ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická Asistivní technologie a dohledové systémy Výuka psaní podle předlohy Studijní program: Biomedicínské inženýrství a informatika Studijní obor: Biomedicínská informatika David Tošner, Eva Bartošová
Obsah 2 Úvod... 3 3 Využité technologie... 4 3.1 Využití školního frameworku... 4 3.2 Použité technologie... 4 4 Průchod aplikací... 4 4.1 Vstup... 4 4.1.1 Programovací pohled... 5 5 Forma testování pacienta... 5 5.1 Zobrazení textu... 5 5.1.1 Programovací pohled... 5 5.2 Detekce pohybu myši... 5 5.2.1 Programovací pohled... 6 5.3 Výpočet kvality obtažení... 6 5.3.1 Programovací pohled... 7 5.4 Celková úspěšnost... 7 5.4.1 Programovací pohled... 7 6 Manuál... 9 6.1 Pro personál... 9 6.1.1 1. Vytvoření vstupního souboru... 9 6.1.2 2. Spuštění aplikace s daným zadáním... 9 6.1.3 3. Průběh lekce... 9 6.1.4 4. Hodnocení... 9 6.2 Pro pacienty... 9 7 Závěr... 10
2 Úvod Cílem této práce bylo navrhnout programovou úlohu umožňující trénování dysgrafiků pomocí metody obtahování ve virtuální podobě. Velikou výhodou tohoto programu je snadná tvorba nového zadání, které může vytvořit sám pracovník centra pro péči o tyto lidi. Další výhodou, kterou by měl program poskytnout je automatické hodnocení úspěšnosti a jeho automatické ukládání do externího souboru, který se poté snadno kontroluje.
3 Využité technologie 3.1 Využití školního frameworku Celý program bude zařazen do již zhotoveného frameworku, který nám byl poskytnut vyučujícími tohoto předmětu. Výhodou této volby je, že vzniklá aplikace bude obsahovat více úloh, díky kterým si můžou nejen dysgrafici snižovat vliv své disfunkce. Celá aplikace tak poskytne komplexní balíček, který můžou využívat hojně pracoviště pro práci s pacienty s různými dysfunkcemi. 3.2 Použité technologie Celý program je zhotoven v souboru technologií v softwarových produktech zvané.net. Kvůli některým knihovnám využívaných během implementace je nutné mít nainstalovanou nejméně verzi 4.0. Tento Framework nám umožňuje přenositelnost na různé druhy zařízení, jako jsou osobní počítače či tablety nebo chytré telefony s operačním systémem Windows. Pro samotné programování byl zvolen jazyk C#, který se k platformě.net přímo váže. 4 Průchod aplikací Program bude umožňovat elektronické testování pacientů s dysfunkcí, zde konkrétně s dysgrafií. Pro toto testování byla zvolena metoda obtahování, která je v současné době hojně využívána v centrech pracujícími s těmito pacienty. Jejich velikou nevýhodou je však jejich papírová podoba, čímž vzniká velké množství odpadního materiálu a není umožněno automatické vyhodnocování a nad každým takovým testem musí sedět pracovník centra. Tento program si klade za cíl zpříjemnit práci pracovníkům samotných center, automatickým vyhodnocením nebo snadnou tvorbou nových vstupů. Jeho používání by mělo být zajímavější i pro samotné pacienty, jelikož alespoň u mladší generace využití moderních technologií stahuje více pozornosti než klasická papírová verze. 4.1 Vstup Vstupem programu bude textový soubor obsahující všechny parametry úlohy. Je důležité zmínit, že je nutno zachovat strukturu souboru v takovém tvaru v jakém je dodaný vzorový soubor vzor.txt. V případě že nebude dodržena syntaxe odpovídající tomuto vzoru, může dojít k nenačtení lekce a případnému pádu celé aplikace. V tomto textovém souboru jsou obsaženy následující parametry: - Velikost fontu zobrazovaného písma - doporučenými hodnotami je 50-250 - Druh fontu, kterým budou jednotlivé fráze vykresleny - fonty jsou omezeny na fonty používané WPF - Druh testu - tento parametr slouží spíše pro orientaci a není tudíž povinný - Hodnocení - Pro volbu zobrazení hodnocení po každé frázi zvolte 1 - Pro volbu zobrazení hodnocení pouze po celé lekci zvolte 2
- Čas na jednu frázi - tento parametr byl do tohoto souboru zaveden pro případné pozdější rozšíření a momentálně není jeho funkce dostupná - Seznam jednotlivých testovaných frází - Na každém následujícím řádku souboru pracovník vyplní fráze, které chce, aby se pacientovy v programu zobrazovali 4.1.1 Programovací pohled Vstupní soubor je do aplikace načítám formou drag & drop, která se u uživatelů v poslední době těší velké oblibě a je velice intuitivní, jelikož se podobá přesouvání a kopírování přímo v operačním systému Windows. Tato funkce byla již implementována v samotném frameworku, který jsme obdrželi, takže jeho použití je velice snadné. Jedinou starostí bylo naparsování samotného textového souboru na jednotlivé parametry a fráze, se kterými se později v aplikaci pracuje. 5 Forma testování pacienta 5.1 Zobrazení textu Jak již bylo zmíněno výše pro testování pacienta s dysgrafií je zvolena metoda obtahování. Po zavedení vstupního souboru a spuštění lekce budou postupně zobrazovány jednotlivé fráze, které do vstupního souboru zadal pracovník centra či jiná pověřená osoba. Během jednoho levelu bude aplikace uživateli zobrazovat jednu frázi, která bude sloužit jako vzor pro obtahování. Styl zobrazení a jeho velikost zadal pracovník, přímo ve vstupním souboru. 5.1.1 Programovací pohled Pro zobrazení tohoto textu jsme využili grafický element z rodiny WPF se jménem TextBlock. Tento element byl umístěn na střed podkladové plochy aplikace tj. canvasu. Obr. 1 Zobrazená fráze 5.2 Detekce pohybu myši Po zobrazení samotného písmene je zobrazena uživateli pod ukazatelem myši případně pod stylusem či jiným polohovacím zařízením elipsa. Velikost této elipsy je automaticky spočtena z velikosti fontu zobrazeného písmene a měla by odpovídat tloušťce čáry, kterou je
písmeno vykresleno. V případě využití nestandardních fontů nemusí velikost této elipsy přesně odpovídat. Tato elipsa slouží jako ukazatel tam, kam a v jaké velikosti bude uživatel po stisknutí levého tlačítka myši kreslit. Tato aplikace neumožnuje mazání již obtaženého textu. Důvodem pro tuto volbu bylo snadné vytváření nových lekcí či opětovné spuštění těch samých. Tudíž nemá cenu trápit pacienta na jedné frázi, dokud ji neobtáhne v dostatečné kvalitě. Velikost elipsy, kterou pacient bude obtahovat zobrazené fráze, se dá měnit pomocí tlačítek plus a mínus v horním panelu. Pro některé z lidí může být jejich použití lehce matoucí, jelikož plus zmenšuje velikost elipsy a mínus ji naopak zvětšuje. Důvodem je, že na tlačítka je nahlíženo jako na změnu obtížnosti obtahování. 5.2.1 Programovací pohled Elipsa využívaná jak pro zvýraznění ukazatele myši, tak pro následné kreslení je realizována pomocí elementu Ellipse z knihovny System.Windows.Shapes. Pozice ukazatele myši je odchytávána ve funkci TaskOnCanvasMousePosition z dodaného frameworku. Tato pozice je odchytávána jak pro elipsu, která slouží jako ukazatel myši, tak pro elipsu která slouží pro kreslení. Jediným rozdílem je, že elipsa sloužící pro kreslení je aktivována pouze v případě, že je nastaven příznak pomocí levého tlačítka myši. Tento příznak, je deaktivován jeho odkliknutím. Samotné vykreslení kreslící elipsy na canvas je realizováno pomocí, časovače. Ten je ve frameworku nastaven na tik každých 300ms. Z toho plyne, že elipsa je vykreslena při obtahování na canvas právě každých 300ms. Obr. 2 Obtahování fráze 5.3 Výpočet kvality obtažení Pro hodnocení kvality obtažení jsme volili dva výstupní parametry. Prvním z nich je kvalita obtažení, tj. kolik procent ze zobrazeného písmeno bylo obtaženo. Tento výstup má však nevýhodu, že v případě začárání celé kreslící oblasti, pacient obdrží stále 100%. Z tohoto důvodu jsme byli nuceni zvolit druhou formu vyhodnocení. Ta nám říká kolik procent z toho, co pacient nakreslil na plochu, je mimo samotnou frázi. Tento druhý výstupní parametr by se dal nazvat přetažením. Výpočet jednotlivých parametrů je zobrazen ve vzorcích níže. Jednotlivé parametry mohou být, jak již bylo zmíněno výše, zobrazeny buď po každé frázi anebo až na konci lekce.
Equation 1 Vzorec pro výpočet procentuální výplně fráze - barvy reprezentují množství bodů dané barvy na canvasu Equation 2 - Vzorec pro výpočet procentuálního přetažení - barvy reprezentují množství bodů dané barvy na canvasu 5.3.1 Programovací pohled Pro posouzení kvality obtažení jsme zvolili formu porovnání canvasu těsně po vykreslení zadané fráze a po stisknutí tlačítka Zobrazení další fráze. Pro toto snímání jsme využili třídy RenderTargetBitmap. Která umožňuje nasnímání aktuálního canvasu a jeho následný render. Pro porovnání bylo však nutné tuto třídu převést na třídu BitmapImage, která již odpovídá klasickému obrázku a pomocí streamu z této třídy jsme schopni detekovat jednotlivé pixely z canvasu a jejich barvu. Po této transformaci má canvas formu vektoru trojicí RGB z čehož již není problém odchytat jednotlivé barvy. Po odchytání jednotlivých barev tj. černé pro první výstupní parametr a červené pro druhý, není problém z jejich rozdílů spočítat procenta úspěšnosti dle vzorců výše. Obr. 3 Canvas před a po obtažení 5.4 Celková úspěšnost Pro výpočet celkové úspěšnosti je zvolen aritmetický průměr přes výsledky z jednotlivých frází. Tento průměr bude zobrazen po obtažení poslední fráze. Tento výstup bude taktéž zaznamenán do externího souboru ve formátu XML. Tento soubor bude mít tvar phrases_datumtestování.xml. Uložené výstupy budou ve složce Projects-C#\430- TestsAndGames\430-TestsAndGames\ApplicationsWIN\CommonTestsAndGamesWIN00\ CommonTestsAndGamesWIN00\bin\Debug 5.4.1 Programovací pohled Výstup zobrazený na canvasu je opět zobrazen pomocí elementu VPF TextBlock. Závěrečný výsledek je, jak je zmíněno výše, spočítán formou aritmetického průměru přes jednotlivé fráze. Výsledky jednotlivých frází, jsou během jejich řešení ukládány do odpovídajících buněk pole. Pro vytvoření souboru XML byl využit namespace System.XML. Této namespace obsahuje třídy a metody, které nám intuitivně a jednoduše umožnují vytvoření uceleného XML
dokumentu. V našem programu jsme využili hlavně tříd XmlDocument pro tvorbu samotného dokumentu a pak třídy XmlNode pro tvorbu jednotlivých tagů.
6 Manuál Pro správné a snadné použití této aplikace je vhodné poskytnout, jak pacientům tak pracovníkům specializovaných center, rychlý vhled jak s aplikací pracovat. 6.1 Pro personál 6.1.1 1. Vytvoření vstupního souboru Soubor se vytvoří dle formátu zmíněného v kapitole Vstup. 6.1.2 2. Spuštění aplikace s daným zadáním Jednotlivé aplikace se nachází v ucelené aplikaci vytvořené našimi vyučujícími. Naše aplikace nese název Phrases. Pro její spuštění ji stačí najít v seznamu daných aplikací. Pro zavedení vytvořeného vstupního souboru, vyberte soubor ve vašem operačním systému a pomocí držení levého tlačítka a tahu ho přeneste do plochy aplikace, kde jste k tomuto vyzíváni. Po této akci vám budou zobrazeny informace a načtené lekci a lze ji spustit tlačítkem spustit. 6.1.3 3. Průběh lekce Po spuštění se vždy zobrazí zadaná fráze, která se obtahuje pomocí stisknutím levého tlačítka myši a jeho držení po dobu obtahu. Po dokončení obtahu se přesouváme k další frázi, případně k průběžnému vyhodnocení, tlačítkem Přejít na další frázi. Tento postup se opakuje dokud se pacient nedostane na konec lekce. 6.1.3.1 3.1. Volba velikosti elipsy Během lekce se dá pomocí tlačítek plus a mínus v horním panelu upravovat velikost elipsy, kterou se bude obtahovat. S tím je spojena samotná obtížnost úlohy, jelikož obtáhnout tlustším perem není problém. Naopak tenké pero požaduje vysoké motorické nároky. 6.1.4 4. Hodnocení Jednotlivé fráze mohou být hodnoceny po každé z nich anebo až na konci lekce. Tato volba se provádí ve vstupním souboru VIZ Vstup. Hodnocení je taktéž automaticky exportováno do souboru XML, který se nachází ve složce Projects-C#\430-TestsAndGames\430- TestsAndGames\ApplicationsWIN\CommonTestsAndGamesWIN00\ CommonTestsAndGamesWIN00\bin\Debug pod názvem phrases_datumtestování.xml. 6.2 Pro pacienty Úkolem aplikace je obtáhnout text zobrazený na podkladové ploše aplikace. Vaším úkolem je frázi obtáhnout co nejlépe tj. snažit se minimalizovat přetah a trefovat se přímo do jednotlivých čar zobrazených frází. Kreslení se provádí pomocí stisknutím levého tlačítka myši a tažením. V případě že používáte dotykové zařízení, jedná se o dotyk a tažení. Pro dokončení obtahu prosím zvolte volbu přejít na další frázi která vás přenese na další frázi, kterou máte za úkol obtáhnout.
7 Závěr Vzniklý program může být velice přínosným nástrojem. První jeho přínos je pro pracovníky, kteří s pacienty trpící dysgrafií pracují. Hlavní výhoda je ve snadné tvorbě zadání a jeho zavedení do programu. Další velikou výhodou aplikace je automatické vyhodnocování úspěšnosti a s tím spojená úspora času. Z druhého pohledu je aplikace přínosná i pro samotné pacienty. Prvním faktorem je určitě její interaktivní podoba, která zaujme a u valné většiny pacientů se bude těšit větší oblibě než papírová podoba obtahování. Druhým faktorem je možnost trénovat obtahování přímo doma a poté zasílat pracovníkovy pouze výstupy s tím jak se dané lekce pacientovy dařili. Z celkového pohledu je aplikace velice jednoduchá a to byl taky její účel, protože jak se říká v jednoduchosti je síla.