science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Optische padherkenning hoorbaar gemaakt

Beeldherkenning maakt het verloop van een pad hoorbaar op basis van variabele kleurverzadigingen. Krediet:Harald Kucharek

Studenten van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hebben een algoritme voor beeldherkenning ontwikkeld dat obstakels identificeert en vrije paden herkent. Op basis hiervan, het iXpoint softwarebedrijf heeft nu de Camassia smartphone app ontwikkeld als assistentiesysteem voor slechtzienden. Het genereert akoestische signalen die gebruikers in staat stellen het gewenste pad te volgen. Het is het eerste interactieve assistentiesysteem van dit type en werkt onafhankelijk van satellietnavigatie, een complex sensorsysteem, of elektronische kaarten.

De behoefte aan onafhankelijke mobiliteit stelt blinden en slechtzienden voor grote uitdagingen, ook in de 21e eeuw. Er bestaan ​​verschillende technologische benaderingen, maar de meeste getroffen mensen geven nog steeds de voorkeur aan gevestigde aids, zoals de witte stok of een blindengeleidehond. Een van de redenen is dat de beschikbare diensten vaak gebaseerd zijn op dure speciale hardware. Bovendien, veel uitvindingen komen nooit op de markt, omdat ze niet verder ontwikkeld zijn dan een bepaald experimenteel stadium. Het iXpoint-softwarebedrijf, in samenwerking met KIT, heeft een andere aanpak:ze hebben een assistentiesysteem voor blinden ontwikkeld dat gebruik maakt van de camera en bewegingssensoren van een commerciële smartphone. Hun app "Camassia" is beschikbaar om te downloaden en stelt gebruikers in staat om voetpaden akoestisch waar te nemen.

in 2015, de nieuwe navigatiemethode is oorspronkelijk ontwikkeld voor een robotvoertuig waarmee de studentengroep Kamaro Engineering e.V. van KIT nam deel aan een internationale wedstrijd voor autonome robots. "Het idee kwam voort uit een observatie die door iedereen gemakkelijk kan worden geverifieerd:wandelpaden hebben meestal een lagere kleurverzadiging dan hun omgeving, " zegt informaticastudent Michael Fürst, die destijds de robot genaamd Beteigeuze programmeerde. Met een beeldherkenningsalgoritme dat kleurinformatie van de ingebouwde camera omzet in bedieningscommando's, Beteigeuze volgde zelfstandig de testbaan. Het werkte zo betrouwbaar dat Kamaro de wedstrijd met een duidelijke voorsprong won. Dit succes stimuleerde het team om na te denken over andere toepassingen. De samenwerking met het softwarebedrijf iXpoint leidde vervolgens tot de automatische padvinder voor slechtzienden.

Het model Beteigeuze:Het robotvoertuig gebruikt dezelfde navigatiemethode als het assistentiesysteem Camassia; hier, op het Field Robot Event 2017. Credit:Christoph Breuner

De oplossing is vrij eenvoudig te gebruiken, zegt dr. Sebastian Ritterbusch, projectmanager van iXpoint, die de ontwikkeling van de app door het bedrijf coördineerde. "De gebruiker houdt de smartphone in looprichting en zodra de kleureigenschappen van het voetpad zijn verkregen, je kunt beginnen met lopen. Je hoeft de smartphone niet recht of rustig vast te houden." Elke seconde, het algoritme houdt rekening met 30 afzonderlijke afbeeldingen die worden gecorrigeerd met behulp van de bewegingssensor die in de smartphone is geïnstalleerd. Op een horizontale as voor de gebruiker, het algoritme berekent op betrouwbare wijze het gebied met de laagste kleurverzadiging en, Vandaar, de meest waarschijnlijke richting om een ​​voetpad te volgen. Met een maximale vertraging van een tiende van een seconde, deze informatie wordt dan akoestisch weergegeven. Als standaard, het assistentiesysteem gebruikt een schaal van 24 akoestische halftonen. Het verloop van het voetpad wordt aangegeven door middel van stereogeluid, geluidsintensiteit, en toonhoogte. Het type sonificatie, echter, kan worden aangepast aan de specifieke behoeften van de gebruiker. Als een optie, witte ruis of een tot de maximale richtingswaarschijnlijkheid gereduceerde akoestische weergave beschikbaar is.

De hoge bruikbaarheid en eenvoudige bediening van het Camassia hulpsysteem voor slechtzienden zijn ook te danken aan computerwetenschapper Gerhard Jaworek van het Studiecentrum voor Visueel Gehandicapten (SZS) van het KIT. Hij is blind en begeleidde de ontwikkeling vanaf het begin:"Ik heb er mede voor gezorgd dat het resulterende product ook echt nuttig is." Jaworek wijst erop dat de app zijn witte stick nooit zal vervangen, maar is een welkome aanvulling. Vooral, hij is blij met de interactieve toepasbaarheid op elke plek. Nutsvoorzieningen, hij kan ook zijpaden in het park gebruiken of zijn weg vinden in kamers binnen.

Krediet:Karlsruhe Instituut voor Technologie