Eyewriter
1. UVOD
Eyewriter je sustav koji radi na principu praćenja oka (engl. eye-tracker). Na taj način dobivene podatke koristi njegov softverski podsustav koji omogućava interakciju korisnika s računalom. Konkretno, njegova osnovna namjena je, kao što mu i samo ime kaže, ponovno omogućiti umjetnicima, a i svim ostalim osobama koje su ostale paralizirane, crtanje grafita korištenjem računala. Kratak i zanimljiv video o projektu "Eyewriter" dostupan je ovdje.
Slika 1.1. Primjer Eyewriter sustava za praćenje oka
Ono što ga izdvaja od ostalih sličnih sustava, osobito onih komercijalno dostupnih, je vrlo niska cijena. Koncipiran je i osmišljen tako da ga svatko može izraditi na poprilično jednostavan način. Izrada zahtijeva korištenje osnovnih alata, te elektroničkih i drugih komponenti čija je cijena niska, a dostupne su u gotovo svakoj trgovini takvim proizvodima.
Izvorni kod za softver Eyewritera je open-source, te je svim zainteresiranim dostupan za besplatno preuzimanje na internetskim stranicama. Na taj način razvija se mreža korisnika i programera, što doprinosi njegovom stalnom razvoju i novim poboljšanjima, a time se postiže i njegova dostupnost osobama kojima je najpotrebniji.
Web stranica projekta Eyewriter nalazi se ovdje te sadrži mnogobrojne zanimljive i korisne informacije.
2. KORISNICI
Eyewriter je namijenjen svim paraliziranim osobama, a osobito osobama oboljelima od ALS-a. ALS ili amiotrofična lateralna skleroza je neurološka bolest koja pogađa motorički sustav osobe. Ova bolest je progresivnog karaktera, a uzrokuje paralizu mišića i naposljetku smrt. Nakon oboljenja osoba umire u prosjeku nakon 3-5 godina. Na slici 2.1. nalazi se Stephen Hawking, svjetski poznati fizičar i vjerojatno najpoznatija osoba oboljela od ALS-a.
Slika 2.1. Stephen Hawking, ALS mu je dijagnosticiran u dobi od 21 godine
Uzrok bolesti još nije sasvim poznat, a rana dijagnoza je vrlo teška. Bolest je neizlječiva, a postojeći lijekovi samo donekle usporavaju napredak bolesti. Kod pojave bolesti pojavljuju se simptomi slabosti i grčenja mišića, a u uznapredovaloj fazi osoba se više ne može pomicati, gutati, ni disati. Pri tome mozak ostaje potpuno funkcionalan, uz stalan osjet boli poput one uzrokovane hladnom vodom, što je bio jedan od razloga tzv. Ice-bucket challengea, kojim se donekle podigla svijest o ovoj bolesti.
3. NASTANAK I RAZVOJ
Sam povod nastanka Eyewritera vezan je uz Tonyja Quana, koji je poznati losanđeleski crtač grafita i aktivist, poznat pod pseudonimom Tempt1. 2003. godine dijagnosticiran mu je ALS, koji je potpuno paralizirao njegovo tijelo, osim očiju. Oko njega se okupila grupa entuzijasta i programera, s ciljem razvoja sustava koji bi mu ponovno omogućio umjetničko izražavanje, korištenjem isključivo očiju. Zanimljiv video o samim počecima i nastanku Eyewritera može se pogledati ovdje.
Slika 3.1. Tempt1 koristi Eyewriter
Nakon nekog vremena uspjeli su razviti efikasan i jeftin sustav za crtanje očima. Crteži koje je izrađivao Tempt1 koristeći Eyewriter projicirani su na različite zgrade u LA-u i diljem svijeta. Na slici 3.2. prikazan je prvi grafit koji je Tempt1 izradio pomoću Eyewritera, projiciran na zid ispred njegove bolničke sobe.
Slika 3.2. Prvi grafit koji je Tempt1 izradio nakon 7 godina potpune paraliziranosti
Od nastanka, svakom novom izradom Eyewritera teži se njegovom poboljšanju i nadogradnji kako bi se poboljšala njegova kvaliteta, efikasnost, robusnost i preciznost, a uz sve to da ostane cjenovno dostupan svima. Za potrebe jednog sajma Eyewriter je kombiniran i s robotskom rukom koja izravno crta ono što osoba izradi očima. Kako to izgleda može se pogledati ovdje.
4. HARDVERSKI DIO
Hardverski dio Eyewritera služi za snimanje oka, kako bi softver dobio podatke o kretanju zjenice. Jedna od osnovnih ideja Eyewritera je da ga praktički svatko može izraditi služeći se dostupnim alatima i široko dostupnim komponentama, kako bi na taj način došao do što većeg broja korisnika. U najjednostavnijoj, ali i potpuno funkcionalnoj varijanti, hardverski dio Eyewritera može se izraditi pomoću komponenti prikazanih na slici 4.1.
Slika 4.1. Shematski prikaz hardverskog dijela Eyewritera
Dakle, za izradu se koriste obične jeftine naočale bez leća, na koje je pričvršćen nosač kamere izrađen od fleksibilne, ali dovoljno čvrste žice. Za snimanje oka koristi se postojeća kamera određenog proizvođača (primjerice PS3 Eye) koju se određenim hardverskim izmjenama prilagodi za potrebe Eyewriter sustava. Na sljedećoj slici prikazan je primjer izrađenog Eyewriter sustava.
Slika 4.2. Primjer jednostavnog Eyewriter hardverskog sustava
Jedini zahtjevi koji se postavljaju na kameru su da je osjetljiva na infracrveno svjetlo i da je onemogućena automatska prilagodba objektiva (eng. auto-iris). Dvije infracrvene LED diode koriste se za osvjetljavanje oka te time omogućuju dobivanje bolje snimke te preciznijeg i pouzdanijeg praćenja zjenice. Za njihovo napajanje koristi se baterijski izvor od 3V.
Slika 4.3. Primjer prilagođene PS3 Eye kamere s infracrvenim LED diodama
Vrlo detaljne upute za izradu jednog ovakvog jednostavnog sustava, zajedno s popisom svih potrebnih komponenti, moguće je pronaći ovdje.
Nešto napredniji sustav pod nazivom Eyewriter 2.0 odlikuje se većom preciznošću, a značajna prednost mu je što omogućuje korištenje i osobama koje mogu ostvariti male pomake glave, za razliku od prethodne verzije. Kamera i infracrvene LED diode više se ne nalaze na glavi. Ova verzija koristi dvije bočne i jednu središnju IR LED diodu, koje naizmjenično blinkaju. Na taj način u jednom frameu snimke slika zjenice je svijetla, a u sljedećem tamna, te se to , koristeći odgovarajući algoritam za obradu slike, koristi za praćenje zjenice i kalibraciju pozicije na ekranu. Također, za komunikaciju između hardvera i softvera dodatno se koristi i Arduino mikrokontroler. Instrukcije za izradu ovog sustava nalaze se ovdje.
5. SOFTVERSKI DIO
Softver Eyewriter sustava sastoji se od dva dijela: softvera za praćenje oka i softvera za crtanje. Cjelokupni kod je open-source i može se besplatno preuzeti sa stranice: https://github.com/eyewriter. Kod je razvijen koristeći OpenFrameworks koji je C++ toolkit namijenjen prvenstveno za „kreativno“ kodiranje. Uz osnovni Eyewriter softver potrebni su naravno i driveri za korištene hardverske komponente. Softver za praćenje oka koristi snimku iz kamere za određivanje pozicije i kretanja zjenice.
Slika 5.1. Ilustracija praćenja pokreta zjenice pri ispisivanju riječi Tempt
Softver pruža mogućnost prilagodbe slike koja se dobiva iz kamere, podešavanjem kontrasta, fokusa i svjetline. Postupak kalibracije provodi se pri prvom korištenju softvera od strane određenog korisnika, a važan je jer se pomoću njega usklađuje položaj zjenice i određenih koordinata na ekranu računala. Postupak se sastoji u tome da se na ekranu prikazuje niz točaka, koje korisnik prati pogledom pri čemu se snima pozicija njegove zjenice u tom trenutku. Na sljedećoj slici prikazana je snimka zjenice i određivanje njenog položaja, kao i mogućnosti prilagodbe raznih parametara slike.
Slika 5.2. Softver za praćenje položaja zjenice
Softver za crtanje komunicira s Eyewriter softverom za praćenje oka, a postoji i mogućnost komunikacije i s ostalim komercijalnim sustavima. Omogućava crtanje i uređivanje grafita, pri čemu se određene opcije i alati za crtanje aktiviraju nakon što je pogled korisnika određeno vrijeme usredotočen na njih , odnosno na njihov prikaz na ekranu . Fokusiranjem oka na određenu točku na ekranu stvara se početna točka linije, odakle se vuče linija do sljedeće odabrane točke, a u slučaju greške postoji i mogućnost poništavanja pojedinog koraka. Jedno slovo predstavlja cjelinu za sebe i moguće ga je rotirati, pomicati i mijenjati mu veličinu.
Slika 5.3. Prilagodba parametara slike
Softver ima mogućnost i tipkanja riječi, pri čemu se slovo po slovo odabire pogledom. Napisane riječi mogu se i izgovoriti budući da postoji i opcija pretvaranja teksta u govor.
Slika 5.4. Tipkanje korištenjem očiju
6. ZAKLJUČAK
Eyewriter je jedan od sustava za pomoć osobama s invaliditetom koji korištenjem tehnike praćenja pokreta oka, omogućuje interakciju s okolinom korištenjem računala i pripadajućih softverskih paketa. Ono što ga čini posebnim i izdvaja ga od ostalih, uglavnom komercijalnih sustava, je činjenica da je softver potpuno besplatan, a izrada hardvera je jednostavna i jeftina. Na taj način mogu ga koristiti i osobe kojima materijalna situacija ne dopušta korištenje skupih pomagala koja su im nužna za normalan život.
Njegova posebnost je i što je prvenstveno namijenjen za crtanje grafita pomoću očiju, te tako omogućava osobama da se i dalje mogu umjetnički izražavati unatoč problemima. Pri svakoj izradi Eyewritera događaju se preinake i poboljšanja koja će doprijeniti njegovom daljnjem razvoju.
LITERATURA
[1] „About Eyewriter“, s Interneta, http://eyewriter.org/, 17. listopada 2015.
[2] „The EyeWriter 2.0“, s Interneta, http://www.instructables.com/id/The-EyeWriter-20/, 17.listopada 2015.
[3] „About ALS“, s Interneta, http://www.alsa.org/about-als/what-is-als.html, 17. listopada 2015.
Nikola Lopac