EP2059068A1

EP2059068A1 - Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung einer Hörvorrichtung an einem Kopf und entsprechende Grafikvorrichtung

Info

Publication number: EP2059068A1
Application number: EP08164382A
Authority: EP
Inventors: Andreas Kiepfer; Wee Haw Koo
Original assignee: Siemens Medical Instruments Pte Ltd
Current assignee: Sivantos Pte Ltd
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: DE102007053832A1; DK2059068T3; US20090123001A1; EP2059068B1; US8249261B2

Abstract

Die Wahl einer Hörvorrichtung und insbesondere eines Hörgeräts soll für einen Nutzer erleichtert werden. Dazu wird ein Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung einer Hörvorrichtung an einem Kopf eines Nutzers vorgeschlagen. Zunächst wird hierzu ein 3D-Modell der Hörvorrichtung als virtuelle Hörvorrichtung (20') bereitgestellt und ein 3D-Modell des Kopfes (16') des Nutzers oder eines Teils davon als virtueller Kopf gewonnen. Die virtuelle Hörvorrichtung wird anschließend an dem virtuellen Kopf (16') ausgerichtet, so dass der virtuelle Kopf (16') mit der eingepassten virtuellen Hörvorrichtung (20') grafisch dreidimensional dargestellt werden kann. Damit lassen sich insbesondere unterschiedliche Typen und Farben von Hörvorrichtungen in einer Animation am Kopf des Nutzers präsentieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung einer Hörvorrichtung an einem Kopf eines Nutzers. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Grafikvorrichtung zur Darstellung einer Hörvorrichtung. Unter dem Begriff "Hörvorrichtung" wird hier jedes am oder im Ohr tragbare, schallausgebende Gerät, insbesondere ein Hörgerät, ein Headset, Kopfhörer und dergleichen, verstanden.
Hörgeräte sind tragbare Hörvorrichtungen, die zur Versorgung von Schwerhörenden dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen, werden unterschiedliche Bauformen von Hörgeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO), Hörgerät mit externem Hörer (RIC: receiver in the canal) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO), z.B. auch Concha-Hörgeräte oder Kanal-Hörgeräte (ITE, CIC), bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder im Gehörgang getragen. Darüber hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen, implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder elektrisch.
Hörgeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein Schallempfänger, z. B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z. B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Dieser prinzipielle Aufbau ist in FIG 1 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 1 zum Tragen hinter dem Ohr sind ein oder mehrere Mikrofone 2 zur Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 3, die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 1 integriert ist, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen Lautsprecher bzw. Hörer 4 übertragen, der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell des Geräteträgers übertragen. Die Stromversorgung des Hörgeräts und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5.
Bei der Auswahl und der Anpassung von Hörgeräten spielen subjektive, ästhetische Eindrücke eine wesentliche Rolle. Vielfach verfügen Akustiker daher über Demonstrationsgeräte, die der Hörgeschädigte probeweise anlegen kann. Dies gilt insbesondere für HdO-Geräte, welche hinter das Ohr gehängt werden können. In der Regel ist aber der Fall auszuschließen, dass der Akustiker ein Demonstrationsgerät mit genau der gewünschten Farbe, der gewünschten Form eines geeigneten Ohrpassstücks usw. anbieten kann. Bei IdO-Geräten ist das Problem noch größer, denn der Nutzer wird kein Demonstrationsgerät zur Verfügung gestellt bekommen können, das in seinen Gehörgang passt und die erforderliche Leistung bringt. Daher wird sich der Nutzer ein neues Gerät nicht an seinem Kopf vorstellen können.
Zur optischen Demonstration eines Hörgeräts im getragenen Zustand ist man bislang auf eine Anpasssoftware angewiesen, bei der ein Foto einer Dame zu sehen ist, die ein vorgegebenes Hörgerät in einer Standardfarbe trägt. Dieses Bild soll dem Hörgeschädigten helfen, sich das Hörgerät an sich selbst vorzustellen. Dies gelingt jedoch nur in wenigen Fällen.
Aus der Druckschrift EP 1 246 506 A1 ist ein CAD/CAM-System zum Entwerfen eines Hörgeräts bekannt. Von dem Gehörgang eines Nutzers wird die Kontur bestimmt und daraus ein 3D- Computermodell erzeugt. Mit Hilfe einer oder mehrerer Datenbanken wird das Modell vervollständigt. Schließlich wird aus dem vervollständigten Modell eine Hörgeräteschale gefertigt.
Weiterhin offenbart die Druckschrift US 2003/0123026 A1 ein Anpasssystem für Brillen. Von dem Nutzer wird eine photographische Aufnahme genommen. Mit Hilfe eines Datenbankarchivs wird daraus dann ein 3D-Modell des Gesichts des Nutzers erstellt. Eine 3D-Repräsentation einer Brille wird in das 3D-Modell des Gesichts eingepasst, und das Ergebnis wird grafisch dargestellt.
Die weiteren Druckschriften US 5 056 204 , US 2004/0165740 A1 und US 2005/0088435 A1 offenbaren ebenfalls Systeme zum Erstellen von 3D-Abbildungen eines Gehörgangs sowie Herstellungsverfahren zum Herstellen von Otoplastiken aus diesen 3D-Bildern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen potentiellen Nutzer einer Hörvorrichtung bei der Auswahl eines Geräts hinsichtlich ästhetischer Aspekte zu unterstützen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Darstellung einer Hörvorrichtung an einem Kopf eines Nutzers durch Bereitstellen eines 3D-Modells der Hörvorrichtung als virtuelle Hörvorrichtung, Gewinnen eines 3D-Modells des Kopfs des Nutzers oder eines Teils davon als virtuellen Kopf, Ausrichten der virtuellen Hörvorrichtung an dem virtuellen Kopf und grafisches Darstellen des virtuellen Kopfs mit der eingepassten virtuellen Hörvorrichtung.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt eine Grafikvorrichtung zur Darstellung einer Hörvorrichtung an einem Kopf eines Nutzers umfassend eine Speichereinrichtung zum Bereitstellen eines 3D-Modells der Hörvorrichtung als virtuelle Hörvorrichtung, eine Optikeinrichtung zum Gewinnen eines 3D-Modells des Kopfs des Nutzers oder eines Teils davon als virtuellen Kopf, eine Recheneinrichtung zum Ausrichten der virtuellen Hörvorrichtung an dem virtuellen Kopf und eine Grafikeinrichtung zum grafischen Darstellen des virtuellen Kopfs mit der eingepassten virtuellen Hörvorrichtung.
In vorteilhafter Weise ist es so möglich, ein noch nicht hergestelltes, virtuelles Hörgerät oder eine entsprechende andere Hörvorrichtung direkt am "Nutzer" zu präsentieren. Insbesondere kann so beispielsweise dem Hörgeschädigten ein neues Hörgerät während des Verkaufsgesprächs optisch dargeboten werden. Mit anderen Worten, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Grafikvorrichtung ist es möglich, dem Nutzer ein Bild bzw. ein Spiegelbild von ihm inklusive einem neuen Hörgerät zu zeigen bzw. an die Hand zu geben, denn der Akustiker wird das konkret passende Gerät sicherlich nicht als Demonstrationsgerät zur Verfügung haben.
Vorzugsweise wird der virtuelle Kopf aus digitalen Daten eines Standardkopfs und mindestens einer digitalen Fotografie des Kopfs des Nutzers oder des Teils davon gewonnen. Insbesondere kann dabei der Standardkopf aus mehreren Standardköpfen ausgewählt werden. Damit ist der Rechenaufwand zum Erstellen einer dreidimensionalen virtuellen Kopfs wesentlich reduziert.
Vorteilhafterweise wird nun der virtuelle Kopf mit Hilfe einer Skelettanimation aus dem Standardkopf erzeugt. Diese Skelettanimation trägt nochmals wesentlich zur Reduktion des Rechenaufwands bei.
Darüber hinaus ist es für das Gestalten des virtuellen Kopfs günstig, mit Hilfe einer Bilderkennung die Form und/oder die Lage einer vorgegebenen Stelle der Fotografie zu ermitteln. So können beispielsweise das Kinn und die Wangenknochen automatisch erkannt und der Standardkopf entsprechend der Fotografie automatisch verändert werden.
Die virtuelle Hörvorrichtung kann beispielsweise aus einer Datenbank mit mehreren derartigen Hörvorrichtungen bereitgestellt werden. Damit kann ohne Rechenaufwand eine Vorauswahl oder eine endgültige Wahl der Hörvorrichtung getroffen werden.
Bei der Anpassung beispielsweise von IdO-Hörgeräten ist es von Vorteil, wenn die entsprechende virtuelle Hörvorrichtung durch Scannen des Gehörgangs des Nutzers mit anschließender 3D-Modellbildung gewonnen wird. Damit kann insbesondere ein Eindruck gewonnen werden, wie weit das Hörgerät in den Gehörgang gesteckt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

FIG 1: den prinzipiellen Aufbau eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik;
FIG 2: eine Skizze der Situation bei einem Akustiker mit 3D-Darstellung eines Kopfs;
FIG 3: einen vergrößerten Ausschnitt aus FIG 2;
FIG 4: eine Skizze zur fotografischen Aufnahme eines Ohrbereichs eines Nutzers;
FIG 5: eine Bildschirmansicht eines Ohrbereichs mit virtuellem Hörgerät von der Seite;
FIG 6: die dreidimensionale Ohransicht mit virtuellem Hörgerät von vorne und
FIG 7: die dreidimensionale Ohransicht mit virtuellem Hörgerät von hinten.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
In FIG 2 ist eine Situation dargestellt, in der ein Hörgeschädigter 10 einen Akustiker 11 aufsucht, um sich ein Hörgerät anpassen zu lassen. Um dem Hörgeschädigten eine möglichst reale Vorstellung des neuen bzw. zukünftigen Hörgeräts zu verschaffen, erstellt der Akustiker 11 vom Kopf des Hörgeschädigten 10 ein virtuelles 3D-Abbild. Hierzu benötigt der Akustiker für mindestens drei 2D-Aufnahmen bzw. -Fotografien des Kopfes. Für die Aufnahmen genügen handelsübliche Webcams oder auch Digicams. Zur Schaffung eines 3D-Modells des Kopfs bedient man sich günstigerweise einer Datenbank mit Standardköpfen, aus denen dann ein naturgetreues Abbild des Kopfs des Hörgeschädigten 10 erzeugt werden kann. Es ist dann nur noch notwendig, einen möglichst passenden Standardkopf auszusuchen und die markanten Partien des Kopfs entsprechend den Fotografien abzuändern. Hierzu kann beispielsweise eine Bilderkennung dienen, die auf den Fotos die Ohren, die Augen, die Augenbrauen, die Lippen, die Nase oder die Wangenknochen erkennt. Anhand dieser Erkennung können dann die entsprechenden Partien des Standardkopfs in Form und Lage abgeändert werden. Hierzu ist es wiederum günstig, die bekannte Technologie der Skelettanimation (Skeletal Animation) zu verwenden, denn Veränderungen lassen sich mit weniger Rechenaufwand anhand einfacher Skelett- oder Gerüstdarstellungen durchführen. Darauf basierend lässt sich dann das endgültige 3D-Modell des Kopfes synthetisieren, was mit ebenfalls bekannten Technologien (Morphing) möglich ist.
Ein 3D-Modell des einzusetzenden Hörgeräts steht beispielsweise für HdO-Hörgeräte in Form von CAD-Daten in einer Datenbank zur Verfügung. Im Falle von IdO-Hörgeräten können auch Scan-Daten oder die Daten von vorgefertigten IdO-Schalen als Grundlage für das jeweilige 3D-Modell dienen.
Nun stehen zwei 3D-Modelle, das des Kopfes und das des Hörgeräts, zur Verfügung, die es ineinander zu fügen gilt, um den virtuellen Raum zu erstellen. Für diesen Schritt wird ein so genannter "Alignmentalgorithmus" eingesetzt, mit dem das Hörgerät, der Schlauch, der RIC bzw. der Hörer exakt hinter oder in das Ohr gepasst wird. Dabei werden die beiden 3D-Modelle ineinandergefügt, so dass letztlich ein 3D-Modell des virtuellen Kopfes des Hörgeschädigten 10 zusammen mit einem gewählten Hörgerät zur Verfügung steht. Aus diesem 3D-Modell lässt sich schließlich auf einem Bildschirm 12 eines Anpassgeräts, auf dem eine Anpasssoftware läuft, ein Abbild 13 gemäß FIG 2 erzeugen.
In FIG 3 ist ein Ausschnitt des Abbilds 13 vergrößert dargestellt. Es zeigt also nicht nur den virtuellen Kopf 14', sondern auch das virtuelle Hörgerät 15'. Beide, sowohl der Kopf 14' als auch das Hörgerät 15' liegen als dreidimensionaler Datensatz vor, so dass das Abbild 13 entsprechend gedreht werden kann. Damit kann der Hörgeschädigte 10 seinen Kopf 14' mit dem angebrachten Hörgerät 15' virtuell aus unterschiedlichen Perspektiven betrachten. Dabei ist es einfach möglich, den Typ, die Farbe und die Größe des virtuellen Hörgeräts 15 zu verändern und zu präsentieren.
Die FIG 4 bis 7 zeigen eine etwas vereinfachte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird lediglich ein Ohrabschnitt 16 des Hörgeschädigten 10 zur Bildung des 3D-Modells eines Teils des Kopfes fotografiert bzw. aufgenommen. Im Rahmen des vorliegenden Dokuments wird auch dieser Kopfabschnitt als "virtueller Kopf" bezeichnet. Um die Aufnahme zu gewinnen, wird beispielsweise eine Webcam oder Videokamera 17 auf dem Bildschirm 18 eines PC installiert, welcher als Anpassgerät dient.
FIG 5 zeigt nun ein Bild, das mit Hilfe einer Anpasssoftware (FSW: Fitting Software) auf dem Bildschirm 18 dargestellt werden kann. In einem Bildabschnitt 19 ist ein 3D-Video als virtueller Kopfabschnitt 16' mit einem virtuellen Hörgerät 20' dargestellt. Es ist dort auch zu erkennen, wie der virtuelle Hörerschlauch 21' des virtuellen HdO-Hörgeräts 20' um die virtuelle Ohrmuschel 22' geführt ist und in ein virtuelles Ohrpassstück 23' im Zentrum der virtuellen Ohrmuschel 22' mündet.
In FIG 5 ist der virtuelle Kopfabschnitt 16' von der Seite dargestellt. Es kann aber auch gemäß FIG 6 ein Anblick des virtuellen Ohrabschnitts 16' von vorne präsentiert werden. Ebenso lässt sich gemäß FIG 7 darstellen, wie das Hörgerät 20' im getragenen Zustand von hinten aussieht.
Die virtuellen Darstellungen können entweder als Einzelaufnahmen wie in den FIG 5 bis 7 oder im Rahmen eines bewegten Videofilms präsentiert werden. Dabei ist es - wie erwähnt - möglich, das Modell oder die Farbe des dargestellten Hörgeräts zu verändern. Insbesondere können so also auch HdO-, IdO- oder CIC-Hörgeräte virtuell präsentiert werden. Anhand dieser dreidimensionalen Darstellungen kann dann der Hörgeschädigte besser entscheiden, für welchen Hörgerätetyp bzw. welche Farbe er sich entscheidet. Damit steigt die Zufriedenheit beim Tragen des Hörgeräts zumindest im Hinblick auf das Erscheinungsbild.

Claims

Verfahren zur Darstellung einer Hörvorrichtung an einem Kopf eines Nutzers (10) gekennzeichnet durch
- Bereitstellen eines 3D-Modells der Hörvorrichtung als virtuelle Hörvorrichtung (15, 20'),

- Gewinnen eines 3D-Modells des Kopfs des Nutzers (10) oder eines Teils davon als virtuellen Kopf (14', 16'),

- Ausrichten der virtuellen Hörvorrichtung (15', 20') an dem virtuellen Kopf (16) und

- grafisches Darstellen des virtuellen Kopfs (14', 16') mit der eingepassten virtuellen Hörvorrichtung (15', 20').
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der virtuelle Kopf (14', 16') aus digitalen Daten eines Standardkopfs und mindestens einer digitalen Fotografie des Kopfs des Nutzers (10) oder eines Teils davon gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Standardkopf aus mehreren Standardköpfen ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der virtuelle Kopf (14', 16') mit Hilfe einer Skelettanimation aus dem Standardkopf erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei mit Hilfe einer Bilderkennung die Form und/oder Lage einer vorgegebenen Stelle der Fotografie ermittelt und für ein Gestalten des virtuellen Kopfs (14', 16') herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die virtuelle Hörvorrichtung aus einer Datenbank mit mehreren derartigen Hörvorrichtungen bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die virtuelle Hörvorrichtung durch Scannen des Gehörgangs des Nutzers (10) mit anschließender 3D-Modellbildung gewonnen wird.
Grafikvorrichtung zur Darstellung einer Hörvorrichtung an einem Kopf eines Nutzers (10) gekennzeichnet durch
- eine Speichereinrichtung zum Bereitstellen eines 3D-Modells der Hörvorrichtung als virtuelle Hörvorrichtung (15', 20'),

- eine Optikeinrichtung (17) zum Gewinnen eines 3D-Modells des Kopfs des Nutzers (10) oder eines Teils davon als virtuellen Kopf (14', 16'),

- eine Recheneinrichtung zum Ausrichten der virtuellen Hörvorrichtung (15', 20') an dem virtuellen Kopf (14', 16') und

- eine Grafikeinrichtung (18) zum grafischen Darstellen des virtuellen Kopfs (14', 16') mit der eingepassten virtuellen Hörvorrichtung (15', 20').
Grafikvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Optikeinrichtung (17) zum Erstellen einer digitalen Fotografie des Kopfs des Nutzers (10) oder des Teils davon ausgelegt ist, so dass der virtuelle Kopf (14', 16') aus digitalen Daten eines Standardkopfs und der digitalen Fotografie erstellbar ist.
Grafikvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Optikeinrichtung (17) einen Scanner aufweist, mit dem dreidimensionale Daten des Gehörgangs des Nutzers (10) für die Bildung der virtuellen Hörvorrichtung (15', 20') bereitstellbar sind.