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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 für Menschen mit Sehbeeinträchtigung oder Blindheit hörbar zu machen. Durch Selbst-Demodulation bleiben die richtungsbezogenen Eigenschaften des Ultraschalls erhalten, sodass Signale mit den eigenen Ohren wahrgenommen werden können. Der Beitrag beschreibt den technischen Aufbau eines Prototyps sowie erste Nutzungsansätze. 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 Oberflächen.

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 Gehäuse 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-Übersicht 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 für Säule und Auto.
    Fig. 6 Distanzschwelle bei der Hinderniserkennung.
  10. Balkendiagramm zur Abweichung bei der Breitenabschätzung eines Hindernisses.
    Fig. 7 Breitenabschätzung eines Hindernisses.
  11. Vergleich der Schallintensität und Direktivität von Zungenklick und AHRUS.
    Fig. 8 Gesamtvergleich der Direktivität.
  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

Weiterführend: Zum Projekt AHRUS