SEMANA NACIONAL DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 2014 FORMULÁRIO PARA SUBMISSÃO DE PROJETOS

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1 SEMANA NACIONAL DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 2014 FORMULÁRIO PARA SUBMISSÃO DE PROJETOS Formulário para submissão de projeto Dados do Projeto e do (a) Orientador (a) do Projeto Título do Projeto: Um aplicativo móvel para apoio a deficientes visuais por meio da detecção e localização de objetos utilizando Visão Computacional Nível de Ensino: Graduação Área de Conhecimento: Ciências Exatas e da Terra / Sistemas de Computação Orientador: Prof. Rafael José de Alencar Almeida Coorientador: Equipe: Contato: Prof. Marco de Moura Gromato Armando Vale de Assuncao (2º período TSI) Flavio Lucio de Paula Gonzaga Junior (6º período TSI) Gian Carlos Barros Honório (4º período TSI) Higor Bianchetti (4º período TSI) rafael.alencar@ifsudestemg.edu.br Telefone: (32) Data da entrega: 15/09/2014

2 1. Justificativa / Caracterização do Problema Segundo o Censo 2010 realizado pelo IBGE [1], aproximadamente 19% da população brasileira possui algum tipo de deficiência visual, das quais 506 mil pessoas declararam ser totalmente incapazes de enxergar. Esta condição caracteriza-se como um fator limitante em suas vidas, restringindo a execução de tarefas cotidianas, e causando dependência em relação ao auxílio de outras pessoas. O uso de tecnologias assistivas possibilita uma maior autonomia e independência para os portadores de deficiência visual, por meio de softwares capazes de auxiliar na execução de tarefas, como programas leitores de tela (que utilizam sintetizadores de voz para dizer ao usuário o que está escrito na tela, como o DOSVOX [2], da UFRJ) e aplicativos controlados por comando de voz. Enquanto a interação homem-máquina vem trazendo inovações e facilidades para as pessoas que não podem enxergar executarem tarefas no computador, a possibilidade de exploração do ambiente externo por essas pessoas ainda é severamente limitada, devido à complexidade e dinamicidade do mundo físico. Entretanto, uma área da Computação com recentes avanços, a Visão Computacional, aliada à crescente popularização do acesso a dispositivos móveis (smartphones, tablets, etc.), revela potencial para revolucionar o modo como portadores de necessidades especiais visuais interagem com o mundo, possibilitando o desenvolvimento de aplicativos móveis capazes de detectar e localizar objetos no ambiente por meio da câmera do dispositivo, proporcionando ao usuário maior autonomia de interação. Encontra-se na literatura iniciativas de softwares assistivos baseados neste conceito, como um aplicativo para detecção de faixas de pedestre [3]. Entretanto, essas soluções ainda possuem limitações como necessidade de acesso constante à Internet, restrição de plataforma de uso e necessidade de conexão com outros equipamentos, o que acaba excluindo uma grande parcela da população que poderia se beneficiar dos mesmos. Com base neste contexto, e ao encontro do objetivo dos Institutos Federais de realizar pesquisas aplicadas, estimulando o desenvolvimento de soluções técnicas e tecnológicas, estendendo seus benefícios à comunidade [4], o presente trabalho propõe o desenvolvimento de um aplicativo para dispositivos móveis capaz de detectar e localizar objetos no ambiente, baseado em tecnologias abertas e padronizadas, que será distribuído livremente na Internet, por meio do portal do Câmpus Barbacena. Este software móvel assistivo será desenvolvido por alunos do Curso Superior de Tecnologia em Sistemas para Internet, que terão a oportunidade de colocar em prática conceitos adquiridos nas disciplinas, além de se envolverem com a relevante temática da acessibilidade, contribuindo com o desenvolvimento de uma ferramenta para a busca de uma sociedade mais igualitária, apesar de sua diversidade.

3 2. Referencial Teórico Dentre as limitações enfrentadas por deficientes visuais, a dificuldade de interação com o ambiente externo é uma das que mais impõem limites e restrições, sendo até hoje a bengala o principal dispositivo assistivo utilizado na busca de uma maior autonomia em relação ao meio. Entretanto, a crescente popularização de smartphones e tablets pode contribuir com o desenvolvimento de aplicativos que auxiliem a mobilidade e interação, proporcionando uma ferramenta assistiva leve e portátil, fazendo uso das câmeras e sensores dos dispositivos. Diante dessa possibilidade, um crescente campo de pesquisa [5] que possui grande potencial para ser explorado no desenvolvimento de aplicativos móveis voltados para acessibilidade é o da Visão Computacional, que pode ser definida como o conjunto de métodos e técnicas através dos quais sistemas computacionais podem ser capazes de interpretar imagens [6]. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um aplicativo para detecção e localização de objetos a partir da imagem da câmera de dispositivos móveis. Ele será capaz de informar ao usuário, por meio de áudio, o tipo de objeto detectado (cadeira, copo, televisão, etc.) e sua localização (em frente, à esquerda, acima, etc.). O reconhecimento dos objetos será realizado por meio do algoritmo de classificação Haar Cascade, que utiliza uma sequência de imagens de um objeto para construir um modelo de reconhecimento do mesmo [7]. O treinamento do modelo será efetuado por meio da biblioteca de software livre para processamento de imagens OpenCV 1. Para atender aos requisitos do aplicativo - não ser necessário acesso constante à Internet e ser multiplataforma (capaz de executar em diferentes sistemas como Android, ios e Windows Phone) - será utilizada a tecnologia HTML5 2, que é padronizada e capaz de ser executada em qualquer dispositivo que possua um navegador de Internet atualizado, inclusive em computadores que possuam webcam. Dessa forma, serão utilizados os seguintes componentes no aplicativo a ser desenvolvido e apresentado: Algoritmo de classificação Haar Cascade, implementado em JavaScript; HTML5 Video: para acesso à câmera do dispositivo; HTML5 Audio: utilizado na reprodução do áudio sobre o objeto detectado; HTML5 Application Cache: para armazenar o aplicativo na memória do navegador, de modo a ser necessário o acesso à Internet apenas para carregar a interface e os modelos de reconhecimento. 1 Documentação da biblioteca de código OpenCV: 2 Especificação da linguagem HTML5:

4 3. Objetivos O desenvolvimento do projeto tem como meta os seguintes objetivos principais: Desenvolver um protótipo funcional de um web app capaz de detectar e informar a localização de objetos pré-determinados por meio da câmera de dispositivos móveis e também da webcam de computadores, para ser apresentado no evento; Chamar a atenção dos visitantes da Semana Nacional de Ciência e Tecnologia do Câmpus Barbacena para a temática da acessibilidade, promovendo uma reflexão sobre as possibilidades de uso da tenologia para o desenvolvimento social; Estimular a pesquisa, o desenvolvimento tecnológico e a integração e troca de saberes entre os alunos participantes, que estão cursando o 2º, o 4º e o 6º períodos do Curso Superior de Tecnologia em Sistemas para Internet. 4. Metodologia O desenvolvimento do trabalho contemplará as etapas descritas abaixo: Pesquisa bibliográfica referente às publicações relacionadas à área de Visão Computacional e Dispositivos Móveis, e estudo dos softwares assistivos que possuam funcionalidades semelhantes à do aplicativo proposto; Codificação do aplicativo utilizando a tecnologia HTML5 e suas APIs de vídeo, áudio e armazenamento offline, além do uso do algoritmo de visão computacional e reconhecimento de padrões Haar Cascade; Definição dos objetos que serão detectados pelo aplicativo, com base em sua relevância para os portadores de necessidades especiais visuais e na adequação dos mesmos para a apresentação do trabalho no ambiente físico da Semana Nacional de Ciência e Tecnologia do Câmpus Barbacena; Desenvolvimento dos modelos de reconhecimento para os objetos definidos, utilizando a biblioteca OpenCV, e realização de testes com os mesmos para avaliar sua precisão em diferentes ambientes, tipos e níveis de iluminação e plataformas móveis variadas; Elaboração da apresentação do trabalho, por meio de uma abordagem didática, apresentando aos visitantes o funcionamento e as funcionalidades do aplicativo de forma dinâmica e interativa, permitindo inclusive que os mesmos executem o aplicativo em seus celulares e tablets, experimentando-o durante o evento.

5 5. Resultados esperados Como resultados do desenvolvimento e apresentação deste trabalho, pretende-se: Desenvolver ao final do projeto um aplicativo móvel assistivo baseado em tecnologias livres e padronizadas, que será disponibilizado para uso no portal do Câmpus Barbacena, estando pronto para ser testado por portadores de necessidades especiais visuais de todo o país; Reunir as experiências e os desafios adquiridos no desenvolvimento do projeto para publicação de artigos científicos na área de Computação Aplicada e apresentação em simpósios e congressos; Aprimorar o protótipo desenvolvido em projetos de extensão e de iniciação científica, inclusive com a possibilidade de produção de propriedade intelectual e patentes; Divulgar o Curso Superior de Tecnologia em Sistemas para Internet para a comunidade externa, atraindo o interesse de potenciais candidatos para o processo seletivo. 6. Cronograma Para que os objetivos do trabalho sejam atingidos, serão realizadas as etapas descritas abaixo, no período de setembro a outubro de 2014: 1. Pesquisa bibliográfica; 2. Codificação do aplicativo móvel utilizando a plataforma HTML5; 3. Definição dos objetos que serão detectados e treinamento dos modelos de reconhecimento; 4. Elaboração da apresentação do trabalho; 5. Apresentação do trabalho.

6 7. Referências Bibliográficas 1. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). População residente, por tipo de deficiência, segundo a situação do domicílio e os grupos de idade. Brasil, Disponível em: <ftp://ftp.ibge.gov.br/censos/censo_demografico_2010/caracteristicas_gerais_religiao_de ficiencia/tab1_3.pdf>. Acesso em: 14 set BORGES, José Antonio. DOSVOX - Uma nova realidade educacional para Deficientes Visuais. Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Núcleo de Computação Eletrônica. Disponível em: < Acesso em: 14 set SOUSA, Kelly Aparecida Oliveira. Uso de visão computacional em dispositivos móveis para auxílio à travessia de pedestres com deficiência visual. Universidade Presbiteriana Mackenzie, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, São Paulo, Brasil. Lei nº , de 29 de dezembro de Disponível em: < Acesso em: 14 set BRADSKI, Gary, KAEHLER, Adrian. Learning OpenCV: Computer Vision with the OpenCV Library. O'Reilly Media, Inc., WANGENHEIM, Aldo von et al. Seminário Introdução à Visão Computacional. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. Disponível em: < Acesso em: 15 set VIOLA, Paul, JONES, Michael J.. Rapid Object Detection using a Boosted Cascade of Simple Features. IEEE CVPR, Disponível em: < Acesso em: 15 set Apoio Agradecemos ao apoio e incentivo da Comissão Organizadora da Semana Nacional de Ciência e Tecnologia do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sudeste de Minas Gerais, Câmpus Barbacena.