DE102012004831A1 - Computerimplementiertes Verfahren zum gleichzeitigen Darstellen eines Datensatzes und Navigieren in demselben mittels einer Vielzahl von Computern mit Bildschirmen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum gleichzeitigen Darstellen eines Datensatzes und Navigieren in demselben, mittels einer Vielzahl von Computern mit Bildschirmen wobei – mindestens zwei Computer mit je einem Bildschirm vorgesehen sind, – die Computer über ein Netzwerk verbunden sind, wobei – auf dem ersten Computer ein Anwendungsprogramm läuft, mittels welchem ein Nutzer auf dem ersten Computer den Datensatz darstellen und in diesem Navigieren kann, sowie den Datensatz modifizieren kann, – auf einem zweiten Computer ein Anwendungsprogramm läuft, mittels welchem ein Nutzer auf dem zweiten Computer den Datensatz darstellen und in diesem Navigieren kann, wobei unmittelbar sobald der Datensatz auf dem ersten Computer modifiziert wurde, auf dem zweiten Computer der modifizierte Datensatz in Echtzeit dargestellt und in diesem navigiert werden kann, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Darstellung des Datensatzes und die Navigation in demselben auf dem ersten Computer unabhängig von der Darstellung des Datensatzes und der Navigation in demselben auf dem zweiten Computer erfolgt. Dies ermöglicht in einer Arbeitsgruppe ein gemeinschaftliches verteiltes Arbeiten in Echtzeit an einem einheitlichen Datensatz.

Description

• Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum gleichzeitigen Darstellen eines Datensatzes und Navigieren in demselben mittels einer Vielzahl von Computern mit Bildschirmen.
• Die gemeinsame Verwendung eines Datensatzes durch mehrere Benutzer gleichzeitig erfolgt bislang mit gewissen Einschränkungen. Beispielsweise können zwei Netzwerkteilnehmer gleichzeitig auf ein gemeinsames Word Dokument zugreifen. Dabei kann jeder Teilnehmer sich frei im Dokument bewegen, das Dokument verändern oder Anmerkungen einfügen. Jedoch sieht ein Teilnehmer nicht in Echtzeit die gerade vorgenommenen Überarbeitungen/Anmerkungen im Text. Wenn beide Teilnehmer den modifizierten Text abspeichern wollen, entstehen zwei Versionen oder es wird nur eine der beiden Versionen gespeichert. Eine Teamarbeit erfolgt daher in der Regel so, dass zuerst der eine Teilnehmer das Dokument bearbeitet und speichert und sodann der zweite Teilnehmer das soeben gespeicherte Dokument bearbeitet. Eine zeitnahe Teamarbeit, die ähnlich einem schnellen und spontanen Gedankenaustausch verläuft, ist so nicht möglich.
• Mittels des Programms Teamviewer ist es möglich, dass zwei Netzwerkteilnehmer auf ein und denselben Desktop eines Rechners gleichzeitig zugreifen. Ein dort geöffnetes Word Dokument kann gleichermaßen von beiden Teilnehmern modifiziert werden, wobei beide Teilnehmer sofort und unmittelbar die Änderungen angezeigt erhalten. Diese Situation entspricht sinngemäß einem Computer, an dessen Tastatur zwei Nutzer gleichzeitig bedienen. Es ist nicht möglich, dass ein Teilnehmer in einem Kapitel Änderungen vornimmt und gleichzeitig der andere Teilnehmer ein anderes Kapitel liest. Eine zeitnahe Teamarbeit mit spontanen Gedankenaustausch ist somit möglich, allerdings können sich die Teilnehmer nicht unabhängig voneinander im Dokument bewegen.
• Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren zum gleichzeitigen Darstellen eines Datensatzes und Navigieren in demselben mittels einer Vielzahl von Computern mit Bildschirmen bereitzustellen, welches bessere gemeinsame Bearbeitungsmöglichkeiten bei größerer Bewegungsfreiheit für jeden Teilnehmer bietet.
• Diese Aufgabe wird gelöst mit einem computerimplementierten Verfahren mit den Schritten gemäß Hauptanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren dient dem gleichzeitigen Darstellen eines Datensatzes und das Navigieren in demselben auf einer Vielzahl von Computern mit Bildschirmen. Es sollen also mehrere Nutzer in die Lage versetzt werden, gleichzeitig den selben Datensatz zu sehen und sich in diesem zu bewegen. Die Art der Darstellung eines Datensatzes kommt auf den Inhalt und Zweck des Datensatzes an. Im einfachsten Fall handelt es sich um die Anzeige der Daten, wie sie sind, zum Beispiel in Binär („01101010”), Hex („4D”) oder Ascii („M”), beispielsweise mittels eines HEX-Editors, Hex-Viewers oder Text-Editors bzw. -Viewers. Dabei erfolgt das Navigieren in den Datensatz durch seitenweises, zeilenweises und/oder stufenloses Blättern im angezeigten Datensatz beziehungsweise Zoomen in demselben. Das Darstellen des Datensatzes kann auch eine weitreichende Interpretation desselben durch das jeweilige Anwendungsprogramm erfordern, insbesondere wenn es sich um komplexe Datensätze handelt, wie z. B. HTML-Dokumente, Grafiken, Videos, Officedokumente, CAD, 3-D Daten. In diesem Fall muss das Anwendungsprogramm in der Lage sein, die Daten so zu interpretieren, dass dem Benutzer ein geeignetes Objekt angezeigt wird, zum Beispiel eine Webseite, ein Foto, ein Film, ein Word Dokument oder ein 3-D Objekt. Das Anwendungsprogramm muss ferner in der Lage sein, ein in Navigieren zu ermöglichen, also dem Benutzer das Bewegen im Objekt zu erlauben, zum Beispiel durch Blättern, Zoomen, Verschieben, Drehen, etc. Die Darstellung des Datensatzes im Sinn der Erfindung erfordert also eine an den Zweck des Datensatzes angepasste geeignete Darstellung desselben auf dem Computer. Das Navigieren im Datensatz im Sinn der Erfindung umfasst zwingend die Möglichkeit, die Ansicht der Darstellung des Datensatzes zu verändern. Anwendungsprogramme im Sinn der Erfindung sind solche Programme, mit denen die oben genannte Darstellung und Navigation möglich ist. Dies sind insbesondere Anwendungsprogramme mit Funktionalitäten aus dem Office-Bereich (ähnlich Word, Excel, Powerpoint) sowie Programme zur Bereitstellung einer virtuellen 3-D-Umgebung (ähnlich CAD, Game-Engines). Je nachdem, ob der Datensatz manipuliert, das heißt verändert werden soll, kommen reine Viewer (zum Beispiel HTML Browser, Word Viewer, ACAD-Viewer) oder Editoren (zum Beispiel HTML Editor, Word für Windows, ACAD) zum Einsatz. Zur Darstellung des Datensatzes muss jeder der mindestens zwei Computer mit je einem Bildschirm versehen sein. Die Erfindung bezieht sich daher ausdrücklich auf visualisierte Datensätze, also solche die auf dem Bildschirm angezeigt werden müssen, damit sie dem Benutzer einen Nutzen bringen können. Ein Bildschirm im Sinn der Erfindung ist wie jedes Gerät, welches eine Visualisierung des Datensatzes ermöglicht, also Beamer, 3-D Monitore, Videobrillen, etc.
• Ferner ist es zwingend notwendig, dass die Computer derart miteinander verbunden sind, dass sie gemeinsam auf den Datensatz zugreifen können, üblicherweise über ein Netzwerk.
• Sowohl auf dem ersten Computer als auch dem zweiten Computer läuft eines der oben beschriebenen Anwendungsprogramme, mittels welchen die jeweiligen Benutzer auf dem ersten bzw. zweiten Computer den Datensatz darstellen und in diesem Navigieren können. Beide Benutzer können also denselben Datensatz sehen und sich in diesem bewegen, z. B. durch Blättern/Scrollen im Text oder Zoomen/Wechseln der Ansicht eines virtuellen 3-D Objekts. Diese Funktionalität entspricht der eines Viewers/Browsers.
• Zumindest auf einem der Computer, hier auf den ersten Computer, vermag das Anwendungsprogramm allerdings auch, dass der Benutzer den Datensatz modifizieren kann. Das Anwendungsprogramm hat also neben der Funktionalität eines Viewers auch die eines Editors. Der dargestellte Datensatz kann verändert werden, z. B. durch Überarbeiten des dargestellten Textes oder Verändern der Oberfläche oder Gestalt eines 3-D-Objekts. Ein Datensatz umfasst dabei auch die Gesamtheit aller Daten, die mit der Darstellung des Datensatzes verbunden sind. Zum Beispiel kann ein Word Dokument auch nicht-eingebettete externe Grafiken aufweisen, welche aber dennoch manipulierbar sind. In diesem Fall gehören also zum Datensatz sowohl die Textdatei, als auch die damit verbundene Grafikdatei. Analog kann ein analoges 3-D-Objekt mit Anmerkungen, zum Beispiel in Form eines Textes, Word Dokuments, Audiodatei, etc. versehen werden, zum Beispiel um einer verteilten Arbeitsgruppe in Echtzeit Anmerkungen zu einer bestimmten Stelle des 3-D-Objekts zu ermöglichen bzw. zur Verfügung zu steilen. So kann ein archäologischer Knochenfund in seiner virtuellen 3-D-Ansicht mit Markierungen versehen werden, welche mit Originalfotos des Fundorts, Vergleichsobjekten oder Rekonstruktionsvorschlägen verknüpft ist. Ein Mitglied der Arbeitsgruppe kann nun Details an der virtuellen Ansicht verändern und/oder die Markierungen hinzufügen beziehungsweise die mit den Markierungen vorknüpften Dateien verändern. Beide Änderungen sind für andere Mitglieder der Arbeitsgruppe unmittelbar erkennbar.
• Auf den anderen Computern beziehungsweise auf dem zweiten Computer läuft ebenfalls ein Anwendungsprogramm, mittels welchem ein Nutzer auf dem zweiten Computer den Datensatz darstellen und in diesem Navigieren kann. Unmittelbar sobald der Datensatz auf dem ersten Computer modifiziert wurde, kann auf dem zweiten Computer der modifizierte Datensatz in Echtzeit dargestellt und in diesem navigiert werden. Eine solche Funktion ist grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, zum Beispiel bei dem Programm Toamviewer, mittels welchem mehrere an verschiedenen Orten verteilte Benutzer auf dem gleichen Desktop zugreifen können. Allerdings können sich die Benutzer nicht unabhängig auf dem Desktop bewegen.
• Erfindungsgemäß ist daher als Besonderheit vorgesehen, dass die Darstellung des Datensatzes und die Navigation in demselben auf dem ersten Computer unabhängig von der Navigation auf dem zweiten Computer erfolgt. Dies ermöglicht in einer Arbeitsgruppe ein gemeinschaftliches verteiltes Arbeiten in Echtzeit an einem einheitlichen Datensatz. Zur Realisierung der Erfindung ist es ausreichend, dass ein erster Benutzer den Datensatz sehen, in diesem navigieren und diesen modifizieren kann, und ein zweiter Benutzer den Datensatz lediglich sehen und in diesem navigieren kann. Natürlich ist es auch möglich, das ebenfalls der zweite Benutzer den Datensatz modifizieren kann, gegebenenfalls in einem zuvor festgelegten Umfang.
• Vorzugsweise kann zuvor festgelegt werden, ob und in welchem Umfang die Modifikationen der Datensatzes auf dem ersten Computer oder auf weiteren Computer modifiziert werden darf, derart dass nur Modifikationen im zuvor festgelegten Umfang auf dem ersten Computer vorgenommen werden können. In der Praxis ist es wünschenswert, dass die Nutzer gleiche oder unterschiedliche Rechte zum Modifizieren haben. Bezogen auf den oben angesprochenen archäologischen Fund kann es also Nutzer, z. B. Archäologen, geben, in die unmittelbar in die Objekte eingreifen können, zum Beispiel durch Verändern der Form bzw. Oberfläche des virtuellen Fundes. Ferner kann es eine Benutzergruppe, z. B. beratende Mediziner, geben, die den Fund, z. B. ein menschlicher Knochen, lediglich mit Anmerkungen versehen können, zum Beispiel durch Anfügen einer Audio-, Video-, Text- oder Grafikdatei. Schließlich kann es eine Benutzergruppe, z. B. die interessierte Öffentlichkeit, geben, die lediglich die virtuelle Ansicht betrachten und sich in dieser bewegen können.
• Vorzugsweise können unterschiedliche Benutzer festgelegt werden, welche nicht unmittelbar in Echtzeit an den Modifikationen teilhaben, oder nur in bestimmten Umfang die Modifikationen auf ihrem Rechner dargestellt erhalten. Dazu wird vorzugsweise zuvor festgelegt wird, ob und in welchem Umfang die Modifikationen des Datensatzes auf dem zweiten Computer dargestellt werden sollen. Bezogen auf den virtuellen Knochenfund in 3-D Ansicht kann zum Beispiel die Benutzergruppe der Mediziner lediglich die an bestimmte Stellen des virtuellen Knochens angefügten Anmerkungen dargestellt erhalten, nicht jedoch die durch die Benutzergruppe der Archäologen unmittelbar vorgenommenen Veränderungen an dem virtuellen Knochen, welche nur einen vorübergehenden Zwischenstand wiedergeben würden. Auf dem zweiten Computer werden daher vorzugsweise nur die zuvor festgelegten Modifikationen dargestellt.
• Vorzugsweise ist ein Computer vorgesehen, auf welchem zentral für alle weiteren Computer festgelegt werden kann, welcher Computer in welchem Umfang Modifikationen am Datensatz darstellen kann und/oder in welchem Umfang Modifikationen vornehmen kann. Es existiert also eine zentrale Stelle, die darüber entscheidet, welcher Nutzer welche Merkmale dargestellt erhält beziehungsweise modifizieren darf. Der Begriff Computer ist hier funktionell auszulegen und umfasst jede Vorrichtung, die die oben beschriebene Vergabe der Rechte ermöglicht. Es muss sich nicht um einen separaten Computer handeln; vielmehr kann diese Funktionalität auch von einem der oben beschriebenen Computer, zum Beispiel dem ersten oder zweiten Computer, übernommen werden.
• Wie das oben beschriebene Beispiel der Ansicht und Bearbeitung des virtuellen Knochens nahelegt, bietet das erfindungsgemäße Verfahren dort besondere Vorteile, wenn eine räumlich verteilte Arbeitsgruppe gemeinsam an der Erschaffung, Analyse, Rekonstruktion oder Design von komplexen dreidimensionalen Objekten gleichzeitig, das heißt in Echtzeit arbeiten. Daher repräsentiert vorzugsweise der Datensatz ein virtuelles 3-D Objekt.
• Das virtuelle 3-D-Objekt kann auf jede Art erzeugt werden, zum Beispiel durch Sculpting, mathematische Formeln oder 3-D Zeichen- bzw. Grafikprogramme, z. B. CAD. Die Erfindung kommt insbesondere dort zum Einsatz, wo diese virtuellen 3-D-Objekte der Erschaffung, Analyse, Rekonstruktion oder Design realer Objekte dienen. Daher ist es eine Eigenschaften der von der Erfindung genutzten virtuellen 3-D-Objekte, dass diese Dimensionen, zum Beispiel in Millimeter aufweisen, also ein Maßsystem der realen Welt beinhalten. Dies ermöglicht die Verwendung des dem virtuellen 3-D-Objekt zugeordneten Datensatzes zur Schaffung eines realen Gegenstandes, zum Beispiel durch CNC- oder Rapid_Prototyping Verfahren. Dies unterscheidet das erfindungsgemäße Verfahren zum Beispiel vom der 3-D Spielentwicklung, bei der die virtuellen Objekte keinerlei Maßsystem der realen Welt beinhalten. Bevorzugt ist allerdings, dass der Datensatz durch Scannen eines realen Objektes, insbesondere mittels medizinischer bildgebender Verfahren, erzeugt wird. Dies ermöglicht die Erschaffung, Analyse, Rekonstruktion oder Design eines realen Objekts unter Verwendung des gescanten virtuellen Objekts. Bezogen auf den beispielhaft genannten archäologischen Knochenfund bedeutet „Erschaffung”, das die Arbeitsgruppe an den eingescanten virtuellen Knochen weitere virtuelle Elemente anfügt bzw. modifiziert, zum Beispiel Sehnen, Muskeln oder benachbarter Knochen. „Analyse” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in der Arbeitsgruppe der virtuelle Knochen besprochen wird, zum Beispiel durch nachfolgend näher erläutertes Anheften weiterer Dateien. „Rekonstruktion” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass fehlerhafte Stellen des virtuellen Knochens, beispielsweise verursacht durch Scanfehler oder Beschädigung des Fundstücks ergänzt werden. „Design” bedeutet schließlich, dass am virtuellen Objekt unter optisch-ästhetischen oder technischen Gesichtspunkten die Arbeitsgruppe Veränderungen vornimmt.
• Modifikationen am virtuellen 3-D-Objekt können die Gestalt des Objektes selbst betreffen, aber auch, wie in einer bevorzugten Ausführungsform, durch virtuelles Anheften weiterer Dateien an vom Benutzer bestimmte Stellen des virtuellen 3-D-Objekts im virtuellen 3-D-Raum erfolgen. Darunter ist zu verstehen, dass die virtuellen Objekte an bestimmten Stellen mit Dateien versehen werden. Dies kann man sich so ähnlich vorstellen, wie Notizzettel, die mit Stecknadeln an einer bestimmten Stelle eines Objekts befestigt werden. Diese Notizzettel enthalten dabei informationen, die diese bestimmte Stelle des Objekt betreffen. Dabei verwendet man naturgemäß vorzugsweise als weitere Dateien auf weit verbreitete Standardformate zurück, in die somit in der Regel allen Nutzern zugänglich sind. Vorzugsweise handelt es sich um Standardformate für Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Präsentationen, Sprache, Bild, Zeichnung, Grafik oder Video vorliegen. Je nach Art der zu lösenden Aufgabe werden damit Datenformate bereitgestellt, die von den Nutzern Zweck entsprechend besonders leicht zu bedienen sind.
• Wenn, wie bei einer vorteilhaften Ausgestaltung das Anwendungsprogramm eine Game Engine und/oder Grafik Engine aufweist, welche eine 3D Darstellung des bzw. Navigation im virtuellen 3-D-Objekt in einem virtuellen 3-D Raum auf dem Bildschirm des Computers ermöglicht, kann auf bewährte, weit entwickelte, leistungsfähige und erprobte Programme Bereich der Computerspiele zurückgegriffen werden.
• Die Steuerung erfolgt üblicherweise mit den geläufigen Eingabe mit den Tastatur, Maus, Joystick, Stift. Eine besonders leichte, intuitive Steuerung der Navigation, z. B. Bewegung am virtuellen Objekt beziehungsweise des virtuellen Objekts, Zoom, Drehen, etc. kann vorzugsweise über Mittel dem Computer verbundenen Bewegungssensoren am Körper, zum Beispiel an den Armen bzw. Händen erfolgen. Derartige Systeme werden von Microsoft unter der Bezeichnung Kinect angeboten. Die Steuerung kann als relativ oder ergänzend auch per auf dem Computer ablaufender Stimmerkennung erfolgen
• Vorzugsweise umfasste das erfindungsgemäße Verfahren auch den Schritt des interaktiven Positionierens für alle 3D-Formate auf einer 2D-Ebene. Die Verschiebung des 3D-Modells ist also auf die senkrecht zueinander stehenden Richtungen „senkrecht”, „waagerecht” und „vertikal” beschränkt.
• Vorzugsweise wird der Datensatz des virtuellen 3-D-Objekt durch Import von steuerbaren/markierbaren CT/MRT-Sequenzen, insbesondere im Dicom-Format realisiert.
• Vorzugsweise ist ein Imagekatalogimport vorgesehen, welcher steuerbar (z. B. „Durchblättern”) und markierbar ist. Geeignete Image Formate sind insbesondere jpg, bmp, Powerpoint. Alternativ oder ergänzend ist ein PDF-Katalog-Import vorgesehen, welcher steuerbar (z. B. „Durchblättern”) und markierbar ist. Ferner alternativ oder ergänzend ist ein Videosequenzen-Import möglich, der ebenfalls steuerbar und markierbar ist.
• Vorzugsweise wird FBX als 3D-Format für das virtuelle 3-D-Objekt eingesetzt.

Claims (6)

1. Computerimplementiertes Verfahren zum gleichzeitigen Darstellen eines Datensatzes und Navigieren in demselben, mittels einer Vielzahl von Computer mit Bildschirmen, wobei – mindestens zwei Computer mit je einem Bildschirm vorgesehen sind, – die Computer über ein Netzwerk verbunden sind, wobei – auf dem ersten Computer ein Anwendungsprogramm läuft, mittels welchem ein Nutzer auf dem ersten Computer den Datensatz darstellen und in diesem Navigieren kann, sowie den Datensatz modifizieren kann, – auf einem zweiten Computer ein Anwendungsprogramm läuft, mittels welchem ein Nutzer auf dem zweiten Computer den Datensatz darstellen und in diesem Navigieren kann, wobei unmittelbar sobald der Datensatz auf dem ersten Computer modifiziert wurde, auf dem zweiten Computer der modifizierte Datensatz in Echtzeit dargestellt und in diesem navigiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellung des Datensatzes und die Navigation in demselben auf dem ersten Computer unabhängig von der Darstellung des Datensatzes und der Navigation in demselben auf dem zweiten Computer erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zuvor festgelegt wird, ob und in welchem Umfang die Modifikationen der Datensatzes auf dem ersten Computer oder auf weiteren Computern modifiziert werden darf, derart dass nur Modifikationen im zuvor festgelegten Umfang auf dem ersten Computer oder auf weiteren Computern vorgenommen werden können.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zuvor festgelegt wird, ob und in welchem Umfang die Modifikationen des Datensatzes auf dem zweiten Computer dargestellt werden sollen, derart dass nur die Modifikationen im zuvor festgelegten Umfang auf dem zweiten Computer dargestellt werden
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ein Computer vorgesehen ist, auf welchem zentral für alle weiteren Computer festgelegt werden kann, welcher Computer in welchem Umfang Modifikationen am Datensatz darstellen kann und/oder in welchem Umfang Modifikationen vornehmen kann.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, der Datensatz ein virtuelles 3-D Objekt repräsentiert, welches durch Scannen, insbesondere mittels medizinischer bildgebender Verfahren, erzeugt wurde, wobei vorzugsweise Modifikationen am virtuellen 3-D-Objekt auch durch virtuelles Anheften weiterer Dateien an vom Benutzer bestimmte Stellen des virtuellen 3-D-Objekts im virtuellen 3-D-Raum erfolgen können, wobei insbesondere vorzugsweise die weiteren Dateien in einem Standardformat für Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Präsentationen, Sprache, Bild, Zeichnung, Grafik oder Video vorliegen.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, das Anwendungsprogramm eine Game Engine und/oder Grafik Engine aufweist, welche eine 3D Darstellung des bzw. Navigation im virtuellen 3-D-Objekt in einem virtuellen 3-D Raum auf dem Bildschirm des Computers ermöglicht.