Využití
Termín "komunikace" charakterizuje způsob sdělování a výměny informací za použití různých komunikačních médií. Zvláštní kategorií je komunikace člověka s technickým systémem. Vstupní informace mohou být počítači předávány některým z vhodných dorozumívacích prostředků (periferií), například pomocí klávesnice, myši, světelného pera či děrné pásky. Problém nastává v okamžiku, když některý uživatel nemůže prostřednictvím těchto standardních periférií svůj osobní počítač ovládat.
Lidé s určitým handicapem mají ovládání osobního počítače pomocí klasických periferií velice ztížené. Jedná se zejména o motorická postižení, kdy tito handicapovaní lidé mají problémy již se samotným uchopením myši, natož s jemnou manipulací myší. A jelikož se počítače v posledních deseti letech postupně staly běžnými pracovními nástroji a již se v běžném životě nelze bez nich obejít, je nutné, aby i těmto handicapovaným lidem byla umožněna komunikace s počítačem.
Počítač může být pro naše handicapované spoluobčany mnohdy hlavním prostředníkem v komunikaci s okolím, pomocníkem při jejich vzdělávání, rozvíjení smyslového vnímání či paměťových a řečových schopností. Volba ovládacího prvku (periferie) je tedy pro ně zcela zásadní otázkou, která je ovlivněna nejenom typem jejich handicapu, ale také finančními možnostmi. Trh nabízí řadu možností - od jednoduchých elektromechanických spínačů přes speciální trackbally či klávesnice až ke speciálním zařízením na ovládání pozice počítačového kurzoru.
Na katedře kybernetiky fakulty elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze (http://cyber.felk.cvut.cz) jsme navrhli a vyvinuli systém I4Control®, který umožňuje handicapovaným jedincům pomocí očních pohybů ovládat počítač.
I4Control®
Umístění kamery na obroučce brýlí
Při návrhu tohoto systému jsme hlavně kladli důraz na vytvoření zařízení, které bude levné, univerzální, snadno nainstalovatelné a bude jednoduše použitelné. Jako metodu pro sledování pohledu jsme zvolili videookulografii (VOG), která je dostatečně přesná, relativně levná a hlavně bezkontaktní - uživatelsky přívětivá (např. nevyžaduje lepení elektrod či nasazování speciálních kontaktních čoček).
Základem systému I4Control® je malá kamera, která je k hlavě uchycena pomocí brýlové obruby. Ta zajišťuje nezávislost na pohybu hlavy (není nutno hlavu fixovat). Při výběru kamery jsme hlavně volili podle ceny a jejich rozměrů. Na základě počátečních experimentů zvítězila obyčejná černobílá PAL kamera s CCD senzorem (rozlišení 208 x 156 bodů), která zcela splňovala naše požadavky.
Systém I4Control® se skládá kromě snímacího zařízení ještě z řídícího modulu, do kterého vstupuje PAL signál z kamery. Tato část systému zajišťuje digitalizaci PAL signálu, detekci zorničky (klasické metody filtrace) a převod polohy zorničky na souřadný systém. Výstupem řídícího modulu je změna [Δx, Δy] polohy kurzoru. Tato hodnota je vysílána po standardním USB rozhraní do běžného osobního počítače.
Práce se systémem I4Control®
Prvním krokem pro správné ovládání kurzoru pomocí systému I4Control® je kalibrace zařízení. Ta spočívá ve fixaci uživatelova pohledu na střed obrazovky a její potvrzení stiskem červeného tlačítka na řídícím modulu. Potom již uživatel může přímo ovládat polohu kurzoru buď přímo pomocí očních pohybů nebo alternativně pomocí pohybů hlavy (pokud mu to jeho handicap umožní). Přepínání těchto dvou možností je zajištěno zeleným tlačítkem na řídícím modulu.
Systém neovládá polohu počítačového kurzoru tak, aby se přemístil tam, kam se uživatel dívá. Pohyb kurzoru je určován výchylkami z rovnovážné polohy (pohled přímo), která je nastavena při kalibraci systému. To znamená, že poloha oka nemá přímo vliv na polohu kurzoru na monitoru, ale bude určovat pouze směr jeho pohybu (jako páka joysticku). Systém vyhodnotí aktuální polohu oka a podle jeho pozice vně/mimo klidové zóny buď provede či neprovede příslušné akce. V podstatě se jedná o inkrementální metodu. Když je oko mimo rovnovážnou polohu, systém neustále posílá příkazy pro pohyb kurzoru do příslušného směru (podle aktuální polohy oka v souřadném systému kamery), dokud se oko do rovnovážné polohy nevrátí. K přerušení pohybu kurzoru dochází tedy buď návratem oka do klidové zóny nebo pokusem o kliknutí. Systém umožňuje emulovat klik a dvojklik. Obě funkce se aktivují mrknutím oka trvajícím určitou časovou konstantu, čímž se odfiltrují samovolná neovladatelná mrkání. Dvojité kliknutí se odlišuje od jednoduchého kliknutí v hodnotě časové konstanty.
Psaní textu se systémem I4Control®
Výsledkem naší práce je zařízení emulující standardní počítačovou myš. Lze jej tedy připojit k jakémukoliv osobnímu počítači prostřednictvím USB rozhraní a ovládat jím prostřednictvím pohybů očí (či hlavy) vztažených ke klidové poloze (pohled přímo) veškeré nainstalované programy. Text handicapovaní uživatelé mohou tedy psát například prostřednictvím softwarové klávesnice, která je součástí běžného operačního systému (od OS Windows 2000). Tato utilita umožní uživateli pracovat s textovým editorem, ale také psát e-mailové zprávy nebo aktivně "surfovat" na Internetu.
Gertík - výuková hračka
Aby se uživatelé naučili jednoduše, rychle a zcela ovládat pohyby kurzoru zábavnou formou, vytvořil náš kolektiv speciální autíčko - Gertíka. Tato okem ovládaná hračka má pomoci uživatelům k osvojení a procvičování komunikace s počítačem prostřednictvím systému I4Control®.
Hračka byla vytvořena ze stavebnice LEGO a její ovládání je velice jednoduché. Dívá-li se řidič-uživatel nahoru, auto jede dopředu, při pohledu dolů auto couvá. Zatáčí při pohledu doleva či doprava a na mrknutí se otočí lokátor.
Výhody zařízení I4Control®
|
|
- komunikace - zařízení je připojitelné k jakémukoliv PC prostřednictvím standardního USB rozhraní
- emulace PC myši - díky této vlastnosti uživatel může používat veškeré aplikace na které je zvyklý a které má nainstalovány na svém počítači jsou-li ovládány myší
- mobilita - zařízení je malé, kompaktní a snadno přenositelné
- snadná instalace - instalace je stejná jako v případě PC myši
- jednoduchý způsob používání - kalibraci systému je nutno provést pouze při prvním použití systému
- nízká cena
Se systémem I4Control® jsme provedli řadu experimentů. Pilotní testování proběhlo v Jedličkově ústavu a školách pro tělesně postižené. Do testované skupiny byl například zařazen bezruký chlapec (následek neštěstí) či chlapec se svalovou poruchou. Systém I4Control® byl velice dobře přijat a studenti byli schopni po cca deseti minutách studovat speciální výukové texty, psát v textovém editoru, ale také malovat jednoduché obrázky.
- Systém I4Control® |
- Využití |
- Ocenění |
- Mohli jste nás vidět |
- Video ukázky |
- O nás |
- Kontakty