Generierung von Impulsmedien und deren Bewertung durch die computergestützte Sehschulung

Diplomverteidigung Generierung von Impulsmedien und deren Bewertung durch die computergestützte Sehschulung Dresden, 16.04.2009 Matthias Dodt

Amblyopie • Sehschwäche • Häufigste Ursache: Strabismus • Neuronale Synchronisation fehlerhaft • Training durch Stimulationsmuster Quelle: [Roe94] Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Aufgabenstellung • Theoretische Analyse relevanter Eigenschaften von Stimulationsmustern • Entwurf eines webbasierten Therapiesystems für Ärzte und Patienten • Kombination der Stimulationsmuster mit Flashanwendungen • Verwaltungssoftware für Therapien • Durchführung von Sehtests am Client • Entwurf einer aufmerksamkeitsbindenden Beispielanwendung Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Analyse von Stimulationsmustern Patient BB Patient SB • Merkmale der Amblyopie: • Störung der low–level Mechanismen • Sehschärfe, temporale Instabilität, Lokalisierungsfehler • Unabhängig von: • Psychischen Faktoren • Lichtadaption • Therapierung: • Minimalokklusion • Sinusoidalgitter • Festlegung der Gitterparameter beruht auf Einschätzung des Therapeuten Quelle: [Temp08] Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Analyse von Impulsmustern • Welche dieser Aspekte sind relevant für die Amblyopie? Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Modell der Sinneskanäle D.H.Kelly [Kel79] • Reaktion auf bewegte niederfrequente Reizung • Gewichtungsfunktion für Frequenzen • Campbell, Blakemore 1985 [CBl85] • Reaktion auf niederfrequente Reizung • Fourier - Frequenzanalyse Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Analyse von Impulsmustern • Prototypische Umsetzung in Matlab • Darstellung des Fourierleistungsspektrums • Anwendung verschiedener vorverarbeitender Schritte (Rotation, Fensterfunktionen) • Problem der Periodizität Log - Powerspektrum Spektrum mit Barletfilter Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Analyse von Impulsmustern • Gewichtung der Fourierspektren mit Hilfe der Kellyfunktion • Verschiedene Visualisierungshilfen (Kontrastspreizung, Logarithmierung, etc.) Driftgeschwindigkeit 9 cpd Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Ergebnisse der Analyse • Artefakte in den Spektren der Sinusoidalgitter • Verbesserung des Algorithmus Bisher verwendete Muster Neuer Algorithmus Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Ergebnisse der Analyse • 2. Idee Mehrfachstimulation • 3. Sehtests zur Bewertung der Gitter Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Bewertung der Wirksamkeit von Impulsmustern • Sehtest: • Welche Optotypen eignen sich? • Kontrastsensitivität • Visus (Sehschärfe) • - Zusätzlich jeweils bei Bewegung der Optotype • - Meridionale Amblyopie (Orientierungsabhängigkeit) • Problematik: • Kalibrierung: • Bildschirm/Grafikkarte: • Farbtreue, Blickwinkel, Auflösung / dotpitch, Leuchtkraft • Weitere Faktoren: • Umgebungslicht, etc. Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Bildschirmkalibrierung • Kalibrierung von Helligkeit (Schwarzpunkt) und Kontrast (Weißpunkt) • Kalibrierung von Gamma Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Sehtest • DIN EN ISO 8596 und 8597/ DIN 58220 • Landoltringe als Sehschärfenzeichen • Pro Visusstufe weniger als 2/5 bzw. 4/10 falsche Antworten • Vorgeschlagen wird eine Stufenweise Erhöhung um den Faktor 10*sqrt(10) • Bestimmung des Schwellwertes • Jan Rimbach, 1999 [Rim99] • Meridionale Amblyopie • Basis für Sehtest Quelle: [DrW02] Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Entwurf eines Therapiesystems • Zielstellung: • Standortübergreifende Betreuung von Patienten und Ärzten • Verteilung der Therapiesoftware über das Web • Durchführung von Sehtests im Heimbetrieb • Anbindung von Flash-Anwendungen, flexible Basistechnologie Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Webbasierte Realisierung • Konzeptionierung: • Auswahl möglicher Realisierungen (C++ Bibliothek vorhanden) • Flash Anwendung • Video Streaming • Director Anwendung • Java mit JFlashPlayer • Aufstellen von Kriterien (Leistungsfähigkeit, Sicherheit, Flexibilität,…) • Bewertung • Auswahl einer Clienttechnologie • Auswahl einer Servertechnologie Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Arbeitsschritte • Konzipierung der Kommunikationsabläufe • Berücksichtigung von Nachrichtenverlusten, Ausfällen • Entwurf eines Dienstes zur Verarbeitung von Anfragen • Entwurf einer serverseitigenDatenbank • Bereitstellung von Interfaces für den Zugriff auf die Daten durch Ärzte und Patienten • Implementierung des Clients Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Therapiesystem - Ergebnis Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Zusammenspiel der Komponenten Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Webbasierte Umsetzung • Beispielanwendung: • Spielidee: Navigieren eines Autos zum Levelausgang in vorgegebener Zeit • Verschiedene Elemente: Schalter, Kisten, Fahrstühle, Schleudern, etc. • Basierend auf Physik – Engine APEngine (nach ActionScript 2 portiert) Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Zusammenfassung • Theoretische Analyse • Implementierung eines Analysewerkzeugs in MatLab • Ergebnis: • Verbesserung des Algorithmus zur Darstellung der Stimulationsmuster • Implementierung von parallel laufenden Stimuli • Sehtest (Kontrast, Visus, meridional) • Konzeptionierung und Implementierung einer webbasierten Therapieplattform • Evaluierung von Basistechnologien • Entwurf einer Datenbank • Implementierung eines Serverdienstes • Implementierung eines Clients auf C++/Shockwave Basis • Implementierung eines Sehtests nach ISO-Norm • Implementierung eines Verwaltungsbackends in Flex • Implementierung einer Aufmerksamkeitsbindung in ActionScript2 Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Ausblick • Analysetool • Einfluss von Farben? • Verarbeitung von Bildfolgen • Therapieplattform • Integration des Clients in den Browser • Verschlüsselung der Kommunikation • Usability des Backends verbessern • Vergleich der Sehtestdaten, Datamining • Sehtest nach Maximum Likelihood Ansatz Diplomverteidigung, Matthias Dodt

Quellen Diplomverteidigung, Matthias Dodt

….vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Die Diskussion ist hiermit eröffnet…

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