基于觸覺的為視覺障礙人士傳達(dá)周圍環(huán)境信息的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種感官替代設(shè)備，具體涉及一種基于觸覺的為視覺障礙人士傳達(dá)周圍環(huán)境信息的裝置，使用觸覺場技術(shù)與光學(xué)成像技術(shù)結(jié)合，幫助盲人在大腦中重建出周圍場景，用于幫助盲人避開障礙物及導(dǎo)盲。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上人口最多的國家，同時也是世界上盲人最多的國家，盲人作為弱勢群體，在生活中有著諸多不變。目前，常用的導(dǎo)盲方式有以下兩種:第一是盲人手杖，通過盲人手杖碰觸前方來判斷是否有障礙物，進(jìn)一步地，還有在盲人手杖中增加了一些傳感器，例如超聲盲人手杖，在手杖前端加上超聲傳感器后能夠掃描探測更大范圍，但是都是單點或單向測試。第二種是導(dǎo)盲犬，其主要缺點是售價昂貴，且只能帶路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本實用新型提供了一種基于觸覺的為視覺障礙人士傳達(dá)周圍環(huán)境信息的裝置，該裝置旨在幫助盲人在頭腦中實時建立空間3D圖像，做到實時感知周圍物體或障礙物。
[0004]為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案:
[0005]一種基于觸覺的為視覺障礙人士傳達(dá)周圍環(huán)境信息的裝置，該裝置包括視場采集模塊、中央處理器以及觸覺刺激模塊，其中，
[0006]所述視場采集模塊用于獲取視覺障礙人士周圍的障礙物的立體信息，該立體信息包括障礙物的圖像信息和距離信息；
[0007]所述中央處理器用于將所述立體信息轉(zhuǎn)換為二維矩陣形式的電流信號，并將所述電流信號提供給所述觸覺刺激模塊；其中，每一電流信號在二維矩陣中的位置代表了障礙物的方位，電流信號的大小代表了障礙物的距離；
[0008]所述觸覺刺激模塊包括陣列設(shè)置的刺激單元，陣列設(shè)置的刺激單元一一對應(yīng)于所述二維矩陣形式的電流信號，每一刺激單元接收一電流信號，通過刺激單元對人體產(chǎn)生刺激以使視覺障礙人士獲得周圍障礙物的方位和距離信息。
[0009]具體地，所述視場采集模塊包括至少一 CXD攝像機(jī)和一距離傳感器，所述CXD攝像機(jī)用于采集障礙物的圖像信息，所述距離傳感器用于采集障礙物的距離信息。
[0010]具體地，所述中央處理器至少包括信號處理單元、信號轉(zhuǎn)換單元以及信號控制單元；所述信號處理單元將所述圖像信息和距離信息生成一二維矩陣形式的深度圖譜，二維矩陣中的數(shù)值為圖像的灰度值，每一灰度值在二維矩陣中的位置代表了障礙物的方位，灰度值的大小代表了障礙物的距離；所述信號轉(zhuǎn)換單元將所述二維矩陣中的灰度值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電流信號；所述信號控制單元將所述電流信號施加于所述觸覺刺激模塊。
[0011]更具體地，所述二維矩陣形式的深度圖譜中，定義背景色為純黑，其灰度值為0，定義與視場采集模塊距離為O時顏色為純白，其灰度值最大；當(dāng)在深度圖譜中有一連續(xù)區(qū)域出現(xiàn)灰度值相近且不為O時，表明該位置具有障礙物。
[0012]更具體地，灰度值越大時，其對應(yīng)的電流信號越大，代表的障礙物的距離越近。
[0013]進(jìn)一步地，所述視場采集模塊、中央處理器以及觸覺刺激模塊集成設(shè)置于可穿戴設(shè)備中。
[0014]進(jìn)一步地，所述可穿戴設(shè)備具有外形類似于眼鏡或者半頭盔的設(shè)備，所述視場采集模塊包括兩個CCD攝像機(jī)，對應(yīng)設(shè)置于佩戴者眼睛前方；所述觸覺刺激模塊設(shè)置于佩戴者的額頭上。
[0015]相比于盲人手杖，本實用新型實施例提供的基于觸覺的為視覺障礙人士傳達(dá)周圍環(huán)境信息的裝置可實時傳遞全空間信息，幫助快速避開障礙物，經(jīng)過一段時間訓(xùn)練，可代替人眼指導(dǎo)行走時避開行人及路障。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型實施例提供的基于觸覺的為視覺障礙人士傳達(dá)周圍環(huán)境信息的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2是本實用新型實施例提供的基于觸覺的為視覺障礙人士傳達(dá)周圍環(huán)境信息的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是如圖2的裝置佩戴于人體上的示例性圖示。
[0019]圖4是本實用新型實施例中信號處理單元生成深度圖譜的過程圖示。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實例，而不是全部實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)范圍。
[0021]參閱附圖1至圖3，本實施例提供了基于觸覺的為視覺障礙人士傳達(dá)周圍環(huán)境信息的裝置。如圖1所示，該裝置主要包括視場采集模塊1、中央處理器2以及觸覺刺激模塊3。
[0022]其中，所述視場采集模塊用于獲取視覺障礙人士周圍的障礙物的立體信息，該立體信息包括障礙物的圖像信息和距離信息。具體地，所述視場采集模塊包括至少一 CCD攝像機(jī)11和一距離傳感器12，所述CXD攝像機(jī)11用于采集障礙物的圖像信息，所述距離傳感器12用于采集障礙物的距離信息。
[0023]其中，所述中央處理器2用于將所述立體信息轉(zhuǎn)換為二維矩陣形式的電流信號，并將所述電流信號提供給所述觸覺刺激模塊3;其中，每一電流信號在二維矩陣中的位置代表了障礙物的方位，電流信號的大小代表了障礙物的距離。具體地，所述中央處理器2至少包括信號處理單元21、信號轉(zhuǎn)換單元22以及信號控制單元23。所述信號處理單元21將所述圖像信息和距離信息生成一二維矩陣形式的深度圖譜(depth mapping)，二維矩陣中的數(shù)值為圖像的灰度值，每一灰度值在二維矩陣中的位置代表了障礙物的方位，灰度值的大小代表了障礙物的距離；所述信號轉(zhuǎn)換單元22將所述二維矩陣中的灰度值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電流信號；所述信號控制單元23將所述電流信號施加于所述觸覺刺激模塊3。
[0024]其中，所述觸覺刺激模塊3包括陣列設(shè)置的刺激單元31，陣列設(shè)置的刺激單元31一一對應(yīng)于所述二維矩陣形式的電流信號，每一刺激單元31接收一電流信號，通過刺激單元31對人體產(chǎn)生刺激以使視覺障礙人士獲得周圍障礙物的方位和距離信息。
[0025]進(jìn)一步地，如圖2和圖3所示，本實施例中，所述視場采集模塊1、中央處理器2以及觸覺刺激模塊3集成設(shè)置于可穿戴設(shè)備中。所述可穿戴設(shè)備具有外形類似于眼鏡或者半頭盔的設(shè)備，所述視場采集模塊包括兩個CCD攝像機(jī)11，對應(yīng)設(shè)置于佩戴者眼睛前方；所述觸覺刺激模塊3設(shè)置于佩戴者的額頭上。
[0026]圖4是本實用新型實施例中信號處理單元生成深度圖譜的過程圖示。具體地，參閱圖4，假設(shè)視覺障礙人士處于圖4中的(a)所示的場景，該場景中，在視覺障礙人士的位置X前方具有三個位置及大小不同的障礙物Al、A2和A3，三個障礙物Al、A2和A3與位置X的距離由近到遠(yuǎn)依次為Al、A2、A3。
[0027]視覺障礙人士佩戴如上提供的裝置以后，視場采集模塊I中的CCD攝像機(jī)11拍攝的圖像信息，得到如圖4中的(b)所示的圖像，同時距離傳感器12將探測周圍所有障礙物Al、A2和A3與視覺障礙人士之間的距離，并將各個障礙物的距離與CXD攝像機(jī)11拍攝的圖像結(jié)合以生成深度場。首先定義深度場的邊界即背景色為純黑，其灰度值為O ;與CCD攝像機(jī)11距離為O時顏色為純白，其灰度值為最大。由此則可以由從純白到純黑之間的不同灰度值表示出物體的遠(yuǎn)近?；叶戎翟酱髸r，代表的障礙物的距離越近，基于實用性的考慮，灰度值與距離并不成正比而是遠(yuǎn)處灰度值變化小，近處灰度值變化率大，從而可以更多地顯示出近處物體的位置信息，且亮度越亮說