Slovák vyvinul aplikáciu, ktorá chráni oči pred počítačom [etrend.sk]

Svrbenie a pálenie očí je sprievodným javom dlhej práce pred monitorom. Programátor Andrej Fogelton, ktorý je doktorandom na Fakulte informatiky a informačných technológií STU, sa to rozhodol riešiť. Vyvinul aplikáciu, ktorá má používateľov pred počítačom naučiť častejšie žmurkať.

Únava očí, svrbenie, pálenie alebo dokonca bolesť hlavy nie sú pri práci s počítačom nič neobvyklé. Vznikajú kvôli nedostatočnému zvlhčovaniu povrchu oka, čo môže u človeka vyvolať až syndróm suchého oka. Bežne žmurkneme asi 10- až 15-krát za minútu a každé žmurknutie zvlhčí povrch oka. Ale pri práci s počítačom veľa používateľov žmurká menej, čo je problém.
Aplikácia eyeblink slovenského programátora A. Fogeltona má tento problém riešiť. Pomocou webkamery meria frekvenciu žmurkania a ak je nedostatočná, snaží sa používateľa upozorniť, aby žmurkal viac. Aplikácia meria každú polhodinu tri minúty frekvenciu žmurkania, čo poskytuje dostatočné množstvo dát pre štatistiku.
Okrem notifikácie na obrazovke, aby používateľ žmurkol, dokáže na základe snímania webkamery merať aj svetlo v miestnosti a na základe toho automaticky upraviť jas obrazovky počítača.
Kto stojí za projektom?
Pomáhali mi kamaráti, ale nikto neriskoval kapitál. Keď som dostal grant, tak mi kamarát robil grafiku za lepšiu cenu, ako by som dostal inde. Rovnako za dobré ceny bol aj server alebo webstránka. Jeden kamarát síce vyčerpal peniaze, ale naďalej mi pomáha s tým, že keď mi projekt zarobí, tak mu to vrátim. Napríklad pri promo videu som oslovil kamarátku klaviristku, či by mi skomponovala hudbu do videa.
Kedy sa zrodil nápad vymyslieť aplikáciu, ktorá by chránila zrak pri počítači?
Počítačovým videním sa zaoberám dlho – už od bakalárskej práce. Navyše problémy s očami sa ma týkajú tiež. Problémy so suchými očami sa začali silnejšie prejavovať už na začiatku môjho štúdia. Zistil som, že moje oči vysychajú, pretože málo žmurkám pred obrazovkou počítača. Prvý nápad vznikol v roku 2010, keď som pracoval na svojej diplomovej práci s témou Sledovanie ruky.
Pomocou kamery som rozpoznával pohyb a uvedomil som si, že by bolo možné pomocou podobných algoritmov detegovať žmurkanie. Nikdy nebol čas sa tomu venovať detailnejšie a až keď som sa stal doktorandom, vypísal som bakalárske témy s cieľom spraviť algoritmus. Študenti sa tomuto problému venovali a ja som ich inštruoval.
Odrazovým mostíkom bol algoritmus Tomáša Drutarovského založený na analýze pohybu v oblasti oka, ktorý viedol k môjmu následnému asi polročnému vývoju finálneho algoritmu, ktorý funguje veľmi dobre nielen na obmedzenom datasete, ale aj v reálnom svete. Vývoju Eyeblink som pri plnom pracovnom nasadení venoval asi 1,5 roka.
Skúšali ste aj iné spôsoby merania?
Máte dva prístupy. Buď budete analyzovať stav oka, nakoľko je otvorené, a poviete, že teraz je zatvorené alebo otvorené. Druhý prístup je, že budete analyzovať pohyb. Výhoda pohybu je v tom, že nie je závislý na tom, aké máte okuliare – nefunguje to dobre, ak má človek hrubší rám a odlesky zo skiel okuliarov to zhoršujú. Samostatnou kategóriou sú Číňania, ktorým len veľmi málo vidieť z oka a nastáva u nich len veľmi malý pohyb.
Kamera teda sníma pohyb očí a frekvenciu žmurkania a v prípade, že človek nežmurká, upozorní notifikáciou.
Radili ste sa s lekármi, aby ste vyhodnotili vhodnú frekvenciu žmurkaní?
Existujú oftalmologické publikácie, ktoré tvrdia, že zdravý človek žmurká v priemere 10- až 15-krát za minútu. Každé žmurknutie obnovuje slzný film na povrchu oka, ktorý zvlhčuje a chráni naše oči.
Urobili sme aj jeden experiment, na základe čoho sme si všimli jednu zaujímavosť. Dobrovoľník pozeral do počítača mal tri alebo štyri žmurknutia a potom v jednej chvíli zrazu desať. Nevedeli sme, čo sa stalo, mysleli sme, že je tam len chyba. Keď sme pozreli video ručne, zistili sme, že sa vtedy rozprával s niekým a do počítača nepozeral.
Tvrdíte, že pri každodennej práci s počítačom hrozí suchosť či svrbenie očí, čo môže dospieť až do takzvaného syndrómu suchého oka. V akej miere sa vás to týkalo?
Áno, keď sa lepšie pozriete, tak mám v oku červené žilky. Keď som začal chodiť na vysokú školu, mal som s tým výraznejšie problémy, ale potom som sa už naučil nejaké triky, aby som sa tomu vyhol – svetlo v miestnosti, uloženie monitora, opláchnutie tváre studenou vodou a podobne.
Na žmurkaní záleží, pretože ako som pri vývoji zistil, veľmi veľa ľudí aj pociťuje príznaky syndrómu suchého oka, ale nevie o jeho rizikách. Ani ja som nevedel, až keď som mal vážne symptómy ako červené oči alebo ako ma ráno bolelo prvé otvorenie očí. Až vážne príznaky ma prinútili riešiť zdravotný stav mojich očí, upravil som si pracovné prostredie, snažím sa dodržiavať rôzne dobré zvyky.
Ako funguje aplikácia eyeblink?
Algoritmus, ktorý ste vyvinuli, nevyhodnocuje mieru žmurkania neustále, pretože to zaťažuje počítač. Ako ste sa vysporiadali s týmto problémom?
V posledných rokoch vyšli také algoritmy na detekciu tváre a očí, ktoré to môžu robiť v reálnom čase. Detekcia tváre trvá niečo, detekcie očí trvá niečo a potom aj samotná detekcia žmurkania tiež trvá nejaký čas, ale tá je veľmi rýchla - v priemere štyri milisekundy.
Overoval som si aj ostatné čísla. Bežná detekcia tváre trvá asi 10 milisekúnd na jeden obrázok. Ak urobíte každú sekundu 30 obrázkov, tak to značne zaťažuje procesor počítača. Mne sa ale podarilo nájsť takú kombináciu algoritmov, že pri najnovších notebookoch je zaťažený procesor len na 20 percent. Jemné nepresnosti som upravil, pretože sa tam výpočtová náročnosť naskladá.
Ako to teda funguje, ak aplikácia nesníma tvár nonstop?
Nepotrebujem vedieť, ako často žmurkáte nonstop, ale stačí mi to odmerať raz za čas. Frekvencia sa veľmi nemení – kolíše trošku počas dňa a činnosti, ktorú robíte. Aplikácia to preto robí každú polhodinu pri trojminútovom meraní, čo stačí na vyhodnotenie frekvencie žmurkania daného používateľa. Zvyšný čas sa vám aplikácia pripomenie a vybehne notifikácia, ktorá sa vás bude snažiť naučiť častejšie žmurkať.
So zvolenou frekvenciou v pozadí pravidelne deteguje žmurkanie používateľa – ak počas doby piatich sekúnd nežmurknete, používateľa aplikácia upozorní vysúvacou notifikáciou na pravej strane pracovnej plochy, ktorú je možné zavrieť žmurknutím.
Stačí teda trojminútové meranie, aby aplikácia upozornila na to, že človek nežmurká. Nezačne človek systém podvedome podvádzať a žmurkať len v pravidelných intervaloch, keď očakáva notifikáciu?
Po spustení aplikácie je nastavené prvé meranie asi po desiatich minútach. Vtedy sa zapne kamera a po troch minútach sa meranie ukončí a zaznamená sa do grafu frekvencia. Meranie je ale náhodné, nikdy neviete, kedy vás začne merať kamera. Opakuje sa ale každú polhodinu. Nie je to nastavené tak, že vás meria každú celú hodinu alebo v nejakú minútu každej hodiny a vy to odhadnete. Nesmiete presný čas vedieť, pretože vaša psychika by to odhadla – ak viete, že vás aplikácia meria, jednoducho budete mať vyššiu frekvenciu žmurkaní, ako keď o tom neviete.
Čo sa deje s výsledkami meraní?
Anonymné dáta od používateľov zbieram a dodávam ich oftalmológom. Možno z toho vznikne ďalšia vedecká práca.
Vnímate pri tejto aplikácií konkurenciu?
Áno, ale je veľmi slabá. Ide o firmy iVisionGuard, Blinzle a IrisTech. Na druhej strane je táto vec nový trh a je preto ťažšie presvedčiť ľudí, aby si to vyskúšali. Ak niečo pomáha a je to zabehnuté, je to ľahšie. Preto okrem toho musím robiť osvetu o suchom oku.
Ako sa vám darí pri predaji?
Zatiaľ si aplikáciu kúpili šiesti ľudia, 600 ľudí si appku nainštalovalo, ale 14 dní majú aplikáciu zdarma. Ja to aj chápem, že ak človek nemá problémy s očami, tak nie je príliš iniciatívny pri prevencii, ktorá mu appka zabezpečuje. Som zatiaľ na nule, musím si privyrábať, ale do budúcnosti by som chcel ostať na škole, keďže ma učenie baví, a zároveň sa venovať firme, ak by sa presadila na trhu.
Zaujímavým vylepšením aplikácie je automatické prispôsobenie jasu monitora svetelným podmienkam v miestnosti. Už to funguje alebo je to zatiaľ len vízia?
Funguje to celkom dobre, nepresnosti merania osvetlenia sú spôsobené tým, že nateraz neberieme do úvahy rýchlosť kamery. Kamera prispôsobuje svoju rýchlosť prostrediu tak, aby ste mali obraz z nej dostatočne svetlý, zvyšuje sa expozičný čas. Tento parameter plánujem zapracovať neskôr aby bolo meranie ešte presnejšie.
Platí predpoklad, že čím je vyšší jas monitora, tým má človek tendenciu menej žmurkať?
To si netrúfam povedať, ale existuje tam nejaká závislosť. Nie je to zdravé. Sám som na sebe spozoroval, že čím viac monitor svieti, tým si častejšie uvedomím bolesť očí. Keď sa človek pozerá do svietiaceho objektu – príklad, pozrite sa do ohňa – tak nežmurkáte toľko, ako je normálne. Skúste sa niekedy na takého človek zapozerať a rátať sekundy medzi jednotlivými žmurknutiami, tipujem to na 10 sekúnd a viac medzi jednotlivými žmurknutiami.