一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)及辨色方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，包括手環(huán)和設(shè)置在手環(huán)上輔助色盲患者的辨色裝置，辨色裝置包括凸透鏡、顏色傳感器、閃光燈、控制器、電源電路及顯示屏，控制器分別與顏色傳感器、閃光燈、電源電路及顯示屏連接，凸透鏡按照焦點(diǎn)位置設(shè)置在顏色傳感器的前端，控制器內(nèi)部程序自動(dòng)進(jìn)行白平衡調(diào)節(jié)，閃光燈通過凸透鏡照射目標(biāo)被測物，被測物的反射光經(jīng)聚光光路后集中照射到顏色傳感器上，控制器對(duì)顏色傳感器的輸出信號(hào)識(shí)別處理后，將識(shí)別結(jié)果傳輸給顯示屏，實(shí)現(xiàn)輔助色盲患者辨色的可穿戴設(shè)備，提高顏色分辨的距離，有效減少顏色識(shí)別的誤判率。本發(fā)明還公開了一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)的辨色方法，實(shí)現(xiàn)可穿戴設(shè)備輔助色盲患者辨色。
【專利說明】一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)及辨色方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能電子設(shè)備，具體涉及一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)及辨 色方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 紅綠色盲是一種遺傳疾病，醫(yī)學(xué)發(fā)達(dá)的今天仍無法治愈這種病，這類人群很苦悶， 為此工作、生活都受到限制。目前唯一的辦法就是借助純光學(xué)原理的鏡片幫助患者識(shí)別顏 色。而借助電子設(shè)備輔助紅綠色盲患者分辨顏色的報(bào)導(dǎo)尚未見到。因此我們利用顏色傳感 器制備智能辨色手環(huán)，可以用來輔助紅綠色盲患者準(zhǔn)確分辨紅色和綠色，這是首例輔助紅 綠色盲患者辨色的可穿戴設(shè)備。
[0003] 顏色傳感器是一種常用的光電傳感器，其主要用于工業(yè)檢測、遙感等領(lǐng)域，常見的 型號(hào)有TCS系列、FT系列等。其中，TCS230應(yīng)用較為普遍，TCS230是美國TAOS公司生產(chǎn) 的一種可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器，比市面上見到的光轉(zhuǎn)電壓顏色檢測儀器在性能上有 更多的優(yōu)勢。TCS230把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個(gè)單一的COMS 電路上，同時(shí)在單一芯片上集成紅綠藍(lán)（RGB)三種濾光器，是世界第一個(gè)有數(shù)字兼容接口的 RGB彩色傳感器。對(duì)于TCS230來說，當(dāng)選定一個(gè)顏色濾波器時(shí)，它只允許某種特定的原色通 過，阻止其它原色的通過。例如：當(dāng)選擇紅色濾波器時(shí)，入射光中只有紅色可以通過，藍(lán)色 和綠色都被阻止，這樣就可以得到紅色光的光強(qiáng)；同理，選擇其它的濾波器，就可以得到藍(lán) 色光和綠色光的光強(qiáng)。通過這三個(gè)值，就可以分析投射到TCS230傳感器上的光的顏色。
[0004] 基于TCS230的顏色識(shí)別主要問題是測量距離有限(最佳測量值只有2-3個(gè)厘米)， 這主要源于環(huán)境光的干擾、對(duì)目標(biāo)被測物反射光的收集困難等，因此，直接使用TCS230進(jìn) 行顏色識(shí)別，在識(shí)別距離方面不能滿足紅綠色盲患者日常生活、工作的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明的任務(wù)之一是提供一種輔助色盲患者辨色的智能手 環(huán)，實(shí)現(xiàn)輔助色盲患者辨色的可穿戴設(shè)備，提高顏色傳感器分辨的距離。
[0006] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在于：包括手環(huán)和設(shè)置在手環(huán)上輔助色盲 患者的辨色裝置，辨色裝置包括凸透鏡、顏色傳感器、閃光燈、控制器、電源電路及顯示屏， 控制器分別與顏色傳感器、閃光燈、電源電路及顯示屏連接，凸透鏡按照焦點(diǎn)位置設(shè)置在顏 色傳感器的前端，控制器內(nèi)部程序自動(dòng)進(jìn)行白平衡調(diào)節(jié)，閃光燈通過凸透鏡照射目標(biāo)被測 物，被測物的反射光經(jīng)聚光光路后集中照射到顏色傳感器上，控制器對(duì)顏色傳感器的輸出 信號(hào)識(shí)別處理后，將識(shí)別結(jié)果傳輸給顯示屏。
[0007] 所述凸透鏡固定于距離顏色傳感器1倍的焦距處。
[0008] 所述閃光燈為手機(jī)用閃光燈或發(fā)光二極管。
[0009] 所述白平衡調(diào)節(jié)通過白平衡感測器及其控制電路進(jìn)行調(diào)節(jié)白平衡。
[0010] 所述顏色傳感器為型號(hào)TCS230芯片。
[0011] 所述TCS230芯片，其用于選擇不同濾波器的光電二極管控制引腳（S2、S3)與所述 控制器的第一輸出端（P27)和第二輸出端（P26)連接；其用于調(diào)整輸出頻率范圍的輸出定 標(biāo)控制引腳（S0、S1)分別通過用于保護(hù)控制器的限流電阻（R1、R2)與電源端（VCC)連接；頻 率輸出使能引腳（51 )與接地端（GND)連接接地，用于提高抗噪聲能力；頻率輸出端（OUT) 與控制器的第一輸入端（P35)連接；所述控制器為單片計(jì)算機(jī)。
[0012] 所述顯示屏為有機(jī)電激發(fā)光二極管顯示屏。
[0013] 所述電源電路連接的電源采用手機(jī)用的鋰電池或鎳氫電池。
[0014] 所述辨色裝置上設(shè)有白平衡調(diào)節(jié)鍵和白平衡截止鍵。
[0015] 本發(fā)明的任務(wù)之二是提供一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)的辨色方法，實(shí)現(xiàn)可 穿戴設(shè)備輔助色盲患者辨色。
[0016] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)的辨色方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟1:系統(tǒng)初始化； 步驟2 :所述控制器內(nèi)部程序判斷檢測到的白平衡調(diào)節(jié)鍵是否按下，如果判斷是，跳轉(zhuǎn) 步驟3;否則跳轉(zhuǎn)步驟4; 步驟3:白平衡調(diào)節(jié)，通過所述控制器接收到所述顏色傳感器輸出的脈沖，計(jì)算識(shí)別當(dāng) 前環(huán)境下對(duì)白色物體RGB比例，當(dāng)白色物體RGB比例不平衡時(shí)，調(diào)用白平衡子程序，校準(zhǔn)光 源中的RGB差值，使當(dāng)前環(huán)境對(duì)白色物體RGB的不平衡比例調(diào)整為1:1:1 ; 步驟4 :顏色識(shí)別計(jì)算及處理，控制器內(nèi)部程序選通相應(yīng)的顏色濾波器，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi) 分別計(jì)算出顏色傳感器的三種輸出頻率；顏色識(shí)別計(jì)算及處理子程序把RGB三個(gè)數(shù)據(jù)劃分 225個(gè)單位，在三維數(shù)據(jù)圖中進(jìn)行各種顏色劃分，當(dāng)計(jì)算出的顏色傳感器的三種輸出頻率符 合某個(gè)顏色區(qū)域的時(shí)候，即輸出該顏色的結(jié)果，對(duì)RGB數(shù)值進(jìn)行更新； 步驟5 :顏色識(shí)別結(jié)果及RGB具體的數(shù)值通過顯示屏顯示； 步驟6 :控制器內(nèi)部程序判斷檢測到的白平衡截止鍵是否按下，如果判斷是，跳轉(zhuǎn)步驟 7,否則跳轉(zhuǎn)步驟4; 步驟7:關(guān)閉控制器中斷，停止對(duì)顏色識(shí)別數(shù)據(jù)的更新，顏色識(shí)別功能停止，鎖定結(jié)果 并輸出顯示。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)： (1)本發(fā)明輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，實(shí)現(xiàn)輔助色盲患者辨色的可穿戴設(shè)備。
[0018] (2)本發(fā)明輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，將凸透鏡放置于顏色傳感器的前方，距 離顏色傳感器1倍焦距處，可有效的匯聚目標(biāo)被測物反射回來的光線，有效提高分辨的距 離。
[0019] (3)本發(fā)明輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，創(chuàng)新采用更接近自然光RGB平衡比例 的手機(jī)用閃光燈作為光源，有效減少顏色識(shí)別的誤判率。
[0020] (4)本發(fā)明輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)的辨色方法，實(shí)現(xiàn)可穿戴設(shè)備輔助色盲 患者辨色。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明的控制器單片機(jī)外圍電路接線圖； 圖3為本發(fā)明的顏色識(shí)別電路； 圖4為圖2單片機(jī)連接的白平衡調(diào)節(jié)鍵和白平衡截止鍵電路圖； 圖5為本發(fā)明的閃光燈電路圖； 圖6為圖2單片機(jī)連接的顯示屏電路圖； 圖7為本發(fā)明輔助紅綠色盲患者辨色的智能手環(huán)的辨色方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 實(shí)施例1 : 一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，包括手環(huán)和設(shè)置在手環(huán)上輔助色盲患者的辨 色裝置，這可為色盲患者提供一種可穿戴電子設(shè)備。如圖1至圖2,辨色裝置包括凸透 鏡、顏色傳感器(型號(hào)為TCS230芯片)、手機(jī)用閃光燈、單片計(jì)算機(jī)(簡稱單片機(jī)，型號(hào)為 STC12C5A60S2)、電源電路及有機(jī)電激發(fā)光二極管顯示屏(簡稱為OLED顯示屏)，單片機(jī)分別 與顏色傳感器TCS230芯片、手機(jī)用閃光燈、電源電路及OLED顯示屏連接，凸透鏡按照焦點(diǎn) 位置設(shè)置在TCS230芯片前端距離TCS230芯片1倍的焦距處圍內(nèi)可準(zhǔn)確識(shí)別物體的顏色。
[0023] 如圖4,當(dāng)開關(guān)Jl按下時(shí)，手機(jī)用閃光燈LEDB亮顯示，通過凸透鏡照射目標(biāo)被測 物，被測物的反射光經(jīng)聚光光路后集中照射到TCS230芯片的感光面上，單片機(jī)內(nèi)部程序自 動(dòng)進(jìn)行白平衡調(diào)節(jié)，單片機(jī)內(nèi)部程序按照表1控制選通TCS230芯片的光電二極管控制引腳 (S2、S3)，選擇濾波器，從而將輸出頻率傳輸給單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算，如圖5,計(jì)算的結(jié)果通過單 片機(jī)的輸出引腳傳輸給OLED顯示屏的引腳（DO、Dl、RST1、DC、CS)。

【權(quán)利要求】
1. 一種輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在于：包括手環(huán)和設(shè)置在手環(huán)上輔助色 盲患者的辨色裝置，辨色裝置包括凸透鏡、顏色傳感器、閃光燈、控制器、電源電路及顯示 屏，控制器分別與顏色傳感器、閃光燈、電源電路及顯示屏連接，凸透鏡按照焦點(diǎn)位置設(shè)置 在顏色傳感器的前端，控制器內(nèi)部程序自動(dòng)進(jìn)行白平衡調(diào)節(jié)，閃光燈通過凸透鏡照射目標(biāo) 被測物，被測物的反射光經(jīng)聚光光路后集中照射到顏色傳感器上，控制器對(duì)顏色傳感器的 輸出信號(hào)識(shí)別處理后，將識(shí)別結(jié)果傳輸給顯示屏。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在于：所述凸透鏡固 定于距離顏色傳感器1倍的焦距處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在于：所述閃光燈為 手機(jī)用閃光燈或發(fā)光二極管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在于：所述白平衡調(diào) 節(jié)通過白平衡感測器及其控制電路進(jìn)行調(diào)節(jié)白平衡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在于：所述顏色傳感 器為型號(hào)TCS230芯片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在于：所述TCS230 芯片，其用于選擇不同濾波器的光電二極管控制引腳（S2、S3)與所述控制器的第一輸出端 (P27)和第二輸出端（P26)連接；其用于調(diào)整輸出頻率范圍的輸出定標(biāo)控制引腳（SO、SI) 分別通過用于保護(hù)控制器的限流電阻（RU R2)與電源端（VCC)連接；頻率輸出使能引腳（ 涵）與接地端（GND)連接接地，用于提高抗噪聲能力；頻率輸出端（OUT)與控制器的第一 輸入端（P35)連接；所述控制器為單片計(jì)算機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在于：所述顯示屏為 有機(jī)電激發(fā)光二極管顯示屏。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在于：所述電源電路 連接的電源采用手機(jī)用的鋰電池或鎳氫電池。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)，其特征在 于：所述辨色裝置上設(shè)有白平衡調(diào)節(jié)鍵和白平衡截止鍵。
10. 如權(quán)利要求9任一權(quán)利要求所述的輔助色盲患者辨色的智能手環(huán)的辨色方法，其 特征在于包括如下步驟： 步驟1 :系統(tǒng)初始化； 步驟2 :所述控制器內(nèi)部程序判斷檢測到的白平衡調(diào)節(jié)鍵是否按下，如果判斷是，跳轉(zhuǎn) 步驟3;否則跳轉(zhuǎn)步驟4; 步驟3 :白平衡調(diào)節(jié)，通過所述控制器接收到所述顏色傳感器輸出的脈沖，計(jì)算識(shí)別當(dāng) 前環(huán)境下對(duì)白色物體RGB比例，當(dāng)白色物體RGB比例不平衡時(shí)，調(diào)用白平衡子程序，校準(zhǔn)光 源中的RGB差值，使當(dāng)前環(huán)境對(duì)白色物體RGB的不平衡比例調(diào)整為1: 1:1 ; 步驟4 :顏色識(shí)別計(jì)算及處理，控制器內(nèi)部程序選通相應(yīng)的顏色濾波器，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi) 分別計(jì)算出顏色傳感器的三種輸出頻率；顏色識(shí)別計(jì)算及處理子程序把RGB三個(gè)數(shù)據(jù)劃分 225個(gè)單位，在三維數(shù)據(jù)圖中進(jìn)行各種顏色劃分，當(dāng)計(jì)算出的顏色傳感器的三種輸出頻率符 合某個(gè)顏色區(qū)域的時(shí)候，即輸出該顏色的結(jié)果，對(duì)RGB數(shù)值進(jìn)行更新； 步驟5 :顏色識(shí)別結(jié)果及RGB具體的數(shù)值通過顯示屏顯示； 步驟6 :控制器內(nèi)部程序判斷檢測到的白平衡截止鍵是否按下，如果判斷是，跳轉(zhuǎn)步驟 7,否則跳轉(zhuǎn)步驟4; 步驟7:關(guān)閉控制器中斷，停止對(duì)顏色識(shí)別數(shù)據(jù)的更新，顏色識(shí)別功能停止，鎖定結(jié)果 并輸出顯示。
【文檔編號(hào)】A44C5/00GK104337137SQ201410638304
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】齊攀, 陳俊杰, 林澤釗, 林育珊 申請人:廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院