Sistema OCR com mapeamento de caracteres (imagem) para deficientes desenvolvido usando rede neural.

1. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
TRIÂNGULO MINEIRO – Campus Uberlândia
Sistema para Deficientes Visuais e
Instrutores com redes neurais e OCR
Adilmar Coelho Dantas
Suprior em Sistema para Internet

2. Sumário
Introdução ......................................................................................................................... 3
História ............................................................................................................................. 3
Tecnologia Assistiva ........................................................................................................ 3
Objetivo da tecnologia assistiva ....................................................................................... 4
Categorias da tecnologia assistiva .................................................................................... 4
Redes neurais .................................................................................................................... 8
O Neurônio Artificial e a Rede Neural ......................................................................... 9
O Neurônio Artificial.................................................................................................... 9
A Rede Neural Artificial (Multilayer Perceptron) ...................................................... 10
Funcionamento ............................................................................................................... 12
Objetivo .......................................................................................................................... 12
Desenvolvimento ............................................................................................................ 12
Manual ............................................................................................................................ 12
Anexos ............................................................................................................................ 13

3. Introdução
O sistema consiste em apoiar pessoas com deficiências visuais em seus estudos e
para executarem tarefas do seu dia a dia como, por exemplo, ler o que está escrito em
algum anúncio. Além disso, ele possui material de apoio para que eles possam através
de aulas em voz estudarem para processo seletivos como vestibulares e concursos.
OCR é um acrónimo para o inglêsOpticalCharacterRecognition, é uma
tecnologia para reconhecer caracteres a partir de um arquivo de imagem ou mapa de bits
sejam eles escritos à mão, datilografados ou impressos. Dessa forma, através do OCR é
possível obter um arquivo de texto editável por um computador.
História
Em 1950David Shepard e Louis Tordella começaram a pesquisa do
procedimento para automação de dados da então Agência de Segurança das Forças
Armadas (AFSA) dos Estados Unidos, que dois anos depois se tornaria a Agência de
Segurança Nacional (NSA). Com a ajuda de Harvey Cook eles construíram o "Gismo",
o primeiro software de OCR. Shepard então fundou a IntelligentMachinesResearch
Corporation (IMR) que fez os primeiros softwares OCR comerciais.
Em 1953 a IBM obteve uma licença da IMR e desenvolveu um software próprio
classificando-o como OpticalCharacterRecognition, tornando o termo OCR um padrão
na indústria para essa tecnologia.
Tecnologia Assistiva
Tecnologia Assistiva é um termo ainda novo, utilizado para identificar todo o
arsenal de Recursos e Serviços que contribuem para proporcionar ou ampliar
habilidades funcionais de pessoas com deficiência e consequentemente promover Vida
Independente e Inclusão.
É também definida como "uma ampla gama de equipamentos, serviços,
estratégias e práticas concebidas e aplicadas para minimizar os problemas encontrados
pelos indivíduos com deficiências" (COOK E HUSSEY • Assistive Technologies:
PrinciplesandPractices • Mosby – Year Book, Inc., 1995).
No Brasil, o Comitê de Ajudas Técnicas - CAT, instituído pela PORTARIA N°
142, DE 16 DE NOVEMBRO DE 2006 propõe o seguinte conceito para a tecnologia
assistiva: "Tecnologia Assistiva é uma área do conhecimento, de característica
interdisciplinar, que engloba produtos, recursos, metodologias, estratégias, práticas e
serviços que objetivam promover a funcionalidade, relacionada à atividade e
participação de pessoas com deficiência, incapacidades ou mobilidade reduzida, visando
sua autonomia, independência, qualidade de vida e inclusão social" (ATA VII - Comitê
de Ajudas Técnicas (CAT) - Coordenadoria Nacional para Integração da Pessoa
Portadora de Deficiência (CORDE) - Secretaria Especial dos Direitos Humanos -
Presidência da República).

4. O termo Assistive Technology, traduzido no Brasil como Tecnologia Assistiva,
foi criado em 1988 como importante elemento jurídico dentro da legislação norte-
americana conhecida como Public Law 100-407 e foi renovado em 1998 como Assistive
Technology Act de 1998 (P.L. 105-394, S.2432). Compõe, com outras leis, o ADA -
American withDisabilitiesAct, que regula os direitos dos cidadãos com deficiência nos
EUA, além de prover a base legal dos fundos públicos para compra dos recursos que
estes necessitam.
Objetivo da tecnologia assistiva
Proporcionar à pessoa com deficiência maior independência, qualidade de vida e
inclusão social, através da ampliação de sua comunicação, mobilidade, controle de seu
ambiente, habilidades de seu aprendizado, trabalho e integração com a família, amigos e
sociedade.
Categorias da tecnologia assistiva
A classificação abaixo foi construída com base nas diretrizes gerais da ADA,
porémnão é definitiva e pode variar segundo alguns autores.
A importância das classificações no âmbito da tecnologia assistiva se dá pela
promoção da organização desta área de conhecimento e servirá ao estudo, pesquisa,
desenvolvimento, promoção de políticas públicas, organização de serviços, catalogação
e formação de banco de dados para identificação dos recursos mais apropriados ao
atendimento de uma necessidade funcional do usuário final.
1
Auxílios para a
vida diária
Materiais e produtos para auxílio em tarefas
rotineiras tais como comer, cozinhar, vestir-se,
tomar banho e executar necessidades pessoais,
manutenção da casa etc.

5. 2
CAA (CSA)
Comunicação Recursos, eletrônicos ou não, que permitem a
aumentativa comunicação expressiva e receptiva das pessoas
(suplementar) e sem a fala ou com limitações da mesma. São
alternativa muito utilizadas as pranchas de comunicação
com os símbolos PCS ou Bliss além de
vocalizadores e softwares dedicados para este
fim.
3
Recursos de
Equipamentos de entrada e saída (síntese de voz,
acessibilidade ao
Braille), auxílios alternativos de acesso
computador
(ponteiras de cabeça, de luz), teclados
modificados ou alternativos, acionadores,
softwares especiais (de reconhecimento de voz,
etc.), que permitem as pessoas com deficiência a
usarem o computador.
4
Sistemas de
controle
Sistemas eletrônicos que permitem as pessoas
de ambiente
com limitações moto-locomotoras, controlar
remotamente aparelhos eletroeletrônicos,
sistemas de segurança, entre outros, localizados
em seu quarto, sala, escritório, casa e arredores.

6. 5
Projetos
arquitetônicos
para Adaptações estruturais e reformas na casa e/ou
acessibilidade ambiente de trabalho, através de rampas,
elevadores, adaptações em banheiros entre
outras, que retiram ou reduzem as barreiras
físicas, facilitando a locomoção da pessoa com
deficiência.
6
Órteses e
Troca ou ajuste de partes do corpo, faltantes ou
próteses
de funcionamento comprometido, por membros
artificiais ou outros recurso ortopédicos (talas,
apoios etc.). Inclui-se os protéticos para auxiliar
nos déficits ou limitações cognitivas, como os
gravadores de fita magnética ou digital que
funcionam como lembretes instantâneos.
7
Adequação Adaptações para cadeira de rodas ou outro
Postural sistema de sentar visando o conforto e
distribuição adequada da pressão na superfície da
pele (almofadas especiais, assentos e encostos
anatômicos), bem como posicionadores e
contentores que propiciam maior estabilidade e
postura adequada do corpo através do suporte e
posicionamento de tronco/cabeça/membros.

7. 8
Auxílios
de mobilidade
Cadeiras de rodas manuais e motorizadas, bases
móveis, andadores, scooters de 3 rodas e
qualquer outro veículo utilizado na melhoria da
mobilidade pessoal.
9
Auxílios para
cegos ou com
visão subnormal Auxílios para grupos específicos que inclui lupas
e lentes, Braille para equipamentos com síntese
de voz, grandes telas de impressão, sistema de
TV com aumento para leitura de documentos,
publicações etc.
10
Auxílios para
surdos ou com
déficit auditivo Auxílios que incluem vários equipamentos
(infravermelho, FM), aparelhos para surdez,
telefones com teclado — teletipo (TTY),
sistemas com alerta táctil-visual, entre outros.
11
Adaptações em Acessórios e adaptações que possibilitam a
veículos condução do veículo, elevadores para cadeiras de
rodas, camionetas modificadas e outros veículos
automotores usados no transporte pessoal.

8. Redes neurais
As redes neurais artificiais consistem em um método de solucionar problemas de
inteligência artificial, construindo um sistema que tenha circuitos que simulem o
cérebro humano, inclusive seu comportamento, ou seja, aprendendo, errando e fazendo
descobertas. São mais que isso, são técnicas computacionais que apresentam um modelo
inspirado na estrutura neural de organismos inteligentes e que adquirem conhecimento
através da experiência. Uma grande rede neural artificial pode ter centenas ou milhares
de unidades de processamento, enquanto o cérebro de um mamífero pode ter bilhões de
neurônios. Apesar da complexidade da redes neurais não permitir uma única definição,
as linhas seguintes seguem como uma tentativa das inúmeras definições ou
interpretações do que seja realmente uma rede neural.
Um grafo direcionado é um objeto geométrico que consiste de um conjunto de
pontos, chamados nós, ao longo de um conjunto de segmentos de linhas direcionadas
entre eles. Uma rede neural é uma estrutura de processamento de informação distribuída
paralelamente na forma de um grafo direcionado, com algumas restrições e definições
próprias.
Os nós deste grafo são chamados elementos de processamento. Suas arestas são
conexões, que funcionam como caminhos de condução instantânea de sinais em uma
única direção, de forma que seus elementos de processamento podem receber qualquer
número de conexões de entrada. Estas estruturas podem possuir memória local, e
também possuir qualquer número de conexões de saída desde que os sinais nestas
conexões sejam os mesmos. Portanto, estes elementos tem na verdade uma única
conexão de saída, que pode dividir-se em cópias para formar múltiplas conexões, sendo
que todos carregam o mesmo sinal.
Então, a única entrada permitida para a função de transferência (que cada elemento
de processamento possui) são os valores armazenados na memória local do elemento de
processamento e os valores atuais dos sinais de entrada nas conexões recebidas pelo
elemento de processamento. Os únicos valores de saída permitidos a partir da função de
transferência são valores armazenados na memória local do elemento de processamento,
e o sinal de saída do mesmo.
A função de transferência pode operar continuamente ou episodicamente. Sendo
que no segundo caso, deve existir uma entrada chamada "activate" que causa o
ativamento da função de transferência com o sinal de entrada corrente e com valores da
memória local, e produzir um sinal de saída atualizado (ocasionalmente alterando
valores da memória). E no primeiro caso, os elementos estão sempre ativados, e a
entrada "activate" chega através de uma conexão de um elemento de processamento
agendado que também é parte da rede.
Sinais de entrada para uma rede neural a partir de fora da rede chegam através de
conexões que se originam do mundo externo, saídas da rede para o mundo externo são
conexões que deixam a rede.

9. De forma geral, a operação de uma célula da rede se resume em:
Sinais são apresentados à entrada;
Cada sinal é multiplicado por um peso que indica sua influência na saída da
unidade;
É feita a soma ponderada dos sinais que produz um nível de atividade;
Se este nível excede um limite (threshold) a unidade produz uma saída;
O Neurônio Artificial e a Rede Neural
Assim como o sistema nervoso é composto por bilhões de células nervosas, a rede
neural artificial também seria formada por unidades que nada mais são que pequenos
módulos que simulam o funcionamento de um neurônio. Estes módulos devem
funcionar de acordo com os elementos em que foram inspirados, recebendo e
retransmitindo informações.
O Neurônio Artificial
O fisiologista WarremMacCulloch interpretou o funcionamento do neurônio
biológico como sendo um circuito de entradas binárias combinadas por uma soma
ponderada (com pesos) produzindo uma entrada efetiva:
fig06-Modelo de McCulloch e Pitts
No modelo geral de neurônio (fig06) as entradas WiUi são combinadas usando
uma função F, para produzir um estado de ativação do neurônio (correspondente à
frequência de descarga do neurônio biológico).As entradas chegam através dos
dendritos e tem um peso atribuído pela sinapse.

10. fig07-Esquema de um neurônio artificial
A função básica de um neurônio é somar as entradas e retornar uma saída, caso
esse valor seja maior que o valor de soma (threshold).
A Rede Neural Artificial (MultilayerPerceptron)
A rede neural artificial é um sistema de neurônios ligados por conexões sinápticas
divididos em neurônios de entrada, que recebem estímulos do meio externo, neurônios
internos ou hidden (ocultos) e neurônios de saída, que se comunicam com o exterior. A
forma de arranjar perceptrons em camadas é denominado MultilayerPerceptron. O
multilayerperceptron foi concebido para resolver problemas mais complexos, os quais
não poderiam ser resolvidos pelo modelo de neurônio básico. Um único perceptron ou
uma combinação das saídas de alguns perceptrons poderia realizar uma operação XOR,
porém, seria incapaz de aprendê-la. Para isto são necessárias mais conexões, as quais só
existem em uma rede de perceptrons dispostos em camadas. Os neurônios internos são
de suma importância na rede neural pois provou-se que sem estes torna-se impossível a
resolução de problemas linearmente não separáveis. Em outras palavras pode-se dizer
que uma rede é composta por várias unidades de processamento, cujo funcionamento é
bastante simples. Essas unidades, geralmente são conectadas por canais de comunicação
que estão associados a determinado peso. As unidades fazem operações apenas sobre
seus dados locais, que são entradas recebidas pelas suas conexões. O comportamento
inteligente de uma Rede Neural Artificial vem das interações entre as unidades de
processamento da rede.
A maioria dos modelos de redes neurais possui alguma regra de treinamento, onde
os pesos de suas conexões são ajustados de acordo com os padrões apresentados. Em
outras palavras, elas aprendem através de exemplos. Arquiteturas neurais são
tipicamente organizadas em camadas, com unidades que podem estar conectadas às
unidades da camada posterior.
A rede neural passa por um processo de treinamento a partir dos casos reais
conhecidos, adquirindo, a partir daí, a sistemática necessária para executar
adequadamente o processo desejado dos dados fornecidos. Sendo assim, a rede neural é

11. capaz de extrair regras básicas a partir de dados reais, diferindo da computação
programada, onde é necessário um conjunto de regras rígidas pré-fixadas e algoritmos.
fig08-Organização em camadas.
Usualmente as camadas são classificadas em três grupos:
 Camada de Entrada: onde os padrões são apresentados à rede;
 Camadas Intermediárias ou Ocultas: onde é feita a maior parte do
processamento, através das conexões ponderadas; podem ser consideradas como
extratoras de características;
 Camada de Saída: onde o resultado final é concluído e apresentado.
Redes neurais são também classificadas de acordo com a arquitetura em que
foram implementadas, topologia, características de seus nós, regras de
treinamento, e tipos de modelos.

12. Funcionamento
O sistema funciona totalmente operado somente por voz e por comandos do
teclado, ou seja, para cada movimento o deficiente ouve e interpreta sua ação executada
no sistema, um sistema implantado de biblioteca da MICROSOFT faz a parte de OCR
em que através de uma interface o usuário consegue digitalizar documentos ouvi-los ou
ate mesmo salva-los em uma biblioteca eliminando assim a necessidade bastante
questionada pelos próprios deficientes de que muitas das vezes seus instrutores não
tinham tempo de lerem livros dos quais eles sentiam vontade e que ainda não foram
lançados embraile.
O Software e composto de módulos divididos por faixa etária se posicionam da seguinte
maneira.
Infantil: Histórias e Material educacional
Adulto: Material escolar (Português, matemática, historia, física, etc.).
Instrutor: Sistema OCR, Biblioteca Virtual.
Objetivo
O principal objetivo do Software e proporcionar a inclusão digital dessas pessoas
com deficiência permitindo que este material seja compartilhado via web (livros.txt –
para serem lidos pelo sistema) através de um site.
Desenvolvimento
Plataforma DELPHI 7 + Plugin MICROSOFT OFFICE OCR + NEURAL DELPHI
A instalação e os requisitos para que o sistema rode com desempenho total são
mínimos já que o sistema não exige interfaces sobrecarregadas.
Manual
Desenvolver um manual após o desenvolvimento
Teclas de navegação TAB / ENTER
Calibração de Voz do sistema (manual em anexo)

13. Anexos