Navigation and Information System for Visually Impaired

Navigation and Information System for Visually Impaired

Simple item page

but.committee	prof. RNDr. Ing. Tomáš Březina, CSc. (předseda) prof. Ing. Jaromír Volf, DrSc. (člen) doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (člen) prof. Ing. Rudolf Jalovecký, CSc. (člen) doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen) mjr. Ing. Václav Křivánek, Ph.D. (člen)	cs
but.defence	Velmi zdařilá práce slibující v budoucnu zvýšené kvality života nevidomých.	cs
but.jazyk	angličtina (English)
but.program	Aplikované vědy v inženýrství	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Singule, Vladislav	en
dc.contributor.author	Hrbáček, Jan	en
dc.contributor.referee	Volf, Jaromír	en
dc.contributor.referee	Grepl, Robert	en
dc.date.accessioned	2019-01-21T12:08:28Z
dc.date.available	2019-01-21T12:08:28Z
dc.date.created	2018	cs
dc.description.abstract	Poškození zraku je jedním z nejčastějších tělesných postižení -- udává se, že až 3 % populace trpí vážným poškozením nebo ztrátou zraku. Oslepnutí výrazně zhoršuje schopnost orientace a pohybu v okolním prostředí -- bez znalosti uspořádání prostoru, jinak získané převážně pomocí zraku, postižený zkrátka neví, kudy se pohybovat ke svému cíli. Obvyklým řešením problému orientace v neznámých prostředích je doprovod nevidomého osobou se zdravým zrakem; tato služba je však velmi náročná a nevidomý se musí plně spolehnout na doprovod. Tato práce zkoumá možnosti, kterými by bylo možné postiženým ulehčit orientaci v prostoru, a to využitím existujících senzorických prostředků a vhodného zpracování jejich dat. Téma je zpracováno skrze analogii s mobilní robotikou, v jejímž duchu je rozděleno na část lokalizace a plánování cesty. Zatímco metody plánování cesty jsou vesměs k dispozici, lokalizace chodce často trpí značnými nepřesnostmi určení polohy a komplikuje tak využití standardních navigačních přístrojů nevidomými uživateli. Zlepšení odhadu polohy může být dosaženo vícero cestami, zkoumanými analytickou kapitolou. Předložená práce prvně navrhuje fúzi obvyklého přijímače systému GPS s chodeckou odometrickou jednotkou, což vede k zachování věrného tvaru trajektorie na lokální úrovni. Pro zmírnění zbývající chyby posunu odhadu je proveden návrh využití přirozených význačných bodů prostředí, které jsou vztaženy ke globální referenci polohy. Na základě existujících formalismů vyhledávání v grafu jsou zkoumána kritéria optimality vhodná pro volbu cesty nevidomého skrz městské prostředí. Generátor vysokoúrovňových instrukcí založený na fuzzy logice je potom budován s motivací uživatelského rozhraní působícího lidsky; doplňkem je okamžitý haptický výstup korigující odchylku směru. Chování navržených principů bylo vyhodnoceno na základě realistických experimentů zachycujících specifika cílového městského prostředí. Výsledky vykazují značná zlepšení jak maximálních, tak středních ukazatelů chyby určení polohy.	en
dc.description.abstract	Visual impairment is one of the most widespread physical handicaps -- as much as 3 % of the world's population suffers from visual impairment or complete blindness. Vision loss substantially worsens one's ability to orient in the environment -- without the knowledge of spatial arrangement, normally acquired predominantly by one's vision, the impaired simply does not know which way to go. The most usual solution is an accompanying person; this service is very demanding though and the sightless have to fully rely on the accompaniment. This thesis explores ways to support visually impaired users' orientation in space by employment of existing sensory technology and application of appropriate processing methods. The subject is researched through an analogy to mobile robotics, by partitioning the subject to the separate problems of localization and path planning. While the methods of path planning are generally existing, pedestrian localization often suffers from major inaccuracies and complicates usage of standard navigation devices by the visually impaired users. An improvement of pose estimate quality can be accomplished by a multitude of approaches studied by the analytical section. In the first stage, the thesis proposes data fusion between an ordinary GPS receiver and a pedestrian dead reckoning unit, leading to preserving local trajectory shape feature faithfully. To mitigate remaining offset errors, design of a globally referenced mechanism of natural landmark detection and matching is provided. Building on the existing graph search formalism, the path planning part of the thesis examines optimality criteria suitable for navigating the visually impaired user through urban terrain. A human-oriented fuzzy logic driven high-level instructions generator is then devised together with a real-time haptic feedback delivering heading directions. The performance of the proposed techniques was evaluated in real-world scenarios, aiming to capture the particularities of the target urban environment. The outcomes have shown considerable improvements in both maximum and mean positioning errors.	cs
dc.description.mark	P	cs
dc.identifier.citation	HRBÁČEK, J. Navigation and Information System for Visually Impaired [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2018.	cs
dc.identifier.other	113772	cs
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11012/137351
dc.language.iso	en	cs
dc.publisher	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství	cs
dc.rights	Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení	cs
dc.subject	pěší lokalizace	en
dc.subject	fúze dat	en
dc.subject	unscented Kalmánův filtr	en
dc.subject	particle filtr	en
dc.subject	zpracování obrazu	en
dc.subject	detekce význačných bodů prostředí	en
dc.subject	plánování trasy	en
dc.subject	fuzzy logika	en
dc.subject	Pedestrian Localization	cs
dc.subject	Data Fusion	cs
dc.subject	Unscented Kalman Filter	cs
dc.subject	Particle Filter	cs
dc.subject	Image Processing	cs
dc.subject	Natural Landmark Detection	cs
dc.subject	Path Planning	cs
dc.subject	Fuzzy Logic	cs
dc.title	Navigation and Information System for Visually Impaired	en
dc.title.alternative	Navigation and Information System for Visually Impaired	cs
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	doctoralThesis	en
dc.type.evskp	dizertační práce	cs
dcterms.dateAccepted	2018-11-21	cs
dcterms.modified	2019-01-21-09:37:46	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta strojního inženýrství	cs
sync.item.dbid	113772	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2021.11.12 16:24:23	en
sync.item.modts	2021.11.12 15:09:10	en
thesis.discipline	Inženýrská mechanika	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav výrobních strojů, systémů a robotiky	cs
thesis.level	Doktorský	cs
thesis.name	Ph.D.	cs

Files

Original bundle

Now showing 1 - 5 of 6

Name:: final-thesis.pdf
Size:: 11.58 MB
Format:: Adobe Portable Document Format
Description:: final-thesis.pdf

Name:: Posudek-Vedouci prace-Posudek skolitele k zadosti o povoleni obhajoby disertacni prace.pdf
Size:: 196.08 KB
Format:: Adobe Portable Document Format
Description:: Posudek-Vedouci prace-Posudek skolitele k zadosti o povoleni obhajoby disertacni prace.pdf

Name:: Posudek-Oponent prace-doc. Grepl.pdf
Size:: 84.68 KB
Format:: Adobe Portable Document Format
Description:: Posudek-Oponent prace-doc. Grepl.pdf

Name:: Posudek-Oponent prace-prof. Volf.pdf
Size:: 114.73 KB
Format:: Adobe Portable Document Format
Description:: Posudek-Oponent prace-prof. Volf.pdf

Name:: thesis-1.pdf
Size:: 4.31 MB
Format:: Adobe Portable Document Format
Description:: thesis-1.pdf

Collections