CN106074095B - 一种低视力者辅助设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低视力者辅助设备及方法，本发明实施例提供的低视力者辅助设备，包括扫描单元、处理单元及显示单元，其中，扫描单元以低视力者所在位置为中心点，扫描周围环境，建立周围环境的三维模型；处理单元在周围环境的三维模型中，判定其中的障碍物，分别将障碍物的三维影像及安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像；显示单元将二维图像进行显示。这样，本发明就可以针对低视力者展示周围环境，对低视力者的行动进行辅助。

Description

一种低视力者辅助设备及方法

技术领域

本发明涉及全景投影技术，特别涉及一种利用全景投影技术的低视力者辅助设备及方法。

背景技术

低视力者是指视力不健全但仍有光感的自然人，低视力者在全世界的失明人群中占有很大比重，他们不能看到物体，也缺乏成像能力，但是能够勉强分辨光的强弱。

为了辅助低视力者辨别方向或/和物体，目前已有针对这部分人的相关研究，比如提出的辅助眼镜等等，其通过摄像头捕捉眼前的景物，经过运算，使用光线的强弱表示物体的距离，可以勾勒出物理的影像和部分三维效果；又比如，引入灰阶影像的概念，规则是距离较近的物体灰阶影像浅，较远的物体则灰阶影像深，可以更加形象的表示低视力者眼前的景象。这样，就可以使得低视力者拥有一些“看”的能力。

虽然上述方案都致力于将眼前的景象采用转换的方式直接表示出来，具备直观的优点。但是，部分低视力者从未有过视觉，灰阶影像表示的三维景象理解起来十分困难，导致无法帮助这些低视力者识别方向和/或物体。

更进一步地，上述方案无法对低视力者周边环境进行针对低视力者的展示，缺乏对低视力者的边界视角的展示，从而无法真正的对低视力者的行动进行辅助。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种低视力者辅助设备，该设备能够针对低视力者展示周围环境，对低视力者的行动进行辅助。

本发明实施例还提供一种低视力者辅助方法，该方法能够针对低视力者展示周围环境，对低视力者的行动进行辅助。

根据上述目的，本发明是这样实现的：

一种低视力者辅助设备，包括：扫描单元、处理单元及显示单元，其中，

所述扫描单元，用于以低视力者所在位置为中心点，扫描周围环境，建立所述周围环境的三维模型，所述周围环境的三维模型包括一个以上的障碍物及非障碍物的安全区域，发送给所述处理单元；

所述处理单元，用于在所述周围环境的三维模型中，判定其中的所述障碍物，分别将所述障碍物的三维影像及所述安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像，发送给所述显示单元；

所述显示单元，用于将所述二维图像进行显示。

较佳地，所述扫描单元采用景深装置、镭射测距或/和线性三维扫描方式进行扫描，建立所述周围环境的三维模型是以低视力者所在位置为中心坐标，建立三维坐标视图后，在三维坐标视图中分别设置周围环境中的所述障碍物和所述安全区域。

较佳地，所述处理单元判定其中的所述障碍物时，设定判决条件，确定周围环境中的物体是否达到判决的条件，如果是，则确定为所述障碍物。

较佳地，所述处理单元，用于分别将所述障碍物的三维影像及所述安全区域的三维影像，转换为不同的二维图像为：

将障碍物的三维影像转换为光点阵，将安全区域的三维影像转换为黑色二维图像；

所述转换采用投影方式。

较佳地，所述扫描单元，还用于实时或非实时扫描低视力者位置，在建立所述周围环境的三维模型中生成低视力者的三维位置影像；

所述处理单元，还用于实时或非实时将所述低视力者的三维位置影像投影为二维图像，在所述周围环境的二维图像中标识低视力者的位置。

较佳地，所述设备设置在头戴式装置中，所述头戴式装置作为外壳，将所述显示单元固定在低视力者的眼前，将所述扫描单元设置在头戴式装置外。

一种低视力者辅助方法，该方法包括：

以低视力者所在位置为中心点，扫描周围环境，建立周围环境的三维模型，所述周围环境的三维模型包括一个以上的障碍物及非障碍物的安全区域；

在所述周围环境的三维模型中，判定其中的所述障碍物，分别将所述障碍物的三维影像及所述安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像，进行显示。

较佳地，所述扫描周围环境，建立周围环境的三维模型为：

采用景深装置、镭射测距或/和线性三维扫描技术进行扫描，建立所述周围环境的三维模型是以低视力者所在位置为中心坐标，建立三维坐标视图后，在三维坐标视图中设置周围环境中的所述障碍物和所述安全区域。

较佳地，所述判定其中的所述障碍物为：

设定判决条件，确定周围环境中的物体是否达到判决的条件，如果是，则确定为所述障碍物；

所述分别将所述障碍物的三维影像及所述安全区域的三维影像，转换为不同的二维图像为：

将所述障碍物的三维影像转换为光点阵，将所述安全区域的三维影像转换为黑色二维图像；

所述转换采用投影方式。

较佳地，所述方法还包括：

实时或非实时扫描低视力者位置，在建立所述周围环境的三维模型中生成低视力者的三维位置影像；

实时或非实时将所述低视力者的三维位置影像投影为二维图像，在所述周围环境的二维图像中标识低视力者的位置。

由上述方案可以看出，本发明实施例提供的低视力者辅助设备，包括扫描单元、处理单元及显示单元，其中，扫描单元以低视力者所在位置为中心点，扫描周围环境，建立周围环境的三维模型；处理单元在周围环境的三维模型中，判定其中的障碍物，分别将障碍物的三维影像及安全区域的三维影像，转换为不同的二维图像；显示单元将二维图像进行显示。这样，本发明实施例就可以针对低视力者展示周围环境，对低视力者的行动进行辅助。

附图说明

图1为本发明实施例提供的低视力者辅助设备结构示意图；

图2为本发明实施例提供的低视力者辅助方法流程图；

图3为本发明实施例提供的周围环境的三维模型经过投影后得到的二维图像示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

针对低视力者展示周围环境，对低视力者的行动进行辅助，本发明实施例提供了图1所示的低视力者辅助设备结构示意图，包括：扫描单元、处理单元及显示单元，其中，

扫描单元，用于以低视力者所在位置为中心点，扫描周围环境，建立周围环境的三维模型，所述周围环境的三维模型包括一个以上的障碍物及非障碍物的安全区域，发送给处理单元；

处理单元，用于在周围环境的三维模型中，判定其中的障碍物，分别将障碍物的三维影像及安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像，发送给显示单元；

显示单元，用于将二维图像进行显示。

这样，对于低视力者来说，得到的就是类似于导航画面的二维图像，该二维图像中只有可以供低视力者识别的安全区域和障碍物，具体地，可以将安全区域设置为黑色二维影像，将障碍物设置为光点阵，方便低视力者识别得到。

在所述设备中，扫描单元采用景深装置、镭射测距或/和线性三维扫描等技术进行扫描，所述建立周围环境的三维模型是以低视力者所在位置为中心坐标，建立三维坐标视图后，在三维坐标视图中分别设置周围环境中的物体，具体为障碍物和非障碍物的安全区域。采用这些先进的扫描技术，可以使得扫描精确，从而使后续据此扫描数据建立的所述周围环境的三维模型也更加准确。

在所述设备中，处理单元，判定其中的障碍物时，设定判决条件，比如坐标值的高度不高于5厘米，确定周围环境中的物体是否达到判决的条件，如果是，则确定为障碍物。在这里，可以根据低视力者的实际需要设置其他的判决条件，来确定其中的障碍物。对于不同的低视力者所设置的判决条件可以不同。

在所述设备中，处理单元，分别将障碍物的三维影像及安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像为：

将障碍物的三维影像转换为光点阵，将安全区域的三维影像转换为黑色二维图像，这里的安全区域为空旷区域或安全位置。

这里，光点阵是低视力者能够识别物体影像的显示模式，相比于采用灰阶影像的显示方式，更加形象的表示物体影像，低视力者更加形象的识别物体影像。

在所述设备中，处理单元，还用于分别将障碍物的三维影像及安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像时，采用的是投影方式，也就是为低视力者展示的二维图像是平面的。

在所述设备中，扫描单元，还用于扫描低视力者位置，在建立周围环境的三维模型中生成低视力者的三维位置影像；

处理单元，还用于将低视力者的三维位置影像投影为二维图像，在周围环境的二维图像中标识低视力者的位置。

在所述设备中，扫描单元，还用于随着低视力者的移动实时扫描低视力者位置，在建立周围环境的三维模型中实时生成低视力者的三维位置影像；

处理单元，还用于实时将低视力者的三维位置影像投影为二维图像，在周围环境的二维图像中标识低视力者的位置。

在这里，扫描低视力者位置或实时扫描低视力者位置的旋转是采用陀螺仪识别的，移动是采用景深装置识别得到的。

这样，随着低视力者的移动，就可以得到类似于导航画面的二维图像，从而使得低视力者更准确的判别方向及障碍物，为低视力者提供辅助，有助于低视力者的行动。

所述设备可以设置在头戴式装置中，头戴式装置作为外壳，将显示单元固定在低视力者的眼前，将扫描单元设置在头戴式装置外，便于扫描低视力者的周围环境。

总的来说，所述设备实际上就是为低视力者在一个平面上显示二维图像，该二维图像具有平面导航的效果。

图2为本发明实施例提供的低视力者辅助方法流程图，其具体步骤为：

步骤201、以低视力者所在位置为中心点，扫描周围环境，建立周围环境的三维模型，所述周围环境的三维模型包括一个以上的障碍物及非障碍物的安全区域；

在本步骤中，采用景深装置、镭射测距或/和线性三维扫描等技术进行扫描，所述建立周围环境的三维模型是以低视力者所在位置为中心坐标，建立三维坐标视图后，分别在三维坐标视图中设置周围环境中的物体，所述物体为障碍物和非障碍物的安全区域；

在本步骤中，采用这些先进的扫描技术，可以使得扫描精确，从而使后续据此扫描数据建立的所述周围环境的三维模型也更加准确。

步骤202、在周围环境的三维模型中，判定其中的障碍物，分别将障碍物的三维影像及安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像，进行显示。

在本步骤中，判定其中的障碍物时，设定判决条件，比如坐标值的高度不高于5厘米，确定周围环境中的物体是否达到判决的条件，如果是，则确定为障碍物；

在本步骤中，可以根据低视力者的实际需要设置其他的判决条件，来确定其中的障碍物。对于不同的低视力者所设置的判决条件可以不同；

在本步骤中，分别将障碍物的三维影像及安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像为：

将障碍物的三维影像转换为光点阵，将安全区域的三维影像转换为黑色二维图像，这里的安全区域为空旷区域或安全位置；

在本步骤中，光点阵是低视力者能够识别物体影像的显示模式，相比于采用灰阶影像的显示方式，更加形象的表示物体影像，低视力者更加形象的识别物体影像。

在本步骤中，还用于分别将障碍物的三维影像及安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像时，采用的是投影方式，也就是为低视力者展示的二维图像是平面的。

这样，对于低视力者来说，得到的就是类似于导航画面的二维图像，该二维图像中只有可以供低视力者识别的安全区域和障碍物，方便低视力者识别得到。

在该方法中，还包括：

扫描低视力者位置，在建立周围环境的三维模型中生成低视力者的三维位置影像；

将低视力者的三维位置影像投影为二维图像，在周围环境的二维图像中标识低视力者的位置。

进一步地，在该方法中，还包括：

随着低视力者的移动实时扫描低视力者位置，在建立周围环境的三维模型中实时生成低视力者的三维位置影像；

实时将低视力者的三维位置影像投影为二维图像，在周围环境的二维图像中标识低视力者的位置。

在这里，扫描低视力者位置或实时扫描低视力者位置的旋转是采用陀螺仪识别的，移动是采用景深装置识别得到的。

这样，随着低视力者的移动，就可以得到类似于导航画面的二维图像，从而使得低视力者更准确的判别方向及障碍物，为低视力者提供辅助，有助于低视力者的行动。

举一个具体例子进行说明，

图3为本发明实施例提供的周围环境的三维模型经过投影后得到的二维图像示意图，低视力者所处环境为居家内部，其周围环境包括餐桌、电视柜、床和沙发等等。首先，以低视力者所在位置为中心点，即图3中示出的三角箭头位置，三角箭头的指向为低视力者的面向方向，扫描周围环境，建立周围环境的三维模型；其次，在周围环境的三维模型中，判定其中的障碍物，也就是餐桌、电视柜、床和沙发等等，将障碍物转换为二维光点阵，即采用白色区域表示障碍物的二维光点阵，图3中示出的左下方的白色区域的二维光点阵表示的是沙发和电视柜，左上方的白色区域的二维光点阵表示的是餐桌和餐边柜，右方的白色区域的二维光点阵表示的是组合柜，将其余的非障碍物的安全区域转换为二维黑色影像，投影进行显示，即图3中所示的黑色区域。进一步地，将低视力者的位置也进行显示，即在建立周围环境的三维模型中生成低视力者的三维位置影像；将低视力者的三维位置影像投影为二维图像，在周围环境的二维图像中标识低视力者的位置，并根据低视力者的移动实时更新。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低视力者辅助设备，其特征在于，包括：扫描单元、处理单元及显示单元，其中，

所述扫描单元，用于以低视力者所在位置为中心点，扫描周围环境，建立所述周围环境的三维模型，所述周围环境的三维模型包括一个以上的障碍物及非障碍物的安全区域，发送给所述处理单元；

所述处理单元，用于在所述周围环境的三维模型中，判定其中的所述障碍物，分别将所述障碍物的三维影像及所述安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像，发送给所述显示单元；

所述显示单元，用于将所述二维图像进行显示；

所述扫描单元，还用于实时或非实时扫描低视力者位置，在建立所述周围环境的三维模型中生成低视力者的三维位置影像；

所述处理单元，还用于实时或非实时将所述低视力者的三维位置影像投影为二维图像，在所述周围环境的二维图像中标识低视力者的位置。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述扫描单元采用景深装置、镭射测距或/和线性三维扫描方式进行扫描，建立所述周围环境的三维模型是以低视力者所在位置为中心坐标，建立三维坐标视图后，在三维坐标视图中分别设置周围环境中的所述障碍物和所述安全区域。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理单元判定其中的所述障碍物时，设定判决条件，确定周围环境中的物体是否达到判决的条件，如果是，则确定为所述障碍物。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理单元，用于分别将所述障碍物的三维影像及所述安全区域的三维影像，转换为不同的二维图像为：

将障碍物的三维影像转换为光点阵，将安全区域的三维影像转换为黑色二维图像；

所述转换采用投影方式。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备设置在头戴式装置中，所述头戴式装置作为外壳，将所述显示单元固定在低视力者的眼前，将所述扫描单元设置在头戴式装置外。

6.一种低视力者辅助方法，其特征在于，该方法包括：

以低视力者所在位置为中心点，扫描周围环境，建立周围环境的三维模型，所述周围环境的三维模型包括一个以上的障碍物及非障碍物的安全区域；

在所述周围环境的三维模型中，判定其中的所述障碍物，分别将所述障碍物的三维影像及所述安全区域的三维影像，转换为低视力者能够识别的不同的二维图像，进行显示；

所述方法还包括：

实时或非实时扫描低视力者位置，在建立所述周围环境的三维模型中生成低视力者的三维位置影像；

实时或非实时将所述低视力者的三维位置影像投影为二维图像，在所述周围环境的二维图像中标识低视力者的位置。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述扫描周围环境，建立周围环境的三维模型为：

采用景深装置、镭射测距或/和线性三维扫描技术进行扫描，建立所述周围环境的三维模型是以低视力者所在位置为中心坐标，建立三维坐标视图后，在三维坐标视图中设置周围环境中的所述障碍物和所述安全区域。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判定其中的所述障碍物为：

设定判决条件，确定周围环境中的物体是否达到判决的条件，如果是，则确定为所述障碍物；

所述分别将所述障碍物的三维影像及所述安全区域的三维影像，转换为不同的二维图像为：

将所述障碍物的三维影像转换为光点阵，将所述安全区域的三维影像转换为黑色二维图像；

所述转换采用投影方式。