Sistema reconfiguarable de ví­deo para baja vision (SERBA)

Queridos lectores de VISION:
Me es grato comunicaros el resultado principal del proyecto de investigación subvencionado por Fundaluce por dos años desde marzo de 2003 y titulado «Desarrollo de ayudas opotoelectrónicas para la rehabilitación visual de la restricción severa del campo visual periférico: implementación de prototipos y evaluación en pacientes». Este proyectoigue aún vigente a través de la financiacióndel Instituto de Salud Carlos III del Ministerio de Sanidad, hasta final de este año.

El objetivo principal del proyecto es el desarrollo de una ayuda visual para la pérdida severa del campo visual periférico, basada en una nueva idea o estrategia denominada Augmented View («Vista Aumentada»), que ya se describió en un articulo anterior de VISION en su nº22, Suplemento FUNDALUCE 1 (2003). Brevemente os recuerdo en qué consiste esta ayuda optoelectrónica.

Se trata de obtener una señal de video con una minicámara gran angular, correspondiente a un campo amplio de visión (entre 70 a 90 grados). Esta imagen se visualiza reducida mediante un visor semitransparente que está montado en la cabeza o HMD (del inglés Head Monted Display) que subtiende entre 15 a 20 grados. De este modo, con un campo reducido, se puede percibir un campo visual equivalente de entre tres a seis veces mayor (dependiendo de la configuración). Una imagen así­ presentada aumenta el campo visual, siendo similar al efecto que se obtiene al mirar por el visor de una cámara de video o a través de un telescopio invertido.

Sin embargo, como principal diferencia, en vez de proyectar la imagen tal cual, se presenta un esbozo en lí­neas brillantes, a modo de dibujo o mapa, de manera que se puede ver ní­tidamente a través de él. De este modo no se mezclan las imágenes de la visión normal con la que se ve a través del sistema. Todo esta captura, procesado de la imagen y visualización se realiza en tiempo real de video (1-2 centésimas de segundo).

Afortunadamente hemos solventado los no pocos problemas con que nos hemos encontrado llegando a un sistema realmente funciona. Esta pride ONCE (recibiendo una excelente valoración), y a la comunidad cientí­fica este abril en VISION 2005, la reunión cientí­fica internacional más importante dedicada a baja visión, celebrada este año en Londres siendo trianual. Especialmente alentador fue el catedrático de Harvard , Dr. Eliezer Peli, quién ideó esta estrategia y es nuestro «competidor» cientí­fico en la carrera de las ayudas ópticas para RP: ¡Lo habéis conseguido! «Se puede hacer más bonito (el sistema) pero no mejor».

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA SERBA

La ayuda actualmente hay que considerarla como un prototipo que, en el futuro, se pretende reducir en tamaño y mejorar en apariencia, aunque creemos que tal y como es actualmente ya serí­a de utilidad con un apariencia razonable. La configuración de la ayuda a la que hemos llegado consta de varios elementos disponibles comercialmente. La elección correcta de ellos es lo que ha hecho el sistema exitoso frente a otros intentos. Como cámara utilizamos la familia de cámaras CCD ExView (similares a los ví­deoporteros) muy ligeras y muy sensibles a luz (incluido el infrarrojo) lo cual nos permite incluso usar la ayuda como visor nocturno. Su sensibilidad es muy parecida a la del ojo humano.

El segundo elemento es la unidad de procesado de imagen. Para ello utilizamos un circuito reconfigurable FPGA, mediante una tarjeta de prototipado (Celoxica RC100). Esta tarjeta nos proporciona la capacidad de crear internamente circuitos en su FPGA que procesan la señal de video en tiempo real. Se puede configurar para que la misma unidad procese para detectar bordes, aumentar o disminuir la imagen, realzar el contraste, o mezclar de imágenes. Una vez la tarjeta está configurada (a través de un puerto de ordenador), es realmente un circuito, es decir, no cabe la posibilidad de que falle o deje de funcionar, cosa que es muy frecuente en software de ordenador.

La reconfiguración es sencilla y se puede realizar en cualquier momento. Esta reconfiguración permite una gran flexibilidad ya que es posible modificar los programas a lo largo de la vida de la ayuda, según se vaya necesitando con la evolución del resto visual, así­ que el usuario solo necesita una única ayuda. De igual modo, reduce los costes de producción al tener que fabricar un modelo base para todas las diferentes carencias visuales. Por ejemplo, en un caso particular de RP, al principio puede ser necesaria una aplicación de tipo visor nocturno; con el tiempo se necesitarí­a un aumentador de campo visual (Vista Aumentada), y finalmente, si la aguda visual se reduce mucho, serí­a de utilidad un zoom, inversión de contraste, etc.; si el usuario desarrolla cataratas, serí­a de utilidad el realce de contraste.

El tercer elemento es el visor. El concepto de Vista Aumentada implica un visor transparente. Esto en la práctica no es sencillo, ya que si se quiere transparencia se hace a costa de la iluminación y el contraste de la imagen del visor. Hemos utilizado una tecnologí­a llamada Retinal Display (originalmente para fines militares) que esencialmente es similar a un lector de código de barras que se proyecta directamente en la retina. El visor seleccionado es el Nomad ND2000 que a al vez de ser muy luminoso (se puede utilizar incluso en un dí­a soleado), es de gran transparencia, de manera que no bloquea de modo alguno la visión, ni la agudeza ni el campo visual.

Igualmente no interfiere el contacto visual, que aunque pueda parecer no importante es una de las demandas mas requeridas en usuarios de ayudas visuales. Igualmente es compatible con el uso de gafas correctoras. Fig.1 muestra los tres elementos y el aspecto de la ayuda. En la aplicación de Vista Aumentada se consigue una imagen estilizada de color rojo brillante, distinguible de la visión normal. En la Fg.2 se muestra una fotografí­a tomada a través del sistema.

SE PUEDE PERCIBIR UN CAMPO VISUAL EQUIVALENTE DE ENTRE TRES A SEIS VECES
MAYOR (DEPENDIENDO DE LA CONFIGURACIÓN). UNA IMAGEN ASí PRESENTADA
AUMENTA EL CAMPO VISUAL, SIENDO SIMILAR AL EFECTO QUE SE OBTIENE AL MIRAR
POR EL VISOR DE UNA CíMARA DE VIDEO O A TRAVí‰S DE UN TELESCOPIO INVERTIDO.

OTROS PROCESADOS IMPLEMENTADOS Y CONFIGURACIÓN ESTíTICA

A modo de demostración de las posibilidades de reconfiguración, hemos implementado en la misma ayuda diferentes programas de uso convencional en los circuitos cerrados de televisión a color, como cambio de polaridad, zoom digital (varios tipos), realce de contraste, e incluso el concepto de vista aumentada sobre la señal de video. La unidad de procesado no se limita a una ayuda portátil, ya que sistema permite procesar cualquier imagen de video. Se puede utilizar, por ejemplo, para hacer zoom digital de la señal de nuestro grabador de video domestico y utilizar nuestro televisor para visualizar la salida de la unidad.

Con un ratón, o con un seguidor de movimiento de la cabeza se selecciona la zona aumentada, y con un botón el nivel de aumento. Hemos realizado una evaluación preliminar del efecto de la ayuda. En la Fig.3(a) se muestra el campo visual de un sujeto con restricción simulada de 10 grados y el aumento alcanzado con la ayuda, en la configuración portátil, hasta 35 grados en este ejemplo. Fig3(b) muestra el aumento de la agudeza efectiva que se alcanza con la configuración de zoom (í—1,2,4 y 8) a partir de cuatro diferentes agudezas visuales de partida.

En la fase actual y final del proyecto estamos realizando una evaluación de la efectividad de la ayuda en sus diferentes aplicaciones. Para ello os invitamos a participar en este estudio para probar la ayuda.

Finalmente, en el futuro pretendemos integrar estos elementos, para conseguir una ayuda de reducido tamaño y factible de comercialización a un coste razonable. Esperamos que nuestro trabajo sea de vuestro interés y, lo principal, de ayuda en el aprovechamiento del resto visual. Gracias a la ayuda de FUNDALUCE y el Instituto Carlos III por sus contribuciones.

PROF. DR. FERNANDO VARGAS MARTíN
Dpto. Fí­sica, Universidad de Murcia.

Edificio C, campus de Espinardo, 30100 Murcia.
Tel. & fax +34 968398317
E-mail: vargas@um.es