CyARM-interactive device for environment recognition using a non-visual modality

金沢大学大学院自然科学研究科情報システムThe purpose of this research is to develop an interactive device for environment recognition, which uses senses other than vision. At present there is no interactive device with which a person who is visually handicapped can gain an intuitive impression of the external world. Our device, which we have named CyARM, has a mechanism that controls the motion of a visually impaired person\u27s arm according to information about distance gathered by an ultrasonic sensor. We refined the features of CyARM through experimentation. The user can identify not only the existence of an object, but also its form. © Springer-Verlag 2004

FutureBody: Design of perception using the human body

金沢大学理工研究域電子情報学系We created a new interactive design concept "FutureBody" that generates or augments new perceptions for users. The concept of FutureBody consists of two elements, "active searching" and "embodiment, " allowing users to search their environment actively and to emit indirect feedback to activate users\u27 embodiments. We believe this concept will form the basis for a new perception design methodology for people. Copyright 2011 ACM

音触感のユーザインタフェースデザイン

指導教員：岡本　

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

公共空間における視覚障害者の自立移動支援

早大学位記番号:新9136早稲田大

Ayuda técnica para la autonomía en el desplazamiento

The project developed in this thesis involves the design, implementation and evaluation of a new technical assistance aiming to ease the mobility of people with visual impairments. By using processing and sounds synthesis, the users can hear the sonification protocol (through bone conduction) informing them, after training, about the position and distance of the various obstacles that may be on their way, avoiding eventual accidents. In this project, surveys were conducted with experts in the field of rehabilitation, blindness and techniques of image processing and sound, which defined the user requirements that served as guideline for the design. The thesis consists of three self-contained blocks: (i) image processing, where 4 processing algorithms are proposed for stereo vision, (ii) sonification, which details the proposed sound transformation of visual information, and (iii) a final central chapter on integrating the above and sequentially evaluated in two versions or implementation modes (software and hardware). Both versions have been tested with both sighted and blind participants, obtaining qualitative and quantitative results, which define future improvements to the project. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------El proyecto desarrollado en la presente tesis doctoral consiste en el diseño, implementación y evaluación de una nueva ayuda técnica orientada a facilitar la movilidad de personas con discapacidad visual. El sistema propuesto consiste en un procesador de estereovisión y un sintetizador de sonidos, mediante los cuales, las usuarias y los usuarios pueden escuchar un código de sonidos mediante transmisión ósea que les informa, previo entrenamiento, de la posición y distancia de los distintos obstáculos que pueda haber en su camino, evitando accidentes. En dicho proyecto, se han realizado encuestas a expertos en el campo de la rehabilitación, la ceguera y en las técnicas y tecnologías de procesado de imagen y sonido, mediante las cuales se definieron unos requisitos de usuario que sirvieron como guía de propuesta y diseño. La tesis está compuesta de tres grandes bloques autocontenidos: (i) procesado de imagen, donde se proponen 4 algoritmos de procesado de visión estéreo, (ii) sonificación, en el cual se detalla la propuesta de transformación a sonido de la información visual, y (iii) un último capítulo central sobre integración de todo lo anterior en dos versiones evaluadas secuencialmente, una software y otra hardware. Ambas versiones han sido evaluadas con usuarios tanto videntes como invidentes, obteniendo resultados cualitativos y cuantitativos que permiten definir mejoras futuras sobre el proyecto finalmente implementado