一種色盲色覺輔助裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種色盲色覺輔助裝置，該裝置包括視頻采集設備、視頻接收電路、高速數(shù)字信號處理器、測試圖像存儲及加載接口電路、內存電路、視頻發(fā)送電路以及顯示鏡片，其中高速數(shù)字信號處理器完成視頻源數(shù)據(jù)選擇、RGB三色通道增益調節(jié)以及亮度、對比度的調整。本發(fā)明在色盲患者障礙色段上通過調節(jié)采集到的視頻信號對應色通道的增益，使得患者能夠正確辨別出該色段所包含的色覺信息。通過數(shù)字視頻處理，本發(fā)明為輔助色盲患者正確識別顏色信息提供了一種可行的解決方案。
【專利說明】一種色盲色覺輔助裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字視頻信號處理【技術領域】，特別是針對色盲患者視頻信號處理的一種色盲色覺輔助裝置。

【背景技術】
[0002]人類視覺感受器有兩種，一種叫視桿細胞，另一種叫視錐細胞。視桿細胞主要分布在視網膜外側，負責在暗光條件下接收光信息，對色覺不起作用；視錐細胞主要分布在視網膜中心凹槽處，負責在明亮的環(huán)境中接收光信息，同時也是感知顏色的不可或缺的重要組成部分。視錐細胞類型有三種:長波型，中波型和短波型，也叫做紅色型，綠色型和藍色型(R型，G型和B型)。每種視錐細胞感知一定波長范圍內的光，傳遞給大腦形成豐富多彩的顏色信息。
[0003]目前絕大多數(shù)色盲患者表現(xiàn)為一種或者兩種視錐細胞功能異常，導致對其中一種或者兩種顏色識別障礙，具體表現(xiàn)為對特定顏色信息欠敏感或者過敏感，例如常見的紅色盲和綠色盲。依據(jù)對顏色識別能力的強弱，色盲有完全色盲和不完全色盲之分，不完全色盲又叫色弱，但社會上統(tǒng)稱為色盲。這些患者一部分是先天性的，另一部分則為后天性的。后天性色盲因病而得，病好可以恢復；對于先天性患者，往往是遺傳而得，無法治療。目前色盲的色覺主要通過光學矯正的方法得以改善。光學矯正的方法為色盲患者佩戴鍍有特殊膜的眼鏡，減弱進入眼睛的過敏感色段的光來達到矯正的目的，而對于欠敏感色段，光學矯正顯得無能為力。而且色盲的種類各異，商品化生產的色盲眼鏡無法達到理想的矯正效果。
[0004]頭戴顯示技術的發(fā)展使得該技術獲得極大的應用空間，這一原本用于軍事化的技術的民用化，使得其在顯示增強、虛擬現(xiàn)實以及立體顯示等領域獲得前所未有的拓展。在便攜性、低功耗乃至美觀性等方面，頭戴顯示器都有著無可比擬的優(yōu)點。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有色盲色覺矯正方法的不足而提供一種基于數(shù)字視頻處理技術的色覺輔助裝置。該裝置將捕獲的光學信號轉化成的數(shù)字視頻信號并通過數(shù)字視頻處理技術把數(shù)字視頻信號分解為R、G、B三色數(shù)字通道，通過單獨調整每個通道的增益，增大或者減弱每個通道的光強度，并通過顯示鏡片的顯示調整后的視覺信息。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種色盲色覺輔助裝置，該裝置包括:
視頻采集設備:用于采集外界的視覺信息并且能轉化為數(shù)字視頻信號形式輸出；視頻接收電路:與視頻采集設備連接，用于接收數(shù)字視頻信號，并且將其分離成獨立的R、G、B三色數(shù)字通道輸出；
測試圖像存儲及加載接口電路:存儲標準色盲檢測圖，并將圖像信號分離為獨立的R、G、B三色的數(shù)字通道輸出；
高速數(shù)字信號處理器:一路與測試圖像存儲及加載接口電路相連，負責接收來自該接口電路輸出的標準色盲檢測圖信號，通過該檢測圖，定位色盲患者的障礙色段，調節(jié)對應色通道的增益；另一路與視頻接收電路相連，負責接收來自視頻接收電路提供的數(shù)字視頻信號；最后通過調整亮度和對比度，輸出色盲患者能夠正確識別顏色信息并感覺舒適清晰的數(shù)字視頻；
內存電路:與高速數(shù)字信號處理器相連，完成高速數(shù)字信號處理器的正常運行所需要的大量數(shù)據(jù)存儲與讀取的工作；
視頻發(fā)送電路:連接高速數(shù)字信號處理器，用以接收高速數(shù)字信號處理器輸出的數(shù)字視頻；
顯示鏡片:連接視頻發(fā)送電路，用來顯示經過矯正的數(shù)字視頻，從而色盲患者能正確識別色覺信息。
[0007]所述高速數(shù)字信號處理器包括視頻源選擇控制模塊、色譜測試與調節(jié)模塊、內存控制模塊、色空間轉換模塊A、亮度與對比度調節(jié)模塊和色空間轉換模塊B，其中，視頻源選擇控制模塊通過內存電路和色譜測試與調節(jié)模塊相連；內存控制模塊與內存電路連接，用于控制視頻數(shù)據(jù)的存儲和讀??；色空間轉換模塊A連接在色譜測試與調節(jié)模塊之后，通過R、G、B三色數(shù)字通道轉換出亮度通道；亮度與對比度調節(jié)模塊和色空間轉換模塊A相連，用以在亮度通道上調節(jié)視頻的亮度和對比度；色空間轉換模塊B和亮度與對比度調節(jié)模塊相連，負責從數(shù)字視頻的亮度通道轉換回R、G、B三色數(shù)字通道，并將這三色數(shù)字通道從高速數(shù)字信號處理器輸出。
[0008]與現(xiàn)有色盲色覺輔助裝置相比，本發(fā)明的有益效果是:
⑴依據(jù)數(shù)字視頻處理技術調節(jié)色通道增益，對色盲患者識別欠敏感或者過敏感色段信息都有良好的輔助效果，同時也適用于更多種類和等級不同的色盲患者的色覺輔助矯正；⑵當色盲患者色盲等級發(fā)生變化時，可以通過本發(fā)明色增益調節(jié)按鈕靈活調節(jié)色通道增益，使得患者色盲色覺得以輔助矯正；
⑶通過亮度和對比度模塊的調節(jié)，色盲患者能夠更好地在不同光強度的條件下準確識別顏色。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明外形圖；
圖2為本發(fā)明電路結構框圖；
圖3為本發(fā)明高速數(shù)字信號處理器內部結構示意圖；
圖4為本發(fā)明操作流程圖。

【具體實施方式】
[0010]參閱圖1，本發(fā)明為一頭戴顯示系統(tǒng)，其中視頻采集設備I采集外界光學信息并轉化為數(shù)字視頻信號供內部電路處理，顯示鏡片7顯示經過色覺矯正的數(shù)字視頻，色盲患者通過觀看該視頻來正確識別外界的顏色信息。本發(fā)明的視頻選擇按鈕8用以選擇內部的高速數(shù)字信號處理器連接至視頻接收電路還是測試圖像存儲及加載接口電路；增益調節(jié)按鈕TR、TG、TB用以調節(jié)對應數(shù)字視頻色通道增益；亮度調節(jié)按鈕9、對比度調節(jié)按鈕10用以調節(jié)數(shù)字視頻亮度和對比度。
[0011]參閱圖2，本發(fā)明由視頻采集設備1、視頻接收電路2、高速數(shù)字信號處理器3、測試圖像存儲及加載接口電路4、內存電路5、視頻發(fā)送電路6和顯示鏡片7組成。測試圖像存儲及加載接口電路4能提供標準的色盲檢測圖信號，幫助定位色盲患者的類型和等級，并通過高速數(shù)字視頻信號處理器3的調節(jié)，使得色盲患者的色覺得以輔助矯正；通過調節(jié)障礙色段對應色通道的增益，患者能夠正確識別標準色盲檢測圖的所包含的色覺信息后，高速數(shù)字信號處理器3斷開與測試圖像存儲及加載接口電路4的連接，將視頻接收電路2接入，與視頻發(fā)送電路6和顯示鏡片7構成了能夠輔助色盲患者正確識別外界的色覺信息的頭戴顯示裝置。本發(fā)明能夠在原本限制患者正確識別顏色的領域得以應用，例如駕駛、化工、觀影等。
[0012]參閱圖3，本發(fā)明的色覺信息調整矯正任務在高速數(shù)字信號處理器中進行，該處理器中包含以下模塊:
a)視頻源選擇控制模塊:在視頻源選擇信號的控制下，選擇視頻接收電路或者測試圖像存儲及加載接口電路提供的信號作為視頻源輸入至內存電路；
b)內存控制單元:連接內存電路，負責內存電路的數(shù)據(jù)流寫入與讀出，保證本視頻數(shù)據(jù)能夠得到及時有效的處理；
c)色譜測試與調節(jié)模塊:連接內存電路，負責接收來自內存電路的視頻數(shù)據(jù)信號，同時通過調整R通道、G通道或者B通道的增益，使得色盲患者能夠正確識別原本欠敏感或者過敏感的色段的色覺信息；
d)色空間轉換A(RGB->YCbCr)模塊:將RGB色空間轉換到YCb(；色空間獲取亮度通道Y，從而進行亮度和對比度的調節(jié)；
e)亮度、對比度調節(jié)模塊:在Y通道上調節(jié)視頻信號的亮度和對比度，使得色盲患者獲得更加清晰舒適的視覺信號；
f)色空間轉換B(YCbCr->RGB)模塊:重新將YCb(；色空間轉換回RGB色空間，將調整處理后的數(shù)字視頻信號從高速數(shù)字信號處理器輸出并輸入給視頻發(fā)送電路。
[0013]參閱圖4，為本發(fā)明操作流程圖。本發(fā)明要實現(xiàn)對色盲患者色覺輔助矯正，主要完成如下幾個過程:
a)色盲患者佩戴頭戴顯示器，等待開啟裝置；
b)裝置開啟后，PC機將標準色盲檢測圖像通過USB接口傳送到測試圖像存儲及加載接口電路中，傳輸完成后，斷開PC機；
C)高速數(shù)字信號處理器內的視頻選擇控制模塊連接到測試圖像存儲及加載接口電路，依據(jù)色盲患者對頭戴顯示器上顯示的測試圖像信息的識別反饋，準確定位色盲患者類別及等級；
d)依據(jù)色盲患者類別和等級，在高速數(shù)字信號處理器內的色譜測試與調節(jié)模塊調整相關色通道的增益，使得患者能夠準確識別出測試圖像原本有障礙的色段上所包含的色覺信息；
e)高速數(shù)字信號處理器內的視頻選擇控制模塊斷開與測試圖像存儲及加載接口電路的連接，選擇視頻接收電路提供的視頻信號接入高速數(shù)字信號處理器；
f)最后通過亮度與對比度模塊的調節(jié)，使得顯示鏡片上顯示色盲患者感覺舒適清晰的視頻信息。這樣色盲患者通過本發(fā)明看外部世界的色覺得到輔助矯正。實施例
[0014]眾所周知，色盲色弱患者由于對交通信號燈及部分交通標志的識別障礙，不能駕駛機動車輛。本發(fā)明可以輔助色盲色弱患者識別顏色，使其也可以和正常色覺的人群一樣駕駛機動車輛。例如，對紅色識別的色盲色弱患者，首先將本發(fā)明佩戴于頭部，并將本發(fā)明通過USB數(shù)據(jù)線連接到PC機，開啟本發(fā)明，通過PC機將標準色盲檢測圖傳送至本發(fā)明，傳輸完成后，斷開PC機與本發(fā)明的連接；然后，通過視頻選擇按鈕選擇測試圖像存儲及加載接口電路作為視頻數(shù)據(jù)源輸入高速數(shù)字信號處理器，顯示鏡片上顯示標準色盲檢測圖，通過增益調節(jié)按鈕TR調節(jié)R通道的增益，使得色盲患者能夠準確識別出紅色段所包含的信息；接著，高速數(shù)字信號處理器通過視頻選擇按鈕斷開與測試圖像存儲及加載接口電路的連接，選擇視頻接收電路作為視頻數(shù)據(jù)源輸入高速數(shù)字信號處理器，通過亮度和對比度調節(jié)按鈕調整合適的亮度和對比度，這樣經觀看本發(fā)明顯示鏡片上顯示的視頻，紅色盲患者觀看外部世界的色覺就得到輔助矯正；最后，通過佩戴本裝置，紅色盲患者正確識別出交通信號燈信號以及交通標志中紅色部分的信息，可以正常駕駛機動車輛了。
【權利要求】
1.一種色盲色覺輔助裝置，其特征在于該裝置包括: 視頻采集設備:用于采集外界的視覺信息并將其轉化為數(shù)字視頻信號輸出； 視頻接收電路:與視頻采集設備連接，用于接收數(shù)字視頻信號，并且將其分離成獨立的R、G、B三色數(shù)字通道輸出；測試圖像存儲及加載接口電路:存儲標準色盲檢測圖，并將圖像信號分離為獨立的R、G、B三色的數(shù)字通道輸出；高速數(shù)字信號處理器:一路與測試圖像存儲及加載接口電路相連，負責接收來自該接口電路輸出的標準色盲檢測圖信號，通過該檢測圖，定位色盲患者的障礙色段，調節(jié)對應色通道的增益；另一路與視頻接收電路相連，負責接收來自視頻接收電路提供的數(shù)字視頻信號；最后通過調整亮度和對比度，輸出色盲患者能夠正確識別顏色信息并感覺舒適清晰的數(shù)字視頻；內存電路:與高速數(shù)字信號處理器相連，完成高速數(shù)字信號處理器的正常運行所需要的大量數(shù)據(jù)存儲與讀取工作；視頻發(fā)送電路:連接高速數(shù)字信號處理器，用以接收高速數(shù)字信號處理器輸出的數(shù)字視頻；顯示鏡片:連接視頻發(fā)送電路，用來顯示經過矯正的數(shù)字視頻，從而色盲患者能正確識別色覺信肩、O
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述高速數(shù)字信號處理器包括視頻源選擇控制模塊、色譜測試與調節(jié)模塊、內存控制模塊、色空間轉換模塊A、亮度與對比度調節(jié)模塊和色空間轉換模塊B，其中，視頻源選擇控制模塊通過內存電路和色譜測試與調節(jié)模塊相連；內存控制模塊與內存電路連接，用于控制視頻數(shù)據(jù)的存儲和讀?。簧臻g轉換模塊A連接在色譜測試與調節(jié)模塊之后，通過R、G、B三色數(shù)字通道轉換出亮度通道；亮度與對比度調節(jié)模塊和色空間轉換模塊A相連，用以在亮度通道上調節(jié)視頻的亮度和對比度；色空間轉換模塊B和亮度與對比度調節(jié)模塊相連，負責從數(shù)字視頻的亮度通道轉換回R、G、B三色數(shù)字通道，并將這三色數(shù)字通道輸出。
【文檔編號】H04N5/57GK104270588SQ201410477904
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】劉一清, 方挺 申請人:華東師范大學