CN109754676A - 一种用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔 - Google Patents

Abstract

本发明新型涉及一种盲文阅读笔。目的是提供一种用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔。解决目前盲人在阅读书籍方面的困难。技术方案是：一种用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔，其特征在于：该笔包括一个阅读笔体以及可转动地定位在笔体一端的滚轮；阅读笔体中装有滚轮压力预处理模块、中央控制模块、语音模块、按键开关及锂电池，各模块间通过数据线连接；滚轮的表面均布着形成微压力点阵区域的多个压力传感器，以实现对盲文点阵凸点的压力信息的横向连续采集；所述盲文识别滚轮与笔体内的压力预处理模块通过数据线连接，以实现数据传输。

Description

一种用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔

技术领域

本发明新型涉及一种盲文阅读笔，确切的说是一种用于纸质盲文书识别的 滚动式盲文阅读笔。

技术背景

目前，盲文学习方式单一，且现行盲文无音调，存在相同相似点阵，学习 难度极大。用于纸质盲人书识别的柔性传感器的研发能够使盲人在未能学习盲 文的时候就能阅读盲文信息，解决日常需求，又能够不需要他人的指导就能快 速、有效地学习盲文。该设备可以解决目前盲人阅读困难的现状，改善目前盲 人教育程度低的现状，让更多盲人有机会接触盲文，学会盲文，让盲文的学习 变得更加高效、简单，进而提升盲人的就业能力水平，改善盲人的生活水平,同 时也可以为那些不懂盲文但是需要理解盲文意思的正常人使用，减去学习盲文 的步骤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔。解决 目前盲人在阅读书籍方面的困难。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔，其特征在于：该笔包括一 个阅读笔体以及可转动地定位在笔体一端的滚轮；阅读笔体中装有滚轮压力预 处理模块、中央控制模块、语音模块、按键开关及锂电池，各模块间通过数据 线连接；

滚轮的表面均布着形成微压力点阵区域的多个压力传感器，以实现对盲文 点阵凸点的压力信息的横向连续采集；

所述盲文识别滚轮与笔体内的压力预处理模块通过数据线连接，以实现数 据传输。

所述的滚轮压力预处理模块为高速dsp运算处理芯片，以将盲文点阵的压力 信号转换成图像传输给中央控制模块。

所述的中央控制模块为含ARM芯片的单片机，所述ARM芯片烧录有处理 盲文压力信号的图像算法；中央控制模块通过USART通讯输出语音信息。

所述处理盲文压力信号的图像算法，包括二值化、有效区域连通域检测、 形状筛选、区域重心计算和索引号计算，还包含一个对应盲文所有声母韵母表 的索引号语音数据库。

所述语音模块为TTS语音模块或蓝牙模块。

所述的锂电池设有USB型接口；可多次充放电，为各个模块提供电源。

本发明的工作原理是：通过滚轮上的多个压力传感器采集印刷读物上的可 读标识区的识别信息，接着由滚轮压力预处理模块识别，再通过中央控制模块 行图像处理并匹配与调用所读取的识别信息对应的中文含意，然后由语音模块 将翻译出的文字播出进行播放，使得盲人可以通过触摸进行“听阅”读物；

本发明的有益效果是：盲人可利用本装置聆听播放的语音来“阅读”盲文 印刷读物，大大方便了使用者对印刷读物的内容信息的获取，为盲人提供了一 种全新的、更轻松的阅读方式。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是图1的剖视结构示意图。

图3是本发明的立体结构示意图。

图4是本发明中滚轮的立体结构示意图。

图5是图4中盲文识别滚轮的突出部的立体放大结构示意图。

图6是本发明中笔体的支架部位的立体放大结构示意图。

图7是实施例1中滚轮采集到的原始图像。

图8是对图7经过二值化处理后的图像。

图9是二进制编码规则示意图。

图中有：滚轮1，支架2，阅读笔体3，滚轮压力预处理模块4，中央控制 模块5，语音处理模块6，锂电池7，按键电源开关8。

具体实施方式

附图所示的用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔，包括一个阅读笔体 以及可转动地定位在笔体一端的滚轮(即盲文识别滚轮)；滚轮与阅读笔体的支 架2通过铰接轴实现可转动连接，铰接轴轴线垂直于阅读笔体的轴线。由图2、 图3可知：两个支架2固定(可采用螺钉固定)在阅读笔体一端的端面，支架 的悬垂端开设有通孔，滚轮安装在两个支架之间，滚轮两侧端面中央的突出部 1-1可转动地嵌入所述的通孔中。

阅读笔体的内腔中装有滚轮压力预处理模块4、中央控制模块5、语音处理 模块6、按键开关8及锂电池7，各模块间通过数据线连接。滚轮上有均布着多 个压力传感器从而形成微压力点阵区域；盲人使用时，手握盲文阅读笔向一个 方向移动，使盲文识别滚轮转动，盲文识别滚轮上密集的压力传感器集在盲文 书凸点的压力下，输出电信号，整体电信号通过位于滚轮中空部分且与压力传 感器接通的数据线(图中省略所有数据线)传输给滚轮压力预处理模块，经压 力预处理模块处理后将盲文信息转换成图像形式，通过数据线传输给中央控制 模块，由中央控制模块将盲文信息处理成语音信息，再通过语音模块进行播放，从而方便盲人使用。

所述滚轮一圈外圆周表面布满了微小的压力传感器，压力传感器的表面又 包覆了利用低分子有机物制成的两层耐用薄膜；通过其表面密布的压力传感器， 并且对滚轮周边盲文的较高频率的不断扫描，实现了对盲文点阵压力信号的实 时采集。滚轮两端的突出部1-1可与阅读笔体支架铰接装配(支架上开设有与突 出部相适合的通孔)；该突出部上布有若干条绕圆周方向的细铜环1-11，两两细 铜环相互均隔离，每个铜环连接滚轮内部对应的压力传感器数据线；通孔内壁 上制作有沿轴线方向布置的若干个触点2-1(这些触点均通过数据线与滚轮压力 预处理模块接通)，每个触点与所述细铜环一一对应并且贴合，以保证滚轮360° 转动过程中的数据传输不受影响。

所述的中央控制模块为含ARM芯片的单片机；ARM芯片(中央处理器)上 烧写有翻译程序，可通过图像处理技术对采集的盲文图像信息进行处理，包括 图像重复部分删除、预处理、二值化处理、开运算、连通域检测、重心计算及 坐标索引号的转换，从而准确获取盲文编码，再与国家标准盲文库进行比对， 得到正确的盲文信息，传输给语音模块播放。

所述坐标索引号为二进制数据，盲文点字方阵为3*2矩阵，从左到右从上 到下依次标数为二进制的第一位到第六位，每一个盲文方阵都是唯一的，因此 所设置的每个二进制数据也具有唯一确定性。

所述语音模块可选择TTS语音模块或蓝牙模块等，如选择蓝牙模块需佩戴 蓝牙耳机使用。

所述的锂电池通过导线连接各个模块以提供电源；锂电池设有USB型接口， 可多次充放电。

所述中央控制模块为ARM芯片单片机。中央处理器上烧写有图像处理程序， 将采集到的压力图像进行处理。处理的过程是：

1、首先，对采集图像进行重复部分的删除，新读入的图像数据将从末端覆 盖原图像，及整幅图像实现不间断的重复更新。

2、由于使用者握笔按压用力不均匀，因此要对获得的图像进行设立动态阈 值的二值化处理，以便后续图像处理。

3、由于接触面不清洁等原因图像上产生较多毛刺，因此要对处理过的二值 图像进行开运算处理，从而处理掉毛刺。

4、经过去毛刺处理后的图像需要经过相应的算法来检测连通域，及删选图 像中盲文凸点，排除大块不规则干扰块。连通域检测的同时需要对盲文凸点的 重心坐标以及各个点的周长和面积等关键信息进行采集。

5、通过对盲文凸点的提取运算得到各点的重心坐标后，将重心坐标投影到 新的图像坐标系上，得到各个盲文凸点对应的索引号，再与国家标准盲文库进 行比对，得到正确的盲文信息，传输给语音模块播放。

所述坐标索引号为二进制数据，盲文点字方阵为3*2矩阵，从上到下、从 左到右依次标数为二进制的第一位到第六位，每一个盲文方阵都是唯一的，因 此所设置的每个二进制数据也具有唯一确定性(如图9所示)。

为图面清晰，图中所有数据线均予省略。

实施例1

1)首先，由图像从左向右采集而得，可排除左边上一组点阵遗留下来的两 个点(即图b中重心无中心点标记的点)。

2)再对图像进行二值化处理，将图像变为仅为0或255两种灰度的图像(如 图8)。

3)图像中存在一些小面积黑点，这些干扰点是由于纸质书籍上存在毛刺导 致的，但这些点均不满足面积要求，因此使用开运算排除，不会对盲文凸点的 识别造成影响。

4)再进行连通域检测，同时观察图8发现，其中央区域均存在大块白色不 规则区域，是由于按压力度不一致导致的；但在圆度计算公式中，这些区域的 圆度值均小于圆度阈值，不满足圆度要求，因此均会被排除，其他点会被记录 重心坐标及周长等数据。

5)最后根据图9所示的编码规则，图8的编号为1、4、5、6四个点均存 在，分别对应二进制权值为2⁰、2³、2⁴、2⁵的位为1。编号为2、3两个点不存 在，分别对应二进制权值为2¹、2²的位为0，最终得到索引号为111001；并与 数据库比对输出语音“iong”(韵母)。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详 尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (6)

1.一种用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔，其特征在于：该笔包括一个阅读笔体(3)以及可转动地定位在笔体一端的滚轮(1)；阅读笔体中装有滚轮压力预处理模块(4)、中央控制模块(5)、语音模块(6)、按键开关(8)及锂电池(7)，各模块间通过数据线连接；

滚轮的表面均布着形成微压力点阵区域的多个压力传感器，，以实现对盲文点阵凸点的压力信息的横向连续采集；

所述盲文识别滚轮与笔体内的压力预处理模块通过数据线连接，以实现数据传输。

2.根据权利要求1所述的用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔，其特征在于：所述的滚轮压力预处理模块为高速dsp运算处理芯片，以将盲文点阵的压力信号转换成图像传输给中央控制模块。

3.根据权利要求2所述的用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔，其特征在于：所述的中央控制模块为含ARM芯片的单片机，所述ARM芯片烧录有处理盲文压力信号的图像算法；中央控制模块通过USART通讯输出语音信息。

4.根据权利要求3所述的用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔，其特征在于：所述处理盲文压力信号的图像算法，包括二值化、有效区域连通域检测、形状筛选、区域重心计算和索引号计算，还包含一个对应盲文所有声母韵母表的索引号语音数据库。

5.根据权利要求4所述的用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔，其特征在于：所述语音模块为TTS语音模块或蓝牙模块。

6.根据权利要求5所述的用于纸质盲文书识别的滚动式盲文阅读笔，其特征在于：所述的锂电池设有USB型接口。