Att synliggöra det väsentliga

Transkript

1 Att synliggöra det väsentliga Professor Anders Ynnerman och hans grupp forskar inom visualisering och datorgrafik, i gränslandet mellan datavetenskap och beräkningsteknik. Visualisering utnyttjar den mänskliga hjärnans enorma kapacitet för att se sammanhang och mening i ett bildmaterial. Då användaren kan interagera med bilderna i realtid blir det möjligt att förstå innehållet i stora och komplexa bildbanker. Ynnerman och hans forskargrupp har utvecklat nya metoder för att bearbeta stora bildvolymer i digital form så att de även går att hantera i en vanlig pc. Det ger möjlighet att snabbt behandla och förändra komplexa bilder på skärm. Genom ett brett kontaktnät har pristagaren kunnat sprida dessa tillämpningar till olika områden. En användning som rönt stor internationell uppmärksamhet är virtuella obduktioner där helkroppsdata för första gången kunnat visas i realtid på en standarddator. Andra medicinska tillämpningar i framtiden är virtuella operationer i tre dimensioner där läkaren kan öva kirurgiska ingrepp innan de görs i verkligheten. Fler tillämpningar finns inom astrofysik, astronomi, meteorologi och kemi. Ynnerman har utvecklat denna teknik så att man även kan känna på bilder (sk haptik) och även återge rörelser och virtuellt ta på t ex ett slående hjärta. Den huvudsakliga inriktningen på forskningsarbetet är följande. Volymrendering av stora datamängder Presentation av stora bildbanker Presentation i virtuell verklighet Forskningsarbetet är främst inriktat på praktiska tillämpningar. Utvecklingen har kommit längst inom det medicinska området, men även andra områden står nu inför en kommersiell introduktion. Forskningslab för folket I det moderna forskningslabbet, NVIS (Norrköpings visualiserings- och interaktionsstudio), som startades av Ynnerman, sker ett givande samarbete mellan universitetets institutioner i Linköping. NVIS är en av Nordens ledande forskningsmiljöer inom visualisering och datorgrafik. Här arbetar man med datorgrafik och VR-teknik och kombinerar forskning med utbildning och produktion. I laboratoriet finns också den senaste utrustningen för datografik och VR. Arbetet vid NVIS har även bidragit till etablerandet av flera företag. Ett exempel är Sciss AB, som i samarbete med NVIS och Hayden-planetariet i New York utvecklar mjukvara för astronomisk visualisering för planetarier. NVIS-laboratoriet är öppet för besökare som kan komma för att uppleva den nya tekniken och lära om de senaste forskningsrönen. 1

2 Unik metod förenklar bildhantering hög upplösning Användaren av bilden avgör vad som är av särskilt intresse i materialet. Dessa delar ges hög upplösning. Med blockinterpolering kan övergångarna mellan de olika upplösningarna göras mjuka, utan att dataomfånget därför ökar. Bildmaterialet delas upp i block som lagras i flera upplösningar. låg upplösning Områden som är av mindre intresse återges med lägre upplösning. Detta sparar datakraft och gör att även stora bildbanker kan behandlas i en ordinär pc. bild med varierande upplösning. Bilderna delas in i små block, stora som sockerbitar i förhållande till en människokropp. Varje block anpassas till hur bilden ska användas. Vissa delar av bilden kan ges hög upplösning medan kringliggande delar kan återges mindre tydligt. Det här sker i tre plan så att man även kan förstärka vissa områden på ett bestämt djup. Bilddata kan därmed minskas med upp till 30 gånger utan märkbar försämring. 2

3 Virtuella studier av människokroppen En patient, eller som här, ett trafikoffer skannas in i en datortomograf. De tusentals bilderna kan sedan lagras och behandlas så att olika delar av kroppen och dess organ framhävs beroende av vad man vill studera. Enskilda delar kan fritt zoomas in med valfri upplösning. En stor fördel är att bilden kan visas i originalupplösning utan förvrängning eller förlust. Tekniken används bl a när ett kirurgiskt ingrepp övas eller när det exakta läget av en tumör ska beräknas. Nästa steg är att även kunna visa rörelser hos organ t ex ett slående hjärta och känna på blodflödet med haptikteknik. Bilderna visar en avliden person som har obduceras utan fysiska ingrepp. Med den metod som utvecklats på Ynnermans avdelning kan datamängden minska från 7 Gb till omkring 0,2 Gb och därmed bli hanterbar i en vanlig PC. Olika detaljer i materialet kan framhävas och betraktas från olika håll. Skalle Nacke Höger ben Vänster fot 3

4 Pressinformation Haptiskt verktyg gör bilden verklig Haptik kallas den teknik där man virtuellt kan vidröra olika objekt och känna deras motstånd mot formförändringar och genomträngning. Forskargruppen har utvecklat metoder som gör det möjligt att skapa motstånd även i volymer och inte bara för ytor. Man kan t ex känna på ett slående hjärta och även känna hur blodet flödar genom hjärtats kammare. Den nya tekniken som inkluderar känsel kan användas för visualisering av komplexa sammanhang där många olika data måste analyseras samtidigt. Ett projekt är en virtuell vindtunnel, ett annat är en visualisering där man med det haptiska instrumentet kan känna kraftfälten i en molekyl. Den tredimensionella bilden speglas i en glasskiva där man även ser instrumentet för att känna på bilden med. Mekaniskt motstånd kan vid beröring och inträngning åskådliggöras på ett mycket realistiskt sätt. En rörlig avbildning av ett slående hjärta där man kan känna hur blodet flödar genom hjärtats kammare. Här kan man ta på kraftfältet i en molekyl. 4

5 Flygledning med 3D-teknik I denna experimentmiljö för beslutsstöd skall operatören, i detta fall en flygledare, kunna följa händelser i tre dimensioner. Systemet är förprogrammerat att varna när flygplan närmar sig otillåtna positioner och risk för kollision uppstår. Utifrån hur människans sinnen fungerar är det menat att framtida flygledare skall få en annan överblick och ett bättre bildstöd som avlastar och ger möjlighet att koncentrera sig på speciella situationer som kräver deras direkta medverkan. Presentationen kan kompletteras med ytterligare information som väderdata och alternativa flygvägar. 5