XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

SeeForLife – личный помощник для слабовидящих и слепых людей

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Шаміш Мейірбек Берікұлы 1

---

1Назарбаевская Интеллектуальная Школа Физико - Математического направления города Уральск

Сулейменова А.А. 1

---

1НИШ ФМН г. Уральск

Работа в формате PDF

613.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Проблема: В настоящее время остро стоит проблема случаев нарушения зрения.

Глаз – это орган, который обеспечивает функцию зрения и играет ключевую роль в нашей жизни. Многие известно о том, что именно через глаза мы получаем около 80% информации в окружающей среде. Обычно человек не обращает внимание на обычное ухудшение зрения. В наши дни что это обусловлено возрастными изменениями, по крайней мере так считают. Однако слабовидящим и слепым людям трудно ориентироваться в пространстве. Зачастую они определяют на ощупь, некоторым помогают социальные сотрудники или помощники.

Актуальность: Массовый спрос и производство устройств, которые обладают теми функциями, что и настольные компьютеры, привело к тому, что современный человек использует их все больше и больше. Практически невозможно найти человека, который применяет свой смартфон или планшет на оптимальном расстоянии и на уровне глаз. Если раньше нарушение зрения определялось старческим или рожденным характером, то сегодня можно найти огромное количество школьников и детей дошкольного возраста, у которых наблюдается ухудшение зрения.

Цель: Создать приложение, которое поможет легко ориентироваться в пространстве, для того чтобы облегчить жизнь незрячим и слепым.

Задачи:

Изучить текущее положение проблемы;

Спроектировать и разработать приложение;

Протестировать приложение;

Написать инструкцию пользователя.

Научная новизна работы заключается в том, что разработанная система позволит слепым и слабовидящим самостоятельно ориентироваться в пространстве, используя возможности искусственного интеллекта для распознавания изображений.

Область исследования работы: офтальмология, искусственный интеллект, мобильные приложения.

Анализ

Определения

Хрусталик –бесцветная часть глаза,которая расположена между стекловидным телом и оптической диафрагмой.

Роговицы – передняя наиболее выпуклая прозрачная часть фиброзной оболочки глазного яблока, одна из светопреломляющих сред глаза.

Глазное яблоко – часть глаза с шарообразной формой.

Офтальмология – сфера медицины, который изучает глаз и его происхождение, другими словами анатомия. А так же офтальмология изучает глазные болезни и методы лечения.

Острота зрения – значение, которое описывает то, насколько четко глаза могут раздельно воспринимать две точки, расположенные друг от друга условно на минимальном расстоянии.

Глазницы – район черепа, в котором расположены глаза.

Сетчатка глаз – это оболочка глаза, которая расположена между стекловидном телом и сосудистой оболочкой глазного яблока.

Искусственный интеллект – способность интеллектуальных машин выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека.

Технология распознавания изображений – вид новой технологии, развивающий основы и методы классификации и идентификации предметов, явлений, объектов, которым свойственны одни и те же качества, признаки.

Обзор литератур

В книге «Анатомия человека» автором, которого является профессор Питер Абрахам, говорится, что зрение может ухудшаться по-разному. Часто встречающимися дефектами являются аномальные рефракции. В норме (эмметропия) световые лучи преломляются роговицей и хрусталиком так, как они сходятся в точку на сетчатой оболочке. [1, 41]

Ю.К. Школьник в книге «Человек» доложил о том, что четкое изображение получается потому, что лучи света, проходя через глаз, фокусируются. Но у некоторых людей глазное яблоко имеет другую форму, которая отличается от стандартной формы. Изображение получается размытым из-за того, что лучи не достигают сетчатки глаза.Такое отклонение называется близорукостью. Чем сильнее удлинен глаз, тем хуже человек видит предметы, находящиеся в отдалении. [2, 65]

Ольга Копылова в книге «Зрение. Советы и рекомендации» говорит, что, во-первых, когда мы говорим о близорукости, мы сразу должны иметь в виду, какая степень близорукости. Если близорукость слабой степени, то люди, разумеется, предпочитают очки. Они видят и без очков, и, снимая очки, видят достаточно хорошо. Однако, надевая очки, видят еще лучше. А по поводу средней и высокой степени близорукости, то, во всяком случае контактная коррекция обеспечивает более высокое качество зрения. И сейчас линзы имеются в нашем распоряжении из современных материалов, с повышенным содержанием кислорода, одноразовые однодневные линзы. Это устраняет необходимость в специальном уходе за ними, и снижает возможность их бактериального обсеменения.

Причины нарушений зрения

Врожденные:

Различные виды заболеваний матери во время беременности;

Наследственная передача некоторых дефектов зрения (уменьшение размеров глаз, катаракта и др.);

Приобретенные:

Недоношенные дети с тяжелыми заболеваниями зрения (снижение чувствительности сетчатки), при которой часто наступает тотальная слепота;

Повышение давления внутри глаза;

Разные несчастные случаи во время родов или же травмы во время роста ребенка;

Общие ослабления здоровья ребенка.

Более того, отсутствие работы глазных мышц, старение сетчатки, ухудшение кровообращения, чрезмерное напряжение глаз, сухость слизистой глаза может привести к дефектам зрения.

Симптомы ухудшения зрения:

невозможность четко видеть окружающие предметы, особенно расположенные далеко, образы становятся расплывчатыми

начинаются проблемы с получением информации зрительным путем,

невозможность чтения и т. д.

Чем сильнее ухудшается зрение, тем сложнее становится ориентироваться в пространстве.

Офтальмологические факторы

Внезапное ухудшения зрения могут вызвать механические или химические травмы:

Ожоги, ушибы;

Переломы глазницы;

Попадание отравляющих веществ в глаза;

Травмы, вызванные колюще-режущими инструментами;

Бактериальные, грибковые, вирусные глазные инфекции.

Классификация зрительных нарушений

Степени нарушения зрения:

Слепые (острота зрения на лучшем видящем глазу от 0,01 до 0,04),

Слабовидящие (острота зрения на лучшем видящем глазу при коррекции от 0,05 до 0,2),

Люди с косоглазием и амблиопией (с остротой зрения менее 0,3)

Исследование проблемы.Интервью

Интервью проводилось педиатром школы

Почему люди постоянно сталкиваются с близорукостью или дальнозоркостью?

Потому, что они не соблюдают правила эргономики. Не соблюдают расстояние или положение. Вдобавок, это может быть из-за ослабленного организма, наследственность.

Что может быть причиной слепоты?

Плохие условия для работы, работа на близком расстоянии и.т.д.

Я узнал что синий цвет вреден для глаз. Верно ли это?

Да. В настоящее время доказано повреждающее воздействие синего света на фоторецепторы и пигментный эпителии сетчатки.

Что может быть причиной глазных болезней?

Причиной глазных болезней могут быть: инфекция, аномалия развития, анемия, заболевание крови и т.д.

Какими бывают первые симптомы слепоты или потери остроты зрения?

Люди не замечают предметы, которые на виду, размытость предметов, трудность распознавания предметов, проблемы при ориентировании.

Альтернативные приложения и их преимущества и недостатки

Статистика

Основные факты

Почти 1,3 млрд человек в мире живут с различными дефектами зрения.

Людей с нарушением зрения слабого вида насчитывается около 188,5 млн человек, а вот других с усугубленными видами нарушения зрения около 217 млн, в то время как 36 млн человек являются слепыми.

В глобальных масштабах наиболее распространенными нарушениями зрения являются катаракта и глаукома, да и нескорректированные аномальных рефракций.

Большинство людей с различной формой нарушения зрения входят в возрастную группу старше 50 лет.

По данным ВОЗ, в мире около39 миллионовслепыхлюдей и 246 миллионов с плохим зрением.

Блок-схема

Ниже представлена блок-схема будущего приложения. Опираясь на блок-схему, можно узнать, что, во-первых, надо сфотографировать фото. И после этого приложение начинает распознавать фото. Если пользователь закончил свое дело, то тогда приложение закрывается. Если нет, то тогда циклическим образом приложение начинает всё заново.

Рисунок 1. Блок-схема новой системы

Прототипы

Оформление главного экрана является однообразным. Отсутствует необходимость размещения всяких компонентов для оформления, поэтому интерфейс будет простым для легкого пользования.

Рисунок 2. Прототипы

Разработка мобильного приложения

Разработка Screen 1 и Screen 2:

Рисунок 3. Скриншот страниц

Программирование

//Для перехода на следующий экран

//Когда открывается второй экран, вызывает функцию «Снимать фото»

//Запуск функции для загрузки и распознавания изображения

//Запуск функции для озвучивания описания изображения на английском языке

//Перевод описания на русский язык

//Воспроизведение звука текста перевода

// «Если – тогда – иначе». Структура ветвления использовался в тех случаях, когда нужно проверить, отменил ли пользователь операцию.

Тестирование

Тестовый план

Доказательства тестов

Рисунок 4. Доказательства тестов №1,2,3

Рисунок 5. Доказательства тестов №4,5

Документация

Инструкция пользователя

Открыть приложение «SeeForLife».

Рисунок 6. Главное окно

Ждать 1 секунду.

Снять на фото, нажав на кнопку.

Рисунок 7. Процесс фотографирования (до распознавания)

Ждать 1 секунд результата.

.

Рисунок 8. Процесс распознавания и перевода

Послушать результат.

Рисунок 9. Результат распознавания

Закрыть.

Заключение

В процессе изучения проблемы были выявлены основные причины нарушения зрения, проанализирована статистика незрячих и людей с нарушением зрения, проведен анализ существующих мобильных приложений, их функции, преимущества и недостатков.

На этапе проектирования были разработаны прототипы главного окна, ввода-вывода информации, а также блок-схема, которая показывает графическое представление метода решения.

На этапе разработки создано мобильное приложение, которое использует ИИ для распознавания объектов. Приложение запускается на платформах IOS и Android.

Далее, на этапе тестирования были рассмотрены различные условия для распознавания.Также, написана инструкция пользователя для помощи при применении приложения.

В итоге исследовательской работы разработано мобильное приложение «SeeForLife». Приложение имеет дружественный интерфейс. Люди с особыми потребностями в зрении могут не обращаться социальным работникам или нанимать помощников. Это означает, что они могут самостоятельно выполнить простые действия, что улучшить их качество жизни.

К недостаткам проекта можно отнести то, что нужно рассмотреть возможностькак можно больше вариантов для распознавания. Ведь ИИ –это не человек,и может ошибаться. И нужно определить все условия для успешного распознавания.

Список использованной литературы

Валериан С.Р.,Сергей Б. Т. «Биология», Издательство «Мнемозина», 2011 год, стр. 79-87

Владимир Б. З.,Николай И. С. «Биология. Многообразие живых организмов», Издательство «Дрофа», 2011 год, стр.232

Ольга К. С. «Зрение. Советы и рекомендации ведущих врачей» Издательство «Эксмо»,2015 год.

Питер А. «Анатомия человека», Издательство «Foliant», 2017 год

Рафаил Д.С.,Яков Р. С.,Александр Я. С. «Атлас анатомии человека», Издание Умеренков, 2018 год

Уильям Р. Б. «Как Самому Восстановить Зрение»

Юлия К. Ш. «Человек», 2018год

linzopedia.ru

https://www.tienmed.ru/news/uhudzrenie-s3n.html