CN114404239B - 助盲器 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种助盲器，该助盲器包括：图像采集部，图像采集部采集助盲器的外部的图像信息，图像信息能够表征助盲器的使用者所处在的环境的场景信息；图像处理部，图像处理部对采集的图像信息进行处理；舌部刺激部，舌部刺激部接收经过图像处理部处理后的图像信息，并根据其输出电极脉冲，电极脉冲对使用者的舌部形成刺激，使用者能够根据刺激识别出其所处在的场景。

Description

助盲器

技术领域

本发明涉及盲人的行走辅助工具领域，具体涉及一种助盲器。

背景技术

残障人士在我国一直被社会广泛关注，其中，有视力障碍的人以及盲人群体的生存状况是长久以来为社会所关注的话题。随着城市中无障碍设施建设的快速发展，盲人群体的出行越来越便利，但是目前，有视力障碍的人和盲人群体的日常出行仍然存在许多潜在的危险。例如，盲道占用的情况屡见不鲜，且几乎所有的盲道都没有从有视力障碍的人以及盲人的角度来规划、设计、建设以及管理，导致有视力障碍的人和盲人无法有效地感知道路前方障碍，从而给盲人带来意外伤害。

发明内容

本发明的实施例提供一种助盲器，该助盲器包括：图像采集部，图像采集部采集助盲器的外部的图像信息，图像信息能够表征助盲器的使用者所处在的环境的场景信息；图像处理部，图像处理部对采集的图像信息进行处理；舌部刺激部，舌部刺激部接收经过图像处理部处理后的图像信息，并根据其输出电极脉冲，电极脉冲对使用者的舌部形成刺激，使用者能够根据刺激识别出其所处在的场景。

因此，本发明的实施例提供的一种助盲器，能够将使用者的外部环境的场景信息转换为电刺激，进而帮助有视力障碍的人或者盲人识别出其所处在的场景。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的助盲器的示意图；

图2为本发明的实施例提供的助盲器中摄像头组件的示意图；

图3为本发明的实施例提供的助盲器中确定传输到舌部刺激部的信息的过程示意图；

图4为本发明的实施例提供的助盲器中无源电极点、有源电极点与使用者舌部共同组成的电流回路的示意图；

图5为本发明的实施例提供的助盲器中音频控制部的示意图。

标号说明：

100、助盲器；10、图像采集部；11、图像采集单元；20、图像处理部；30、舌部刺激部；31、电极点；311、有源电极点；312、无源电极点；40、电极点控制部；50、无线数据传输部；60、音频控制部；70、电源；80、电源管理部；90、升压电路部。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

请参照图1-图5，本发明的实施例提供一种助盲器100，能够将使用者的外部环境的场景信息转换为电刺激，进而帮助有视力障碍的人或者盲人识别出其所处在的场景。

如图1所示，本发明的实施例提供一种助盲器100，在一些实施例中，助盲器100可以设计成头戴式。助盲器100可以包括：图像采集部10，图像采集部10采集助盲器100的外部的图像信息，图像信息能够表征助盲器100的使用者所处在的环境的场景信息；图像处理部20，图像处理部20对采集的图像信息进行处理；舌部刺激部30，舌部刺激部30接收经过图像处理部20处理后的图像信息，并根据其输出电极脉冲，电极脉冲对使用者的舌部形成刺激，使用者能够根据刺激识别出其所处在的场景。

在一些实施例中，场景信息可以分为室内信息和室外信息，其中，室内信息可以包括卫生间信息、房间信息等，室外信息可以包括交通站点信息以及公路警示信息等一系列的场景信息。

在一些实施例中，图像采集部10设置成能够采集的光学频段大于使用者视觉的光学频段。因此，通过上述处理，图像采集部10能够采集到人体肉眼无法看见的光学信息，进而能够提高有视力障碍的人或者盲人的生活质量，例如，给在一些场景使用特别的涂料作标记，其中，这些涂料正常人是不可见的，而有视力障碍的人或者盲人通过借助助盲器100可以识别出上述的标记信息。

在一些实施例中，图像采集部10包括多个图像采集单元11，所述多个图像采集单元11分别设置于助盲器的不同位置。

如图2所示，在一些实施例中，多个图像采集单元11可以是摄像头组件，优选地，摄像头为双目视觉红外夜视摄像头，以及摄像头组件采用帧同步触发技术，因此采用上述摄像头能够测量出0.2m-20m以内的场景深度。因此，上述摄像头不仅能够采集到各种不同的场景的图像信息，也能实时测量使用者与某一场景的距离，进而图像采集部10能够采集到更多不同的图像信息，图像信息经过图像处理部20处理后，在舌部刺激部30中转换为不同的电极脉冲，不同的电极脉冲会对使用者的舌部形成不同程度的刺激，进而有利于使用者在不同的场景中作为出行的判断，从而保证使用者出行的安全性。

进一步地，摄像头组件设置有陀螺仪，因此，使用者将助盲器100佩戴于头部后，当使用者的头部摆动时，摄像头组件能够记录在拍摄时使用者头部的摆动角度。

进一步地，采用上述设置有陀螺仪的双目视觉红外夜视摄像头组件来采集图像信息，能够在图像处理部20将图像信息三维化，再现使用者所处的场景。当有视力障碍的人或者盲人出行时，即使遇到光线不足的场景，上述摄像头也能够采集到上述场景的图像信息。

进一步地，上述摄像头组件设置有红外滤片以及多个红外发光二极管，但不以此为限，可以按照需要进行调整。

在一些实施例中，图像采集部10设置成能够实时连续进行图像采集，通过上述设计，当场景动态变化时，图像采集部10能够采集到实时变化的一系列不同的图像信息。

在一些实施例中，图像采集部10可以存储有导航地图，导航地图可以包括百度地图以及高德地图，但不以此为限，可以按照需求进行调整。

在一些实施例中，图像处理部20对采集的图像信息进行的处理可以包括：裁剪图像信息以及改变图像信息的像素或颜色，但不以此为限，可以按照需求进行调整。通过上述处理，可以提高之后图像信息与预定值比较的速度和精确度，从而，助盲器100可以将场景信息更快速地提供给使用者。

如图3所示，在一些实施例中，图像处理部20对图像信息处理后，将处理后的图像信息与预定值进行比较，根据比较的结果，确定传输到舌部刺激部30的图像信息类型。

进一步地，上述比较结果设置成正值或者负值；如果比较结果为正值，说明图像信息大于预定值，也意味着采集的图像信息较为简单，传输到舌部刺激部30的图像信息直接是使用者所处在的环境的场景信息，舌部刺激部30根据上述图像信息直接输出相应的电极脉冲；如果比较结果为负值，说明图像信息小于预定值，也意味着采集的图像信息较为复杂，因此图像信息需要先转换成符号信息，再传输到舌部刺激部30，进而舌部刺激部30根据上述符号信息输出相应的电极脉冲，其中，符号信息为使用者熟知的符号。

在一些实施例中，不同的符号信息设置成具有内在的顺序。这里的不同的符号信息具有内在的顺序，是指这些符号信息设置成有一定的规律性和顺序性，从而有助于助盲器100的使用者学习和记忆不同的符号信息代表的含义。

在一些实施例中，符号信息设置成相同的符号信息处于静态下与处于动态下具有不同的意义，例如，在一个实施例中符号信息为汽车图形，当汽车图形为静态即静止时，可以说明使用者的前方有一辆静止的汽车，而当汽车图形为动态即运动时，可以说明使用者的前方有一辆处于运动状态的汽车。因此，通过相同的符号信息在静态与动态下表示不同的意义能够为使用者提供更多的信息。

在一些实施例中，符号信息可以包括象形字和图形，象形字可以包括静态的象形字以及规则动态变化的象形字；图形可以包括静态的图形以及规则动态变化的图形。其中，设置规则动态变化的象形字以及规则动态变化的图形能够让使用者更有效地获取到代表着不同含义的符号信息，并通过不同的符号信息的运动以及不同的组合方式来表达更复杂的出行信息，进而能够更好地指引使用者的出行。

在一些实施例中，舌部刺激部30包括多个电极点31，多个电极点31组成电极点阵列。电极点31能够输出电极脉冲，其中电极脉冲的强度可以由使用者进行调节，且根据图像信息的不同，电极点31输出的电极脉冲的幅度是变化的，因此，由多个电极点31组成的电极点阵列会输出电极脉冲群，电极脉冲群会对使用者的舌部形成实时变化的刺激。

如图4所示，在一些实施例中，电极点31包括有源电极点311和无源电极点312，其中，有源电极点311输出电极脉冲，而无源电极点312与有源电极点311共同组成电流回路。电极脉冲从有源电极点311输出，然后到达使用者的舌部，对舌部形成刺激，最后传回无源电极点312，这整个过程构成了电极脉冲的电流回路。

进一步地，电极脉冲能够刺激使用者的舌部神经，进而产生触感，其中，上述触感为因刺激而引起反应。触感的强度与电极脉冲的强度成正比，因此使用者能够根据刺激识别出其所处在的场景。

在一些实施例中，多个电极点31划分成多个区域，对每个区域内的电极点31进行单独控制。通过上述处理，助盲器100能够实现不同的图像信息在不同的区域同步转化为多组不同的电极脉冲，多组不同的电极脉冲能够对使用者的舌部形成不同程度的刺激。当场景动态变化时，图像采集部10能够采集到一系列不同的图像信息，上述一系列不同的图像信息能在不同的电极点区域转换成多组电极脉冲，多组电极脉冲对使用者的舌部形成一系列不同程度的刺激，因此使用者能够快速地识别动态的场景，例如，盲人通过佩戴助盲器100能够快速识别出前方快速经过的车辆、突然闯入的动物等，以避免事故的发生。

在一些实施例中，图像处理部20设置成将采集的图像信息转换成像素数据，其中，像素数据可以包括像素数量和像素灰度，其中，像素灰度反映图像信息的光学强度；根据像素数量可以控制电极点31的数量，例如，400个像素数量对应舌部刺激部的400个电极点31；以及根据像素灰度可以控制电极脉冲的强度。因此，使用者所处在不同的场景，图像采集部10会采集到不同的图像信息，不同的图像信息转换为不同的像素数据，其中的像素数量和像素灰度也会改变，进而，输出电极脉冲的电极点31不相同，以及输出的电极脉冲强度也不同。

在一些实施例中，助盲器100还包括电极点控制部40，电极点控制部40设置成能够控制电极点31处于0电压状态。具体地，使用者可以通过电极点控制部40将电极点31产生的电极脉冲的电压变为0V，通过上述处理，对电极脉冲的电压不耐受的人群也能够正常使用助盲器100。

在一些实施例中，助盲器100还包括无线数据传输部50，无线数据传输部50设置成能够接收信号或者向外发送信号。通过上述处理，助盲器100能够与互联网、智能设备等连接。例如当助盲器100进行功能升级时，可以通过无线数据传输部50将关键数据传输到手机内存里，以防止关键数据丢失。

在一些实施例中，助盲器100还包括音频控制部60，音频控制部60设置成能够输出声音信号，其中，声音信号能够表征助盲器100的使用者所处在的环境的场景信息。通过上述设计，能够弥补舌部刺激部30占用使用者舌部的弊端。例如，当使用者正在用餐时，如果电极脉冲对使用者的舌部形成刺激会影响使用者的用餐体验，因此通过音频控制部60给使用者输出声音提示能够解决上述问题，例如，语音提示使用者面前有一双筷子等。

在一些实施例中，音频控制部60还设置成能够输入使用者的声音指令。通过上述设计，使用者可以不通过手部而是直接通过语音来控制助盲器，例如，当使用者说请导航到最近的超市后，音频控制部60会输入该指令，从而助盲器根据该指令定位与使用者距离最接近的超市，并规划出使用者到达该超市的最优路线。

如图5所示，在一些实施例中，音频控制部60设置有关闭模式、音频输出模式、音频输入模式以及音频输入输出模式，使用者可以根据其当前的需求来选择不同的模式。当选择关闭模式时，音频控制部60为关闭状态，无法进行音频输入与输出；当选择音频输出模式时，助盲器100不是通过舌部刺激部30输出电极脉冲来刺激使用者的舌部，而是通过音频控制部60给使用者发出声音提示；当选择音频输入模式时，使用者可以通过语音来操控助盲器100或下达指令；当选择音频输入输出模式时，既可以输出声音信号也可以输出声音指令，即包括了音频输出模式与音频输入模式。

进一步地，由于有视力障碍的人或者盲人的自身生理特点，他们接收的声音频率速度会高于正常视觉人群，并且由于有视力障碍的人或者盲人各体的差异，因此每个人接收的声音频率速度都不一样。因此，本发明的音频控制部60设置成可以手动调节声音信号的输出频率，从而使每一位使用者都能找到其合适的声音频率。此外，音频控制部60有自动保存设置的功能，因此，使用者只需在初次使用时调节到其合适的声音频率，之后的使用不需要再次调节。通过上述的设计能够极大地优化有视力障碍的人或者盲人的使用体验。

在一些实施例中，助盲器100还包括电源70以及电源管理部80，电源管理部80设置成对电源70的开关状态进行管理。具体地，电源管理部80设置有一个可以测量使用者与助盲器距离的传感器，因此，电源管理部80能够通过上述传感器来判断使用者是否佩戴助盲器100，进而对电源70的开关状态进行管理。其中，上述传感器安装于助盲器100与人体接触的一侧，当使用者佩戴助盲器100时，该传感器的探头方向指向使用者的头部。因此，当助盲器100开机即电源70打开时，电源管理部80每隔1秒会通过传感器判断使用者与助盲器100的距离，当使用者与助盲器100的距离大于预定值时，电源管理部80会判断出使用者没有佩戴助盲器100，接着电源管理部80会关闭电源，从而达到节约电能，延长助盲器100的使用时间的效果。进一步地，助盲器100设有多组电源70，电源70按照不同功能可以分为不同的电源模块，本发明的助盲器100通过电源管理部80对所有的电源模块分别进行单独的稳压处理，通过上述设计，能够消除电磁对助盲器100的干扰，助盲器100内部信号的传输以及电极脉冲的输出都是准确且平稳的。因此，即使使用者处在恶劣电磁环境，助盲器100也能够正常使用，准确识别出使用者所处的场景。

在一些实施例中，助盲器100还包括升压电路部90，升压电路部90设置成能够提升电源70的电压，通过提升电源70的电压能够产生人体所能感知的电极脉冲。例如，普通锂电池常规的输出电压为3.7V，该电压不足以产生人体所能感知的电极脉冲，因此当经过升压电路部90升压后，电压可以提升到17V，在该电压下产生的电极脉冲能够被人体感知，且不会对人体造成损伤。

进一步地，本发明采用神经网络对助盲器100进行优化和训练，通过对助盲器100进行优化和训练能够加快助盲器100识别场景的效率，以及减少识别过程中助盲器100的功率损耗，进而延长助盲器100的使用时间。

其中，神经网络为高效卷积神经网络，高效卷积神经网络是一个基于流线型的架构，可以用于移动式或嵌入式的视觉应用，能够高效而准确地获取到有视力障碍的人或者盲人出行时的场景的关键特征。

在一些实施例中，助盲器100能进一步辅助有视力障碍的人或者盲人学习盲文以及完成体育活动，例如，田径比赛、乒乓球比赛、篮球比赛等等。

下面对一个使用者使用助盲器100识别场景的整个过程的实施例进行详细的说明。

以头戴式的助盲器100为例，使用者将助盲器100佩戴于头部，其中，将图像采集部10的摄像头固定于使用者的额头部位，从而有利于图像采集部10采集到使用者视角下的场景的图像信息。此外，使用者将舌部刺激部30放置于其舌头部位上，舌部刺激部30可以根据图像信息输出电极脉冲，电极脉冲能够对使用者的舌部形成刺激，使用者能够根据上述刺激识别出其所处在的场景。以上完成了助盲器100的佩戴。

使用者佩戴好助盲器100后，便可以自由走动，使用者的额头部位的摄像头会随着使用者的移动以每秒24帧的频率采集使用者遇到的场景的图像信息，随后，采集的图像信息传输到图像处理部20，图像处理部20对图像信息进行处理，并将处理后的图像信息与预定值进行比较，根据比较的结果，确定传输到舌部刺激部30的信息类型，信息类型分别为图像信息和符号信息。最后，舌部刺激部30接收经过上述信息，并根据其输出电极脉冲，电极脉冲对使用者的舌部形成刺激，使用者能够根据所述刺激识别出其所处在的场景。此外，也可以开启音频控制部60的音频输出模式，当选择音频输出模式时，上述信息不传输到舌部刺激部，而是传输到音频控制部60，进而音频控制部60能够根据上述信息给使用者发出声音提示。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的一些实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种助盲器，其特征在于，包括：

图像采集部，所述图像采集部采集所述助盲器的外部的图像信息，所述图像信息表征所述助盲器的使用者所处在的环境的场景信息；

图像处理部，所述图像处理部对采集的所述图像信息进行处理；

舌部刺激部，所述舌部刺激部接收经过所述图像处理部处理后的图像信息，并根据其输出电极脉冲，所述电极脉冲对使用者的舌部形成刺激，使用者根据所述刺激识别出其所处在的场景；

所述图像处理部对所述图像信息处理后，将处理后的图像信息与预定值进行比较，根据比较的结果，确定传输到所述舌部刺激部的图像信息类型；

所述比较结果设置成正值或者负值；

如果所述比较结果为正值，则传输到所述舌部刺激部的图像信息为所述助盲器的使用者所处在的环境的场景信息；

如果所述比较结果为负值，则所述图像信息先转换成符号信息传输，再传输到所述舌部刺激部，所述符号信息为使用者熟知的符号；

其中，不同的符号信息设置成具有规律性和顺序性以及符号信息设置成相同的符号信息处于静态下与处于动态下具有不同的意义；所述符号信息包括象形字和图形，象形字包括静态的象形字以及规则动态变化的象形字；图形包括静态的图形以及规则动态变化的图形，其中，设置规则动态变化的象形字以及规则动态变化的图形让使用者更有效地获取到代表着不同含义的符号信息，并通过不同的符号信息的运动以及不同的组合方式来表达更复杂的出行信息，进而更好地指引使用者的出行。

2.根据权利要求1所述的助盲器，其特征在于，

所述图像采集部设置成采集的光学频段大于使用者视觉的光学频段。

3.根据权利要求1所述的助盲器，其特征在于，

所述图像采集部包括多个图像采集单元，所述多个图像采集单元分别设置于所述助盲器的不同位置。

4.根据权利要求1所述的助盲器，其特征在于，

所述图像采集部设置成实时连续进行图像采集。

5.根据权利要求1所述的助盲器，其特征在于，

所述舌部刺激部包括多个电极点，所述多个电极点组成电极点阵列。

6.根据权利要求5所述的助盲器，其特征在于，

所述电极点包括有源电极点和无源电极点，所述有源电极点输出电极脉冲，所述无源电极点与所述有源电极点共同组成电流回路。

7.根据权利要求5所述的助盲器，其特征在于，

所述多个电极点划分成多个区域，对每个区域内的电极点进行单独控制。

8.根据权利要求5所述的助盲器，其特征在于，

所述图像处理部设置成将所述采集的图像信息转换成像素数据，其中，所述像素数据包括像素数量和像素灰度；

根据所述像素数量控制所述电极点的数量，根据所述像素灰度控制所述电极脉冲的强度。

9.根据权利要求5所述的助盲器，其特征在于，

还包括电极点控制部，所述电极点控制部设置成控制电极点处于0电压状态。

10.根据权利要求1所述的助盲器，其特征在于，

还包括无线数据传输部，所述无线数据传输部设置成接收信号或者向外发送信号。

11.根据权利要求1所述的助盲器，其特征在于，

还包括音频控制部，所述音频控制部设置成输出声音信号，所述声音信号表征所述助盲器的使用者所处在的环境的场景信息。

12.根据权利要求11所述的助盲器，其特征在于，

所述音频控制部还设置成输入使用者的声音指令。

13.根据权利要求1所述的助盲器，其特征在于，

还包括电源以及电源管理部，所述电源管理部设置成对所述电源的开关状态进行管理。

14.根据权利要求13所述的助盲器，其特征在于，

还包括升压电路部，所述升压电路部设置成提升所述电源的电压。