Review of Machine Vision-Based Electronic Travel Aids

Visual impaired people have navigation and mobility problems on the road. Up to now, many approaches have been conducted to help them navigate around using different sensing techniques. This paper reviews several machine vision- based Electronic Travel Aids (ETAs) and compares them with those using other sensing techniques. The functionalities of machine vision-based ETAs are classified from low-level image processing such as detecting the road regions and obstacles to high-level functionalities such as recognizing the digital tags and texts. In addition, the characteristics of the ETA systems for blind people are particularly discussed

Computer vision-based clear path guidance for blind wheelchair users

We describe a system for guiding blind and visually impaired wheelchair users along a clear path that uses computer vision to sense the presence of obstacles or other terrain features and warn the user accordingly. Since multiple terrain features can be distributed anywhere on the ground, and their locations relative to a moving wheelchair are continually changing, it is challenging to communicate this wealth of spatial information in a way that is rapidly comprehensible to the user. The main contribution of our system is the development of a novel user interface that allows the user to interrogate the environment by sweeping a standard (unmodified) white cane back and forth: the system continuously tracks the cane location and sounds an alert if a terrain feature is detected in the direction the cane is pointing. Experiments are described demonstrating the feasibility of the approach

An Orientation & Mobility Aid for People with Visual Impairments

Orientierung&Mobilität (O&M) umfasst eine Reihe von Techniken für Menschen mit Sehschädigungen, die ihnen helfen, sich im Alltag zurechtzufinden. Dennoch benötigen sie einen umfangreichen und sehr aufwendigen Einzelunterricht mit O&M Lehrern, um diese Techniken in ihre täglichen Abläufe zu integrieren. Während einige dieser Techniken assistive Technologien benutzen, wie zum Beispiel den Blinden-Langstock, Points of Interest Datenbanken oder ein Kompass gestütztes Orientierungssystem, existiert eine unscheinbare Kommunikationslücke zwischen verfügbaren Hilfsmitteln und Navigationssystemen. In den letzten Jahren sind mobile Rechensysteme, insbesondere Smartphones, allgegenwärtig geworden. Dies eröffnet modernen Techniken des maschinellen Sehens die Möglichkeit, den menschlichen Sehsinn bei Problemen im Alltag zu unterstützen, die durch ein nicht barrierefreies Design entstanden sind. Dennoch muss mit besonderer Sorgfalt vorgegangen werden, um dabei nicht mit den speziellen persönlichen Kompetenzen und antrainierten Verhaltensweisen zu kollidieren, oder schlimmstenfalls O&M Techniken sogar zu widersprechen. In dieser Dissertation identifizieren wir eine räumliche und systembedingte Lücke zwischen Orientierungshilfen und Navigationssystemen für Menschen mit Sehschädigung. Die räumliche Lücke existiert hauptsächlich, da assistive Orientierungshilfen, wie zum Beispiel der Blinden-Langstock, nur dabei helfen können, die Umgebung in einem limitierten Bereich wahrzunehmen, während Navigationsinformationen nur sehr weitläufig gehalten sind. Zusätzlich entsteht diese Lücke auch systembedingt zwischen diesen beiden Komponenten — der Blinden-Langstock kennt die Route nicht, während ein Navigationssystem nahegelegene Hindernisse oder O&M Techniken nicht weiter betrachtet. Daher schlagen wir verschiedene Ansätze zum Schließen dieser Lücke vor, um die Verbindung und Kommunikation zwischen Orientierungshilfen und Navigationsinformationen zu verbessern und betrachten das Problem dabei aus beiden Richtungen. Um nützliche relevante Informationen bereitzustellen, identifizieren wir zuerst die bedeutendsten Anforderungen an assistive Systeme und erstellen einige Schlüsselkonzepte, die wir bei unseren Algorithmen und Prototypen beachten. Existierende assistive Systeme zur Orientierung basieren hauptsächlich auf globalen Navigationssatellitensystemen. Wir versuchen, diese zu verbessern, indem wir einen auf Leitlinien basierenden Routing Algorithmus erstellen, der auf individuelle Bedürfnisse anpassbar ist und diese berücksichtigt. Generierte Routen sind zwar unmerklich länger, aber auch viel sicherer, gemäß den in Zusammenarbeit mit O&M Lehrern erstellten objektiven Kriterien. Außerdem verbessern wir die Verfügbarkeit von relevanten georeferenzierten Datenbanken, die für ein derartiges bedarfsgerechtes Routing benötigt werden. Zu diesem Zweck erstellen wir einen maschinellen Lernansatz, mit dem wir Zebrastreifen in Luftbildern erkennen, was auch über Ländergrenzen hinweg funktioniert, und verbessern dabei den Stand der Technik. Um den Nutzen von Mobilitätsassistenz durch maschinelles Sehen zu optimieren, erstellen wir O&M Techniken nachempfundene Ansätze, um die räumliche Wahrnehmung der unmittelbaren Umgebung zu erhöhen. Zuerst betrachten wir dazu die verfügbare Freifläche und informieren auch über mögliche Hindernisse. Weiterhin erstellen wir einen neuartigen Ansatz, um die verfügbaren Leitlinien zu erkennen und genau zu lokalisieren, und erzeugen virtuelle Leitlinien, welche Unterbrechungen überbrücken und bereits frühzeitig Informationen über die nächste Leitlinie bereitstellen. Abschließend verbessern wir die Zugänglichkeit von Fußgängerübergängen, insbesondere Zebrastreifen und Fußgängerampeln, mit einem Deep Learning Ansatz. Um zu analysieren, ob unsere erstellten Ansätze und Algorithmen einen tatsächlichen Mehrwert für Menschen mit Sehschädigung erzeugen, vollziehen wir ein kleines Wizard-of-Oz-Experiment zu unserem bedarfsgerechten Routing — mit einem sehr ermutigendem Ergebnis. Weiterhin führen wir eine umfangreichere Studie mit verschiedenen Komponenten und dem Fokus auf Fußgängerübergänge durch. Obwohl unsere statistischen Auswertungen nur eine geringfügige Verbesserung aufzeigen, beeinflußt durch technische Probleme mit dem ersten Prototypen und einer zu geringen Eingewöhnungszeit der Probanden an das System, bekommen wir viel versprechende Kommentare von fast allen Studienteilnehmern. Dies zeigt, daß wir bereits einen wichtigen ersten Schritt zum Schließen der identifizierten Lücke geleistet haben und Orientierung&Mobilität für Menschen mit Sehschädigung damit verbessern konnten

Effort reduction and collision avoidance for powered wheelchairs : SCAD assistive mobility system

The new research described in this dissertation created systems and methods to assist wheelchair users and provide them with new realistic and interesting driving opportunities. The work also created and applied novel effort reduction and collision avoidance systems and some new electronic interactive devices. A Scanning Collision Avoidance Device (SCAD) was created that attached to standard powered wheelchairs to help prevent children from driving into things. Initially, mechanical bumpers were used but they made many wheelchairs unwieldy, so a novel system that rotated a single ultra-sonic transducer was created. The SCAD provided wheelchair guidance and assisted with steering. Optical side object detectors were included to cover blind spots and also assist with doorway navigation. A steering lockout mode was also included for training, which stopped the wheelchair from driving towards a detected object. Some drivers did not have sufficient manual dexterity to operate a reverse control. A reverse turn manoeuvring mode was added that applied a sequential reverse and turn function, enabling a driver to escape from a confined situation by operating a single turn control. A new generation of Proportional SCAD was created that operated with proportional control inputs rather than switches and new systems were created to reduce veer, including effort reduction systems. New variable switches were created that provided variable speed control in place of standard digital switches and all that research reduced the number of control actions required by a driver. Finally, some new systems were created to motivate individuals to try new activities. These included a track guided train and an adventure playground that including new interactive systems. The research was initially inspired by the needs of young people at Chailey Heritage, the novel systems provided new and more autonomous driving opportunities for many powered wheelchair users in less structured environments.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo