Design and development of a three dimensional augmented reality system aiming medical and engineering applications

Abstract

Üç boyutlu modelleme ve simülasyon yazılımlarının kullanımı, tıbbi uygulamalarda gün geçtikçe artmaktadır. Bu yazılımların sahip oldukları önemli özelliklerin başında üç boyutlu biyolojik doku ve materyal modellerinin incelenebilmesine, etkileşim kurulabilmesine, farklı yük bindirimleri altındaki davranışlarının üç boyutlu sanal bir ortam içerisinde gözlenebilmesine imkan tanımaları gelmektedir. Bu özelliklere ek olarak, sunulan grafiksel kullanıcı arayüzü, kişinin yazılım ile kolay bir şekilde iletişim kurmasina ve özelliklerine ulaşmasına izin vermektedir. Bu yazılım nitelikleri, sadece sağlık bilimlerinde değil farkli bilim alanlarinda çalışan tüm araştırmacılara görsel bir öğrenme imakanı ve dinamik süreçlerin fiziksel ve matematiksel nedenlerini anlama olanağı sunmaktadır. Bu nedenle, kullanıcının sanal, üç boyutlu bir ortam içerisinde bulunmasını sağlayacak; kullanıcının istediği anatomik modeli, üç boyutlu ortam içerisinde gerçek zamanlı olarak incelenmesine ve onunla etkileşim kurmasına izin verecek bir yazılım geliştirmek amaçlanmıştır. Geliştirilecek yazılımın belirtilen amaca ek olarak, modellerin materyal özelliklerine bağlı olarak farklı yük durumları altındaki tepkilerinin üç boyutlu sanal bir ortam içerisinde benzetimini gerçek zamanlı olarak yapabilmesi ve ayrıca gerekli donanımsal altyapının hazırlanması amaçlanmıştır._x000B_Geliştirilen sanal anatomi laboratuvarı kapsamında geliştirilen sanal gerçeklik, haptik etkileşim ve arttırılmış gerçeklik yazılım kodları tezle birlikte DVD ile sunulmuştur. Sırasıyla DEUVR.sln, Haptic_MassSpring_Test_GL.sln, VRWorld_Testler.sln Microsoft Visual Studio Solution File dosyalarından erişilebilirler. Detaylar için README_Directory_Structure.txt dosyasına bakınız. Three dimensional modeling and simulation software are becoming more widespread in medical applications. Enabling the user to view the 3D models of biological tissues and materials, to interact with the models with the ability to observe the reaction of the models to different force loading conditions in a virtual environment are the main properties of these kind of software. Moreover, the graphical user interface enables the user to easily interact with the software and access its properties. These software specifications give an opportunity to understand the physical and mathematical reasons of dynamical processes in addition to presenting a visual learning environment to the researchers in not only in medicine but also in different fields of science. Therefore, the development of software which will immerse the user into a virtual environment providing an opportunity to observe and to interact with the anatomical models is aimed. Additionally, the software will be able to simulate the responses of the models depending on different force loading conditions and material properties in real time. The development of the necessary hardware platform has also been aimed._x000B_All the software codes developed in the scope of the virtual reality, haptic rendering and augmented reality for anatomy laboratory application are in the DVD attached with the thesis and accessible via Microsoft Visual Studio Solution Files - DEUVR.sln, Haptic_MassSpring_Test_GL.sln, VRWorld_Testler.sln respectively. Refer to README_Directory_Structure.txt for details.