• visually impaired people
• motion planning
• indor navigation

L’Organizzazione Mondiale della Sanità stima in 253 milioni le persone colpite da deficit visivo, circa il 4% della popolazione mondiale. Solo in Italia 1.5 milioni sono le persone ipovedenti e 200.000 quelle completamente cieche. La cecità rappresenta un forte limite per la qualità della vita delle persone che ne sono affette, basti pensare che l’83% dell’informazione attraverso la quale acquisiamo conoscenza del mondo circostante proviene dal senso della vista. In particolare, l’impatto maggiore è quello di una netta limitazione della mobilità del soggetto, che si trova nella condizione in cui la propria libertà è vincolata alla presenza di amici o parenti. Il bastone bianco ed il cane guida rappresentano gli ausili più comuni, ma al loro fianco sono state adottate diverse misure che prevedono l’abbattimento delle barriere architettoniche e l’aumento dell’accessibilità di strade ed edifici. Negli ultimi anni sono stati sviluppati dispositivi elettronici, noti come Electronic Travel Aids (ETAs), in grado di ricevere ed integrare l’informazione proveniente da un certo numero di sensori, per poi elaborarla e trasferirla all'utente sotto forma di feedback uditivo o tattile. Tuttavia, quello che ancora non risulta del tutto soddisfacente è lo sviluppo di un intero sistema di navigazione, capace di sfruttare gli ETAs in un framework più ampio di pianificazione del cammino in un ambiente non strutturato (problema tipicamente noto come pianificazione ad alto livello) e di gestire molteplici problematiche locali, come per esempio l’evitare un ostacolo, il “girare l’angolo” (anche detta pianificazione di basso livello, o guida). Questo lavoro di tesi fornisce un importante contributo teorico e tecnologico in questa direzione. In particolare, si propone una soluzione al problema della pianificazione ad alto livello per la locomozione di persone non vedenti in ambienti non strutturati. Nello specifico, il lavoro può essere raccolto in due contributi principali. In primo luogo, dando per nota la conoscenza pregressa della planimetria dell’ambiente, questa tesi propone un algoritmo di motion planning che focalizza l’attenzione sulla sicurezza e la naturalezza del percorso. L’algoritmo è stato ideato in modo da permettere all'utente non vedente di modificare il percorso in base alle proprie esigenze, permettendo di selezionare dei punti di interesse (Points of Interest, POIs) e dando la possibilità di richiedere obiettivi multipli di esplorazione impostandone la successione di percorrenza. Il secondo target è rappresentato dallo sviluppo di un innovativo algoritmo di localizzazione globale dell’utente. Sfruttando i) l’informazione proveniente da una camera RGB-D posizionata a livello medio-toracico con punto di vista direzionato verso la direzione anteriore, ii) una sensoristica di accelerazione basata su sensori inerziali (IMU), iii) un computer portatile per l’elaborazione delle immagini, questo algoritmo permette di seguire il percorso delineato dalla pianificazione di alto livello conducendo l’utente da un punto A ad un punto B. I due algoritmi sviluppati sono stati testati separatamente su diversi scenari. I risultati degli esperimenti hanno mostrato che l’algoritmo di motion planning è robusto e pone al centro della pianificazione le richieste degli utenti, che sono in grado di muoversi nell'ambiente sconosciuto seguendo il cammino calcolato. D’altra parte, l’algoritmo di localizzazione proposto permette di ottenere una buona localizzazione all'interno dell’edificio. I risultati mostrano la capacità dell’algoritmo di ottenere una localizzazione real-time permettendo allo stesso tempo una navigazione sicura e in completa autonomia.