThreading, Clustering, Massive-LOD, Sound, Physics, ) Stereo-Rendering (horizontal/vertikal, rot-grün, quad buffered) Fazit: OSG bietet die besten Voraussetzungen für zukünftige Grafik- Entwicklungen in der Augentherapie

15 Zweiter Teil Entwicklungen eines therapeutischen Malspiels

16 Präsentation

17 Malen auf 3D-Objekten Drei Möglichkeiten ein Mesh differenziert einzufärben: 1. Shader 2. Texturing 3. VertexColoring

18 VertexPainting (1) VertexPainting == Manipulation der Vertex-Farben Vertex wird eingefärbt, wenn: 1. Vertex innerhalb des Auswahlbereichs liegt 2. Vertex auch tatsächlich sichtbar ist (nicht verdeckt)

19 VertexPainting (2) Test auf Auswahlbereich durch Abstandberechnung im Bildraum Sichtbarkeitsbestimmung durch Tiefenvergleich mit Z-Buffer

20 VertexPainting (3) 1. Projektion des Vertex in den Bildraum 2. Prüfen auf Lage innerhalb des Auswahlbereichs 3. Zeichnen des Mesh-Objekts in den Z-Buffer 4. Vergleich von Abstand der Vertices zur Projektionsebene mit ihrem entsprechenden Eintrag im Z-Buffer

21 Eigene 3D-Modelle konstruieren Spezielles Modellierungswerkzeug Verfahren von Takeo Igarashi, Uni Tokyo Konstruktion von 3D-Volumen aus skizzierter Silhouette

22 Modellierung von 3D-Objekten (1) Silhouette erzeugen Delaunay-Triangulation Dreiecke unterteilen

23 Modellierung von 3D-Objekten (2) Innere Punkte vertikal verschieben

24 Modellierung von 3D-Objekten (3) Rekursive Unterteilung der entstandenen Schrägen Spiegeln der Objekthälfte geschlossenes Volumen

25 Zusammenfassung Es wurde: eine solide Basis für zukünftige Grafik- Entwicklungen gefunden ein voll einsatzfähiges Therapieprogramm entwickelt

26 Wie geht s weiter? Integration weiterer Features im Spiel (Malen-Nach-Zahlen, Manipulation der erzeugten Modelle) Implementation von Stereo-Rendering auf Stereo-Hardware Entwicklung weiterer Spiele mithilfe von OpenSceneGraph

27 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?