Unsichtbares im Computer sichtbar machen

IGD entwickelt Anwendungen in Medizin, Archäologie und Brandbekämpfung Eine vom Computer erzeugte Welt lässt aus Ruinen wieder Paläste entstehen, die sich sogar durchschreiten lassen. Ärzte können dank virtueller Welt und Schlüsselloch-Operationen in den Körper des Patienten gucken und Tunnelbrände lassen sich simulieren und visualisieren. Am Fraunhofer Institut für graphische Datenverarbeitung in Darmstadt (IGD) wird Unsichtbares sichtbar gemacht. Das Wissenschaftsjahr 2006 gehört der Informatik. Die Darmstädter Forscher haben ein Fernrohr konstruiert, mit dem sich – mit einer Art Spiegeltrick – eine Ruine in einen Neubau verwandelt. In Wirklichkeit sieht der Betrachter auf einen kleinen Monitor, der nur einen Teil der Realität durchlässt. Die historische Gebäudeansicht wird eingeblendet. Gerät etwas zwischen Betrachter und Objekt, fliegt der Zauber auf. Doch was so simpel wirkt, ist tatsächlich Hightech. Denn ein Computer erstellt aus einem detailgetreu digitalisierten Modell des historischen Vorbilds eine künstliche Bildebene. Wird das Fernrohr geschwenkt, passt sich die Perspektive in Echtzeit sofort an. Das Teleskop ist nur eines von 300 Projekten, die jährlich am IGD Darmstadt bearbeitet werden. Sie reichen von Sicherheitstechnik durch digitale Gesichtserfassung bis hin zum grafischen Nachbau historischer Monumente in 3D. Die Grube Messel in Darmstadt ist von oben betrachtet nur eine Ödnis. Sieht man die Gegend aber durch ein bestimmtes Fernrohr, klappen Bilder und Informationen automatisch auf, wenn man über eine Fundstelle streift. Mit einem Fernglas und dem Computer im Rucksack kann sich ein Besucher in einem präparierten Terrain bewegen. Wo genau er steht und in welche Richtung er blickt, erfasst ein satellitengestütztes Ortungssystem. Ein weiteres Anwendungsgebiet, um Unsichtbares sichtbar zu machen, ist die Medizin. Mit Endoskopie können Ärzte heute im Inneren eines praktisch ungeöffneten Körpers operieren. Sie werden dabei von Mini-Kameras und Lichtquellen geführt. Am IGD entstand eine Alternative zu bisherigen, eher zeitaufwändigen, Biopsie-Methoden. Bei der Computertomographie werden nicht nur die üblichen Organe aufgenommen, sondern auch vorher auf den Leib geklebte Markierungspunkte. Sie bleiben bis zur Operation auf dem Körper und werden dann eingelesen. So erfasst das System die Lage des Patienten und gleicht sie mit den Markern auf den Tomographiebildern ab. Eine Brille mit Leuchtpunkten verrät die Blickrichtung des Operateurs. Der Computer errechnet ein virtuelles Abbild des Geschehens im Patientenkörper und projiziert das auf ein halbdurchlässiges Display. Das ermöglicht dem Operateur, gleichzeitig auf und in den Körper zu sehen. Auch im Verkehr bemüht man sich darum, Unsichtbares sichtbar zu machen. Bei Tunnelbränden suchen die Rettungskräfte immer nach dem Brandherd. Sie wollen außerdem wissen, wie sich die Flammen ausbreiten und die Luftschächte die Rauchentstehung beeinflussen. Die Software des IGD kann Notfallübungen für jeden einzelnen Tunnel und jedes denkbare Szenario durchführen. Baupläne, Abluftsystem und die verwendeten Werkstoffe wurden zuvor detailgetreu im Computer digitalisiert. Aus den Daten errechnet das System, wie es am Einsatzort aussähe, wenn es wirklich zu solch einem Unfall käme. Es zeigt auch, welche Faktoren den Brandverlauf bestimmen. Die Software berechnet, wie sich Feuer und Rauch verhalten, welche Temperaturen herrschen und wo Giftstoffe entstehen. Feuerwehrleute können so ein Gefühl dafür entwickeln, bei welchen Anzeichen im Ernstfall Atem- oder Sichtschutz gefordert ist. Auch Tunnelbetreiber erfahren durch das System schon in der Planungsphase, ob Sprinkleranlagen oder Notfallschächte im Ernstfall die gewünschte Wirkung erzielen.