Σχεδιασμός και υλοποίηση ενός έξυπνου παιχνιδιού για τη συναισθηματική παρακολούθηση και το γονικό έλεγχο ενός παιδιού

Abstract

Η φροντίδα και η προστασία των παιδιών είναι πάντα οι πρώτες προτεραιότητες των γονέων. Η ανατροφή τους κατά την βρεφική ηλικία είναι ένας τομέας που πάντα επιδέχεται βελτιώσεις. Τα παιχνίδια που κυκλοφορούν στο εμπόριο είναι κατασκευασμένα για να συντροφεύουν τα παιδιά και να τους παρέχουν τις πρώτες γνώσεις. Οι απαιτήσεις, όμως, των γονέων από ένα παιχνίδι είναι, ιδανικά, πολύ περισσότερες. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις απαιτήσεις και συνδυάζοντας τη μηχανική όραση με τα ενσωματωμένα συστήματα δημιουργήθηκε ένα έξυπνο παιχνίδι. Στόχος του είναι η καινοτομία στον κόσμο των παιχνιδιών και η παροχή νέων δυνατοτήτων. Το εν λόγω παιχνίδι καλύπτει τόσο τις ανάγκες των παιδιών όσο και των γονέων. Έχει τη μορφή ενός λούτρινου παιχνιδιού, στο οποίο ενσωματώνεται ένας μικροϋπολογιστής με μία κάμερα και ένα ηχείο συνδεδεμένα πάνω του. Το ολοκληρωμένο σύστημα λαμβάνει εικόνα πραγματικού χρόνου από την κάμερα και την επεξεργάζεται για να ανιχνεύσει σε αυτήν εκφράσεις προσώπου. Στη συνέχεια, ανάλογα με το συναίσθημα που έχει ανιχνευτεί αντιδράει αναπαράγοντας έναν ήχο μέσω του ηχείου. Για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα αυτό, προηγήθηκε εκπαίδευση κατάλληλων ταξινομητών. Στην επεξεργασία του βίντεο συντελεί ένας υπολογιστής, υψηλής επεξεργαστικής ισχύος και συνεπώς πραγματοποιείται επικοινωνία μεταξύ αυτού και του μικροϋπολογιστή με σκοπό την ανταλλαγή δεδομένων. Επιπλέον, το παιχνίδι προσφέρει τη δυνατότητα στους γονείς να αποκτούν πρόσβαση στην εικόνα που λαμβάνεται από την κάμερα, για να μπορούν να παρακολουθούν το παιδί ανά πάσα στιγμή. Το παιχνίδι χαρακτηρίζεται από αυτονομία και είναι φορητό, καθώς η σύνδεση των τμημάτων που το απαρτίζουν γίνεται δυναμικά και δεν απαιτεί παροχή ρεύματος, δεδομένου ότι είναι φορτισμένο. Επιπρόσθετο χαρακτηριστικό του είναι η επεκτασιμότητα, καθώς μπορεί να εμπλουτιστεί ώστε να αναγνωρίζει πλήθος συναισθημάτων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί από πολλές ηλικίες και να προσφέρει συντροφιά και πνευματική ανάπτυξη.

The care and protection of children are always the first priorities of parents. Their upbringing during the infantile age is a sector that has always been susceptible to improvements. The commercially distributed toys are manufactured to keep the children company and accommodate them with their very first acknowledgment of things. However, the parents’ demands of a toy are, ideally, many more. Having taken these requirements into consideration and by combining the computer vision with the embedded systems, an intelligent toy has been implemented. The aim of this toy is the innovation in the world of toys and the provision of new capabilities. The toy in question covers the needs both of children and parents. It has the form of a teddy bear, in which a single board computer with a camera and a speaker are embedded. The complete system process the live streaming video of the camera in order to identify facial expressions. Afterwards, it reacts to the feeling recognized by putting a sound on playback. To accomplish this feeling identification, the appropriate cascade classifiers were trained. The video processing is the responsibility of a personal computer with high processing power. Therefore, a connection between the computer and the single board computer is established for data exchange. Furthermore, the toy provides access to the video streaming, so the parents can monitor the child at all times. The introduced toy is autonomous and portable since the connections between its parts are all dynamic and as long as it is charged there is no need to be plugged in. In addition, scalability is one of its characteristics as it can be enriched to recognize many more feelings. It can be used by children of many ages to provide company and mental growth.