Pictures in Your Mind: Using Interactive Gesture-Controlled Reliefs to Explore Art

Tactile reliefs offer many benefits over the more classic raised line drawings or tactile diagrams, as depth, 3D shape, and surface textures are directly perceivable. Although often created for blind and visually impaired (BVI) people, a wider range of people may benefit from such multimodal material. However, some reliefs are still difficult to understand without proper guidance or accompanying verbal descriptions, hindering autonomous exploration. In this work, we present a gesture-controlled interactive audio guide (IAG) based on recent low-cost depth cameras that can be operated directly with the hands on relief surfaces during tactile exploration. The interactively explorable, location-dependent verbal and captioned descriptions promise rapid tactile accessibility to 2.5D spatial information in a home or education setting, to online resources, or as a kiosk installation at public places. We present a working prototype, discuss design decisions, and present the results of two evaluation studies: the first with 13 BVI test users and the second follow-up study with 14 test users across a wide range of people with differences and difficulties associated with perception, memory, cognition, and communication. The participant-led research method of this latter study prompted new, significant and innovative developments

Designing wearable interfaces for blind people

Tese de mestrado, Engenharia Informática (Arquitectura, Sistemas e Redes de Computadores), Universidade de Lisboa, faculdade de Ciências, 2015Hoje em dia os dispositivos com ecrã táctil, estão cada vez mais onipresentes. Até recentemente, a maioria dos ecrãs sensíveis ao toque forneciam poucos recursos de acessibilidade para deficientes visuais, deixando-os inutilizáveis. Sendo uma tecnologia tão presente no nosso quotidiano, como em telemóveis e tablets. Estes dispositivos são cada vez mais essenciais para a nossa vida, uma vez que, guardam muita informação pessoal, por exemplo, o pagamento através carteiras eletrónicas. A falta de acessibilidade deste tipo de ecrãs devem-se ao facto de estas interfaces serem baseadas no que os utilizadores veem no ecrã e em tocar no conteúdo apresentado neste. Isso torna-se num grande problema quando uma pessoa deficiente visual tenta usar estas interfaces. No mercado existem algumas soluções mas são quase todas baseadas em retorno áudio. Esta solução não é a melhor quando se trata de informação pessoal que a pessoa deseja manter privada. Por exemplo quando um utilizador está num autocarro e recebe uma mensagem, esta é lida por um leitor de ecrã através das colunas do dispositivo. Esta solução é prejudicial para a privacidade do utilizador, pois todas a pessoas `a sua volta irão ouvir o conteúdo da mensagem. Uma solução para este problema, poderá ser a utilização de vibração e de teclas físicas, que retiram a necessidade da utilização de leitores de ecrã. Contudo, para a navegação em menus a problemática mantém-se. Uma maneira de resolver este problema é através da utilização de uma interface baseada em gestos. Este tipo de interface é uma forma flexível e intuitiva de interação com este dispositivos. Até hoje, muitas abordagens têm vindo a apresentar soluções, no entanto não resolvem todos os pontos referidos. De uma maneira ou de outra estas abordagens terão de ser complementadas com outros dispositivos. Guerreiro e colegas (2012), apresentaram um protótipo que possibilita a leitura texto através de vibração, mas todo o impacto de uma utilização no dia a dia não é tido em conta. Um outro estudo realizado por Myung-Chul Cho (2002) apresenta um par de luvas para escrita codificada pelo alfabeto Braile, contudo não é testado para uma utilização com integração de uma componente de leitura, sem ser o retorno áudio. Dois outros estudos destacam-se, relativamente à utilização de gestos para navegação no dispositivo. Ruiz (2011), efetuou uma elicitação de gestos no ar, no entanto, eles não incluem pessoas invisuais no estudo, o que poderá levar à exclusão de tais utilizadores. Outro estudo apresentado por Kane (2011), inclui pessoas invisuais e destina-se a interações com gestos mas exigindo contacto físico com os ecrãs tácteis. A abordagem apresentada neste estudo integra as melhores soluções apresentadas num único dispositivo. O nosso objectivo principal é tornar os dispositivos de telemóveis mais acessíveis a pessoas invisuais, de forma serem integrados no seu quotidiano. Para isso, desenvolvemos uma interface baseada num par de luvas. O utilizador pode usá-las e com elas ler e escrever mensagens e ainda fazer gestos para outras tarefas. Este par de luvas aproveita o conhecimento sobre Braille por parte dos utilizadores para ler e escrever informação textual. Para a característica de leitura instalámos seis motores de vibração nos dedos da luva, no dedo indicador, no dedo do meio e no dedo anelar, de ambas as mãos. Estes motores simulam a configuração das teclas de uma máquina de escrever Braille, por exemplo, a Perkins Brailler. Para a parte de escrita, instalámos botões de pressão na ponta destes mesmos dedos, sendo cada um representante de um ponto de uma célula de Braille. Para a detecção de gestos optámos por uma abordagem através de um acelerómetro. Este encontra-se colocado nas costas da mão da luva. Para uma melhor utilização a luva é composta por duas camadas, e desta forma é possível instalar todos os componente entre as duas camadas de tecido, permitindo ao utilizador calçar e descalçar as luvas sem se ter que preocupar com os componentes eletrónicos. A construção das luvas assim como todos os testes realizados tiveram a participação de um grupo de pessoas invisuais, alunos e professores, da Fundação Raquel e Martin Sain. Para avaliarmos o desempenho do nosso dispositivo por invisuais realizámos alguns teste de recepcão (leitura) e de envio de mensagens (escrita). No teste de leitura foi realizado com um grupo apenas de pessoas invisuais. O teste consistiu em, receber letras em Braille, onde o utilizador replicava as vibrações sentidas, com os botões das luvas. Para isso avaliámos as taxas de reconhecimento de caracteres. Obtivemos uma média de 31 %, embora estes resultados sejam altamente dependentes das habilidades dos utilizadores. No teste de escrita, foi pedido uma letra ao utilizador e este escrevia em braille utilizando as luvas. O desempenho nesta componente foi em média 74 % de taxa de precisão. A maioria dos erros durante este teste estão ligados a erros, onde a diferença entre a palavra inicial e a escrita pelo utilizador, é de apenas um dedo. Estes testes foram bastante reveladores, relativamente à possível utilização destas luvas por pessoas invisuais. Indicaram-nos que os utilizadores devem ser treinados previamente para serem maximizados os resultados, e que pode ser necessário um pouco de experiencia com o dispositivo. O reconhecimento de gestos permite ao utilizador executar várias tarefas com um smartphone, tais como, atender/rejeitar uma chamada e navegar em menus. Para avaliar que gestos os utilizadores invisuais e normovisuais sugerem para a execução de tarefas em smartphones, realizámos um estudo de elicitação. Este estudo consiste em pedir aos utilizadores que sugiram gestos para a realização de tarefas. Descobrimos que a maioria dos gestos inventados pelos participantes tendem a ser físicos, em contexto, discreto e simples, e que utilizam apenas um ´unico eixo espacial. Concluímos também que existe um consenso, entre utilizadores, para todas as tarefas propostas. Além disso, o estudo de elicitação revelou que as pessoas invisuais preferem gestos mais simples, opondo-se a uma preferência por gestos mais complexos por parte de pessoas normovisuais. Sendo este um dispositivo que necessita de treino para reconhecimento de gestos, procurámos saber qual o tipo de treino é mais indicado para a sua utilização. Com os resultados obtidos no estudo de elicitação, comparámos treinos dos utilizadores individuais, treinos entre as das populações (invisuais e normovisuais) e um treino com ambas as populações (global). Descobrimos que um treino personalizado, ou seja, feito pelo próprio utilizador, é muito mais eficaz que um treino da população e um treino global. O facto de o utilizador poder enviar e receber mensagens, sem estar dependente de vários dispositivos e/ou aplicações contorna, as tão levantadas, questões de privacidade. Com o mesmo dispositivo o utilizador pode, ainda, navegar nos menus do seu smartphone, através de gestos simples e intuitivos. Os nossos resultados sugerem que será possível a utilização de um dispositivo wearable, no seio da comunidade invisual. Com o crescimento exponencial do mercado wearable e o esforço que a comunidade académica está a colocar nas tecnologias de acessibilidade, ainda existe uma grande margem para melhorar. Com este projeto, espera-se que os dispositivos portáteis de apoio irão desempenhar um papel importante na integração social das pessoas com deficiência, criando com isto uma sociedade mais igualitária e justa.Nowadays touch screens are ubiquitous, present in almost all modern devices. Most touch screens provide few accessibility features for blind people, leaving them partly unusable. There are some solutions, based on audio feedback, that help blind people to use touch screens in their daily tasks. The problem with those solutions raises privacy issues, since the content on screen is transmitted through the device speakers. Also, these screen readers make the interaction slow, and they are not easy to use. The main goal of this project is to develop a new wearable interface that allows blind people to interact with smartphones. We developed a pair of gloves that is capable to recognise mid-air gestures, and also allows the input and output of text. To evaluate the usability of input and output, we conducted a user study to assess character recognition and writing performance. Character recognition rates were highly user-dependent, and writing performance showed some problems, mostly related to one-finger issues. Then, we conducted an elicitation study to assess what type of gestures blind and sighted people suggest. Sighted people suggested more complex gestures, compared with blind people. However, all the gestures tend to be physical, in-context, discrete and simple, and use only a single axis. We also found that a training based on the user’s gestures is better for recognition accuracy. Nevertheless, the input and output text components still require new approaches to improve users performance. Still, this wearable interface seems promising for simple actions that do not require cognitive load. Overall, our results suggest that we are on track to make possible blind people interact with mobile devices in daily life

Design and semantics of form and movement (DeSForM 2006)

Design and Semantics of Form and Movement (DeSForM) grew from applied research exploring emerging design methods and practices to support new generation product and interface design. The products and interfaces are concerned with: the context of ubiquitous computing and ambient technologies and the need for greater empathy in the pre-programmed behaviour of the ‘machines’ that populate our lives. Such explorative research in the CfDR has been led by Young, supported by Kyffin, Visiting Professor from Philips Design and sponsored by Philips Design over a period of four years (research funding £87k). DeSForM1 was the first of a series of three conferences that enable the presentation and debate of international work within this field: • 1st European conference on Design and Semantics of Form and Movement (DeSForM1), Baltic, Gateshead, 2005, Feijs L., Kyffin S. & Young R.A. eds. • 2nd European conference on Design and Semantics of Form and Movement (DeSForM2), Evoluon, Eindhoven, 2006, Feijs L., Kyffin S. & Young R.A. eds. • 3rd European conference on Design and Semantics of Form and Movement (DeSForM3), New Design School Building, Newcastle, 2007, Feijs L., Kyffin S. & Young R.A. eds. Philips sponsorship of practice-based enquiry led to research by three teams of research students over three years and on-going sponsorship of research through the Northumbria University Design and Innovation Laboratory (nuDIL). Young has been invited on the steering panel of the UK Thinking Digital Conference concerning the latest developments in digital and media technologies. Informed by this research is the work of PhD student Yukie Nakano who examines new technologies in relation to eco-design textiles

Design of Web-based Tools to Study Blind People?s Touch-Based Interaction with Smartphones

Nowadays touchscreen smartphones are the most common kind of mobile devices. However, gesture-based interaction is a difficult task for most visually impaired people, and even more so for blind people. This difficulty is compounded by the lack of standard gestures and the differences between the main screen reader platforms available on the market. Therefore, our goal is to investigate the differences and preferences in touch gesture performance on smartphones among visually impaired people. During our study, we implemented a web-based wireless system to facilitate the capture of participants? gestures. In this paper we present an overview of both the study and the system used

Making touch-based kiosks accessible to blind users through simple gestures

Touch-based interaction is becoming increasingly popular and is commonly used as the main interaction paradigm for self-service kiosks in public spaces. Touch-based interaction is known to be visually intensive, and current non-haptic touch-display technologies are often criticized as excluding blind users. This study set out to demonstrate that touch-based kiosks can be designed to include blind users without compromising the user experience for non-blind users. Most touch-based kiosks are based on absolute positioned virtual buttons which are difficult to locate without any tactile, audible or visual cues. However, simple stroke gestures rely on relative movements and the user does not need to hit a target at a specific location on the display. In this study, a touch-based train ticket sales kiosk based on simple stroke gestures was developed and tested on a panel of blind and visually impaired users, a panel of blindfolded non-visually impaired users and a control group of non-visually impaired users. The tests demonstrate that all the participants managed to discover, learn and use the touch-based self-service terminal and complete a ticket purchasing task. The majority of the participants completed the task in less than 4 min on the first attempt

Voice-For-Blind: An Utilizable Email Client for Visually Impaired Users

For people who are sighted, visually impaired, or blind, electronic mail has evolved into a vital tool for collaboration and communication. However, the current email-related activities on smartphones cause a number of problems due to insufficient mapping of haptic feedback, complex text-entry layouts, a variety of screen sizes and orientations, illogical ordering of navigational items, and inconsistent interface design. The Components on touch-screen interfaces that can't be seen can be difficult for blind people to precisely access, making it difficult for them to carry out common mailing tasks such as receiving, sending, organising, managing spam, deleting, searching, and filtering. Due to these issues, blind people are having trouble using smartphones and completing a number of tasks related to email. Junk and Spam email frustration and cognitive overload are additional effects. We proposed Voice-For-Blind an utilizable email client that is friendly to visully imapired individuals to get around the obstacles relating to the usability and accessibility of smartphone-related mailing activities. 38 blind participants in an empirical study who carried out 14 email-related tasks are used to evaluate the proposed email client. The outcomes of this prototype's use demonstrate an elevated accuracy in complettion, improved user experience, and improved touchscreen interface control for basic tasks like email management. The findings show that Voice-For-Blind is an email client that is inclusive of accessibility, giving blind individuals an enhanced user - interface experience and reducing cognitive load when managing emails

Mobile assistive technologies for the visually impaired

There are around 285 million visually impaired people worldwide, and around 370,000 people are registered as blind or partially sighted in the UK. Ongoing advances in information technology (IT) are increasing the scope for IT-based mobile assistive technologies to facilitate the independence, safety, and improved quality of life of the visually impaired. Research is being directed at making mobile phones and other handheld devices accessible via our haptic (touch) and audio sensory channels. We review research and innovation within the field of mobile assistive technology for the visually impaired and, in so doing, highlight the need for successful collaboration between clinical expertise, computer science, and domain users to realize fully the potential benefits of such technologies. We initially reflect on research that has been conducted to make mobile phones more accessible to people with vision loss. We then discuss innovative assistive applications designed for the visually impaired that are either delivered via mainstream devices and can be used while in motion (e.g., mobile phones) or are embedded within an environment that may be in motion (e.g., public transport) or within which the user may be in motion (e.g., smart homes)

BRAILLESHAPES : efficient text input on smartwatches for blind people

Tese de Mestrado, Engenharia Informática, 2023, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasMobile touchscreen devices like smartphones or smartwatches are a predominant part of our lives. They have evolved, and so have their applications. Due to the constant growth and advancements in technology, using such devices as a means to accomplish a vast amount of tasks has become common practice. Nonetheless, relying on touch-based interactions, requiring good spatial ability and memorization inherent to mobile devices, and lacking sufficient tactile cues, makes these devices visually demanding, thus providing a strenuous interaction modality for visually impaired people. In scenarios occurring in movement-based contexts or where onehanded use is required, it is even more apparent. We believe devices like smartwatches can provide numerous advantages when addressing such topics. However, they lack accessible solutions for several tasks, with most of the existing ones for mobile touchscreen devices targeting smartphones. With communication being of the utmost importance and intrinsic to humankind, one task, in particular, for which it is imperative to provide solutions addressing its surrounding accessibility concerns is text entry. Since Braille is a reading standard for blind people and provided positive results in prior work regarding accessible text entry approaches, we believe using it as the basis for an accessible text entry solution can help solidify a standardization for this type of interaction modality. It can also allow users to leverage previous knowledge, reducing possible extra cognitive load. Yet, even though Braille-based chording solutions achieved good results, due to the reduced space of the smartwatch’s touchscreen, a tapping approach is not the most feasible. Hence, we found the best option to be a gesture-based solution. Therefore, with this thesis, we explored and validated the concept and feasibility of Braille-based shapes as the foundation for an accessible gesture-based smartwatch text entry method for visually impaired people