Computer Vision Driven Assistive Solution for People with Visual Impairment or Blindness

• Autores: Mohammad Moeen Valipoor
• Directores de la Tesis: Julian Cabrera Quesada (dir. tes.) , Angélica de Antonio Jiménez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2025
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Arcadio Reyes Lecuona (presid.) , José Fuertes Castro (secret.) , César Díaz Martín (voc.) , Rebekah Rousi (voc.) , Graciela Lara López (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Software, Sistemas y Computación por la Universidad Politécnica de Madrid
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • Esta tesis tiene como objetivo apoyar a investigadores y desarrolladores en la creación de soluciones de asistencia rentables y efectivas, basadas en visión por computadora, para personas con discapacidad visual y ceguera (P-DV/ceguera) en entornos interiores. El objetivo principal de esta investigación es proponer un marco para diseñar soluciones rentables y eficaces que ayuden a las P-DV/ceguera a comprender su entorno y localizar objetos en entornos interiores, abordando los principales desafíos existentes. El objetivo secundario de esta tesis es aplicar el marco propuesto para el desarrollo de una solución específica que ayude a las P-VI/ceguera en la comprensión y la localización de objetos en su entorno. Al inicio, se realizó un estudio de mapeo sistemático (SMS) exhaustivo para comprender los avances de la visión por computadora en el campo de las soluciones de asistencia para la comprensión del entorno en los últimos años. Este incluye una visión general de los desafíos actuales y una comparación entre diferentes soluciones para señalar los pros y los contras de los enfoques existentes. Posteriormente, se realizaron entrevistas semiestructuradas con ocho participantes que tenían diferentes niveles de discapacidad visual para comprender mejor las necesidades de los usuarios. El SMS, combinado con las entrevistas semiestructuradas, identificó los principales desafíos en el desarrollo de dichas soluciones: o La integración de las necesidades y requisitos del usuario durante el proceso de diseño y desarrollo. o La selección de tecnologías apropiadas (tanto de hardware como de software) entre varias opciones disponibles, que se alineen con la solución prevista. o Comunicar de manera efectiva la retroalimentación del sistema a los usuarios. Posteriormente, se desarrolló un marco que cubre los desafíos mencionados y guía a los investigadores y desarrolladores en la integración de las necesidades del usuario, la selección de tecnologías adecuadas y la comunicación efectiva de la retroalimentación del sistema a los usuarios. El marco se compone de: o Los diversos casos de uso de una solución asistiva para la comprensión de escenas en entornos interiores. o La lista de requisitos funcionales y no funcionales que deben cumplir las soluciones asistivas para la comprensión de escenas en entornos interiores. o Una arquitectura de referencia general para soluciones asistivas para la comprensión de escenas en entornos interiores. o Una guía para la selección de tecnologías apropiadas para el diseño y desarrollo de tales soluciones. Diferentes partes del marco abordan los desafíos identificados de la siguiente manera: o Para abordar la ausencia de un enfoque centrado en el usuario en los sistemas existentes, este trabajo contribuye a una comprensión y caracterización más profunda del contexto de uso, que abarca a los usuarios, las tareas y los entornos. Esto se demuestra mediante la inclusión de varios casos de uso para soluciones asistivas en la comprensión de escenas en interiores. o En respuesta a la falta de pautas de diseño integrales que vinculen las necesidades del usuario con los requisitos y la arquitectura del sistema, se propone un conjunto de requisitos no funcionales. o Para abordar la falta de pautas claras para la selección de tecnologías, se proporciona un análisis detallado de tecnologías, destinado a facilitar el proceso de selección para los desarrolladores. Además, de acuerdo con el marco propuesto, se presentan dos soluciones para cumplir con los objetivos secundarios de la tesis. Esta tesis adopta dos enfoques: uno académico y otro industrial. El enfoque académico se centra en analizar y evaluar las tecnologías más avanzadas, mientras que el enfoque industrial tiene como objetivo desarrollar un producto mínimo viable como solución comercial. Se desarrollaron dos soluciones distintas como objetivos secundarios: 1. AssistDiv: Una solución portátil basada en una laptop que utiliza una cámara RGB-D para la comprensión de escenas y la asistencia en la localización de objetos. Este prototipo se utilizó para evaluar diversas tecnologías avanzadas y fue probado con participantes con los ojos vendados. 2. V-ASSISTANT: Un producto mínimo viable basado en un smartphone desarrollado para explorar el potencial de industrialización. Esta solución fue sometida a pruebas preliminares con usuarios P-VI/ceguera. En conclusión, esta tesis proporciona un marco valioso y conocimientos útiles para investigadores y desarrolladores que trabajan en tecnologías asistivas para P-VI/ceguera. Aborda desafíos críticos en la comprensión de escenas en interiores y la localización de objetos, allanando el camino para soluciones más efectivas y centradas en el usuario que puedan mejorar significativamente la vida diaria de las P-VI/ceguera.