專利名稱：一種可視化導(dǎo)盲方法及其智能導(dǎo)盲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)盲方法及裝置，特別是涉及一種可視化導(dǎo)盲方法及其智能導(dǎo)盲裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會進步，盲人因視障帶來的生活困難問題成為全人類共同關(guān)心的問題。由于盲人眼睛致盲個體原因差異，直接的手術(shù)、再置器官輔助，都存在很大的技術(shù)風(fēng)險和使用風(fēng)險，且工程巨大。市場上出現(xiàn)了各種各樣的導(dǎo)盲產(chǎn)品，主要包括導(dǎo)盲犬、電子類導(dǎo)盲等，其中電子類導(dǎo)盲主要是以超聲探測障礙為主的導(dǎo)盲裝置，如導(dǎo)盲杖、導(dǎo)盲帽、導(dǎo)盲筒等，可以探測障礙物體位置；他們都可以輔助盲人戶外活動和盲人步行時導(dǎo)盲作用，但是都無法讓盲人知悉物體或障礙的形狀，避讓障礙時盲人還得借助手觸覺、棍杖敲擊等獲得更多的特征信息。多年來技術(shù)人員也在尋求設(shè)計一種能幫助盲人看到障礙物體形狀甚至周圍環(huán)境的裝置，09年國內(nèi)公布的有關(guān)資料中提到一種導(dǎo)盲裝置，采用彩色攝像頭攝取圖像，再把這種圖像轉(zhuǎn)印到一種穿戴觸覺裝置上，從而盲人可以通過觸覺看到這種彩色圖像的方法，但是根據(jù)現(xiàn)有科技發(fā)展的水平以及人體工學(xué)的特征特異性，難以實施。首先，這種方法提到通過高清晰度的彩色攝像頭采集到圖像后，要讓盲人觸覺到彩色圖像，就必須經(jīng)過非常復(fù)雜的圖像識別技術(shù)，因而也需要經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)存取計算比較處理才能識別圖像目標(biāo)特征，目前圖像識別是一個前沿性技術(shù)難題，機器人圖像識別也限于對特定目標(biāo)的識別，將機器人圖像識別技術(shù)應(yīng)用于盲人系統(tǒng)導(dǎo)盲有很大技術(shù)瓶頸；其次，將高清晰的圖像直接轉(zhuǎn)印到觸覺裝置上，觸覺裝置的清晰度依賴于其陣列的大小，資料中提到觸覺陣列觸針越多，盲人看到的越清晰，由于這種圖像是實時的，速度非常之快，而人的感覺滯后很大，且觸覺神經(jīng)識別物體特征是多以一種串行為主的識別方式，所以文中提到的觸覺裝置的轉(zhuǎn)印圖像識別是難以從時間、數(shù)量、方式上達到盲人觸覺感知要求的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述缺點與不足，提出了一種可視化導(dǎo)盲方法及其智能導(dǎo)盲裝置，以真正實現(xiàn)盲人識別物體的形狀及有效避讓障礙物。本發(fā)明的可視化導(dǎo)盲方法采用以下技術(shù)方案 該可視化導(dǎo)盲方法包括如下步驟
(1)拍攝黑白圖像，對所述黑白圖像作提取輪廓信息處理，減少細(xì)節(jié)元素，完成對圖像的提煉，以獲得物體輪廓信號；
(2)根據(jù)人體工學(xué)特征，將所述物體輪廓信號轉(zhuǎn)變成串行信號傳送到圖像感觸器，所述圖像感觸器將所述串行信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械觸覺信號發(fā)出觸針刺激，在觸視速度上采用間歇式圖片觸覺模式，在數(shù)量上采用合適的人體敏感的觸針陣列，從而真正讓盲人觸覺到物體的形狀。由于采用黑白的攝像頭獲得黑白圖像，無清晰度、色度要求，在對該黑白圖像進行提煉處理時，僅生成該物體的主要輪廓信息，減少物體的細(xì)節(jié)元素信息，并以串行的方式傳送到圖像感觸器，根據(jù)人體工學(xué)研究結(jié)果，該圖像感觸器采用串行方式輸出機械觸覺信號， 觸視速度上采用間歇式而非連續(xù)的圖片觸覺模式，間歇式圖片觸覺模式是指間隔一定的時間輸出一幅圖片，從而真正讓盲人觸覺到物體的形狀。優(yōu)選的，還包括步驟(3):探測物體的位置信息，對所述位置信息處理得到并提示物體的距離和安全避讓方向。將探測到的物體位置信息進行處理得到并提示物體的距離和安全避讓方向，不僅使得盲人能感知物體的形狀，也能知道物體的距離，起到更有效的導(dǎo)盲作用。優(yōu)選的，所述觸針陣列為機械振動觸點矩形陣列。本發(fā)明的智能導(dǎo)盲裝置采用以下技術(shù)方案
包括探測機構(gòu)、微處理控制器、圖像感觸器和提示裝置，所述探測機構(gòu)內(nèi)包括攝像裝置和超聲探測器，所述微處理控制器分別與所述攝像裝置、超聲探測器、圖像感觸器和提示裝置連接，所述攝像裝置用于采集前方景物的黑白圖像，所述微處理控制器對黑白圖像進行提取以獲得物體輪廓信號，并轉(zhuǎn)換為串行信號輸出到所述圖像感觸器；所述圖像感觸器將所述串行信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械觸覺信號發(fā)出觸針刺激，所述超聲探測器用于測量周圍物體的位置信息，所述微處理控制器對所述物體位置信息處理得到物體的距離和安全避讓方向，并傳送至所述提示裝置；所述提示裝置用于提示物體的距離和安全避讓方向。由于采用圖像感觸器產(chǎn)生機械觸覺信息發(fā)出觸覺刺激，同時結(jié)合提示物體的位置，能實現(xiàn)安全有效的導(dǎo)盲。優(yōu)選的，所述圖像感觸器包括調(diào)制驅(qū)動電路板、觸針陣列和安裝所述調(diào)制驅(qū)動電路板和觸針陣列的支撐機構(gòu)，所述調(diào)制驅(qū)動電路板用于串行接收所述微處理控制器發(fā)出的串行信號，并串行驅(qū)動所述觸針陣列工作，所述物體輪廓信號與所述觸針陣列點對點比例對應(yīng)。優(yōu)選的，所述觸針陣列是由壓電陶瓷振動器組成的機械振動觸點矩形陣列，所述支撐機構(gòu)緊貼人體的皮膚敏感區(qū)。優(yōu)選的，所述微處理控制器，包括鍵盤、電源、電路板，其中所述電路板上設(shè)置有 ARM微處理器、I/O接口、語音模塊、視頻接收解碼模塊、FPGA可編程控制器、圖像感觸器接口模塊，所述ARM微處理器與所述I/O接口、FPGA可編程控制器、圖像感觸器接口模塊、語音模塊、電源、鍵盤以及震動提示器連接，所述FPGA可編程控制器與所述視頻信號接收解碼模塊連接，所述視頻信號接收解碼模塊與所述攝像裝置連接，所述語音模塊外接語音提示器，所述圖像感觸器接口模塊外接所述圖像感觸器，所述I/O接口外接所述超聲探測器。優(yōu)選的，所述微處理控制器還包括功能切換開關(guān)，所述功能切換開關(guān)與所述ARM 微處理器連接，其包括訓(xùn)練檔和正常檔，所述電路板中還包括視頻訓(xùn)練模塊，所述視頻訓(xùn)練模塊與所述視頻信號接收解碼模塊連接。由于還設(shè)置有視頻訓(xùn)練模塊，結(jié)合一定的綜合訓(xùn)練可以提高識別物體形狀及障礙避讓的能力，逐步提高觸視水平和活動能力。優(yōu)選的，所述FPGA可編程控制器用于對所述視頻信號接收解碼模塊采集的圖像進行圖像變換處理以獲得物體輪廓信號，所述圖像變換處理包括圖像凍結(jié)或動態(tài)捕捉、圖像放大、圖像縮小、正片強化或負(fù)片強化。優(yōu)選的，所述探測機構(gòu)為頭戴式機構(gòu)，其包括可調(diào)節(jié)的頭帶、眼鏡體和固定機構(gòu)，所述眼鏡體通過所述頭帶與所述固定機構(gòu)連接，所述超聲探測器有四組，分別為前、后、左、 右超聲探測器，每組所述超聲探測器均包含發(fā)射探頭和接收探頭，所述攝像裝置的攝像頭和前超聲探測器安裝在所述眼鏡體的正前方，所述左超聲探測器和右超聲探測器分別安裝在所述眼鏡體的左右兩側(cè)，所述后超聲探測器安裝在所述固定機構(gòu)內(nèi)，所述提示裝置包括前、后、左、右四個震動提示器，分別用于根據(jù)前、后、左、右超聲探測器探測的物體方位提示物體的位置以及安全避讓方向。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，盲人不但可以有效地探測到周圍障礙避讓周圍的障礙物體，還能通過攝像頭“看”到眼前方物體輪廓，識別物體形狀，進一步的，通過不斷的訓(xùn)練積累，可以逐步認(rèn)識到越來越多的物體。


圖1是本發(fā)明實施例的智能導(dǎo)盲裝置系統(tǒng)圖2是本發(fā)明實施例的智能導(dǎo)盲裝置組裝后的立體示意圖； 圖3是圖2中探測機構(gòu)的立體分解示意圖； 圖4是圖2中微處理控制器的立體分解示意圖； 圖5是圖2中圖像感觸器的立體分解示意圖； 圖中的標(biāo)號說明如下
探測機構(gòu)1 眼鏡體10、頭帶18、固定機構(gòu)19、攝像鏡頭11、黑白CXD圖像傳感器12、圖像處理電路13、前超聲探測器16、左超聲探測器14、右超聲探測器15、后超聲探測器17 ； 電纜2、4、6 ；
微處理控制器3 鍵盤31、電源開關(guān)32、功能切換開關(guān)33、蜂鳴器34、揚聲器35、電源 36、電路板37(ARM微處理器371、1/0接口 372、語音模塊373、視頻信號接收解碼模塊374， FPGA可編程控制器375、圖像感觸器接口模塊376、視頻訓(xùn)練模塊377)、電源指示燈38 ； 圖像感觸器5 調(diào)制驅(qū)動電路板52、觸針陣列51、支撐機構(gòu)53 ； 前側(cè)震動提示器71、后側(cè)震動提示器72、左側(cè)震動提示器73、右側(cè)震動提示器74。
具體實施例方式下面對照附圖和結(jié)合優(yōu)選具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細(xì)的闡述。在一個實施例里，一種可視化導(dǎo)盲方法包括如下步驟(1)拍攝黑白圖像，對所述黑白圖像作提取輪廓信息處理，減少細(xì)節(jié)元素，完成對圖像的提煉，以獲得物體輪廓信號； (2)根據(jù)人體工學(xué)特征，將所述物體輪廓信號轉(zhuǎn)變成串行的方式傳送到圖像感觸器，所述圖像感觸器將所述物體輪廓信號轉(zhuǎn)變?yōu)榇休敵龅臋C械觸覺信號，在觸視速度上采用間歇式圖片觸覺模式，在數(shù)量上采用合適的人體敏感的觸針陣列，從而真正讓盲人觸覺到物體的形狀；
優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟(3)探測物體的位置信息，對所述位置信息處理得到并提示物體的距離和安全避讓方向。在一個實施例里，一種智能導(dǎo)盲裝置包括探測機構(gòu)、微處理控制器、圖像感觸器和提示裝置，所述探測機構(gòu)內(nèi)包括攝像裝置和超聲探測器，所述微處理控制器分別與所述攝像裝置、超聲探測器、圖像感觸器和提示裝置連接，所述攝像裝置用于采集前方景物的黑白圖像，所述微處理控制器對黑白圖像進行提取以獲得物體輪廓信號，并轉(zhuǎn)換為串行信號輸出到所述圖像感觸器；所述圖像感觸器將所述串行信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械觸覺信號發(fā)出觸針刺激，所述超聲探測器用于測量周圍物體的位置信息，所述微處理控制器對所述物體位置信息處理得到物體的距離和安全避讓方向，并傳送至所述提示裝置；所述提示裝置用于提示物體的距離和安全避讓方向。本發(fā)明的智能導(dǎo)盲裝置也可以稱之可視化導(dǎo)盲器，盲人可以選擇自己某一敏感觸覺部位作為安裝圖像感觸器的“顯示區(qū)”，具體來說，如圖1-5所示，智能導(dǎo)盲裝置包括探測機構(gòu)1、微處理控制器3、圖像感觸器5和提示裝置，探測機構(gòu)1內(nèi)包括攝像裝置和超聲探測器，微處理控制器3分別與攝像裝置、超聲探測器、圖像感觸器5和提示裝置連接，攝像裝置采集前方景物的黑白圖像，微處理控制器3對該黑白圖像進行提取以獲得物體輪廓信號， 并轉(zhuǎn)換為串行信號輸出到圖像感觸器5 ；圖像感觸器5將串行信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械觸覺信號發(fā)出觸針刺激，超聲探測器測量周圍物體的位置信息，微處理控制器3對該物體位置信息處理得到物體的距離和安全避讓方向，并傳送至提示裝置；提示裝置提示物體的距離和安全避讓方向。在優(yōu)選的實施例里，圖像感觸器5包括調(diào)制驅(qū)動電路板52、觸針陣列51和支撐機構(gòu)53，觸針陣列51與調(diào)制驅(qū)動電路板52電連接，并一并安裝在支撐機構(gòu)53上，觸針陣列 51是由壓電陶瓷振動器組成的觸覺器陣列，調(diào)制驅(qū)動電路依次掃描供電振動，形成與微處理控制器3的物體輪廓信號激勵驅(qū)動一致的觸覺激勵，處理后的圖像的機械觸覺信號與觸針陣列51點對點比例對應(yīng)，觸針陣列51可以為獨立的160x120以下的機械振動觸點矩形陣列，例如采用120x80或160x120兩種觸針陣列，圖像感觸器5采用串行方式輸出機械觸覺信號，觸視速度上采用間歇式而非連續(xù)的圖片觸覺模式，如以每1秒或2秒以上一幅圖片的觸覺速度，輸出機械觸覺信號，支撐機構(gòu)53置于人體的皮膚敏感區(qū)，觸點感覺適合人體敏感度，且適于緊貼安置于人體敏感觸覺區(qū)，如右胸前區(qū)，額頭部位等，避免觸點刺激敏感穴位是適宜的。在一些實施例中，攝像裝置包括攝像鏡頭11、黑白CXD圖像傳感器12、圖像處理電路13，物體經(jīng)過攝像鏡頭11成像于黑白CXD圖像傳感器12上，圖像處理電路13將高速掃描到的黑白影像信號轉(zhuǎn)換為電信號進行處理，并連續(xù)的輸出模擬黑白標(biāo)準(zhǔn)圖像到微處理控制器3，攝像鏡頭11為一定視角可手動變焦的透鏡組件。在一些實施例中，提示裝置包括語音提示器和震動提示器71、72、73、74，震動提示器用于提示物體的距離和安全避讓方向，語音提示器可用于對整個導(dǎo)盲裝置的使用情況 (如開關(guān)機、工作模式等)進行提示，優(yōu)選采用耳機，耳機接口內(nèi)置于探測機構(gòu)1。在一些實施例中，微處理控制器3，包括鍵盤31、電源36、電路板37，其中電路板37 上設(shè)置有ARM微處理器371、I/O接口 372、語音模塊373、視頻信號接收解碼模塊374，F(xiàn)PGA 可編程控制器375、圖像感觸器接口模塊376，ARM微處理器371分別與I/O接口 372、FPGA 可編程控制器375、圖像感觸器接口模塊376、語音模塊373、電源36、鍵盤31以及震動提示器71、72、73、74連接，F(xiàn)PGA可編程控制器375還分別與視頻信號接收解碼模塊374和圖像感觸器接口模塊376連接，視頻信號接收解碼模塊374與攝像裝置的圖像處理電路13連接，語音模塊373外接語音提示器，圖像感觸器接口模塊376外接圖像感觸器5，I/O接口 372外接超聲探測器14、15、16、17 ；鍵盤31可以包括四個按鍵(動提取/凍結(jié)、正/負(fù)提取、放大、縮小按鈕)。在一些實施例中，電源36由微處理控制器3內(nèi)置的大容量鋰電池提供，還設(shè)置有電源指示燈38，以提示電量的多少。此外，微處理控制器3還包括功能切換開關(guān)33、電源開關(guān)32、揚聲器35和蜂鳴器34等，功能切換開關(guān)33與ARM微處理器371連接，分為訓(xùn)練檔和正常檔，電路板37中還包括視頻訓(xùn)練模塊377，其與視頻信號接收解碼模塊374連接。ARM 微處理器371中的操作系統(tǒng)為LINUX嵌入式操作系統(tǒng)，軟件包括超聲測量管理軟件、安全避讓軟件和視頻訓(xùn)練學(xué)習(xí)軟件。FPGA可編程控制器375對視頻信號接收解碼模塊374采集的圖像進行圖像變換處理以獲得物體輪廓信號，處理后的圖像輪廓信號作比例對應(yīng)運算輸出至圖像感觸器接口模塊376，產(chǎn)生圖像感觸器所需的串行輸出，其中的圖像變換處理包括圖像凍結(jié)、動態(tài)捕捉、圖像放大、圖像縮小、正片強化、負(fù)片強化。其中的視頻訓(xùn)練模塊377中可以包含如下信息1)常用物品照片圖像、輪廓圖像、立體輪廓靜態(tài)、立體輪廓滾動；遠(yuǎn)近變換活動輪廓圖像；2)日常活動的物體照片圖像、 輪廓圖像、立體輪廓靜態(tài)、立體輪廓滾動；遠(yuǎn)近變換活動輪廓圖像；移動時圖像；3)人、動物照片圖像、輪廓圖像、立體輪廓靜態(tài)、立體輪廓滾動；遠(yuǎn)近變換活動輪廓圖像；移動時圖像；4)危險物品照片圖像、輪廓圖像、立體輪廓靜態(tài)、立體輪廓滾動；遠(yuǎn)近變換活動輪廓圖像；5)環(huán)境生物體照片圖像、輪廓圖像、立體輪廓靜態(tài)、立體輪廓滾動；遠(yuǎn)近變換活動輪廓圖像；同時結(jié)合手感知對應(yīng)以上物體模型，或攝像頭攝像后通過圖像感觸器的對比，作一定的訓(xùn)練，通過訓(xùn)練學(xué)習(xí)，獲得并提高識別物體形狀的能力，這樣盲人邊學(xué)習(xí)邊會看到越來越多的物體。在一些實施例中，探測機構(gòu)1可以為頭戴式機構(gòu)，其包括可調(diào)節(jié)的頭帶18、眼鏡體 10和固定機構(gòu)19，眼鏡體10通過頭帶18與固定機構(gòu)19連接，超聲探測器有四組，分別為前、后、左、右超聲探測器，每組超聲探測器均包含發(fā)射探頭和接收探頭，攝像裝置的攝像鏡頭11和前超聲探測器16安裝在眼鏡體10的正前方，左超聲探測器14和右超聲探測器15 分別安裝在眼鏡體10的左右兩側(cè)，后超聲探測器17安裝在固定機構(gòu)19內(nèi)，每組超聲探測器分別探測其對應(yīng)方位中物體的位置信息，其發(fā)射探頭和接收探頭都分別與微處理控制器 3連接，分別用于接受微處理控制器3的掃描信號和接收超聲信號并送到微處理控制器3， 微處理控制器3根據(jù)超聲探測器探測獲得的物體位置信息，采用特定的仿生算法獲得障礙安全避讓方向，震動提示器，包括前、后、左、右四個，分別用于根據(jù)前、后、左、右超聲探測器探測的物體方位提示物體的位置以及安全避讓方向。微處理控制器3通過電纜2與探測機構(gòu)1連接，通過電纜4與圖像感觸器5連接，通過電纜6分別與四個震動提示器連接，佩戴時，眼鏡體10置于人眼前方，相當(dāng)于帶上一個眼鏡，頭帶18置于頭頂，可以根據(jù)人體頭型特征調(diào)節(jié)松緊以確保舒適佩戴，固定機構(gòu)19置于頭部后側(cè)，在探測機構(gòu)1接觸人體的一側(cè)還設(shè)有護墊，使接觸皮膚更舒適，微處理控制器3可以固定在腰帶式挎包內(nèi)，震動提示器佩戴時可以通過撕粘膠帶分別佩于人體前后胸、左右手臂等位置；圖像感觸器依據(jù)盲人個體的特征，可以穿戴于前胸或后背。一個優(yōu)選實施例的智能導(dǎo)盲裝置具體操作如下
微處理控制器3的電源開關(guān)32撥至開的位置，智能導(dǎo)盲裝置開始工作，由于功能切換開關(guān)33可以分訓(xùn)練檔和正常檔位，將功能切換開關(guān)33撥至訓(xùn)練位置時，微處理控制器3切斷探測機構(gòu)1中圖像處理電路13的電源，攝像鏡頭11不工作，微處理控制器3內(nèi)部的視頻訓(xùn)練模塊377開始工作，產(chǎn)生圖像信號，供導(dǎo)盲裝置的控制電路仿真使用，同時微處理控制器3驅(qū)動周圍其他部件工作如下
探測機構(gòu)1內(nèi)嵌入的四個超聲探測器14、15、16、17，通過電纜2接受來自微處理控制器3的啟動測量指令，為防止多個超聲探測器之間的信號干擾，依次啟動四個超聲探測器， 可順序啟動前超聲探頭16、右超聲探頭15、左超聲探頭14、后超聲探頭17以及相關(guān)附屬電路(當(dāng)然順序不限于此)，并將獲得的測量結(jié)果通過電纜2送回到微處理控制器3中。微處理控制器3依次接受來自探測機構(gòu)1的各個超聲探測器16、15、14、17的位置距離信號，ARM微處理器371對對應(yīng)方位物體的位置距離對號入座，根據(jù)物體位置距離的大小量化算出震動幅度，并且對四個方位的數(shù)據(jù)采用障礙避讓競爭算法，判斷出安全方向，通過控制電纜6送給震動提示器7、8、9、10。微處理控制器3根據(jù)鍵盤31的指令控制視頻信號接收解碼模塊374接收視頻訓(xùn)練模塊377播放的圖像信號，并送給FPGA可編程控制器375作圖像變換處理，所作的圖像變換處理包括圖像凍結(jié)、動態(tài)捕捉、圖像放大、圖像縮小、正片強化、負(fù)片強化(根據(jù)對圖像的要求，可以采用一種或者多種處理方式的結(jié)合，以獲得盲人能識別的信號)，處理后的圖像信息采用比例尺變換為160x120或120x80的圖像信息，圖像感觸器接口模塊376生成圖像感觸器5所需的串行輸出信號，經(jīng)過電纜4送給圖像感觸器5。圖像感觸器5中調(diào)制驅(qū)動電路板52的控制電路接受來自微處理控制器3的串行圖像信號、時鐘信號、場序信號等，分別按順序移位至內(nèi)部對應(yīng)的行、場陣列寄存器，調(diào)制成壓電陶瓷體驅(qū)動頻率，產(chǎn)生對應(yīng)觸點位置的震動信息，送給觸針陣列51，從而實現(xiàn)與圖像對應(yīng)觸針震動。當(dāng)微處理控制器3的功能切換開關(guān)33切換至正常檔位時，微處理控制器3內(nèi)部的視頻訓(xùn)練模塊377停止工作，微處理控制器3將電源通過電纜2送給探測機構(gòu)1，探測機構(gòu) 1中攝像鏡頭11、黑白CXD圖像傳感器12、圖像處理電路13開始工作，外面景物通過攝像鏡頭11成像于黑白CXD圖像傳感器12上，圖像處理電路13對黑白CXD圖像傳感器12獲得的圖像信息處理并連續(xù)的輸出模擬黑白標(biāo)準(zhǔn)的圖像信號CVBS，經(jīng)過電纜2送至微處理控制
3 ο微處理控制器3根據(jù)鍵盤31的指令控制視頻信號接收解碼模塊374接收來自攝像裝置的圖像信號，并送給FPGA可編程控制器375作圖像變換處理，所作的圖像變換處理包括圖像凍結(jié)、動態(tài)捕捉、圖像放大、圖像縮小、正片強化、負(fù)片強化(根據(jù)對圖像的要求， 可以采用一種或者多種處理方式的結(jié)合，以獲得盲人能識別的信號)，處理后的圖像信息采用比例尺變換為160x120或120x80的圖像信息，圖像感觸器接口模塊376生成圖像感觸器 5所需的串行輸出信號，經(jīng)過電纜4送給圖像感觸器5。圖像感觸器5中調(diào)制驅(qū)動電路板52的控制電路接受來自微處理控制器3的圖像信號、時鐘信號、場序信號等，分別按順序移位至內(nèi)部對應(yīng)的行、場陣列寄存器，調(diào)制成壓電陶瓷體驅(qū)動頻率，產(chǎn)生對應(yīng)觸點位置的震動信息，送給觸針陣列51，從而實現(xiàn)與圖像對應(yīng)觸針震動。同時探測機構(gòu)1內(nèi)嵌入的四個超聲探測器14、15、16、17，通過電纜2接受來自微處理控制器3的啟動測量指令，為防止多個超聲探測器之間的信號干擾，依順序啟動前超聲探頭16、右超聲探頭15、左超聲探頭14、后超聲探頭17以及相關(guān)附屬電路，并將獲得的測量結(jié)果通過電纜2送回到微處理控制器3中，微處理控制器3依次接受來自探測機構(gòu)1的各個超聲探測器16、15、14、17的位置距離信號，ARM微處理器371對對應(yīng)方位障礙的位置距離對號入座，根據(jù)障礙位置距離的大小量化算出震動幅度，并且對四個方位數(shù)據(jù)采用新魚群障礙避讓試探算法，判斷出安全方向，通過控制電纜6送給震動提示器7、8、9、10。由于采用黑白攝像頭采集前方景物圖像，將獲得的圖像作圖像變換處理后生成主要輪廓信息，并由圖像感觸器將圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械觸覺信號，從而開辟人體第三“感觸視覺區(qū)”或叫生物感覺“類眼”，使盲人“看”到物體形狀；再通過一系列的訓(xùn)練學(xué)習(xí)，逐步累積 “看到”更多物體目標(biāo)，提高“類眼”識別物體形狀的能力，或者“類眼視力”水平，從而使盲人感覺到更多的物體形狀，同時在多個方位安裝有超聲探測器，可以對周圍障礙物進行掃描， 獲取周圍障礙位置信息，采用擁擠下競爭與常態(tài)兩種模式的仿生算法提示障礙安全避讓方向，更加能夠幫助盲人增強識別環(huán)境物體的能力，甚至看圖，看文字能力，起到更有效導(dǎo)盲輔助作用。經(jīng)過上述裝置輔助，盲人不但可以較為有效地探測到周圍障礙，還能避讓周圍的障礙物體，通過攝像頭還能“看”到眼前方物體輪廓，識別物體形狀，并且通過不斷的訓(xùn)練積累，逐步認(rèn)識到越來越多的物體。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種可視化導(dǎo)盲方法，其特征在于包括如下步驟(1)拍攝黑白圖像，對所述黑白圖像作提取輪廓信息處理，減少細(xì)節(jié)元素，完成對圖像的提煉，以獲得物體輪廓信號；(2)根據(jù)人體工學(xué)特征，將所述物體輪廓信號轉(zhuǎn)變成串行信號傳送到圖像感觸器，所述圖像感觸器將所述串行信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械觸覺信號發(fā)出觸針刺激，在觸視速度上采用間歇式圖片觸覺模式，在數(shù)量上采用合適的人體敏感的觸針陣列，從而真正讓盲人觸覺到物體的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化導(dǎo)盲方法，其特征在于還包括步驟(3)探測物體的位置信息，對所述位置信息處理得到并提示物體的距離和安全避讓方向。
3.如權(quán)利要求1所述的可視化導(dǎo)盲方法，其特征在于所述觸針陣列為機械振動觸點矩形陣列。
4.一種智能導(dǎo)盲裝置，其特征在于包括探測機構(gòu)、微處理控制器、圖像感觸器和提示裝置，所述探測機構(gòu)內(nèi)包括攝像裝置和超聲探測器，所述微處理控制器分別與所述攝像裝置、超聲探測器、圖像感觸器和提示裝置連接，所述攝像裝置用于采集前方景物的黑白圖像，所述微處理控制器對黑白圖像進行提取以獲得物體輪廓信號，并轉(zhuǎn)換為串行信號輸出到所述圖像感觸器；所述圖像感觸器將所述串行信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械觸覺信號發(fā)出觸針刺激， 所述超聲探測器用于測量周圍物體的位置信息，所述微處理控制器對所述物體位置信息處理得到物體的距離和安全避讓方向，并傳送至所述提示裝置；所述提示裝置用于提示物體的距離和安全避讓方向。
5.如權(quán)利要求3所述的智能導(dǎo)盲裝置，其特征在于所述圖像感觸器包括調(diào)制驅(qū)動電路板、觸針陣列和安裝所述調(diào)制驅(qū)動電路板和觸針陣列的支撐機構(gòu)，所述調(diào)制驅(qū)動電路板用于串行接收所述微處理控制器發(fā)出的串行信號，并串行驅(qū)動所述觸針陣列工作，所述物體輪廓信號與所述觸針陣列點對點比例對應(yīng)。
6.如權(quán)利要求4所述的智能導(dǎo)盲裝置，其特征在于所述觸針陣列是由壓電陶瓷振動器組成的機械振動觸點矩形陣列，所述支撐機構(gòu)緊貼人體的皮膚敏感區(qū)。
7.如權(quán)利要求3所述的智能導(dǎo)盲裝置，其特征在于所述微處理控制器包括鍵盤、電源、電路板，其中所述電路板上設(shè)置有ARM微處理器、I/O接口、語音模塊、視頻接收解碼模塊、FPGA可編程控制器、圖像感觸器接口模塊，所述ARM微處理器與所述I/O接口、FPGA可編程控制器、圖像感觸器接口模塊、語音模塊、電源、鍵盤以及震動提示器連接，所述FPGA 可編程控制器與所述視頻信號接收解碼模塊連接，所述視頻信號接收解碼模塊與所述攝像裝置連接，所述語音模塊外接語音提示器，所述圖像感觸器接口模塊外接所述圖像感觸器， 所述I/O接口外接所述超聲探測器。
8.如權(quán)利要求7所述的智能導(dǎo)盲裝置，其特征在于所述微處理控制器還包括功能切換開關(guān)，所述功能切換開關(guān)與所述ARM微處理器連接，其包括訓(xùn)練檔和正常檔，所述電路板中還包括視頻訓(xùn)練模塊，所述視頻訓(xùn)練模塊與所述視頻信號接收解碼模塊連接。
9.如權(quán)利要求7所述的智能導(dǎo)盲裝置，其特征在于所述FPGA可編程控制器用于對所述視頻信號接收解碼模塊采集的圖像進行圖像變換處理以獲得物體輪廓信號，所述圖像變換處理包括圖像凍結(jié)或動態(tài)捕捉、圖像放大、圖像縮小、正片強化或負(fù)片強化。
10.如權(quán)利要求4-9任意一項所述的智能導(dǎo)盲裝置，其特征在于所述探測機構(gòu)為頭戴式機構(gòu)，其包括可調(diào)節(jié)的頭帶、眼鏡體和固定機構(gòu)，所述眼鏡體通過所述頭帶與所述固定機構(gòu)連接，所述超聲探測器有四組，分別為前、后、左、右超聲探測器，每組所述超聲探測器均包含發(fā)射探頭和接收探頭，所述攝像裝置的攝像頭和前超聲探測器安裝在所述眼鏡體的正前方，所述左超聲探測器和右超聲探測器分別安裝在所述眼鏡體的左右兩側(cè)，所述后超聲探測器安裝在所述固定機構(gòu)內(nèi)，所述提示裝置包括前、后、左、右四個震動提示器，分別用于根據(jù)前、后、左、右超聲探測器探測的物體方位提示物體的位置以及安全避讓方向。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可視化導(dǎo)盲方法，包括如下步驟(1)拍攝黑白圖像，對所述黑白圖像作提取輪廓信息處理，減少細(xì)節(jié)元素，完成對圖像的提煉，以獲得物體輪廓信號；(2)根據(jù)人體工學(xué)特征，將所述物體輪廓信號轉(zhuǎn)變成串行信號傳送到圖像感觸器，所述圖像感觸器將所述串行信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械觸覺信號發(fā)出觸針刺激，在觸視速度上采用間歇式圖片觸覺模式，在數(shù)量上采用合適的人體敏感的觸針陣列，從而真正讓盲人觸覺到物體的形狀。
文檔編號A61H3/06GK102293709SQ20111015576
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者劉萍, 歐以良, 譚蕓 申請人:深圳典邦科技有限公司