[论文解读] ARIANNA: pAth Recognition for Indoor Assisted NavigatioN with Augmented perception

Pierluigi Gallo, Ilenia Tinnirello+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2013

Tactile and Sensory Interactions参考文献 11被引用 8

一句话总结

ARIANNA 是一种低成本、基于智能手机的导航系统，专为视障用户设计，通过彩色地贴和二维码实现导航，利用触觉反馈引导用户。通过手机摄像头实时检测彩色线条，并借助二维码从服务器获取实时路径指令，仅在用户手指触碰路径时产生震动，从而实现直观、触觉导向的导航，避免音频信息过载。

ABSTRACT

ARIANNA stands for pAth Recognition for Indoor Assisted Navigation with Augmented perception. It is a flexible and low cost navigation system for vi- sually impaired people. Arianna permits to navigate colored paths painted or sticked on the floor revealing their directions through vibrational feedback on commercial smartphones.

研究动机与目标

• 开发一种低成本、实时的室内导航系统，用于帮助视障人士在室内环境中导航。
• 通过用选择性触觉反馈替代持续的音频指令，减少听觉过载。
• 利用最少的基础设施和市售智能手机，实现在陌生室内环境中的自主导航。
• 通过与二维码连接的中央服务器实现路径的动态更新。
• 通过与路径方向对齐的本体感觉和振动反馈，增强空间定向能力。

提出的方法

• 在地面上使用标准彩色胶带或条带标记方向路径，形成由边和节点构成的平面图。
• 利用智能手机摄像头实时检测彩色车道段，充当视觉到触觉的转换器。
• 实施触觉界面，当用户手指触碰屏幕并位于检测到的路径上方时，整部手机产生震动。
• 在交叉口和兴趣点处放置二维码，触发向路径服务器发送 HTTP 请求以获取导航指令。
• 依赖路径服务器存储并基于二维码 URL 动态更新路径拓扑、距离和目的地信息。
• 通过仅向智能手机发送下一个有效路径段，实现实时路径引导，确保认知负荷最小化。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种低成本、实时的导航系统，以帮助视障用户在陌生的室内环境中导航？
• RQ2 通过智能手机振动提供的触觉反馈，在不引起用户困惑的前提下，能在多大程度上替代基于音频的导航提示？
• RQ3 彩色地贴与基于二维码的服务器通信相结合，能否实现准确且动态的路径引导？
• RQ4 如何利用现有智能手机在无需专用硬件的情况下提供触觉反馈？
• RQ5 本体感觉在通过振动反馈解读方向提示时发挥何种作用？

主要发现

• 该系统成功使视障用户仅通过触摸屏幕时智能手机振动产生的触觉反馈，即可在室内路径上导航。
• 振动反馈被感知为集中在触碰区域，使用户能通过本体感觉将方向与手部位置关联起来。
• 通过与动态服务器关联的二维码使用，实现实时路径更新和路由决策，无需在设备中预载建筑地图。
• 通过用间歇性、上下文敏感的触觉提示替代持续的语音指令，系统避免了音频过载。
• 该方法可在医院、学校和机场等多样化室内环境中灵活部署，仅需极少基础设施。
• 该方法兼容标准智能手机，除彩色地贴和二维码外，无需任何专用硬件。