CN107132667B - 适用于管状视野患者的辅助行走眼镜及辅助行走方法 - Google Patents

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Abstract

一种生物医学工程技术领域的适用于管状视野患者的辅助行走眼镜，包括：设置于眼镜上的微摄像头、方位指示灯预警机构和微处理器，其中：微摄像头与微处理器相连并输出图像信号，微处理器与方位指示灯预警机构相连并输出灯光预警信号；所述的方位指示灯预警机构设有若干个方位指示灯，所述的方位指示灯布置在眼镜镜片边缘四周并定向投射至管状视野中心。本发明能有效检测到缺失视野中的可疑障碍物，通过计算可疑障碍物的相对运动信息从而对它们是否构成威胁进行有效的判断，进而提示管状视野患者存在威胁的物体或行人的方位，使管状视野患者提前发现障碍物，达到规避危险保证自身安全的目的。

Description

适用于管状视野患者的辅助行走眼镜及辅助行走方法
技术领域
本发明涉及的是一种生物医学工程领域的技术，具体是一种适用于管状视野患者的辅助行走眼镜及辅助行走方法。
背景技术
青光眼是人类第二大致盲性眼病，它以眼压升高为病理特征，表现为视神经特征性损害和视觉功能性丧失。目前，现有的医疗技术无法恢复青光眼患者已经丧失的视觉功能，唯一得到证实能够控制病情恶化的有效方法是降低眼压。
视网膜色素变性是一种常见的视网膜遗传疾病，其主要特征为视网膜光感受器细胞及色素上皮细胞渐行性丧失，具有显著的临床及遗传异质性。该病以是否累及眼外器官分为综合症性和非综合症性两大类。视网膜色素变性遗传方式多样，具有多种致病基因，详细的致病机理现仍不明确，目前尚无有效的治疗方法。
青光眼患者和视网膜色素变性患者到达中晚期时，具有一个共同的病理特征——管状视野。当患者利用管状视野观察物体时，就像通过管道观察物体，因此而得名管状视野。该类型视野的特点是视野极度向心性收缩、只有中心有限的视野被保留下来。由于大部分外侧视野的缺失，患者观察一个不熟悉的物体时，需要多次扫视才能确认其形状、大小、位置。如果患者的管状视野进一步缩小，观察一个陌生物体就会变得更加困难。医学临床实验证实：当患者的管状视野中心保留区域只有10°时，该患者只能在熟悉的环境里活动。假如该患者进入一个静止的陌生环境中，需要多次扫视确认周围物体和自己的相对位置，行动变得十分困难。假如该患者位于一个不断变化的陌生环境中，比如人流较大的街道，由于周围的物体或行人不断发生相对运动，不能像正常人一样及时观察到它(他)们，非常容易发生碰撞甚至事故。
发明内容
本发明针对现有技术无法快速的找寻障碍物、不必要运算过多以及系统体积过大等缺陷，提出了一种适用于管状视野患者的辅助行走眼镜及辅助行走方法，能够对正常视野以内的可疑障碍物进行预警，判断管状视野患者与可疑障碍物的相对运动方向，当障碍物与管状视野患者的距离处于预警距离内时，立即提示管状视野患者可疑障碍物的方位，而管状视野患者可以利用残留的管状视野按照指示的方向去搜索并规避可疑障碍物。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种适用于管状视野患者的辅助行走眼镜，包括：设置于眼镜上的微摄像头、方位指示灯预警机构和微处理器，其中：微摄像头与微处理器相连并输出图像信号，微处理器与方位指示灯预警机构相连并输出灯光预警信号。
所述的方位指示灯预警机构设有若干个方位指示灯，所述的方位指示灯布置在眼镜镜片边缘四周并定向投射至管状视野中心。
所述的微摄像头设置于眼镜镜框前端。
所述的辅助行走眼镜设有音频预警机构，所述的微处理器与音频预警机构相连并输出声音预警信号。
所述的微处理器与微型电源相连，两者设置于眼镜镜腿上。
本发明涉及一种基于上述装置辅助行走的方法，包括以下步骤：
S1，持续获取场景图像并根据场景图像进行障碍物判断，若障碍物位于管状视野范围外、正常视野范围内，则进行预警判断，否者对新获取的场景图像继续进行障碍物判断；
S2，在预警判断过程中首先判断障碍物是否处于预警距离内，若处于预警距离内则进一步判断障碍物的相对运动方向，否则重复S1；若障碍物相对运动方向为靠近，则进行报警提示，否则重复S1。
技术效果
与现有技术相比，本发明能有效检测到缺失视野中的可疑障碍物，通过计算可疑障碍物的相对运动信息从而对它们是否构成威胁进行有效的判断，进而提示管状视野患者存在威胁的物体或行人的方位，使管状视野患者提前发现障碍物，达到规避危险保证自身安全的目的。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明中部分结构示意图；
图3为本发明探测的视野范围示意图；
图4为本发明的工作流程示意图；
图中：微摄像头1、方位指示灯2、微处理器3、微型电源4、耳机5、导线6、镜腿7、镜框8、镜片9、正常视野10、管状视野患者11、管状视野12。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，本实施例涉及一种适用于管状视野患者的辅助行走眼镜，包括设置于眼镜上的微摄像头1、方位指示灯预警机构、音频预警机构和微处理器3，其中：微摄像头1与微处理器3相连并输出图像信号，微处理器3与方位指示灯预警机构相连并输出灯光预警信号，微处理器3与音频预警机构相连并输出声音预警信号；
所述的方位指示灯预警机构设有若干个方位指示灯2，所述的方位指示灯2布置在眼镜镜片9边缘四周；优选地，每片镜片上均设有八个方位指示灯2，布置位置分别在镜片9上的正右侧、右下侧、正下侧、左下侧、正左侧、左上侧、正上侧和右上侧；所述各方位指示灯2的光路均定向投射至管状视野12的中心，以确保管状视野患者11可以在管状视野12内感知到任一方位指示灯2发出的灯光，起到提示障碍物大致方位的作用。
优选地，所述的微摄像头1数量为1个，设置于镜框8正中间；
如图3所示，所述微摄像头1的探测范围为瞳孔中心视线向上50°、下70°、左右各60°的视野范围，模拟普通人的正常视野。
所述的微处理器3设置于眼镜的一条镜腿7上，所述的微处理器3与微型电源4相连，所述的微型电源4设置于眼镜的另一条镜腿7上。
所述的微型电源4可以是锂电池、干电池和纽扣电池中的任意一种。
优选地，所述的音频预警机构包括一副耳机5，所述的耳机5设置于镜腿7末端并通过导线6与微处理器3相连。
如图4所示，本实施例涉及一种基于上述装置辅助行走的方法，采用基于信息粒的图像处理方法，距离测量方法采用单目测距的方法，包括但不局限于超声波测距、微波雷达测距、激光雷达测距、红外测距、视频测距等
包括以下步骤：
S1，微摄像头1获取外界场景，微处理器3每隔0.1s对视频进行采样获取场景图像，微处理器3根据场景图像进行物体分割和检测，进行障碍物判断，若障碍物位于管状视野范围外、正常视野范围内，则进行预警判断，否者对新获取的场景图像继续进行障碍物判断；
S2，微处理器3在预警判断过程中首先通过编码光圈的散焦算法判断障碍物是否处于预警距离内，若处于预警距离内则进一步判断障碍物的相对运动方向，否则重复S1；若障碍物相对运动方向为向使用者靠近，则对应方向的方位指示灯2闪烁，耳机发出语音提示，进行报警，否则重复S1。
所述辅助行走的方法中如果障碍物位于管状视野12内，即管状视野患者11可以观察到该障碍物，则不进行预警判断。
优选地，所述的预警距离为10m，避免过大的预警距离给微处理器3增加不必要的负担。
本发明实施例中，管状视野患者11发现自己的管状视野12中心的某个方位有亮点时，可以通过扭头、转身等动作调整自己的管状视野12至方位指示灯2提示的方向，通过来回扫视搜寻以实现障碍物的提早发现，向其他方向移动实现躲避。
与上述发明相比，本发明能够更加快速的发现障碍物，能够为患者直接快速准确地提供可疑障碍物方位，减少搜寻障碍物的时间，同时能够为眼镜佩戴者提供更多的反应预警时间，高效地减少甚至消除与障碍物碰撞的发生。

Claims (6)

1.一种适用于管状视野患者的辅助行走眼镜，其特征在于，包括：设置于眼镜上的微摄像头、方位指示灯预警机构和微处理器，其中：微摄像头与微处理器相连并输出图像信号，微处理器与方位指示灯预警机构相连并输出灯光预警信号；
所述的方位指示灯预警机构设有若干个方位指示灯，所述的方位指示灯布置在眼镜镜片边缘四周并定向投射至管状视野中心；
所述的方位指示灯在每片镜片上均设有八个，分别设置于镜片上的正右侧、右下侧、正下侧、左下侧、正左侧、左上侧、正上侧和右上侧；
所述的辅助行走眼镜持续获取场景图像并根据场景图像进行障碍物判断，若障碍物位于管状视野范围外、正常视野范围内，则进行预警判断，否则对新获取的场景图像继续进行障碍物判断；在预警判断过程中首先判断障碍物是否处于预警距离内，若处于预警距离内则进一步判断障碍物的相对运动方向，若障碍物相对运动方向为靠近，则进行报警提示以规避障碍物。
2.根据权利要求1所述的适用于管状视野患者的辅助行走眼镜，其特征是，所述的辅助行走眼镜设有音频预警机构，所述的微处理器与音频预警机构相连并输出声音预警信号。
3.根据权利要求2所述的适用于管状视野患者的辅助行走眼镜，其特征是，所述的微处理器与微型电源相连，两者设置于眼镜镜腿上。
4.根据权利要求2所述的适用于管状视野患者的辅助行走眼镜，其特征是，所述的音频预警机构包括一副耳机。
5.根据权利要求1所述的适用于管状视野患者的辅助行走眼镜，其特征是，所述的微摄像头设置于眼镜镜框前端。
6.一种基于1～5中任一权利要求所述适用于管状视野患者的辅助行走眼镜实现辅助行走的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，持续获取场景图像并根据场景图像进行障碍物判断，若障碍物位于管状视野范围外、正常视野范围内，则进行预警判断，否则对新获取的场景图像继续进行障碍物判断；
S2，在预警判断过程中首先判断障碍物是否处于预警距离内，若处于预警距离内则进一步判断障碍物的相对运动方向，否则重复S1；若障碍物相对运动方向为靠近，则进行报警提示以规避障碍物，否则重复S1。
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