DE19711125C2

DE19711125C2 - Vorrichtung zur Umsetzung von, aus der Bildwiedergabe und Bildverarbeitung dienenden Ausgangsgeräten stammenden Bildinformationen in eine für Blinde wahrnehmbare taktile Form

Info

Publication number: DE19711125C2
Application number: DE1997111125
Authority: DE
Inventors: Gunnar Matschulat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: DE19711125A1

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art. Eine derartige Vorrichtung dient als Sehhilfe für Blinde, insbesondere an PC Arbeitsplätzen.

Bei einer Vorrichtung der oben genannten Art ist es bekannt, Bildinformationen mittels einer Kamera einzulesen, und diese dann durch ein analog arbeitendes Bilddatenverarbeitungsgerät in ein taktiles Punktraster umzusetzen. Dabei wird ein von der Kamera erfasster Bildabschnitt definierter Grösse zu einem einzelnen Rasterpunkt zusammengefasst. Das von der Bilddatenverarbeitungseinheit in ein, aus einer Vielzahl von Rasterpunkten bestehendes Einzelrasterpunktbild umgewandelte Einzelbild wird sodann an eine Bildwiedergabeeinheit weitergegeben, die es für einen Blinden taktil wahrnehmbar macht. Dies geschieht z. B. dadurch, dass die Rasterpunkte als kleine Zungen aus einem ebenen Feld emporstehen, und diese Zungen je nach Intensität der Färbung des, durch den einzelnen Rasterpunkt wiedergegebenen Bildabschnitts eine bestimmte Schwingung vollführen. Diese Schwingung kann der Blinde ertasten.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch von Nachteil, daß sie nur Helligkeitsunterschiede darstellt, die der Blinde aber keinen absoluten Farb- oder Hell/Dunkelwerten zuordnen kann. Ebenso ist die Bildauflösung dieser bekannten Vorrichtung sehr schlecht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der oben genannten Art zu entwickeln, die es einem blinden Menschen ermöglicht Farben in Bildern exakt wahrzunehmen.

Erfindungsgemäß wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.

Gemäss Anspruch 1 genügt es die Bilddatenverarbeitungseinheit aus einer Prozessoreinheit und einer Speichereinheit aufzubauen, und diese über einen Programmcode derart zu steuern, dass aus den eingehenden Bilddaten digitale Rasterpunktbilder errechnet werden, und diese nach einzelnen Pixel in ihre Farben und/oder Halbtöne aufgeteilt werden, und jeder einzelnen Farbe und/oder jedem Halbton eine vom Benutzer ertastbare digitale Codierung zugeordnet wird. Die digitale Codierung besteht dabei aus einer Abfolge von in eine Arbeitsstellung/Ruhestellung versetzten Rasterpunkten des Einzelrasterpunktbildes mit einer Sequenzlänge von N Takten pro Zeiteinheit (z. B. eine Sekunde). Dabei entspricht jede Einnahme einer Ruhe- oder einer Arbeitsstellung eines Rasterpunktes einem Takt der Codierung. Die derart codierten Bilder werden von der Bilddatenverarbeitungseinheit an die Bildwiedergabeeinheit übermittelt, wo ein ertastbares Bild dargestellt wird. Der Benutzer der erfindungsgemässen Vorrichtung kann dabei in vorteilhafter Weise einzelne Farben aufgrund Ihrer Codierung genau zuordnen, da die Codierung leicht erlernbar ist, wie ein Morsecode.

Von Vorteil ist es ausserdem, wenn die Bilddatenverarbeitungseinheit über eine Schnittstelle mit dem Bilddatenausgangsgerät, wie z. B. einem Computer verbunden ist. Diese Schnittstelle ermöglicht nämlich eine variable Verwendung der Vorrichtung, da Peripheriegeräte ausgetauscht werden können. Weiterhin sorgt die Schnittstelle für eine sichere Datenübertragung.

Nach Anspruch drei kann es von Vorteil sein, wenn die aus der Bilddatenverarbeitungseinheit kommenden Rasterpunktbilddaten vor dem Eingang in die Bildwiedergabeeinheit in einem Verstärker elektronisch verstärkt werden. Dadurch wird auch der Einsatz von Bildwiedergabeeinheiten möglich die mit mittelhohen Spannungen, wie z. B. 220 V arbeiten, da die Spannung des Ausgangssignals aus der Bilddatenverarbeitungseinheit in der Regel unter 6 Volt liegt.

Eine ebenfalls sinnvolle Ausführungsform der Einrichtung beinhaltet eine Konvertereinheit, die zwischen der Schnittstelle und der Prozessoreinheit geschaltet ist. Eine solche Konvertereinheit erlaubt der digital arbeitenden Bilddatenverarbeitungseinheit auch die Verarbeitung von, als analoges Signal eingehenden Bilddaten. Diese analog vorliegenden Bilddaten werden nämlich von der Konvertereinheit in ein digitales Datenformat umgewandelt und dann an die Prozessoreinheit weitergeleitet.

Weitere Massnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch, eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein Bild, wie es auf einem Ausgangsgerät erscheint,

Fig. 3 ein Takt eines Einzelrasterpunktbildes auf einer Bildwiedergabeeinrichtung,

Fig. 4 ein zweiter Takt eines Einzelrasterpunktbildes auf einer Bildwiedergabeeinrichtung,

Fig. 5 ein dritter Takt eines Einzelrasterpunktbildes auf einer Bildwiedergabeeinrichtung,

Fig. 6 ein vierter Takt eines Einzelrasterpunktbildes auf einer Bildwiedergabeeinrichtung,

Fig. 7 eine Tabelle mit Halbton- und Farbcodierungen,

Fig. 8 ein Rasterpunktbild auf einer Bildwiedergabeeinrichtung,

Fig. 9 ein schematischer Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 ein Schnitt analog zu Fig. 9 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bildwiedergabeeinrichtung.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemässe Vorrichtung schematisch dargestellt. Sie besteht aus einer Bilddatenverarbeitungseinheit 11 und einer Bilddatenwiedergabeeinrichtung 12. Die Bilddaten verarbeitungseinheit 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel wie folgt aufgebaut: Über eine Schnittstelle 16 gelangen Bilddaten über die Datenleitung 21 von einem Ausgangsgerät 10, wie einem Personal Computer, einer Videocamera oder einem Fax etc., mittels der Datenleitung 22 zu einer Prozessoreinheit 13. Die dort eingehenden Bilddaten können dort entweder mittels des Programmcodes direkt in ein digitales Rasterpunktbild umgerechnet werden oder über die Datenleitung 24 erst in die Speichereinheit 14 eingelesen werden. Der Programmcode sowie das Betriebssystem für die Prozessoreinheit 13 sind in der Betriebsspeichereinheit 15 gespeichert, die über eine Datenleitung 23 mit der Prozessoreinheit 13 verbunden ist. Der Benutzer kann mittels der Steuerungseinheit 17 (z. B. eine Tastatur) die Vorgänge in der Vorrichtung beeinflussen, z. B. den Bildausschnitt, die Auflösung, Farbtiefe etc. verändern.

Von der Prozessoreinheit 13 errechnete Einzelbilder 35 werden in der Speichereinheit 14 zwischengespeichert bevor sie von der Prozessoreinheit 13 über die Datenleitung 25 an die Bilddatenwiedergabeeinrichtung 12 übermittelt werden, und dort von dem Benutzer wahrgenommen werden können.

In der Bilddatenverarbeitungseinheit 11 kann auch noch eine Konvertereinheit 20 vorgesehen sein, die eingehende analoge Bilddaten in ein digitales Vorformat umsetzt, und diese umgesetzten Daten dann über die Datenleitung 26 an die Prozessoreinheit 13 zur weiteren Bearbeitung übermittelt.

Die Prozessoreinheit 13 kann ebenfalls noch mit einer Verstärkereinheit 18 über eine Datenleitung 27 verbunden sein, in der die Bildsignale für das Einzelrasterpunktbild 37 verstärkt werden und dann über die fortführende Datenleitung 27 von der Verstärkereinheit 18 an die Bilddatenwiedergabeeinrichtung 12 übermittelt werden. Über die Spannungsversorgungsleitungen 29-34 sind die einzelnen Komponenten der Vorrichtung mit Strom vom Netzteil 19 her versorgt.

In der Bilddatenverarbeitungseinheit 11 werden die eingehenden Einzelbilder 35, Fig. 2, in ein digitales Einzelrasterpunktbild 37, Fig. 3-6, umgerechnet. Dazu werden die Daten in einem digitalen Vorformat entweder direkt vom Ausgangsgerät 10 oder über die Konvertereinheit 20 in die Prozessoreinheit 13 eingelesen. Mittels der Arbeitsanweisungen aus dem Programmcode rechnet die Prozessoreinheit 13 unter Einbeziehung der Speichereinheit 14 die fortlaufend eingehenden Bilddaten in ein codiertes digitales Bilddatenformat. Aus dem Einzelbild 35 entsteht so, zumindest rein datenmässig ein Einzelrasterpunktbild 37, das sich aus einzelnen Rasterpunkten 38 zusammensetzt (Fig. 2-6).

Hierbei wird gleichzeitig jeder Farbe und/oder jedem Halbton ein sequenzierter Code bestimmter zeitlicher Länge aus N Takten 44 zugeordnet, damit die Farben im Einzelrasterpunktbild 37 für den Blinden erkennbar sind, wenn das Einzelrasterpunktbild 37 auf der Bilddatenwiedergabeeinrichtung 12 dargestellt wird.

Jeder Takt 44 dieser Codierung entspricht einem in seine Ruhe- 40 oder seine Arbeitsstellung 39 versetzten Rasterpunkt 38. Die Codierung ist dabei für alle Rasterpunkte 38 gleicher Farbe bzw. gleichen Halbtons identisch. Eine Sequenz 41 dieser Codierung besteht aus einer Abfolge von X Arbeitsstellungen 39 und Y Ruhestellungen 40 der Rasterpunkte 38 einer Farbe (X + Y = N). Die Abfolge kann dabei sowohl rhythmisch als auch unrhythmisch sein. Als Spezialfall sei hier auch noch der Fall X = N oder Y = N zu nennen, d. h. das nur Arbeits- 39 oder nur Ruhestellungen 40 innerhalb einer Sequenz 41 vorliegen. Es bietet sich hier an die Farben Schwarz und Weiss, respektive, mit diesen Codierungen zu belegen (siehe Fig. 7). Beispiele weiterer Codierungen sind in Fig. 7 gegeben, wo einige Sequenzen beispielhaft angegeben sind. Tatsächlich liegt naturgemäss eine weitaus grössere Variationsbreite bei den Codierungen vor, die hier nicht weiter dargestellt werden kann.

In den Fig. 2 bis 6 ist nun beispielhaft dargestellt wie ein Einzelbild 35 durch die erfindungsgemässe Vorrichtung dargestellt wird, nach dem es errechnet worden ist und auf der Bilddatenwiedergabeeinrichtung 12 erscheint. Der Buchstabe A soll in schwarz, der Buchstabe B in Farbe/Halbton Nr. 2 aus Fig. 7, und der Buchstabe C in der Farbe/Halbton Nr. 5 aus Fig. 7 dargestellt sein. Die Zeitspanne für den Ablauf einer Sequenz 41 kann z. B. 1 Sekunde sein, und die Sequenzlänge der Codierung 32 Takte 44 umfassen.

In Fig. 3 ist der erste Takt 44 einer Sequenz 41 dargestellt, bei der Rasterpunkte 38 in den Farben schwarz (Buchstabe A), Nr. 2 (Buchstabe B) und Nr. 5 (Buchstabe C) in der Arbeitsstellung 39 sind, während die umgebende weisse Fläche durch Rasterpunkte 38 in der Ruhestellung 40 dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt nun den zweiten Takt 44 der Sequenz 41. Die Rasterpunkte 38 der Farbe schwarz (Buchstabe A) und der Farbe Nr. 5 (Buchstabe C) sind in der Arbeitsstellung 39. Die das B darstellenden Rasterpunkte 38 befinden sich demgegenüber in ihrer Ruhestellung 40.

In Fig. 5 sind die Rasterpunkte 38, die das schwarze A und das B mit der Farbe Nr. 2 darstellen, in der Arbeitsstellung 39. Die Rasterpunkte 38, die das C darstellen, sind demgegenüber nun in ihrer Ruhestellung 40.

In Fig. 6 sind nur noch die Rasterpunkte 38 in der Arbeitsstellung 39, die das schwarze A wiedergeben.

Den Sequenzen 41 in Fig. 7 ist die Abfolge der hier vorhergehend dargestellten Takte 44 ebenfalls zu entnehmen.

Nun ist es natürlich so, dass häufig eine Flut von Bildern pro Zeiteinheit vom Ausgangsgerät 10 an die Bilddatenverarbeitungseinheit 11 übertragen wird und dort verarbeitet wird. Die Berechnung der Einzelrasterpunktbilder 37 erfolgt daher in der erfindungsgemässen Bilddatenverarbeitungseinheit 11 in Echtzeit, d. h. nahezu ohne Zeitverzögerung. Folgt nun ein Bild auf ein Vorhergehendes innerhalb eines Zeitraumes der kürzer ist, als der, für den kompletten Ablauf einer Sequenz 41 benötigte, so wird von der Prozessoreinheit 13 die Übertragung des vorhergehenden Einzelrasterpunktbildes 37 in dem Takt 44 beendet, der dem echten zeitlichen Abstand zum nachfolgenden Bild entspricht. Die Übertragung des nachfolgenden Einzelrasterpunktbildes 37 zur Bilddatenwiedergabeeinrichtung 12 wird von der Prozessoreinheit 13 dann mit dem Takt 44 begonnen, der in der vorhergehenden Sequenz 41 dem letzten übermittelten Takt 44 hätte nachfolgen sollen.

Beispiel: stoppt die Prozessoreinheit 13 die Übertragung des vorhergehenden Einzelrasterpunktbildes 37 im Takt 44 Nr. 13, so setzt das nachfolgende Einzelrasterpunktbild 37 bei Takt 44 Nr. 14 ein.

In Fig. 8 ist nun noch einmal eine Bilddatenwiedergabeeinrichtung 12 in Aufsicht dargestellt, durch die ein Schnitt entlang der Linie IX-IX gezogen wurde, der in Fig. 9 wiedergegeben ist. In dieser Fig. 9 ist eine Methode der taktilen Darstellung der Einzelrasterpunktbilder 37 erläutert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die einzelnen Rasterpunkte 38 durch Stifte 42 wiedergegeben, die sich anheben (Arbeitsstellung 39) und absenken (Ruhestellung 40) lassen. Die Stifte 42 können dabei von einer Hand/Fingern einer Person ertastet werden.

In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bilddatenwiedergabeeinrichtung 12 gezeigt, bei dem elektrische Doppelkontakte 43 in Form einer Rundkuppe an der Oberfläche der Bilddatenwiedergabeeinrichtung 12 angeordnet sind. In der Arbeitsstellung 39 führen diese elektrischen Doppelkontakte 43 einen sehr schwachen Strom, der von der Hand/Finger einer Person gefühlt werden kann. In der Ruhestellung sind die elektrischen Doppelkontakte 43 nicht stromführend.

Es bleibt nun noch zu bemerken, dass die hier dargestellte Ausführungsform nur eine beispielhafte Verwirklichung der Erfindung darstellt. Diese ist jedoch nicht darauf beschränkt. So sind insbesondere andere Formgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung denkbar, die hier nicht graphisch wiedergegeben worden sind.

Bezugszeichenliste

10

Ausgangsgeräte

11

Bilddatenverarbeitungseinheit

12

Bildwiedergabeeinrichtung

13

Prozessoreinheit

14

Speichereinheit (Arbeitsspeicher)

15

Betriebsspeichereinheit

16

Schnittstelle

17

Steuerungseinheit

18

Verstärkereinheit

19

Netzteil

20

Konvertereinheit

21

Datenleitung (Ausgangsgerät/Schnittstelle)

22

Datenleitung (Schnittstelle/Prozessoreinheit)

23

Datenleitung (Prozessor/ Betriebsspeichereinheit)

24

Datenleitung (Prozessor/Arbeitsspeichereinheit)

25

Datenleitung (Prozessor/Bildwiedergabeeinrichtung)

26

Datenleitung (Prozessor/Konvertereinheit)

27

Datenleitung (Prozessor/Verstärkereinheit/ Bildwiedergabeeinrichtung)

28

Datenleitung (Schnittstelle/Konvertereinheit)

29

Spannungsversorgungsleitung (Netzteil/ Bildwiedergabeeinrichtung)

30

Spannungsversorgungsleitung (Netzteil/Prozessoreinheit)

31

Spannungsversorgungsleitung (Netzteil/Arbeitsspeichereinheit)

32

Spannungsversorgungsleitung (Netzteil/Betriebsspeichereinheit)

33

Spannungsversorgungsleitung (Netzteil/Steuerungseinheit)

34

Spannungsversorgungsleitung (Netzteil/Schnittstelle)

35

Einzelbild

36

Bildabschnitt

37

Einzelrasterpunktbild

38

Rasterpunkt

39

Arbeitsstellung

40

Ruhestellung

41

Sequenz (Abfolge der Arbeits- und Ruhestellungen innerhalb einer Codierung)

42

Stift

43

elektrischer Doppelkontakt

44

Takt

Claims

1. Vorrichtung zur Umsetzung von, aus der Bildwiedergabe und Bildverarbeitung dienenden Ausgangsgeräten (10) stammenden Bildinformationen in eine für Blinde wahrnehmbare taktile Form,
bestehend aus einer taktilen Bildwiedergabeeinrichtung (12) und einer Bilddatenverarbeitungseinheit (11),
wobei Einzelbilder (35) in Form von Bilddaten von dem Ausgangsgerät (10) an die Bilddatenverarbeitungseinheit (11) übermittelt werden,
und die übermittelten Einzelbilder (35) dort eine Umsetzung in, aus Rasterpunkten (38) aufgebaute Einzelrasterpunktbilder (37) erfahren,
und jedem Rasterpunkt (38) ein Bildausschnitt (36) definierter Grösse des Einzelbildes (35) zugeordnet ist
und jeder Rasterpunkt (38) eines Einzelrasterpunktbildes (37) auf der Bildwiedergabeeinrichtung (12) für einen Benutzer ertastbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bilddatenverarbeitungseinheit (11) das eingegangene Einzelbild (35) in ein digitales Einzelrasterpunktbild (37) zerlegt,
bei dem jeder Farbe und/oder jedem Halbton des Einzelrasterpunktbildes (37) eine für diese Farbe und/oder für diesen Halbton charakteristische Codierung aus einer Sequenz (41) von N Takten (44) zugeordnet ist, und ein Takt (44) jeweils einem in eine Arbeits- (39) oder eine Ruhestellung (40) gesetzten Rasterpunkt (38) entspricht,
und diese Zuordnung gleiche Arbeits- (39) und/oder Ruhestellungen (40) über mehrere aufeinanderfolgende Takte (44) in rhythmischer und/oder unrhythmischer Abfolge innerhalb einer Sequenz (41) umfasst.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenverarbeitungseinheit (11) über eine Schnittstelle (16) mit dem Ausgangsdatengerät (10) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenverarbeitungseinheit (11) über eine Verstärkereinheit (18) mit der Bildwiedergabeeinrichtung (12) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten von der Schnittstelle (16) über eine Konvertereinheit (20) zu der Bilddatenverarbeitungseinheit (11) gelangen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die bevorzugte Codierung für die Farbe Schwarz aus N Arbeitsstellungen (39) der die Farbe Schwarz darstellenden Rasterpunkte (38) zusammensetzt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die bevorzugte Codierung für die Farbe Weiss aus N Ruhestellungen (40), der die Farbe Weiss darstellenden Rasterpunkte (38) zusammensetzt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwiedergabeeinrichtung (12) Stifte (42) zur Darstellung des Einzelrasterpunktbildes (37) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwiedergabeeinrichtung (12) elektrische Doppelkontakte (43) zur Darstellung des Einzelrasterpunktbildes (37) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein für alle Farben und/oder Halbtöne errechnetes Einzelrasterpunktbildes (37) von der Prozessoreinheit (13) in die Speichereinheit (14) eingelesen wird, und die Prozessoreinheit (13) die errechneten Einzelrasterpunktbilder (37) Takt (44) für Takt (44) aus der Speichereinheit (14) herausliest und sie an die Bildwiedergabeeinrichtung (12) übermittelt.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung eines nachfolgenden Einzelrasterpunktbildes (37) ohne Zeitverzögerung an die Übertragung des vorhergehenden Einzelrasterpunktbildes (37) durchgeführt wird,
wobei nicht alle Takte einer Sequenz (41) des vorhergehenden Einzelrasterpunktbildes (41) an die Bildwiedergabeeinrichtung (12) übertragen werden müssen,
und das nachfolgende Einzelrasterpunktbild (37) mit dem Takt (N_Y+1) (44) der Sequenz (41) einsetzt, der auf den letzten übertragenen Takt (N_Y) (44) der Sequenz (41) des vorhergehenden Einzelrasterpunktbildes (37) folgt.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über eine Steuerungseinheit (17) in ihrem Betrieb beeinflussbar ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebssystem der Prozessoreinheit (13) und der Programmcode zum Betrieb der Prozessoreinheit (13) in einer Betriebsspeichereinheit (15) gespeichert ist.