CN104678833A - 气味式色彩体验仪及体验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气味式色彩体验仪及体验方法，该体验仪包括香料盒、发热片、数字摄像头、单片机、线路板、旋转快门、继电器、微型风扇和壳体，本发明的具有优点如下：（1）基于对残障群体的人文关怀，帮助盲人以嗅觉的崭新方式，来感知和识别色彩，弥补视觉的缺憾，（2）提供一种将色彩转换为气味、亲近自然的色彩和气味的通感体验，（3）外形符合人机工程学，（4）结构简单，成本低廉，性价比较高。

Description

气味式色彩体验仪及体验方法

技术领域

本发明涉及一种色彩自动识别领域的仪器及方法，尤其是能将色彩转换成气味，帮助盲人通过嗅觉来感知、识别和体验色彩的仪器及方法。

背景技术

现有的检测色彩的产品主要包括：色彩检测仪、色差测试仪、颜色传感器等，用于检测物体表面的颜色、校准色差或调配颜色，广泛应用于工业产品、涂料油漆、包装印刷、服装印染等行业。仪器测色的方法主要包括两种：分光光度法、光电积分法。但现有检测色彩的技术主要存在以下的不足：（1）主要局限于测量产品或事物的颜色；（2）颜色测量必须在严格规定的照明和观察几何条件下进行；（3）不能够提供亲近自然的色彩体验。

随着科学技术的进步以及社会的不断发展，残障人群应该得到更多的人文关怀，这是社会高度文明的一种重要体现，“为残障人群设计”成为亟需创新、亟待解决的研究课题。我们生活在五彩缤纷的世界，但是盲人由于视觉的缺憾，无法感知和识别色彩，他们生活在一个单调的、无色彩的世界，给生活带来极大的困难和不便，更谈不上生活的品质。我国是世界上盲人口最多的国家，约有500万，占全世界盲人口的18％，且每年我国新增45万盲人，他们渴望有一种产品可以弥补视觉的缺憾，是帮助他们感知和识别色彩，提供一种亲近自然的色彩体验，从而提高生活的趣味和质量。

但目前测量色彩的产品不适用于盲人，缺少为盲人专门设计和开发的产品。另外，现有大多数产品的开发思路是充分满足人们的视觉和听觉的享受，图像和音乐常常是产品最为主要的功能，而对嗅觉的开发远远不够。而事实上，在人类全部感官中，嗅觉是最敏感的，也是同记忆和情感联系最密切的感官，特别是对于盲人而言，由于视觉的障碍，嗅觉就变得更加的灵敏。心理学的相关研究表明，通过感知好的味道可以给人带来幸福感。随着人们个性化需求的日益增长，以及商业竞争的愈演愈烈，嗅觉产品的开发和嗅觉营销将成为重要的发展趋势。目前，利用嗅觉来感知和辨识色彩、提供亲近自然的色彩体验的产品及方法未见于国内外的相关报道。

发明内容

发明目的：本发明提供一种气味式色彩体验仪及体验方法，其目的在于弥补盲人无法感知色彩的缺憾。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种气味式色彩体验仪，其特征在于：该体验仪包括香料盒、发热片、数字摄像头、单片机、线路板、旋转快门、继电器、微型风扇和壳体；数字摄像头和旋转快门设置在壳体上，香料盒、发热片、单片机、继电器和微型风扇均设置在壳体内，壳体的上端为气味孔，香料盒设置在气味孔处，香料盒的底部为发热片，微型风扇设置在能用风将香料盒内香气吹出气味孔的位置，旋转快门连接数字摄像头，数字摄像头连接单片机，单片机一方面连接微型风扇，另一方面通过继电器连接至发热片。

该体验仪还包括语音芯片、USB接口和扬声器，USB接口连接至单片机，扬声器通过功放电路连接至语音芯片，语音芯片连接单片机。

语音芯片、单片机和继电器均设置在线路板上。

利用权上述的气味式色彩体验仪所实施的气味式色彩体验方法，其特征在于：该方法的步骤如下：将色彩与气味自然匹配，从自然事物中提取关联特征，具体步骤如下：

（1）通过旋转的方式操作快门操控摄像头，拍摄风景、人或事物，获取图像数据；

（2）利用单片机读取图像的主要色彩，并计算出与色彩关联匹配的气味；

（3）利用单片机控制继电器，接通相应的发热片电路，使发热片加热香料盒内的香料产生香气，在风扇的微风吹拂下，从气味孔快速地散发出香气；

（4）调用语音芯片中预先录制的语音，提供语音反馈，提示用户操作，并最终语音输出所识别的色彩名称。

  通过STM32单片机预先编制程序，读取图像的主要色彩，并计算出与色彩关联匹配的气味，使色彩与气味一一自然匹配，从自然事物中提取色彩与气味的关联特征，设定8种常见颜色为基本色：红色、橙色、黄色、蓝色、绿色、紫色、黑色、白色；设定8种香味基本气味：西瓜味、橙子味、柠檬味、蓝莓味、青草味、薰衣草味、泥土味、栀子花香；

除了可识别8种基本色，还可识别18种复合色，则发出混合的香味，共计能识别24种颜色，并释放出对应的24种香味。

将（3）步骤中气味发生器中的香料盒设置成8个小格，每个格内放置1种香型的香料颗粒，每个格子的底部各设置1个PTC发热片，香料盒有掀开盖，便于添加和补充香料、密闭香气，通过单片机控制继电器，接通与对应香味的PTC发热片，加热对应的香料，产生香气，并在微型风扇的微风吹拂下，从气味孔发散出去，使用户快速闻到香味。

优点及效果：本发明提供一种气味式色彩体验仪及体验方法，是一种将色彩转换为气味，帮助盲人感知和识别色彩、提供亲近自然的色彩和气味体验的仪器，其包括电源开关、摄像头、旋转快门、单片机、线路板、气味发生器、语音芯片、扬声器、锂离子电池组、USB接口；气味发生器包括：继电器、发热片、香料盒、微型风扇；摄像头与单片机相连，旋转快门与摄像头相连，单片机、气味发生器、语音芯片、扬声器、锂离子电池组、USB接口都与线路板相连。

本发明将色彩与气味进行自然匹配，从水果、花草等自然事物中提取关联特征。通过旋转快门，操控摄像头，拍摄风景、人或事物，获取图像数据；通过单片机预设的程序，读取图像的主要色彩，并计算出与色彩关联匹配的气味，然后控制继电器，接通相应的发热片电路，加热香料产生香气，在风扇的微风吹拂下，从气味孔快速地散发出香气；并提供语音反馈，提示用户操作，最终语音输出所识别的色彩名称。

综上所述，本发明的具有优点如下：

（1）基于对残障群体的人文关怀，帮助盲人以嗅觉的崭新方式，来感知和识别色彩，弥补视觉的缺憾，释放的香气还具有香水或香囊的功效。在人类全部感官中，嗅觉是最敏感的，也是同记忆和情感联系最密切的感官，特别是对于盲人而言，由于视觉的障碍，嗅觉就变得更加的灵敏，因此本发明特别适用于盲人。

（2）提供一种将色彩转换为气味、亲近自然的色彩和气味的通感体验，将色彩与香味自然匹配，从花草、水果等自然事物中提取色彩与香味的关联特征，使盲人更加真实地、自然地感知自然界的色彩。心理学的相关研究表明，通过感知好的味道可以给人带来幸福感。同时，本发明不局限于盲人使用，也可为普通人的生活带来意想不到、又在情理之中的通感体验，增加情趣与幸福感。

（3）针对盲人的生理特点，进行人性化设计，外形符合人机工程学，手握部分有摩擦突起，便于手持抓握；电源开关周围部分凹陷，快门为旋转操控方式，便于盲人触摸操作；锂离子电池组供电，USB口充电，并设有穿绳孔，便于携带；并具有语音提示功能，提供操作反馈，增强盲人的体验和易用性。

（4）结构简单，成本低廉，性价比较高。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明的电路控制示意图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，本发明提供一种气味式色彩体验仪，该体验仪包括香料盒1、发热片2、数字摄像头3、单片机5、线路板9、旋转快门11、继电器12、微型风扇13和壳体14；数字摄像头3和旋转快门11设置在壳体14上，香料盒1、发热片2、单片机5、继电器12和微型风扇13均设置在壳体14内，壳体14的上端为气味孔，香料盒1设置在气味孔处，香料盒1的底部为发热片2，微型风扇13设置在能用风将香料盒1内香气吹出气味孔的位置，旋转快门11连接数字摄像头3，数字摄像头3连接单片机5，单片机5一方面连接微型风扇13，另一方面通过继电器连接至发热片2。

该体验仪还包括语音芯片4、USB接口7和扬声器8，USB接口7连接至单片机5，扬声器8通过功放电路连接至语音芯片4，语音芯片4连接单片机5。

语音芯片4、单片机5和继电器12均设置在线路板9上。

利用上述的气味式色彩体验仪所实施的气味式色彩体验方法，该方法的步骤如下：将色彩与气味自然匹配，从自然事物中提取关联特征，具体步骤如下：

（1）通过旋转的方式操作快门操控摄像头，拍摄风景、人或事物，获取图像数据；

（2）利用单片机读取图像的主要色彩，并计算出与色彩关联匹配的气味；

（3）利用单片机控制继电器，接通相应的发热片电路，使发热片加热香料盒内的香料产生香气，在风扇的微风吹拂下，从气味孔快速地散发出香气；

（4）调用语音芯片中预先录制的语音，提供语音反馈，提示用户操作，并最终语音输出所识别的色彩名称。

 本发明将色彩与气味进行自然匹配，从水果、花草等自然事物中提取的关联特征。控制电路如图2所示，具体详细过程如下：

（1）采用OV7670数字摄像头，可拍摄风景、人或事物，获取图像数据。该摄像头的FIFO模块带有缓冲存储空间，适用于慢速的MCU进行图像采集控制。快门为旋转操作方式，与电源开关的按压方式相区别，便于盲人的触摸操作；

（2）通过STM32单片机预先编制程序，读取图像的主要色彩，并计算出与色彩关联匹配的气味。色彩与气味一一自然匹配，从花草、植物等自然事物中提取色彩与气味的关联特征。设定8种常见颜色为基本色：红色、橙色、黄色、蓝色、绿色、紫色、黑色、白色；设定8种香味基本气味：西瓜味、橙子味、柠檬味、蓝莓味、青草味、薰衣草味、泥土味、栀子花香。

除了可识别8种基本色，还可识别18种复合色，则发出混合的香味，共计可识别24种颜色，并释放出对应的24种香味。例如，识别的是红色，则发出西瓜味的香气；识别的是墨绿色（设定为绿色和黑色的叠加），则发出泥土味和青草味的混合香气；识别的是浅粉色（设定为白色和红色的叠加），则发出栀子花香和西瓜味的混合香气。大自然的气息扑面而来，为用户带来亲近自然的、色彩与气味的通感体验。

（3）气味发生器中的香料盒有8个小格，每个格内放置1种香型的香料颗粒，每个格子的底部各有1个PTC发热片，香料盒有掀开盖，便于添加和补充香料、密闭香气。通过单片机控制继电器，接通与对应香味的PTC发热片，加热对应的香料，就会产生香气，并在微型风扇的微风吹拂下，从气味孔发散出去，使用户快速闻到香味。

（4）采用ISD4002语音芯片存放录音，由单片机控制放音，经功放电路放大后，传给扬声器。具有语音提示功能，对操作过程中的关键步骤进行语音反馈，并最终语音输出所识别的色彩名称，增强用户体验和易用性。

（5）锂电池组供电，USB口充电，并设有穿绳孔，便于携带。

本发明其弥补了盲人无法感知色彩的缺憾，释放的香气还具有香水或香囊的功效，使他们从缺失色彩的世界中走出，也能为普通人群带来色彩与气味关联的、独特的通感体验，为生活增添情趣。

Claims (6)

1.一种气味式色彩体验仪，其特征在于：该体验仪包括香料盒（1）、发热片（2）、数字摄像头（3）、单片机（5）、线路板（9）、旋转快门（11）、继电器（12）、微型风扇（13）和壳体（14）；数字摄像头（3）和旋转快门（11）设置在壳体（14）上，香料盒（1）、发热片（2）、单片机（5）、继电器（12）和微型风扇（13）均设置在壳体（14）内，壳体（14）的上端为气味孔，香料盒（1）设置在气味孔处，香料盒（1）的底部为发热片（2），微型风扇（13）设置在能用风将香料盒（1）内香气吹出气味孔的位置，旋转快门（11）连接数字摄像头（3），数字摄像头（3）连接单片机（5），单片机（5）一方面连接微型风扇（13），另一方面通过继电器连接至发热片（2）。

2.根据权利要求1所述的气味式色彩体验仪，其特征在于：该体验仪还包括语音芯片（4）、USB接口（7）和扬声器（8），USB接口（7）连接至单片机（5），扬声器（8）通过功放电路连接至语音芯片（4），语音芯片（4）连接单片机（5）。

3.根据权利要求2所述的气味式色彩体验仪，其特征在于：语音芯片（4）、单片机（5）和继电器（12）均设置在线路板（9）上。

4.利用权利要求1所述的气味式色彩体验仪所实施的气味式色彩体验方法，其特征在于：该方法的步骤如下：将色彩与气味自然匹配，从自然事物中提取关联特征，具体步骤如下：

（1）通过旋转的方式操作快门操控摄像头，拍摄风景、人或事物，获取图像数据；

（2）利用单片机读取图像的主要色彩，并计算出与色彩关联匹配的气味；

（3）利用单片机控制继电器，接通相应的发热片电路，使发热片加热香料盒内的香料产生香气，在风扇的微风吹拂下，从气味孔快速地散发出香气；

（4）调用语音芯片中预先录制的语音，提供语音反馈，提示用户操作，并最终语音输出所识别的色彩名称。

5.  根据权利要求4所述的气味式色彩体验方法，其特征在于：通过STM32单片机预先编制程序，读取图像的主要色彩，并计算出与色彩关联匹配的气味，使色彩与气味一一自然匹配，从自然事物中提取色彩与气味的关联特征，设定8种常见颜色为基本色：红色、橙色、黄色、蓝色、绿色、紫色、黑色、白色；设定8种香味基本气味：西瓜味、橙子味、柠檬味、蓝莓味、青草味、薰衣草味、泥土味、栀子花香；

除了可识别8种基本色，还可识别18种复合色，则发出混合的香味，共计能识别24种颜色，并释放出对应的24种香味。

6. 根据权利要求5所述的气味式色彩体验方法，其特征在于：将（3）步骤中气味发生器中的香料盒设置成8个小格，每个格内放置1种香型的香料颗粒，每个格子的底部各设置1个PTC发热片，香料盒有掀开盖，便于添加和补充香料、密闭香气，通过单片机控制继电器，接通与对应香味的PTC发热片，加热对应的香料，产生香气，并在微型风扇的微风吹拂下，从气味孔发散出去，使用户快速闻到香味。