Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie · 3D-Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie, Diplomverteidigung, Sascha Seewald Vorgehensweise bei der Untersuchung 1

Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie

Verteidigung der Diplomarbeit von Sascha Seewald

3D-Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie, Diplomverteidigung, Sascha Seewald

Überblick

1. Einleitung2. Vergleich freier Grafik-APIs3. Entwicklung eines therapeutischen

Malspiels4. Ausblick

Dauer ca. 30 Minuten


Vorstellung des Forschungsprojekts (1)

Amblyopie – Schwachsichtigkeitkann im frühen Kindesalter noch therapiert werden (3 – 8 Jahre)bisheriger Ansatz: Okklusion des gesunden Auges zur Anregung des schwachen Augesneuer Ansatz: aktive Stimulation des Sehsystems durch sinusoidale Gitter-Muster (Cambell, Kämpf, Muchamedjarow)



Zwei Beispiele:



Idee:Kombination der Stimulation mit einem Computerspiel zur Aufmerksamkeitsbindung



vor einigen Jahren wurden bereits mehrere Spiele mit Stimulation entwickeltleider mittlerweile hoffnungslos veraltetSebastian Schmeck entwickelte die AmbViz-Bibliothek zur Darstellung der stimulierenden Muster mit OpenGL

Ziel:Entwicklung eines großen Pools an therapeutischen Spielen


Thema der Diplomarbeit (1)

Erster Teil:Schaffung der software-technischen Grundlagen für zukünftige EntwicklungenVerwendung von Freier SoftwareRecherche + Vergleich Freier Grafik-APIs


Thema der Diplomarbeit (2)

Zweiter Teil:Entwicklung eines therapeutischen Malspiels

Erster Teil

Auswahl eines geeigneten 3D-Grafik-Frameworks


Vorgehensweise bei der Untersuchung

1. Zusammentragen der Anforderungen2. Ableiten von Bewertungskriterien3. Recherche Freier Grafik-Bibliotheken4. Detaillierter Vergleich von 3 Kandidaten5. Bestimmen eines „Besten“


Bewertungskriterien

1. Erlernbarkeit2. Erweiterbarkeit/Zukunftssicherheit3. Lizensierung4. Features5. Performance (OSG-Demo)


Recherche

10 Freie APIs wurden in einer Vorauswahl untersucht3 Kandidaten im Detail verglichen:

CrystalSpace (crystal.sourceforge.net)OGRE (www.ogre3d.org )OpenSceneGraph (www.openscenegraph.org)


Ergebnis der Gegenüberstellung

++++-Performance

+++++Funktionsumfang

+++-Flexibilität

++++-Erlernbarkeit

OpenSceneGraphOGRECrystalSpace


Warum OpenSceneGraph?

setzt auf die OpenGL aufbietet multi-funktionalen Szenegraph (keine Game-Engine!)modernes, hoch flexibles Designsauberes, intuitives Interfacehervorragende 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

Zweiter Teil

Entwicklungen eines therapeutischen Malspiels


Präsentation


Malen auf 3D-Objekten

Drei Möglichkeiten ein Mesh differenziert einzufärben:

1. Shader2. Texturing3. VertexColoring


VertexPainting (1)

VertexPainting == Manipulation der Vertex-Farben

Vertex wird eingefärbt, wenn:1. Vertex innerhalb des

Auswahlbereichs liegt2. Vertex auch tatsächlich

sichtbar ist (nicht verdeckt)


VertexPainting (2)

Test auf Auswahlbereich durch Abstand-berechnung im BildraumSichtbarkeitsbestimmung durch Tiefenvergleich mit Z-Buffer


VertexPainting (3)

1. Projektion des Vertex in den Bildraum

2. Prüfen auf Lage innerhalb des Auswahlbereichs

3. Zeichnen des Mesh-Objektsin den Z-Buffer

4. Vergleich von Abstand der Vertices zur Projektionsebene mit ihrem entsprechenden Eintrag im Z-Buffer


Eigene 3D-Modelle konstruieren

Spezielles ModellierungswerkzeugVerfahren von Takeo Igarashi, Uni Tokyo

Konstruktion von 3D-Volumen aus skizzierter Silhouette


Modellierung von 3D-Objekten (1)

Silhouette erzeugenDelaunay-TriangulationDreiecke unterteilen



Innere Punkte vertikal verschieben



Rekursive Unterteilung der entstandenen Schrägen

Spiegeln der Objekthälfte geschlossenes Volumen


Zusammenfassung

Es wurde:eine solide Basis für zukünftige Grafik-Entwicklungen gefundenein voll einsatzfähiges Therapieprogramm entwickelt


Wie geht’s weiter?

Integration weiterer Features im Spiel (Malen-Nach-Zahlen, Manipulation der erzeugten Modelle)Implementation von Stereo-Rendering auf Stereo-HardwareEntwicklung weiterer Spiele mithilfe von OpenSceneGraph


Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

Fragen?

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