Chương 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu đề tài Một trong những giác quan giúp con người có thể giao tiếp với người khác, giúp tiếp thu nguồn tri thức nhân loại cũng như để sẻ chia những điều trong cuộc sống đó chính là thính giác. Nếu như một người thiếu thính giác, hoặc thính giác hoạt động không tốt thì đó là một thiệt thòi rất lớn đối với người đó. Trong khi đó, bộ phận những người có khuyết tật về thính giác lại chiếm một bộ phận không nhỏ trong cộng đồng nhân loại.
Vấn đề về tình trạng của người có khuyết tật về thính giác lại thêm phức tạp bởi lẽ khiếm thính có nhiều cấp độ và biểu hiện khác nhau.1 đưới đây trình bày tổng quát về phân loại và biểu hiện của khiếm thính: Phân loại Biểu hiện Khiếm thính tiếp nhận Tổn thương tai ngoài và tai giữa. Khiếm thính dẫn truyền Tổn thương tai trong. Khiếm thính hỗn hợp Tổn thương cả tai ngoài, tai giữa và tai trong. Khiếm thính tai trung ương Dây thần kinh số 8, tổn thương ở não.
Không nghe được tiếng nói nhỏ. Khó nghe tiếng nói Nghe kém nhẹ nơi ồn. Nghe được tiếng nói nhỏ, tiếng nói bình thường. Nghe kém trung bình Rất khó nghe được tiếng nói nơi ồn ào.
Không nghe được ngay cả tiếng nói lớn. Các cuộc Nghe kém nặng nói chuyện được thực hiện rất khó khăn với nhiều nỗ lực. Không nghe được cả khi hét vào tai, không sử dụng Nghe kém sâu thiết bị trợ thính thì sẽ không thể nghe được. Hoàn toàn không nghe được cho dù có dung thiết Điếc bị trợ thính.1: Phân loại và biểu hiện của khiếm thính Hiện nay, theo thống kê của Tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO), trên thế giới có khoảng 278 triệu người câm điếc các dạng, chiếm 4,5% dân số thế giới.
Hầu hết trong 5 số họ có mức sống trung bình và dưới trung bình do rào cản ngôn ngữ [1]. Ở Việt Nam, theo thống kê của bộ LĐ-TB-XH, Việt Nam có khoảng 2 triệu người câm điếc các dạng, chiếm khoảng 13,5% dân số. Trong đó có khoảng 400 ngàn người đang trong độ tuổi đi học [1]. Riêng tại thành phố Hồ Chí Minh, theo thống kê của bộ LĐ –TB – XH vào năm 2006, số người khiếm thính khoảng 3.550 người, trong đó số lượng người có thể thông dịch được không quá 20 người, và những người có thể thông dịch tại các hội nghị quốc tế không quá 7 người.
[2] Những năm gần đây, việc hoà nhập của những người khiếm thính các dạng đã được cải thiện hơn nhờ sự trợ giúp của y học, các thiết bị công nghệ. Sự phát triển và dần đi đến sự thống nhất của ngôn ngữ ký hiệu cũng đã tạo thêm nhiều thuận lợi hơn cho người khiếm thính trong giao tiếp hằng ngày. Tuy nhiên, những sự hỗ trợ đó cũng chưa thể giải quyết được rốt ráo những vấn đề của người khiếm thính, mà chỉ giải quyết được một phần nào đó mà thôi. Bởi vì, tình trạng khiếm tính có nhiều cấp độ rất khác nhau nên các phương pháp áp dụng cũng phải khác nhau và thương là cụ thể cho những trường hợp nhất định.
Chẳng hạn, những người bị tổn thương về tai có thể được chữa trị bằng phương pháp y học để giúp hồi phục thính giác. Hoặc những người có thính giác kém, có thể nghe nhưng nghe không tốt có thể được hỗ trợ việc nghe nhờ thiết bị trợ thính. Như thế, tuỳ những trường hợp cụ thể mà có những phương pháp phù hợp nhất định riêng. Còn đối với những người có thính giác rất kém hoặc mất hẳn mà chúng ta thường gọi là điếc thì công cụ giúp họ giao tiếp chính là ngôn ngữ ký hiệu.
Chính điều này đã gây trở ngại nhiều trong giao tiếp hằng ngày giữa người điếc và người bình thường. Bởi lẽ, ngôn ngữ ký hiệu đa phần những người bình thường không biết hoặc có thể sử dụng được rất hạn chế. Gần đây đã có một số công trình nghiên cứu nhằm hỗ trợ những người mất khả năng thính giác này. Các công trình có thể kể ra đây như: Nghiên cứu truyền âm thanh qua xương sọ cho bệnh nhân bị khiếm thính.
Các nhà nghiên cứu đến từ đại học công nghệ Chalmers, Thuỵ Điển đã phát triển thành 6 công một thiết bị cấy ghép giúp truyền âm thanh vào tai trong bằng cách gởi những rung động trực tiếp qua xương sọ thay vì tai giữa. Qua đó, những bệnh nhân bị điếc do các vấn đề liên quan đến tai giữa sẽ có cơ hội lấy lại thính giác của mình. Thiết bị cấy ghép Bone Conduction Implant (BCI) có kích thước 6 cm chiều dài và được gắn tại khu vực phía sau tai, dưới da, ngay trên bề mặt xương sọ. Thiết bị được kết nối với một bộ xử lý âm thanh bên ngoài có nhiệm vụ thu nhận tiếng động xung quanh.
Bộ phận này được đặt trên da, cạnh thiết bị cấy ghép và được giữ cố định nhờ nam châm tích hợp trên cả 2 thiết bị. Âm thanh từ bộ xử lý sẽ được truyền qua da và được thiết bị cấy ghép tiếp nhận nhờ một cuộn cảm ứng. Thiết bị sau đó sử dụng một loa khuếch đại mini để chuyển tiếp những rung động âm thanh vào xương sọ và từ đó âm thanh đi vào tai trong.1: Truyền âm thanh qua xương sọ cho bệnh nhân bị khiếm thính Công trình nghiên cứu phục hồi thính lực bằng cách tái sinh tế bào lông thính giác của các chuyên gia từ bệnh viện mắt và tai Massachusetts và trường y khoa Harvard. Các nhà nghiên cứu đã kích thích các tế bào lông thính giác thành tế bào mới, dẫn đến phục hồi một phần thính lực ở chuột bị tai tổn thương tai do chấn thương tiếng ồn.
Tế bào lông thính giác nằm trong ốc tai trong chịu trách nhiệm chuyển kích thích thính giác thành tín hiệu điện, một khi các tế bào này bị tổn thương do tiếng ồn 7 quá mức, nhiễm trùng, độc tố hay một số kháng sinh và thuốc ung thư, chúng không thể tái sinh một cách tự nhiên. Các bào lông bị mất được thay thế bằng các tế bào lông mới sau khi điều trị bằng thuốc và phân tích về vị trí của chúng sẽ giúp cải thiện tính giác trong các vùng tế bào lông được thay thế.2: Phục hồi thính giác bằng các tái sinh tế bào lông thính giác. Một nhóm nghiên cứu đến từ Ukraina đã nghiên cứu một chiếc găng tay biết chuyển đổi ngôn ngữ ký hiệu thành lời nói hoàn chỉnh Enable Talk. Enable Talk có hình dáng giống đôi găng tay thông thường, nhưng được gắn thêm nhiều cảm biến, như con quay hồi chuyển (Gyroscope), cảm biến gia tốc (Accelerometer) và một số viên pin năng lượng mặt trời.
Hệ thống này có tính năng dịch ngôn ngữ ký hiệu thành dạng văn bản, sau đó thành lời nói sử dụng công nghệ Text-to-Speech.3: Găng tay Enable Talk. 8 Tại Việt Nam, có một số đề tài nghiên cứu hỗ trợ người khiếm thính trong giao tiếp hằng ngày. Một trong những đề tài đó là đề tài: Ứng dụng cảm biến 3D Kinect trong nhận diện ngôn ngữ cử chỉ tiếng Việt hỗ trợ việc giao tiếp với người khuyết tật khiếm thính (Đại học Công Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội 2014). Tuy nhiên đề tài này dừng lại ở việc trình bày việc áp dụng thuật toán di truyền để tính toán tìm ra các giá trị của 20 biến khớp của bàn tay.
Những nghiên cứu trên thật sự đang mở ra một cơ hội cho những người khiếm thính. Tuy vậy, các đề tài này vẫn đang trong tiến trình nghiên cứu và có những giới hạn riêng của nó. Nghiên cứu về thiết bị truyền thanh qua xương sọ bệnh nhân khiếm thính chỉ áp dụng cho những người có bệnh về tai liên quan đến tai giữa. Nghiên cứu tái sinh tế bào lông tai bị đang thực sự mở ra một cảnh cửa mới cho bệnh nhân khiếm thính.
Tuy nhiên, công trình này vẫn đang được nghiên cứu và cần thời gian khá dài. Nghiên cứu thiết kế găng tay chuyển đổi ngôn ngữ ký hiệu thành tiếng nói bị hạn chế bởi ba lý do: một là khá bất tiện khi phải thường xuyên đeo găng tay trong giao tiếp; hai là chỉ thực hiện nột chiều tức là chuyển đổi ngôn ngữ ký hiệu thành âm thanh mà thiếu chiều ngược lại; ba nếu chỉ dùng găng tay thì sẽ dễ bỏ sót biểu hiện của khuôn mặt cũng như một vài cử chỉ khác, dẫn đến bỏ sót hoặc chuyển dịch sai ý tưởng người dùng. Từ sự phân tích, nhận định ở trên, cùng với xu hướng áp dụng robot vào việc hỗ trợ các sinh hoạt trong cuộc sống hằng ngày của con người như robot giải trí, robot phục vụ, robot chuyên môn… ngày càng phổ biến, người nghiên cứu đã chọn đề tài: "Nghiên cứu robot hỗ trợ người khiếm thính ứng dụng công nghệ xử lý ảnh." Vơi mục đích nghiên cứu một công cụ khác nhằm hỗ trợ, tạo sự trực quan và gần gũi đối với việc giao tiếp giữa người khiếm thính và những người bình thường. Mục tiêu đề tài Luận văn nghiên cứu nhận dạng vị trí của các khớp ngón tay và cánh tay trong không gian ba chiều từ dữ liệu thu về nhờ vào cảm biến chiều sâu (Kinect).
Luận văn sẽ trình bày giải thuật để có thể phân tích tính toán được vị trí của các khớp 9 bàn tay, cánh tay trong không gian từ khung dữ liệu thu về nhờ vào cảm biến chiều sâu (Kinect) từ đó truy bắt các ký hiệu của ngôn ngữ ký hiệu được thực hiện từ các cử chỉ của bàn tay từ đó nội suy và chuyện dịch sang âm thanh. Bước đầu, luận văn sẽ thực hiện nhận dạng ngôn ngữ ký hiệu trong một đoạn đối thoại nhỏ. Tổng quan hoạt động của robot hỗ trợ người khiếm thính Để thực hiện vài trò chuyển dịch từ ngôn ngữ ký hiệu sang ngôn ngữ nói và ngược lại, robot hỗ trợ người khiếm thính có hai nhiệm vụ chính là: một là nhận diện ngôn ngữ ký hiệu từ người khiếm thính sau đó chuyển đổi sang ngôn ngữ nói; hai là nhận dạng giọng nói của người bình thường sau đó chuyển đối sang ngôn ngữ ký hiệu bằng cách suất ra trên màn hình. Trong nhiệm vụ thứ nhất, robot thực hiện một chuỗi các xử lý sau: nhận diện vị trí và cử chỉ của hai bàn tay cũng như cánh tay, truy bắt các chuyển động của chúng và so sánh với cơ sở dữ liệu, sau đó xuất ra dưới dạng âm thanh.
Như vậy, trong nhiệm vụ thứ nhất này, robot sử dụng một camera nhằm thu hình ảnh về trong thời gian thực, dùng thuật toán xử lý ảnh để xử lý tín hiệu thu về, sau đó so sánh với cơ sở dữ liệu để xuất tín hiệu âm thanh.