Thèse Année : 2024

Detection and management of stressful situations to help the blind persons in their daily lives

Détection et gestion de situations de stress pour aider les non-voyants dans leur vie quotidienne

Résumé

Stress is a universal human experience that has a substantial impact on people's day-to-day functioning, particularly for those who are visually impaired. Stress is characterized as a condition of tension, either bodily or mental, that results from events that cause anxiety, agitation, or frustration. The alarm, resistance, and exhaustion phases of the body's reaction to stress are outlined by the General Adaptation Syndrome (GAS), which also includes the release of stress hormones like cortisol and adrenaline. Blindness makes it especially difficult to recognize and manage stress, as blind people rely on non-visual sensory signals to navigate.Being unable to notice barriers and changes in their surroundings causes blind persons to experience more stress when navigating. In unfamiliar or complicated outdoor and indoor environments, when conventional navigational aids like GPS and satellite images are useless, this stress is increased. Our research's findings have demonstrated a clear relationship between higher stress levels and the difficulty of navigation routes and the existence of barriers. Even with the invention of numerous assistive devices, such as white canes and braille compasses, these solutions frequently fail to offer complete assistance.We address these issues by putting forth a novel hybrid navigation system that combines real-time stress detection with navigation assistance to help blind people. Our method makes use of a smart white cane that is outfitted with a network of biosensors to keep an eye on physiological stress markers including heart rate, muscular activity, and skin conductance. The system's goal is to identify stressful conditions and suggest less stressful navigation routes by evaluating these biosignals.The suggested solution tackles navigational issues in both indoor and outdoor environments. The system creates stress and route difficulty indices for outdoor surroundings, enabling users to select and follow the least stressful path. Advanced image processing techniques are used to detect obstacles in real-time, and verbal commentary is provided to users to help them navigate safely. The technology uses augmented reality (AR) and a content management system (CMS) to build virtual maps based on floor plan photos for indoor environments where GPS and satellite data are not available. Thanks to a mobile application, users can load and interact with these virtual maps by scanning QR codes located within the indoor space.Real-time stress detection and navigation support are integrated into the system, which is a major leap in assistive technology. The system's goal is to make navigation more efficient and less stressful for people who are blind or visually impaired. Subsequent studies will concentrate on assessing the system's effectiveness, examining user input, and improving the technology to guarantee peak performance and user contentment. For blind individuals, this method not only increases independence but also makes navigation easier and less stressful.
Le stress, une expérience commune à diverses activités humaines, affecte de manière significative la vie quotidienne des individus, en particulier ceux ayant des déficiences visuelles. Défini comme un état de tension physique ou mentale, le stress provient de situations qui induisent frustration, nervosité ou colère. Le Syndrome d'Adaptation Générale (SAG) décrit la réponse du corps au stress, englobant les phases d'Alarme, de Résistance et d''Epuisement, et implique la libération d'hormones de stress comme le cortisol et l'adrénaline. Identifier et gérer le stress chez les personnes aveugles est particulièrement difficile en raison de leur dépendance aux indices sensoriels non visuels pour la navigation.Les personnes aveugles éprouvent un stress accru lors de la navigation en raison de l'incapacité à voir les obstacles et les changements dans leur environnement. Ce stress est exacerbé dans les environnements extérieurs et intérieurs inconnus ou complexes, où les aides traditionnelles à la navigation, telles que les GPS et les images satellites, sont inefficaces. Les résultats de notre travail ont établi que la présence d'obstacles et la complexité des itinéraires de navigation sont directement corrélées à des niveaux de stress accrus. Malgré le développement de divers outils d'assistance, tels que les compas en braille et les cannes blanches, ces solutions sont souvent insuffisantes pour fournir un soutien complet.En réponse à ces défis, nous proposons un nouveau système de navigation hybride conçu pour aider les personnes aveugles en intégrant la détection du stress en temps réel et une aide à l'orientation lors de la navigation. Notre système utilise une canne blanche intelligente équipée d'un réseau de capteurs biologiques pour surveiller les indicateurs physiologiques du stress, notamment la fréquence cardiaque, la conductance de la peau et l'activité musculaire. En analysant ces biosignaux, le système vise à identifier les situations induisant du stress et à recommander des itinéraires de navigation moins stressants.Le système proposé répond aux défis de la navigation en extérieur et en intérieur. Pour les environnements extérieurs, le système génère des indices de difficulté et de stress des itinéraires, permettant aux utilisateurs de choisir et de suivre le chemin le moins stressant. La détection en temps réel des obstacles est réalisée grâce à des techniques avancées de traitement d'images, et les utilisateurs reçoivent des indications vocales pour naviguer efficacement. Pour les environnements intérieurs, où les données GPS et satellites sont indisponibles, le système utilise la réalité augmentée (RA) et un système de gestion de contenu (SGC) pour créer des cartes virtuelles basées sur des images de plans d'étage. Des codes QR dans l'espace intérieur permettent aux utilisateurs de charger et d'interagir avec ces cartes virtuelles via une application mobile.L'intégration de la détection du stress en temps réel et du soutien à la navigation représente un avancement significatif dans la technologie d'assistance. En réduisant le stress et en améliorant l'efficacité de la navigation, le système vise à améliorer la qualité de vie des personnes malvoyantes. Les recherches futures se concentreront sur l'évaluation des performances du système, l'analyse des retours des utilisateurs et le raffinement de la technologie pour garantir une fonctionnalité optimale et la satisfaction des utilisateurs. Cette approche améliore non seulement l'indépendance, mais fournit également une expérience de navigation plus gérable et moins stressante pour les utilisateurs aveugles.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04903259 , version 1 (21-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04903259 , version 1

Citer

Youssef Keryakos. Detection and management of stressful situations to help the blind persons in their daily lives. Signal and Image Processing. Université Bourgogne Franche-Comté, 2024. English. ⟨NNT : 2024UBFCD043⟩. ⟨tel-04903259⟩
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