Sistema de localización y asistencia a la navegación de personas invidentes utilizando visión artificial

El grupo Robesafe de la Universidad de Alcalá ha desarrollado un sistema de asistencia a la navegación de una persona invidente que le permita guiarle en entornos interiores estructurados (tales como pasillos, distribuidores, habitaciones...), así como en entornos exteriores usando la fusión entre un sensor GPS y otro de visión artificial. De esta forma el sistema le irá indicando el camino que tiene que seguir para llegar a un destino, utilizando información acústica obtenida mediante un sintetizador de voz, de forma similar a como lo hacen los navegadores GPS actuales.

El grupo está interesado en alcanzar acuerdos comerciales con asistencia técnica con empresas que se dediquen al diseño de sistemas de ayuda o asistencia a la movilidad de personas invidentes. 

El principal objetivo de nuestra investigación es desarrollar un sistema de asistencia a la navegación de personas invidentes lo suficientemente robusto y sencillo de utilizar que permita obtener una localización precisa del usuario en un entorno conocido o desconocido, tanto en interiores como en exteriores. De esta forma el sistema le irá indicando el camino que tiene que seguir para llegar a un destino, utilizando información acústica obtenida mediante un sintetizador de voz, de forma similar a como lo hacen los navegadores GPS actuales. Para tal fin, se utilizará un método de localización y aprendizaje del entorno inspirado en el que utilizan los seres humanos con capacidad visual. Un sistema de navegación artificial, al igual que el humano, está basado en mapas y requiere el aprendizaje del mapa del entorno y su localización dentro del mismo.

La localización y el mapeado del entorno son dos procesos dependientes que se calculan mientras el usuario navega por el mismo. Las técnicas utilizadas para solucionar el problema planteado reciben el nombre de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) y en los últimos años se ha extendido su aplicación en el campo de la róbotica y en otros campos emergentes tales como localización de personas invidentes o la cirugía mínimamente invasiva.

Como consecuencia de los grandes avances en la investigación de reconocimiento de objetos utilizando visión artificial, es posible que analizando una única imagen, los computadores sean capaces de reconocer lugares tales como monumentos, o identificar distintos objetos en una imagen tales como caras o personas. Debido a estos grandes avances, cada vez más las computadoras pueden desarrollar tareas similares a las que desempeña la visión humana.

El sistema en el que actualmente estamos trabajando presenta las siguientes características principales:

• Sistema basado en visión artificial: Para obtener el mapa del entorno se utilizará un sistema de visión estéreo. No obstante, una vez que se ha obtenido un mapa 3D del entorno, la localización se puede realizar utilizando una única cámara en blanco y negro, con lo cual se reducen los costes asociados. Además de las cámaras, el usuario transporta en una mochila un pequeño procesador, así como los cables de conexión asociados entre procesador y cámaras. La información de la localización actual o de la ruta a seguir se le hace llegar a un usuario a través de unos auriculares. Está previsto fusionar el sistema de visión con un sensor GPS que puede ser de cierta utilidad en entornos exteriores.
• Fase de Mapeado: Durante la fase de mapeado el usuario invidente acompañado o no de algún experto o únicamente el propio experto, realizará un recorrido determinado mapeando ciertas partes de una ciudad o de un edificio. Una vez que se obtiene un mapa de puntos 3D optimizado, dicho mapa puede ser utilizado por los usuarios para localizarse en el mismo. Fase de Localización: Durante la fase de localización, el usuario utilizando únicamente una cámara (que incluso podría ser la cámara de cualquier teléfono móvil) camina por un entorno al mismo tiempo que se le proporciona en tiempo real su localización actual en el mapa.
• Fase de Localización y Mapeados Simultáneos: Puede suceder que en determinadas circunstancias los usuarios caminen por zonas que no han sido registradas previamente en el mapa. En esos casos, se puede proporcionar a los usuarios una localización relativa y añadir nueva información extendiendo el entorno mapeado.
• Fase de Navegación: En esta fase, se pueden planificar ciertas rutas a realizar por el usuario, durante las cuáles el sistema informa de las acciones a realizar.
• Fase de Percepción: Durante la fase de percepción, se pueden realizar ciertas aplicaciones basadas en visión artificial, como por ejemplo detectar posibles obstáculos ya sean peatones, árboles, paredes... u otras aplicaciones que puedan ser de interés para la comunidad de usuarios invidentes.

Desde nuestro conocimiento es el primer sistema a nivel internacional que plantea el empleo de mapas visuales obtenidos mediante una cámara estéreo para la asistencia a la navegación de personas invidentes utilizando información visual. Se trata de una evolución del proyecto SWAN (System for Wearable Audio Navigation) desarrollado por el Georgia Institute of Technology, Atlanta, Estados Unidos. Este proyecto de investigación obtuvo un notable impacto en los medios de comunicación estadounidenses, con reportajes en medios tan prestigiosos como Discovery Channel o la CNN. Además, el trabajo se realizó en colaboración de la asociación de personas invidentes CVI (Center for the Visually Impaired de Atlanta). Actualmente, los autores del sistema propuesto son activos colaboradores en el desarrollo del sistema SWAN.