Die dreidimensionale Datenerfassung von Organen ist heute beispielsweise in der Kernspin-Tomographie oder in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung selbstverständlich. Graphikrechner können in Echtzeit die gewünschten räumlichen Perspektiven und Schnitte von Objekten berechnen. Will man erfaßte Bilder auch dreidimensional darstellen, muß man sich u.a. optischer zusätzlicher Hilfsmittel wie Polarisationsbrillen bedienen. Das ist oft störend und bedeutet Helligkeitsverlust. Deshalb wurde ein autostereoskoper Monitor entwickelt, der eine natürliche dreidimensionale Sicht für einen Benutzer ermöglicht.
Der 3D-Monitor arbeitet adaptiv:
- Die Position eines betrachtenden Nutzers wird vor dem Bildschirm mit einem Positionsdetektor (Head tracker) erfaßt;
- Die Bilddarstellung erfolgt auf diese Position des Kopfes des Betrachters bezogen autostereoskop, d.h. das rechte Auge sieht durch eine Streifenmaske vor dem Bildschirm die rechte Bildperspektive, das linke Auge sieht die richtige linke Bildperspektive;
- Die positionsspezifische optimale stereoskope Sicht wird in einem eingefügten Adaptionscoder in Echtzeit berechnet elektronisch umgesetzt;
- Die Ansicht des dargestellten Objektes selbst kann aufgrund der bekannten Betrachterposition 3D-getreu im Graphikrechner ohne merkbare Verzögerung umgerechnet werden;
- Die berechneten stereoskopen Ansichten können auf bis zu drei nebeneinander angeordneten Flachdisplays fast lückenlos aufgeteilt werden.
Bild 1 zeigt eine Variante für Anwendungen in der Medizintechnik: die dreidimensionale Darstellung erfolgt auf zwei nebeneinander liegenden Displays, während ein drittes Display auf der linken Seite dazu benutzt werden kann, um gewünschte Schnitte durch angewählte Regionen (eines Gewebes oder Knochen) hochaufgelöst darstellen zu können. Die Auswahl eines bestimmten Schnittes erfolgt dann sinnvollerweise mittels eines 3D-Cursors.
Bild 2 veranschaulicht in einem Blockschaltbild die Kombinationsmöglichkeiten des 3D-Monitors mit verschiedenen Ansteuergeräten. Die Standardkombination ist die mit einem Graphikrechner und einem handelsüblichen Head-Tracker. Dabei kann der Graphikcomputer durchaus die Stereobilder über eine übliche SVGA-Schnittstelle liefern.
Zwei Übertragungsmöglichkeiten der rechten und linken Bilder sind vorgesehen: linkes Bild auf linker Bildhälfte eines Standard 2D-Monitors und rechtes Bild auf rechter Seite oder linkes Bild in ungeraden Zeilen und rechtes Bild in geraden. Die Verkämmung der Bilder und die Pixelzuordnung wird dann digital im eingefügten Adaptionscoder vorgenommen, in dem auch bildschirmspezifische Adaptionsmuster in einem EPROM abgelegt sind. Es kann aber auch ein Standard-PC mit 3D-Software geladen und mit einer speziellen Graphikkarte aufgerüstet werden, die dann mit dem 3D-Monitor über eine parallele digitale Schnittstelle verbunden ist. Wie bei Overhead Panels ist auch hier die Möglichkeit vorgesehen, die 3D-Displays analog über einen Standard-Videorecorder anzusteuern, bei dem die Stereobilder halbbildweise aufgezeichnet sind. Damit ist auch die Möglichkeit gegeben, z.B. ein Stereo-Endoskop für mikrochirurgische Eingriffe anzuschließen.
Das Konzept des 3D-Panorama-Monitors sieht vor, die gesamte Logik des Adaptionscoders in einem ASIC-Baustein zu integrieren, so daß es möglich wird, Standard-Flachbild-TFT-Monitore zu adaptiven 3D-Monitoren aufzurüsten.
3D-Panorama-Monitor (APAM)
Three-dimensional image data recording of organs is usually applied in magnetic field resonance (MFR) computers. Within other areas like non descructive material testing 3D-image storing and processing is applied. Powerful graphic computers are able to process three-dimensional views in realtime. But to present optically 3D-images it is necessary to use supplementary polarizing or shutter glasses. Therefore an autostereoscopic monitor has been developed, which presents a comfortable natural threedimensional view of processed objects.
The 3D-monitor works adaptively:
- The position of an observer in front of the screen is measured by a head tracking system;
- The optical emission of the images is an autostereoscopic one with respect of the observers head position, that is to say to the observers right eye a right image is visible and to the left eye another left image is visible separately by the aid of a stripe grid pattern in front of the screen;
- The position-specific optimal stereoscopic view is processed by an inserted adaption coder in realtime;
- The correct or wanted three-dimensional view of an object can be head tracked processed by a graphic computer observer-position dependently in realtime;
- The processed stereoscopic views can be presented in a panoramic manner on three TFT-screens arranged side by side.
A modified arrangement of displays is shown in fig.1 for medical applications: The observer-adaptive autostereoscopic view is presented on two screens while at the same time the third screen on the left side is used to show any wanted cutting (e.g. through flesh or bones). The choice of the cut position and direction is preferably done by a 3D-mouse.
The 3D-Panorama-Monitor has got interfaces to be connected with a graphic computer running 3D-SW, a PC being supplemented by a special graphic board, or directly to video recorder as well as to stereo camera e.g. on an endoscope.
(Quelle: Prospekt Hessischer Hochschulen, CeBIT'98, Hannover, 19.03. bis 25.03.1998)