89 research outputs found

    A Systematic Review of Urban Navigation Systems for Visually Impaired People

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    Blind and Visually impaired people (BVIP) face a range of practical difficulties when undertaking outdoor journeys as pedestrians. Over the past decade, a variety of assistive devices have been researched and developed to help BVIP navigate more safely and independently. In~addition, research in overlapping domains are addressing the problem of automatic environment interpretation using computer vision and machine learning, particularly deep learning, approaches. Our aim in this article is to present a comprehensive review of research directly in, or relevant to, assistive outdoor navigation for BVIP. We breakdown the navigation area into a series of navigation phases and tasks. We then use this structure for our systematic review of research, analysing articles, methods, datasets and current limitations by task. We also provide an overview of commercial and non-commercial navigation applications targeted at BVIP. Our review contributes to the body of knowledge by providing a comprehensive, structured analysis of work in the domain, including the state of the art, and guidance on future directions. It will support both researchers and other stakeholders in the domain to establish an informed view of research progress

    A technological innovation to safely aid in the spatial orientation of blind people in a complex urban environment

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    In the broader context of smart cities, to ensure mobility of people regardless of their physical or sensory condition becomes a complex and difficult challenge to be treated. All papers referenced in this work are presented as a solution to equip the blind people with devices and sensors (controlled by a computational system) with the ability to capture environmental structure data and somehow describe it to the understanding of the blind people. Our work explores another side of this problem: how the environment can transmit data about itself to safely-help guide blind orientation in this environment? In other words, from our view, the environment must report data on its structure as opposed to make the blind person try to extract these data from this environment. So, here we propose to use an intelligent semaphore system (traffic lights) to communicate with a mobile system carried by the blind person and by the coherent processing of the signals sent and received between the mobile device and the intelligent semaphore, to conduct the blind in the streets crossing the crosswalk safely

    Data Collection and Machine Learning Methods for Automated Pedestrian Facility Detection and Mensuration

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    Large-scale collection of pedestrian facility (crosswalks, sidewalks, etc.) presence data is vital to the success of efforts to improve pedestrian facility management, safety analysis, and road network planning. However, this kind of data is typically not available on a large scale due to the high labor and time costs that are the result of relying on manual data collection methods. Therefore, methods for automating this process using techniques such as machine learning are currently being explored by researchers. In our work, we mainly focus on machine learning methods for the detection of crosswalks and sidewalks from both aerial and street-view imagery. We test data from these two viewpoints individually and with an ensemble method that we refer to as our “dual-perspective prediction model”. In order to obtain this data, we developed a data collection pipeline that combines crowdsourced pedestrian facility location data with aerial and street-view imagery from Bing Maps. In addition to the Convolutional Neural Network used to perform pedestrian facility detection using this data, we also trained a segmentation network to measure the length and width of crosswalks from aerial images. In our tests with a dual-perspective image dataset that was heavily occluded in the aerial view but relatively clear in the street view, our dual-perspective prediction model was able to increase prediction accuracy, recall, and precision by 49%, 383%, and 15%, respectively (compared to using a single perspective model based on only aerial view images). In our tests with satellite imagery provided by the Mississippi Department of Transportation, we were able to achieve accuracies as high as 99.23%, 91.26%, and 93.7% for aerial crosswalk detection, aerial sidewalk detection, and aerial crosswalk mensuration, respectively. The final system that we developed packages all of our machine learning models into an easy-to-use system that enables users to process large batches of imagery or examine individual images in a directory using a graphical interface. Our data collection and filtering guidelines can also be used to guide future research in this area by establishing standards for data quality and labelling

    ASSISTIVE TECHNOLOGIES ON MOBILE DEVICES FOR PEOPLE WITH VISUAL IMPAIRMENTS

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    Spatial understanding and cognitive mapping are challenging tasks for people with visual impairments. The goal of this work is to leverage computer vision and spatial understanding techniques along with audio-haptic proprioceptive interaction paradigms for assisting people with visual impairments in spatial comprehension and memorization. Abstract space exploration in the field of assistive didactics is tackled through tactile exploration and audio feedback resulting in two solutions. The first one focuses on math learning in primary education while the second one focuses on function graph tactile exploration and sonification. In the field of spatial comprehension during way-finding for people with visual impairments, computer vision and spatial reasoning techniques are used for detecting visual cues such as zebra pedestrian crossings and for safely guiding the user with respect to the detected elements. Suitable interaction paradigms based on sonification and haptic feedback are designed to assist the user efficiently and quickly during the navigation

    An Orientation & Mobility Aid for People with Visual Impairments

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    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

    SLAM for Visually Impaired People: A Survey

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    In recent decades, several assistive technologies for visually impaired and blind (VIB) people have been developed to improve their ability to navigate independently and safely. At the same time, simultaneous localization and mapping (SLAM) techniques have become sufficiently robust and efficient to be adopted in the development of assistive technologies. In this paper, we first report the results of an anonymous survey conducted with VIB people to understand their experience and needs; we focus on digital assistive technologies that help them with indoor and outdoor navigation. Then, we present a literature review of assistive technologies based on SLAM. We discuss proposed approaches and indicate their pros and cons. We conclude by presenting future opportunities and challenges in this domain.Comment: 26 pages, 5 tables, 3 figure

    iFreephony: Minimalistic interface developed for the visually impaired and the elderly community in Bangladesh

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    Touchscreen-based phones can be challenging for people with visual impairment.These phones require special features to cater to their needs when it comes to a developing country’s perspective like Bangladesh.The interface needs to remain simple as well as it must support the required functionalities.It is often observed that touchscreen phones are not desirable for the user community in Bangladesh as it offers a complex set of functions.We have considered visually impaired personnel in terms of physical limitations and the community who falls in the older age limit as our target community.Our user study has confirmed that the visually impaired user community here asks for a simple and functional interface.We have designed, developed, and deployed a simple system ifreePhony that captures the minimalistic features.We have considered both the elderly and the visually impaired community in our user studies.It shows around 36% reduction in search time and around 57% increase in text typing compared to a traditional phone
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