CN109696748A - 一种用于同步翻译的增强现实字幕眼镜 - Google Patents
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Abstract
本发明在同步翻译的增强现实字幕眼镜中设置语音接收模块，语音/文本转换模块、嵌入式微控制器、存储器、身份识别模块，文本输入模块，文本/语音转换模块、语音输出模块、显示屏等设备，通过AR眼镜中的语音/文本转换模块，文本/语音转换模块实现语音与文本之间的相互转换，通过翻译模块实现不同种类语言之间的同步翻译，并将文本信息在AR眼镜的显示屏上以字幕呈现，用户A和眼镜佩戴者通过浏览显示屏上的字幕，或者直接听到语音播放，就可以知道对方所表达的内容。通过本发明的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，有效地解决了不同类型的人沟通不便的问题，不仅为耳聋患者回归正常生活，重新融入社会提供了一种良好的方式，也可以实现中外之间的同步翻译。
Description
技术领域
本发明涉及AR眼镜技术领域，特别涉及一种用于同步翻译的增强现实字幕眼镜。
背景技术
根据联合国和世界卫生组织公布的数据，目前全世界残疾人数量已经超过6.5亿人，其中听力障碍人群就占据了3亿6千万，位于视力残疾、肢体残疾、智力残疾等五大残疾之首，与听力障碍人群相伴的通常是言语功能的缺失。聋哑人与正常人进行交流时存在听、说障碍，只能独自生活在无声的世界里。聋哑人问题已经成为全球面临的重大社会问题。如何帮助聋哑人更好的生活、融入社会，成为关注聋哑人的各界人士所关心的问题。
另一方面，随着全球经济贸易活动的发展，中外关系日益密切，在一些商务活动中，合作双方一般要通过翻译人员或翻译软件进行交流，前者价格昂贵，后者容易打断讲话者思路，实用性较差。
增强现实(Augmented Reality，简称 AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。随着便携式电子产品的发展，AR技术在医疗、娱乐、旅游等领域已经得到了广泛的应用。增强现实技术通常是以眼镜的形式呈现出来，人们仅需要像佩戴普通眼镜一样将AR眼镜佩戴于眼部，便可以便捷地体验AR。
在AR技术快速发展的今天，如何利用AR眼镜作为媒介，提供一种人与人之间顺畅交流的装置是亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，有效解决了不同类型的人之间沟通不便的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，包括：
镜框1，AR镜片2，左右镜片连在一起并在中间开设适合鼻子形状的弧形曲面，在镜腿与镜框连接处的下方设置有显示盒3，显示盒内包含微型显示屏4，光学组件5，在显示盒外边缘连接有反射器件6，显示盒呈左右对称设计，眼镜还包括左镜腿7，右镜腿8，所述左镜腿内设有语音接收模块9，语音/文本转换模块10，文本接收模块11，存储模块12，身份识别模块，翻译模块13，嵌入式微控制器14，文本/语音转换模块15，所述右镜腿内设置有语音输出模块16，供电模块17，右镜腿外侧设置语言选择旋钮18和供电插孔19。
所述语言选择按钮，用于选择与眼镜佩戴者进行交流的对方的语种；
所述语音接收模块被配置为接收语音信息；
所述语音/文本转换模块被配置为接收语音接收模块传输的语音信号，并将语音信息转换为对应语言的文本信息；例如，语音接收模块接收到英语，语音/文本转换模块就将英语语音转换为英文文本；
所述文本接收模块，用于接收与眼镜连接的手持设备发送的文本信息。手持设备可以为手机、平板电脑，iPad等，本领域技术人员对此不做限定，任何手拿的可以发送文本信息的设备均可作为手持设备。其中，眼镜与手持设备之间可以通过有线连接，也可通过无线进行连接，例如，WiFi，3G/4G/5G网络，NFC，蓝牙，红外等连接方式；当采用无线连接时，需要进行身份验证；
所述存储模块，用于存储语音/文本转换模块和文本接收模块传送的文本信息和用户身份信息，其中，用户身份信息可以为手持设备的设备ID；
所述身份识别模块，用于对语音接收模块和文本接收模块接收到的信息来源进行身份识别，识别出是眼镜佩戴者本人的语音、文本信息还是对方的语音、文本信息；具体的，身份识别模块可以通过语音接收模块接收到声音的远近以及与文本接收模块通信连接的手持设备的身份信息进行判断；当语音接收模块接收到的语音离语音接收模块非常近时，代表这是眼镜佩戴者发出的语音，当语音接收模块接收到的语音离语音接收模块较远时，代表这是对方发出的语音；可选的，当发出文本信息的手持设备的设备ID是眼镜佩戴者本人的手持设备ID时，代表这是眼镜佩戴者发出的文本，当手持设备ID非眼镜佩戴者本人的手持设备时，代表这是对方发出的文本；
所述翻译模块，用于根据身份识别模块识别出的信息来源以及语言选择旋钮选择的语言类型，对存储模块存储的文本信息进行翻译；当身份识别模块识别结果显示信息来源是眼镜佩戴者本人时，翻译模块将文本信息翻译为对方语种的文本信息；当信息来源是对方时，翻译模块将文本信息翻译为眼镜佩戴者所对应的语种文本信息；
所述嵌入式微控制器被配置为接收翻译模块翻译的文本信息，将信息在微型显示屏上进行字幕显示，通过浏览AR眼镜上的字幕即可获知交流的内容。
所述嵌入式微控制器还用于将接收到的文本信息发送至文本/语音转换模块，所述文本/语音转换模块用于将接收到的文本信息转换为语音信息，通过语音输出模块进行播放；
所述语音输出模块可以为扬声器；
所述供电模块，用于对整个AR眼镜进行供电，可选地，供电模块可以为锂电池；
所述微型显示屏可以为LCD、OLED、LCOS等微型显示器件，还可以为投影仪；
所述光学组件为凸透镜和/或凹透镜，用于对微型显示屏发出的光束进行透射；
所述反射器件为直面棱镜、自由曲面棱镜或者更为先进的自由曲面波导，通过反射、折射、透射等光学传输在人眼成像。
本发明还提供了一种采用直面棱镜的光学成像方式。微型显示屏射出的光穿过光学组件进入棱镜中，棱镜中设置有半反半透涂层2-1，一部分光反射进入对方视野中，另一部分光穿透涂层2-1到达反射膜2-2，光又被反射进半反半透涂层2-1，一部分光发生反射进入眼镜佩戴者的视野。
本发明还提供了一种自由曲面棱镜的光学成像方式。自由曲面棱镜包括成像棱镜6-1和补偿棱镜6-2，在实际应用中，来自微型显示屏4的图像光经过光学组件投射进入自由曲面棱镜中，在面3-1发生全反射后到达半透半射膜3-2，一部分光透过面3-2进入对方视野，另一部分光发生反射，透过面3-1进入眼镜佩戴者的视野。为了避免环境光过强时影响图像光的显示对比度，在补偿棱镜面对环境光的表面3-3设置有光致变色层。成像棱镜和补偿棱镜可以通过胶合粘接紧密排列在一起，也可以分离安装。
本发明还提供了一种自由曲面波导的光学成像方式。由微型显示屏发出的图像光经过光学组件的各个透镜后经自由曲面波导的面4-1入射自由曲面波导的内部，并在内部发生全反射，光线在波导内部沿全反射路径前进，直到光线入射到半反半透面4-4之后，一部分从面4-1射出进入眼镜佩戴者眼中实现光学透射的近眼显示，另一部分进入对方视野。
本发明还提供了一种用于同步翻译的增强现实字幕眼镜的连接结构图。
其中，语音接收模块电连接于语音/文本转换模块，语音/文本转换模块、文本接收模块分别连接于存储模块，由存储模块对文本信息进行存储，存储模块与语言选择旋钮连接于身份识别模块，对信息的来源进行识别，身份识别模块连接于翻译模块，使得翻译模块根据身份识别的结果进行翻译，翻译模块连接于嵌入式微控制器，嵌入式微控制器连接于显示屏和文本/语音转换模块，通过显示屏对翻译得到的文本信息进行字幕显示，文本/语音转换模块最终连接于语音输出模块，通过扬声器进行翻译结果的语音播放，供电模块电连接于上述模块，为增强现实字幕眼镜提供电源支持。
本发明采用上述技术方案具有以下有益效果：
本发明在同步翻译的增强现实字幕眼镜中设置语音接收模块，语音/文本转换模块、嵌入式微控制器、存储器、身份识别模块，文本输入模块，文本/语音转换模块、语音输出模块、显示屏等设备，通过AR眼镜中的语音/文本转换模块，文本/语音转换模块实现语音与文本之间的相互转换，通过翻译模块实现不同种类语言之间的同步翻译，并将文本信息在AR眼镜的显示屏上以字幕呈现，用户A和眼镜佩戴者通过浏览显示屏上的字幕，或者直接听到语音播放，就可以知道对方所表达的内容。通过本发明的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，有效地解决了不同类型的人沟通不便的问题，不仅为耳聋患者回归正常生活，重新融入社会提供了一种良好的方式，也可以实现中外之间的同步翻译。
附图说明
图1为本发明用于同步翻译的增强现实字幕眼镜
图2为本发明一种采用直面棱镜的光学成像方式
图3为本发明一种自由曲面棱镜的光学成像方式
图4为本发明一种自由曲面波导的光学成像方式
图5为本发明用于同步翻译的增强现实字幕眼镜的连接结构图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此次所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，包括镜框1，AR镜片2，左右镜片连在一起并在中间开设适合鼻子形状的弧形曲面，在镜腿与镜框连接处的下方设置有显示盒3，显示盒内包含微型显示屏4，光学组件5，在显示盒外边缘连接有反射器件6，显示盒呈左右对称设计，眼镜还包括左镜腿7，右镜腿8，所述左镜腿内设有语音接收模块9，语音/文本转换模块10，文本接收模块11，存储模块12，身份识别模块13，翻译模块14，嵌入式微控制器15，文本/语音转换模块16，所述右镜腿内设置有语音输出模块17，供电模块18，右镜腿外侧设置语言选择旋钮19和供电插孔20。
所述语言选择按钮，用于选择与眼镜佩戴者进行交流的对方的语种；
所述语音接收模块被配置为接收语音信息，可以为小型麦克风；
所述语音/文本转换模块被配置为接收语音接收模块传输的语音信号，并将语音信息转换为对应语言的文本信息；例如，语音接收模块接收到英语，语音/文本转换模块就将英语语音转换为英文文本；
所述文本接收模块，用于接收与眼镜连接的手持设备发送的文本信息。手持设备可以为手机、平板电脑，iPad等，本领域技术人员对此不做限定，任何手拿的可以发送文本信息的设备均可作为手持设备。其中，眼镜与手持设备之间可以通过有线连接，也可通过无线进行连接，例如，WiFi，3G/4G/5G网络，NFC，蓝牙，红外等连接方式；当两者之间建立连接时，需要进行身份验证；
所述存储模块，用于存储语音/文本转换模块和文本接收模块传送的文本信息和用户身份信息，其中，用户身份信息可以为手持设备的设备ID；
所述身份识别模块，用于对语音接收模块和文本接收模块接收到的信息来源进行身份识别，识别出是眼镜佩戴者本人的语音、文本信息还是对方的语音、文本信息；具体的，身份识别模块可以通过语音接收模块接收到声音的远近以及与文本接收模块通信连接的手持设备的身份信息进行判断；当语音接收模块接收到的语音离语音接收模块非常近时，代表这是眼镜佩戴者发出的语音，当语音接收模块接收到的语音离语音接收模块较远时，代表这是对方发出的语音；可选的，当发出文本信息的手持设备的设备ID是眼镜佩戴者本人的手持设备ID时，代表这是眼镜佩戴者发出的文本，当手持设备ID非眼镜佩戴者本人的手持设备时，代表这是对方发出的文本；
所述翻译模块，用于根据身份识别模块识别出的信息来源以及语言选择旋钮选择的语言类型，对存储模块存储的文本信息进行翻译；当身份识别模块识别结果显示信息来源是眼镜佩戴者本人时，翻译模块将文本信息翻译为对方语种的文本信息；当信息来源是对方时，翻译模块将文本信息翻译为眼镜佩戴者所对应的语种文本信息；
所述嵌入式微控制器被配置为接收翻译模块翻译的文本信息，将信息在微型显示屏上进行字幕显示，通过浏览AR眼镜上的字幕即可获知交流的内容。
所述嵌入式微控制器还用于将接收到的文本信息发送至文本/语音转换模块，所述文本/语音转换模块用于将接收到的文本信息转换为语音信息，通过语音输出模块进行播放；
所述增强现实字幕眼镜还包括摄像头21，摄像头位于显示盒的下方，可以拍摄佩戴者的口形，并将拍摄的视频发送至翻译模块进行翻译，利用翻译的结果对佩戴者的语音翻译结果进行纠正，得到更准确的输出结果。
所述语音输出模块可以为扬声器；
所述供电模块，用于对整个AR眼镜进行供电，可选地，供电模块可以为锂电池，还可以通过眼镜腿上的供电插孔对眼镜进行充电。
所述微型显示屏可以为LCD、OLED、LCOS等微型显示器件，还可以为投影仪；
所述光学组件为凸透镜和/或凹透镜，用于对微型显示屏发出的光束进行透射；
所述反射器件为直面棱镜、自由曲面棱镜或者更为先进的自由曲面波导，通过反射、折射、透射等光学传输在人眼成像。
图2示出了本发明的一种采用直面棱镜的光学成像方式。微型显示屏射出的光穿过光学组件进入棱镜中，棱镜中设置有半反半透涂层2-1，一部分光反射进入对方视野中，另一部分光穿透涂层2-1到达反射膜2-2，光又被反射进半反半透涂层2-1，一部分光发生反射进入眼镜佩戴者的视野。
图3示出了本发明的另一种自由曲面棱镜的光学成像方式。自由曲面棱镜在设计的过程中通过精密的计算，最大程度地利用每一个位置的分光效果，能够扩大显示范围和视场角，同时不产生体积的夸大。
自由曲面棱镜包括成像棱镜6-1和补偿棱镜6-2，在实际应用中，来自微型显示屏4的图像光经过光学组件投射进入自由曲面棱镜中，在面3-1发生全反射后到达半透半射膜3-2，一部分光透过面3-2进入对方视野，另一部分光发生反射，透过面3-1进入眼镜佩戴者的视野。为了避免环境光过强时影响图像光的显示对比度，在补偿棱镜面对环境光的表面3-3设置有光致变色层。成像棱镜和补偿棱镜可以通过胶合粘接紧密排列在一起，也可以分离安装。
图4示出了本发明的另一种自由曲面波导的光学成像方式。由微型显示屏发出的图像光经过光学组件的各个透镜后经自由曲面波导的面4-1入射自由曲面波导的内部，并在内部发生全反射，光线在波导内部沿全反射路径前进，直到光线入射到半反半透面4-4之后，一部分从面4-1射出进入眼镜佩戴者眼中实现光学透射的近眼显示，另一部分进入对方视野。
图5示出了本发明的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜的连接结构图。
其中，语音接收模块电连接语音/文本转换模块，语音/文本转换模块、文本接收模块分别连接存储模块，由存储模块对文本信息进行存储，存储模块与语言选择旋钮连接身份识别模块，通过身份识别模块对信息的来源进行识别，身份识别模块连接于翻译模块，使翻译模块根据身份识别的结果进行语言翻译，翻译模块连接于嵌入式微控制器，嵌入式微控制器连接显示屏和文本/语音转换模块，一方面通过显示屏对翻译得到的文本信息进行字幕显示，另一方面，通过文本/语音转换模块将翻译后的文本信息转换为语音，文本/语音转换模块连接于语音输出模块，通过扬声器等语音输出模块进行翻译结果的语音播放，供电模块电连接于上述模块，为增强现实字幕眼镜提供电源支持。
本发明的工作过程如下：当用户A与眼镜佩戴者进行交谈时，眼镜佩戴者佩戴的AR眼镜接收语音或者手持设备发送的文本信息，通过语音转换模块将语音信息转换为文本信息，然后判断上述语音或文本信息是用户A发出的或者是眼镜佩戴者发出的，若是用户A发出的，则翻译模块将文本翻译成眼镜佩戴者默认语种的文本信息，之后控制器将上述文本信息在佩戴者的显示器上以字幕的形式进行显示，显示器将上述字幕信息通过镜片反射进入眼镜佩戴者的眼中，同时翻译之后的文本信息还可以进行语音播放，文本/语音转换模块对翻译后的文本信息进行语音转换，通过扬声器播放该转换后的语音；若身份识别模块判断出语音或者文本来源是眼镜佩戴者发出的，则翻译模块将上述信息翻译成用户A使用语种的文本，并通过显示器进行字幕显示及通过扬声器进行语音播放。用户A和眼镜佩戴者通过浏览显示屏上的字幕，或者直接听到语音播放，就可以知道对方所表达的内容。通过本发明的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，有效地解决了不同类型的人沟通不便的问题，不仅为耳聋患者回归正常生活，重新融入社会提供了一种良好的方式，也可以实现中外之间的同步翻译。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，包括镜框，AR镜片，左右镜片连在一起并在中间开设适合鼻子形状的弧形曲面，在镜腿与镜框连接处的下方设置有显示盒，显示盒内包含微型显示屏，光学组件，在显示盒外边缘连接有反射器件，显示盒呈左右对称设计，眼镜还包括左镜腿，右镜腿，所述左镜腿内设有语音接收模块，语音/文本转换模块，文本接收模块，存储模块，身份识别模块，翻译模块，嵌入式微控制器，文本/语音转换模块，所述右镜腿内设置有语音输出模块，供电模块，右镜腿外侧设置语言选择旋钮和供电插孔。
2.根据权利要求1所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，所述语音接收模块被配置为接收语音信息；所述语音/文本转换模块被配置为接收语音接收模块传输的语音信号，并将语音信息转换为对应语言的文本信息，所述文本接收模块，用于接收与眼镜连接的手持设备发送的文本信息；手持设备可以为手机、平板电脑，iPad。
3.根据权利要求1所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，所述存储模块，用于存储语音/文本转换模块和文本接收模块传送的文本信息，存储模块中还存储有用户身份信息，其中，用户身份信息可以为手持设备的设备ID。
4.根据权利要求1所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，所述身份识别模块，用于对语音接收模块和文本接收模块接收到的信息来源进行身份识别，识别出是眼镜佩戴者本人的语音、文本信息还是对方的语音、文本信息。
5.根据权利要求1所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，所述翻译模块，用于根据身份识别模块识别出的信息来源以及语言选择旋钮选择的语言类型，对存储模块存储的文本信息进行翻译，其中，所述语言选择按钮，用于选择与眼镜佩戴者进行交流的对方的语种。
6.根据权利要求1所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，所述嵌入式微控制器被配置为接收翻译模块翻译的文本信息，将信息在微型显示屏上进行字幕显示，通过浏览AR眼镜上的字幕即可获知交流的内容，所述嵌入式微控制器还用于将接收到的文本信息发送至文本/语音转换模块，所述文本/语音转换模块用于将接收到的文本信息转换为语音信息，通过语音输出模块进行播放；所述语音输出模块可以为扬声器。
7.根据权利要求1所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，所述增强现实字幕眼镜还包括摄像头，摄像头位于显示盒的下方，可以拍摄佩戴者的口形，并将拍摄的视频发送至翻译模块进行翻译，利用翻译的结果对佩戴者的语音翻译结果进行纠正，得到更准确的输出结果。
8.根据权利要求1所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，所述微型显示屏为LCD、OLED、LCOS或投影仪；所述光学组件为凸透镜和/或凹透镜，用于对微型显示屏发出的光束进行透射；所述反射器件为直面棱镜、自由曲面棱镜或者更为先进的自由曲面波导，通过反射、折射、透射在人眼成像。
9.根据权利要求8所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，当所述反射器件为直面棱镜时，微型显示屏射出的光穿过光学组件进入棱镜中，棱镜中设置有半反半透涂层，一部分光反射进入对方视野中，另一部分光穿透涂层到达反射膜，光又被反射进半反半透涂层，一部分光发生反射进入眼镜佩戴者的视野。
10.根据权利要求8所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，当所述反射器件为自由曲面棱镜时，来自微型显示屏的图像光经过光学组件投射进入自由曲面棱镜中，在面发生全反射后到达半透半射膜，一部分光透过面进入对方视野，另一部分光发生反射，透过面进入眼镜佩戴者的视野。
11.根据权利要求8所述的用于同步翻译的增强现实字幕眼镜，其特征在于，当所述反射器件为自由曲面波导时，由微型显示屏发出的图像光经过光学组件的各个透镜后经自由曲面波导的面入射自由曲面波导的内部，并在内部发生全反射，光线在波导内部沿全反射路径前进，直到光线入射到半反半透面之后，一部分从面射出进入眼镜佩戴者眼中实现光学透射的近眼显示，另一部分进入对方视野。
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