Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der virtuelle Graue Star

18.03.2019

Das Computergraphik-Team der TU Wien simuliert Augenkrankheiten am Computer. Damit können gesunde Menschen besser verstehen, welche Probleme Grauer Star mit sich bringt.

Wenn man mit einer VR-Brille computergenerierte virtuelle Welten erkundet, wünscht man sich normalerweise die bestmögliche Graphik. Gestochen scharf soll das Bild sein, mit gutem Kontrast und perfekter Ausleuchtung.


Durch die Lichtquelle ist das Notausgangsschild für Menschen mit Grauem Star schwer zu erkennen.

TU Wien


Blick in die Küche mit Grauem Star: Das Bild wird unscharf, die Lichtquellen führen zu unangenehmen Streuungseffekten.

TU Wien

Aber manchmal ist genau das Gegenteil viel interessanter: An der TU Wien wurde untersucht, wie man Augenkrankheiten virtuell simulieren kann. So können sich gesunde Menschen mit einer Virtual-Reality Brille ein Bild davon machen, wie eine bestimmte Umgebung aussieht, wenn man unter Grauem Star leidet.

So kann man beispielsweise herausfinden, wie man Beleuchtungskörper anpassen muss, um unangenehme Blendeffekte zu vermeiden oder wo Wegweiser für Notausgänge positioniert werden müssen, damit sie auch von sehbeeinträchtigten Menschen noch gut erkannt werden.

Linsentrübung für die VR-Brille
Der Graue Star ist eine der häufigsten Augenerkrankungen. Es kommt dabei zu einer Trübung der Linse, und das kann unterschiedliche Probleme mit sich bringen: Die Sehschärfe nimmt ab, die Kontrastwahrnehmung verschlechtert sich, das Licht wird von der Trübung im Auge gestreut.

Nachdem die Linse nicht unbedingt gleichmäßig trüb wird, können unterschiedliche Bereiche des Sichtfelds unterschiedlich betroffen sein.
„Für gesunde Menschen ist es schwierig, sich vorzustellen, wie die Welt für jemanden mit Grauem Star aussieht“, sagt Dipl.-Ing. Katharina Krösl vom Computergraphik-Team am Institut für Visual Computing & Human-Centered Technology an der TU Wien.

„Wir haben nun Möglichkeiten entwickelt, die Auswirkungen dieser Krankheit zu simulieren.“ Wenn man beispielsweise ein neues Gebäude plant oder ein Beleuchtungssystem designt, kann man nun mit einer VR-Brille ausprobieren, ob man sich auch mit Augenproblemen in dieser Umgebung zurechtfinden kann.

Sehschärfe, Kontrast und Blendeffekte
Um optimale Ergebnisse zu erzielen wurden die Virtual-Reality-Brillen mit Eyetrackern ausgestattet, die jede Veränderung der Blickrichtung registrieren. So kann man auch Sehstörungen simulieren, die ungleichmäßig auftreten, etwa eine Trübung in der Mitte des Gesichtsfelds.

„Das Bild, das von der Virtual-Reality-Brille angezeigt wird, kann man in Echtzeit anpassen, um dem Seherlebnis mit Grauem Star möglichst nahe zu kommen“, sagt Prof. Michael Wimmer, der Leiter der Rendering and Modeling Group des Forschungsbereichs Computergraphik der TU Wien, „Man kann das Bild leicht verschwimmen lassen, den Kontrast oder auch die Farbgebung verändern.“

„Wichtig ist auch die Simulation von Blendeffekten“, erklärt Katharina Krösl. „Besonders, wenn man helle Lichtquellen im Blickfeld hat, kann es passieren, dass das Licht von den Trübungen im Auge gestreut wird, sodass ein heller, diffuser Schein entsteht, der sehr störend sein kann.“ Ein Beleuchtungssystem, das für gesunde Augen völlig normal aussieht, kann für Menschen mit Grauem Star unangenehm sein und das Erkennen bestimmter Objekte unmöglich machen.

In Zusammenarbeit mit der Augenärztin Dr. Sonja Karst von der MedUni Wien wurden die verschiedenen Parameter des simulierten Grauen Stars angepasst. So konnte man Versuchspersonen mit einer genau definierten virtuellen Sehbeeinträchtigung ausstatten und sie unterschiedliche Aufgaben lösen lassen. Man ermittelte etwa die maximale Distanz, in der man mit Grauem Star noch Hinweisschilder erkennen kann (etwa Notausgangs-Wegweiser), oder ließ die Testpersonen unterschiedliche Lichtverhältnisse in einer simulierten Küche beurteilen.

„Für die Forschung ist unsere Methode ein sehr hilfreiches Instrument“, sagt Katharina Krösl. „Es gab bisher kaum praxisnahe Studien dieser Art, weil es sehr schwer ist, ausreichend viele Versuchspersonen mit genau den richtigen Arten von Grauem Star für solche Untersuchungen zu gewinnen. Wenn wir nun aber eine Möglichkeit haben, jeden beliebigen Menschen per VR-Brille mit dieser Sehbehinderung auszustatten, wird die Sache viel einfacher.“

Die VR-Simulation des Grauen Stars wird nun auf der Konferenz IEEEVR2019 in Osaka (Japan) präsentiert. „Wir planen noch weitere Verbesserungen, etwa indem wir mit Personen zusammenarbeiten, die an Grauem Star litten und kürzlich operiert wurden“, sagt Katharina Krösl. „Aber jetzt schon ist unser System ein sehr aussagekräftiges Modell für alle, die Grauen Star besser verstehen wollen.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Katharina Krösl
Institut für Visual Computing and Human-Centered Technology
Technische Universität Wien
Favoritenstraße 9, 1040 Wien
T: +43-1-58801-18683
katharina.kroesl@tuwien.ac.at

Prof. Michael Wimmer
Institut für Visual Computing and Human-Centered Technology
Technische Universität Wien
Favoritenstraße 9, 1040 Wien
T: +43-1-58801-18687
michael.e193.wimmer@tuwien.ac.at

Weitere Informationen:

https://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2019/grauerstar

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Wissenschaftler beleuchten aktuellen Stand der Anwendung des Maschinenlernens bei Forschung an aktiven Materialien
27.02.2020 | Universität Leipzig

nachricht Plasmonen im atomaren Flachland
25.02.2020 | Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wiegende Halme auf der Handwerksmesse München

Talente-Sonderschau: Architekturstudenten der HTWK Leipzig zeigen filigrane Skulptur aus Strohhalmen – dahinter steckt eine Konstruktionsidee für organisch gekrümmte Fassaden

Swaying Straws (Wiegende Halme) heißt die Skulptur, die die zwei Architekturstudenten Fabian Eidner und Theodor Reinhardt von der Hochschule für Technik,...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten aktuellen Stand der Anwendung des Maschinenlernens bei Forschung an aktiven Materialien

Verfahren des Maschinenlernens haben durch die Verfügbarkeit von enormen Datenmengen in den vergangenen Jahren einen großen Zuwachs an Anwendungen in vielen Gebieten erfahren: vom Klassifizieren von Objekten, über die Analyse von Zeitreihen bis hin zur Kontrolle von Computerspielen und Fahrzeugen. In einem aktuellen Review in der Zeitschrift „Nature Machine Intelligence“ beleuchten Autoren der Universitäten Leipzig und Göteborg den aktuellen Stand der Anwendung und Anwendungsmöglichkeiten des Maschinenlernens im Bereich der Forschung an aktiven Materialien.

Als aktive Materialien bezeichnet man Systeme, die durch die Umwandlung von Energie angetrieben werden. Bestes Beispiel für aktive Materialien sind biologische...

Im Focus: Computersimulationen stellen bildlich dar, wie DNA erkannt wird, um Zellen in Stammzellen umzuwandeln

Forscher des Hubrecht-Instituts (KNAW - Niederlande) und des Max-Planck-Instituts in Münster haben entdeckt, wie ein essentielles Protein bei der Umwandlung von normalen adulten humanen Zellen in Stammzellen zur Aktivierung der genomischen DNA beiträgt. Ihre Ergebnisse werden im „Biophysical Journal“ veröffentlicht.

Die Identität einer Zelle wird dadurch bestimmt, ob die DNA zu einem beliebigen Zeitpunkt „gelesen“ oder „nicht gelesen“ wird. Die Signalisierung in der Zelle,...

Im Focus: Bayreuther Hochdruck-Forscher entdecken vielversprechendes Material für Informationstechnologien

Forscher der Universität Bayreuth haben ein ungewöhnliches Material entdeckt: Bei einer Abkühlung auf zwei Grad Celsius ändern sich seine Kristallstruktur und seine elektronischen Eigenschaften abrupt und signifikant. In diesem neuen Zustand lassen sich die Abstände zwischen Eisenatomen mithilfe von Lichtstrahlen gezielt verändern. Daraus ergeben sich hochinteressante Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Informationstechnologien. In der Zeitschrift „Angewandte Chemie – International Edition“ stellen die Wissenschaftler ihre Entdeckung vor. Die neuen Erkenntnisse sind aus einer engen Zusammenarbeit mit Partnereinrichtungen in Augsburg, Dresden, Hamburg und Moskau hervorgegangen.

Bei dem ungewöhnlichen Material handelt es sich um ein Eisenoxid mit der Zusammensetzung Fe₅O₆. In einem Hochdrucklabor des Bayerischen Geoinstituts (BGI),...

Im Focus: Von China an den Südpol: Mit vereinten Kräften dem Rätsel der Neutrinomassen auf der Spur

Studie von Mainzer Physikern zeigt: Experimente der nächsten Generation versprechen Antworten auf eine der aktuellsten Fragen der Neutrinophysik

Eine der spannendsten Herausforderungen der modernen Physik ist die Ordnung oder Hierarchie der Neutrinomassen. Eine aktuelle Studie, an der Physiker des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hate Speech bis KI: Online-Forscher_innen aus aller Welt treffen sich zur General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2020 | Veranstaltungen

CLIMATE2020 – Weltweite Online-Klimakonferenz vom 23. bis 30. März 2020

26.02.2020 | Veranstaltungen

Automatisierung im Dienst des Menschen

25.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Asteroid in eiserner Rüstung

28.02.2020 | Geowissenschaften

Hate Speech bis KI: Online-Forscher_innen aus aller Welt treffen sich zur General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2020 | Veranstaltungsnachrichten

UV-Licht gegen störenden Unterwasserbewuchs – Innovatives Antifouling-System des IOW jetzt reif für Serienproduktion

28.02.2020 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics