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Augmented Reality: Virtueller Zwilling unterstützt Therapien

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Autor: Jonas Völker

Augmented Reality: Virtueller Zwilling unterstützt Therapien

Kaiserslautern | Die Wissenschaftler aus Deutschland, Frankreich, England und der Schweiz entwickeln neue Verfahren, die Patienten spielerisch zur Kommunikation anregen – zunächst mit einem digitalen, dreidimensionalen Abbild des eigenen Ichs; einer Kombination aus Augmented Reality und Roboter. Autismus, Schizophrenie und manische Ängste sind trotz der fortschreitenden medizinischen Entwicklung nach wie vor aufwendig zu therapieren. Der erschwerte Umgang mit den Erkrankten führt zudem oft dazu, dass diese sich nur noch mehr isolieren.
Gerade im Bezug auf soziale Interaktionen könnte die Kombination aus Augmented Reality und Robotern in den nächsten Jahren zu einer deutlichen Steigerung der Lebensqualität von Menschen mit sozialen Störungen führen. Im europäischen Forschungsprojekt „AlterEgo“ arbeiten Informatiker und Mediziner gemeinsam an neuartigen Lehrmethoden für Personen mit sozialen Defiziten. Dabei soll durch den Einsatz Virtueller Realität und humanoider Roboter die Kommunikationsfähigkeit von Patienten trainiert und langfristig verbessert werden.
Im Zentrum steht auch die Frage nach der Relevanz von Ähnlichkeitsmerkmalen
Die Wissenschaftler aus Deutschland, Frankreich, England und der Schweiz entwickeln neue Verfahren, die Patienten spielerisch zur Kommunikation anregen – zunächst mit einem digitalen, dreidimensionalen Abbild des eigenen Ichs. Um dieses zu kreieren und zu manipulieren, muss der Körper der Patienten sehr genau erfasst werden. Am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern wurde eigens für AlterEgo ein 3D-Ganzkörperscanner für die Erstellung eines individuellen Avatars realisiert.
Der Scanner erfasst mit Hilfe von 44 Spiegelreflexkameras in Sekundenbruchteilen Bilder aus allen Perspektiven. Im Anschluss wird  ein virtuelles deformierbares Abbild der Person erstellt. Prof. Dr. Didier Stricker, Leiter des DFKI-Forschungsbereichs Erweiterte Realität: „Das Scanning-System mit der am DFKI entwickelten Software ermöglicht die Erstellung eines individuell animierbaren Modells einer Personinnerhalb kurzer Zeit.”

Virtueller_Zwilling Foschungsziel sind neuartigen Lehrmethoden für Personen mit sozialen Defiziten. Bild: DFKI.

Der damit erstellte virtuelle Zwilling wird dann spiegelverkehrt als Interaktionspartner auf einem Bildschirm dargestellt. Sensoren und Kameras erfassen die Bewegungen des Patienten und übertragen diese auf den Avatar auf dem Monitor. Die Patienten sollen beim Spiel mit ihrem Alter Ego zunächst sich selbst kennen lernen, um später – nach schrittweisen Verfremdungen ihres Spiegelbildes – auch andere Personen als Interaktionspartner zu akzeptieren.
An der Universitätsklinik in Montpellier/Frankreich laufen derzeit erste Feldtests mit dem System. Nach  Auswertung der Ergebnisse werden dann mögliche Interaktionsszenarien mit dem “iCub” untersucht, einem humanoiden Roboter aus dem RobotCub-Projekt. Ein Hauptaugenmerk der Wissenschaftler im Projekt liegt auf der Frage, wie relevant die Ähnlichkeit des Gegenübers mit den Patienten im Laufe der Therapie ist.
Benoît Bardy Professor für Bewegungswissenschaften und Direktor des EuroMov-Zentrums an der Universität Montpellier: „Die ersten Feldtests zeigen, dass eine schrittweise Anpassung der Mischung aus Ähnlich- und Unähnlichkeit erfolgreich in der Therapie ist. So lassen sich die sozialen Fähigkeiten der Patienten anfangs durch einen ihnen möglichst ähnlichen, mit der Zeit dann durch einen zunehmend verfremdeten Avatar am meisten verbessern. Ähnlichkeit ist demnach der Einstieg in die Verbesserung der Interaktionsfähigkeit. Wir arbeiten momentan an der endgültigen Auswertung, mit der wir hoffentlich diese Ergebnisse bestätigen können.“ Für die Kreation des Avatars sind das besondere Herausforderungen, dem die DFKI-Wissenschaftler mit einem in seinen Merkmalen flexiblen System begegnen.
Vielfältige neue Anwendungen für automatisiertes Körper-Scanning
Die zugrundeliegenden, neuartigen Scanning-Methoden bieten über die Anwendung in der Rehabilitation hinaus großes Potential in weiteren Bereichen. Die automatisierte Erstellung eines digitalen, dreidimensionalen und beweglichen Avatars lässt sich beispielsweise zur Übertragung von Personen in Filmproduktionen oder interaktiven Computerspielen oder zur virtuellen Anprobe von Kleidern in Online-Shops einsetzen. „Physikalische Merkmale wie die Gewichts- und Kraftverteilung, Körperhaltung  und die Abmessungen können sehr genau berechnet werden. Das ist ein großer Vorteil zu gängigen Standardmodellen“, so Prof. Stricker.
AlterEgo wird von der Europäischen Union Im Rahmen des Programms „ICT 2.9 Cognitive Sciences and Robotics“ gefördert und vom EuroMov Zentrums  der Universität Montpellier geleitet. Das Projekt läuft seit dem Frühjahr 2013 und wird während seiner dreijährigen Laufzeit mit 2,9 Millionen Euro gefördert. Außerdem sind Mathematiker der Universität Bristol (UK), Robotiker der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH), sowie Pflegekräfte, Psychologen und Psychiater der Universität Montpellier am Projekt beteiligt.

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