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Owli-AI Forschung

Ultrasonic Waves to Support Human Echolocation

HCII (2018) - Paper

Florian von Zabiensky; Michael Kreutzer; Diethelm Bienhaus

Technische Hochschule Mittelhessen, University of Applied Sciences, Giessen, Germany

Visual

Foto des AHRUS-Prototyps mit Ultraschall-Transducer-Array.
AHRUS-Prototyp aus dem HCII-Paper.

Abstract

Das Paper stellt AHRUS vor, ein System, das parametischen Ultraschall nutzt, um Umgebungsinformationen fuer Menschen mit Sehbeeintraechtigung oder Blindheit hoerbar zu machen. Durch Selbst-Demodulation bleiben die richtungsbezogenen Eigenschaften des Ultraschalls erhalten, sodass Signale mit den eigenen Ohren wahrgenommen werden koennen. Der Beitrag beschreibt den technischen Aufbau eines Prototyps sowie erste Nutzungsansaetze. In einer ersten Evaluation mit vier Teilnehmenden wurde das System praktisch getestet. Im Vergleich zur klassischen Flash-Sonar-Echoortung zeigt der Ansatz Vorteile bei kleinen Strukturen und bei der Stealth-Problematik glatter Oberflaechen.

Keywords

  • Human Echo Localization
  • Audible Ultrasound Sonar
  • Blind People
  • Spatial Hearing
  • Obstacle Detection

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Abbildungen

13 Visuals aus dem Paper.

  1. Schematische Darstellung einer Schallquelle bei Bewegung in Azimut und Elevation.
    Fig. 1 Gesamtansicht der Richtungsdarstellung.
  2. Detailansicht der Azimut-Darstellung mit seitlicher Schallquellenbewegung.
    Fig. 1 Detail links (Azimut).
  3. Detailansicht der Elevations-Darstellung mit vertikaler Schallquellenbewegung.
    Fig. 1 Detail rechts (Elevation).
  4. Prinzipgrafik zur Selbst-Demodulation von moduliertem Ultraschall in Luft.
    Fig. 2 Prinzip der Ultraschall-Demodulation.
  5. Foto des AHRUS-Prototyps mit Gehaeuse und Transducer-Array.
    Fig. 3 Prototyp-Implementierung.
  6. Detailfoto des runden Transducer-Arrays am AHRUS-Prototyp.
    Fig. 3 Detail des Transducer-Arrays.
  7. Blockdiagramm mit DSP, Konfiguration, Bluetooth und Ultraschall-Transducer.
    Fig. 4 Design-Uebersicht des AHRUS-Systems.
  8. Balkendiagramm zur Wahrnehmung von Distanz, Richtung und Grenzbereichen bei vier Personen.
    Fig. 5 Ergebnisse zu Distanz-, Richtungs- und Grenzwahrnehmung.
  9. Balkendiagramm zur Distanzschwelle bei der Hinderniserkennung fuer Saeule und Auto.
    Fig. 6 Distanzschwelle bei der Hinderniserkennung.
  10. Balkendiagramm zur Abweichung bei der Breitenabschaetzung eines Hindernisses.
    Fig. 7 Breitenabschaetzung eines Hindernisses.
  11. Vergleich der Schallintensitaet und Direktivitaet von Zungenklick und AHRUS.
    Fig. 8 Gesamtvergleich der Direktivitaet.
  12. Detailansicht der breiten Schallausbreitung eines Zungenklicks beim Flash Sonar.
    Fig. 8 Detail links (Flash Sonar).
  13. Detailansicht der fokussierten Schallausbreitung beim AHRUS-System.
    Fig. 8 Detail rechts (AHRUS).

BibTeX

@inproceedings{vonzabiensky2018ahrus,
  title = {Ultrasonic Waves to Support Human Echolocation},
  author = {von Zabiensky, Florian and Kreutzer, Michael and Bienhaus, Diethelm},
  booktitle = {HCII},
  year = {2018}
}

Weitere Hinweise

Weiterfuehrend: Zum Projekt AHRUS