DE3907907A1 - Method and device for locating and identifying objects for blind persons - Google Patents

Method and device for locating and identifying objects for blind persons

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Klaus-Peter Kolbatz
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KOLBATZ, HANNELORE, 13503 BERLIN, DE
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KOLBATZ KLAUS PETER
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    • G09B21/00—Teaching, or communicating with, the blind, deaf or mute
    • G09B21/001—Teaching or communicating with blind persons
    • G09B21/003—Teaching or communicating with blind persons using tactile presentation of the information, e.g. Braille displays
    • A—HUMAN NECESSITIES
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Abstract

The invention describes a method and a device for locating and identifying objects for blind persons with the use of a video camera (2), which records the optical image of the object, and a scanning panel (8). In this case, the image information signals (5) recorded by the camera (2) are conditioned digitally and fed to a laser printer (6) to generate laser beams (7). The laser beams (7) control the scanning panel (8) in such a way as to produce therein elevations (9) which can be scanned for the blind person in a point matrix code and which produce the image for the blind person (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Gerät zur Ortung und Bestimmung von Gegenständen für Blinde nach dem Ober­ begriff des Patentanspruch 1.The invention relates to a method and device for location and determination of objects for the blind according to the upper Concept of claim 1.

Es ist ein Verfahren und Gerät zur taktilen Darbietung von Bildern für Blinde bekannt, das aus einer Fernseh­ kamera zur Abtastung des optischen Bildes und aus einem auf einen Tisch in zwei Dimensionen frei bewegliches Tast­ feld besteht, das vom Blinden mit seinen tastenden Fingern an die von ihm gewünschte Stelle geschoben wird (DT 25 38 629 A1). Hierbei werden die Koordinaten des Tastfeldes zu jeder Zeit mittels einer Meßeinrichtung auf mechanisch-elektrischem Wege gemessen, und die ge­ messenen Koordinatenwerte gelangen auf eine elektronische Ausblendeschaltung, der auch die Videosignale der Fern­ sehkamera zugeführt und aus der die Zeilenabschnitte ausgeblendet werden, die dem im jeweiligen Augenblick vom Tastfeld überdeckten Teilbild entsprechen. Das Arbeiten mit einem freibeweglichem Tastfeld im Zusammenhang mit hierfür erforderlichen mechanischen Elementen des Tast­ feldes, wie elektrisch setzbare Stifte oder erregbare Vibratoren, die durch den ausgeblendeten Teil des Video­ signals erregt werden, um dem Blinden den Eindruck zu vermitteln, als ob er sich mit seinem tastenden Finger unmittelbar über die Bildvorlage bewegen würde, ist im Ergebnis ungenau und technisch aufwendig.It is a method and device for tactile performance of images known for the blind that come from a television camera for scanning the optical image and from one on a table in two dimensions freely movable key field exists, that of the blind with his groping fingers is pushed to the desired location (DT 25 38 629 A1). The coordinates of the Touch field at any time by means of a measuring device measured by mechanical-electrical means, and the ge measured coordinate values are transferred to an electronic one Fading circuit, which also the video signals of the remote visual camera fed and from which the line sections are faded out, which the at the moment of Touch field covered sub-picture correspond. The work with a freely movable touch panel in connection with necessary mechanical elements of the key field, such as electrically insertable pins or excitable Vibrators through the hidden part of the video signals are excited to give the blind the impression convey as if he was touching his finger would move directly over the image is in Result imprecise and technically complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Gerät als Orientierungshilfe für Blinde zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln eine Abtasttafel ausge­ bildet und derart angesteuert wird, daß gegenständliche erfaßbare Abbildungen in kurzer Zeit auf der Abtasttafel sicher in für den Blinden abtastbare Erhebungen umge­ setzt werden.The invention has for its object a method and to create a device for orientation for the blind, in which a scanning board is made with simple means forms and is controlled such that representational detectable images in a short time on the scanning board  safely converted into elevations that can be scanned by the blind be set.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.This task is carried out in the characteristic part of the Features mentioned claim 1 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.Advantageous further developments are the subject of the sub Expectations.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt:The invention is explained below with reference to FIGS. 1 and 2, for example. It shows:

Fig. 1 ein Schema eines Gerätes gemäß der Erfindung in Form eines Blockschaltbildes, und Fig. 1 is a diagram of a device according to the invention in the form of a block diagram, and

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Abtasttafel des Gerätes der Fig. 1. FIG. 2 is a sectional view of a scanning board of the device of FIG. 1.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, besteht das Gerät 1 zur Ortung und Bestimmung von Gegenständen für Blinde aus einer Kamera 2 mit elektronischem Kameraobjektiv 2′ zur Abtastung und Aufnahme eines optischen Bildes oder Gegen­ standes 3, einem Digitalmikrocomputer 4 zur digitalen Aufbereitung der von der Kamera 2 erzeugten Bild­ informations-Signale 5, einem Laserdrucker 6 zur Erzeugung intensiver Laserstrahlen 7 und einer Abtasttafel 8, die von den Laserstrahlen angesteuert wird und dort für den Blinden in einem Koordinatensystem abtastbare Erhebungen 9 hervorrufen. Um das letztere verwirklichen zu können, nutzt man den auf den Nobelpreisträger Aleksander Michailowitsch Prochorov zurückzuführenden sogenannten lichthydraulischen Effekt aus, wonach beim Durchqueren intensiver Laserstrahlen durch eine Flüssigkeit in dieser Stoßwellen hervorgerufen werden können, die je nach Stärke des Lasers Drücke von bis zu 106 bar aufweisen. Die von den Laserstrahlen zu durchquerende Flüssigkeit ist beispielsweise als eine ölige Substanz 10 in der als ein flacher quadratischer Behälter 11 ausgebildeten Ab­ tasttafel 8 angeordnet und von einer Lochplatte 12 abge­ deckt (vgl. Fig. 2). Hierbei entsprechen die Löcher der Lochplatte 12 dem Punktrastercode zur Darstellung von Blindenschrift-Zeichen. Die Lochplatte 12 und der Be­ hälter 11 ist allseitig von einer Abdeckung 13 aus elastischem Material umschlossen, aus der sich über den Löchern der Lochplatte 12 die für den Blinden ab­ tastbaren Erhebungen 9 entsprechend des zu ortenden und des zu bestimmenden Gegenstandes 3 herausbilden. Hieraus ergibt sich das Bild für den Blinden.As can be seen from FIG. 1, the device 1 for locating and determining objects for the blind from a camera 2 with an electronic camera lens 2 'for scanning and recording an optical image or object 3 , a digital microcomputer 4 for digital processing of the camera 2 generated image information signals 5 , a laser printer 6 for generating intense laser beams 7 and a scanning panel 8 which is driven by the laser beams and there cause elevations 9 which can be scanned for the blind in a coordinate system. In order to be able to realize the latter, the so-called light-hydraulic effect attributable to the Nobel laureate Aleksander Michailowitsch Prochorov is used, according to which, when intensive laser beams are traversed, a liquid can cause shock waves in them which, depending on the strength of the laser, can generate pressures of up to 10 6 bar exhibit. The liquid to be traversed by the laser beams is arranged, for example, as an oily substance 10 in the formed as a flat square container 11 from touch panel 8 and covered by a perforated plate 12 (see FIG. 2). The holes in the perforated plate 12 correspond to the dot matrix code for displaying Braille characters. The perforated plate 12 and the loading container 11 is enclosed on all sides by a cover 13 made of elastic material, from which over the holes of the perforated plate 12 form for the blind from palpable elevations 9 according to the location and the object 3 to be determined. This results in the picture for the blind.

Der Laserdrucker 6 enthält einen Zeichengenerator 14, der die vom Digitalmikrocomputer 4 digital aufbereiteten Bildinformationssignale 5 der Kamera 2 in den Punkt­ rastercode der Blindenschrift-Zeichen umsetzt, indem der im Zeichengenerator 14 in bekannter Weise auf einem Strahlablenker geworfene Laserstrahl 7 entsprechend ab­ gelenkt, die flüssige ölige Substanz 10 im Behälter 11 der Abtasttafel 8 durchquert und dort mit sehr hohen Frequenzen Drücke erzeugt, die in dem vorgegebenen Punkt­ rastercode der Blindenschrift-Zeichen als Erhebungen 9 vom Blinden abgetastet werden können. Die Löcher der Lochplatte 12 stimmen hierbei mit ihren Schnittpunkten mit den Schnittpunkten des Punktrastercodes der Blinden­ schrift-Zeichen genau überein.The laser printer 6 includes a character generator 14, the digitally processed by the digital microcomputer 4 image information signals 5 of the camera 2 in the point grid code of characters written in braille are reacted by the cast in the character generator 14 in a known manner on a beam deflector laser beam 7 directed accordingly, the liquid crosses oily substance 10 in the container 11 of the scanning panel 8 and generates pressures there with very high frequencies, which can be scanned in the given point raster code of the braille characters as elevations 9 by the blind. The holes of the perforated plate 12 correspond exactly with their intersections with the intersections of the dot matrix code of the blind characters.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfin­ dungsgegenstandes soll das von dem Objektiv 2′ der Video­ kamera 2 aufgenommene und in Bildinformationssignale 5 auf­ bereitete optische Bild des Gegenstandes 3 vollständig auf dem Abtastfeld der Abtasttafel 8 wiedergegeben werden können. Dies erfolgt mittels eines mit dem Objektiv 2′ zusammenwirkenden Zooms 2′′, der weiter entfernte Gegen­ stände 3 heranzuholen und zu vergrößern vermag, so daß auch im Nahbereich befindliche Bild- und/oder Druckvor­ lagen (z.B. Zeitungen) herangeholt und vom Blinden in taktil erfaßbare Reliefbilder oder als über das Abtast­ feld der Abtasttafel 8 verteilte Erhebungen 9 lesend abgetastet werden können. Um den Wirkungsgrad des erfin­ dungsgemäßen Gerätes für den Blinden zu erhöhen, fällt das vom Objektiv 2′ der Kamera 2 erzeugte Bild vorteilhaft auf einen hinter dem Objektiv angeordneten Halbleiterbild­ wandler 2′′′, der als ein in seinen Abmaßen besonders flacher Halbleiterchip (CCD-Chip) ausgebildet ist und die Funktion einer bisher üblichen großbauenden Bildaufnahmeröhre er­ füllt, nämlich die Umsetzung von in das Objektiv 2′ ein­ fallendem Licht in elektronische Signale bzw. Spannungen. Hierdurch wird einerseits eine bessere Digitalübertragung der Bildsignale 5 und andererseits eine erhebliche Gewichts- und Platzeinsparung für das Gerät erreicht, was bedeutet, daß das Gerät in einer für den Blinden tragbaren und kleinen Bauweise ausgeführt werden kann. Darüber hinaus werden auch die Bedienungsmöglichkeiten des Gerätes für den Blin­ den erweitert, indem beispielsweise bei schnellen Bild­ folgen diese als sogenannte Standbilder "eingefroren" und von dem Blinden auf dem Abtastfeld der Abtasttafel 8 in Ruhe abgetastet werden können. Durch dieses Verfahren könnte auf die Verwendung der abtastbaren Brailleschrift verzichtet werden, da der Blinde beispielsweise sämtliche Bild- und/oder Druckvorlagen auf dem Abtastfeld im Original ertasten kann, wobei sich die Abbildungen mittels des mit dem Objektiv 2′ zusammenwirkenden Zooms 2′′ entweder vergrößern oder ver­ kleinern lassen.In a further advantageous embodiment of the inven tion object of the lens 2 'of the video camera 2 and in image information signals 5 on prepared optical image of the object 3 can be reproduced completely on the scanning field of the scanning board 8 . This is done by means of a lens 2 'cooperating zoom 2 '', the more distant objects 3 can fetch and enlarge, so that even close-up image and / or Druckvor (eg newspapers) fetched and from the blind in tactile detectable relief images or as readings distributed over the scanning field of the scanning panel 8 elevations 9 can be scanned. In order to increase the efficiency of the device according to the invention for the blind, the image produced by the lens 2 'of the camera 2 advantageously falls on a semiconductor image converter 2 ''' arranged behind the lens, which is a particularly flat semiconductor chip in its dimensions (CCD). Chip) is formed and the function of a conventional large-scale image pickup tube, he fills, namely the implementation of in the lens 2 'a falling light into electronic signals or voltages. In this way, on the one hand, a better digital transmission of the image signals 5 and, on the other hand, a considerable saving in weight and space for the device is achieved, which means that the device can be designed in a construction that is portable and small for the blind. In addition, the operating options of the device for the Blin are expanded by, for example, when the picture is fast, these are "frozen" as so-called still pictures and can be scanned by the blind person on the scanning field of the scanning panel 8 at rest. By this method, the use of the scannable Braille could be dispensed with, since the blind person can, for example, feel all of the original images and / or prints on the scanning field in the original, the images either enlarging by means of the zoom 2 'interacting with the lens 2 '' or make it smaller.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, im Digitalmikrocomputer 4 eine Speichereinheit 16 vorzusehen, um eine bereits auf­ genomme Bildsignalfolge zu speichern und jederzeit wieder­ holbar auf dem Abtastfeld der Abtasttafel 8 als abtastbare Erhebungen 9 darzustellen. It can also be advantageous to provide a memory unit 16 in the digital microcomputer 4 in order to store an image signal sequence that has already been recorded and to display it at any time as a repeatable elevation 9 on the scanning field of the scanning board 8 .

Die Arbeitsweise des Gerätes wird nachfolgend erläutert:
Von der Kamera 2 wird der Gegenstand 3 abgetastet und aufgenommen, wobei die analog anfallenden Werte der Bildinformations-Signale 5 bzw. analog anfallenden Spannungen durch den Digitalmikrocomputer 4 in digitale Werte umgewandelt werden müssen, um elektronisch ver­ arbeitet werden zu können, d.h. die sich linear ver­ ändernden elektrischen Spannungen in möglichst kleine Schritte aufzuteilen. Die digitalen Bildinformations­ signale vom Digitalmikrocomputer 4 gelangen auf den Laserdrucker 6, und von dort werden entsprechend der Bildinformationssignale Laserstrahlen 7 erzeugt, die über eine Leitung 15 der Abtasttafel 8 der flüssigen Substanz 10 zugeführt werden. Die Laserstrahlen 7 durchqueren die Substanz 10 und erzeugen in dieser mit sehr hohen Frequenzen Drücke, die als Bildinformation in dem fest­ gelegten Punktrastercode der Blindenschriftzeichen auf der elastischen Abdeckung 13 als Erhebungen 9 vom Blinden abgetastet werden.The operation of the device is explained below:
From the camera 2 , the object 3 is scanned and recorded, the analog values of the image information signals 5 or analog voltages must be converted into digital values by the digital microcomputer 4 in order to be able to be processed electronically, ie, linearly to divide changing electrical voltages into the smallest possible steps. The digital image information signals from the digital microcomputer 4 reach the laser printer 6 , and from there laser beams 7 are generated in accordance with the image information signals, which are supplied to the liquid substance 10 via a line 15 of the scanning board 8 . The laser beams 7 traverse the substance 10 and generate pressures in it at very high frequencies, which are scanned as elevations 9 by the blind person as image information in the fixed dot matrix code of the braille characters on the elastic cover 13 .

Hieraus ergibt sich das Bild für den Blinden. This results in the picture for the blind.  

BezugszeichenlisteReference symbol list

 1 Gerät
 2 Kamera
 2′ Objektiv
 2′′ Zoom
 2′′′ Halbleiterbildwandler (CCD-Chip)
 3 Gegenstand
 4 Digitalmikrocomputer
 5 Bildinformations-Signale
 6 Laserdrucker
 7 Laserstrahl
 8 Abtasttafel
 9 Erhebungen
10 ölige Substanz
11 Behälter
12 Lochplatte
13 Abdeckung
14 Zeichengenerator
15 Leitung
16 Speichereinheit 1 device
2 camera
2 ′ lens
2 ′ ′ zoom
2 ′ ′ ′ semiconductor image converter (CCD chip)
3 subject
4 digital microcomputers
5 image information signals
6 laser printers
7 laser beam
8 scanning board
9 surveys
10 oily substance
11 containers
12 perforated plate
13 cover
14 character generator
15 line
16 storage unit

Claims (8)

1. Verfahren zur Ortung und Bestimmung von Gegenständen für Blinde unter Verwendung einer das optische Bild des Gegenstandes aufnehmenden Video­ kamera und einer Abtasttafel, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • a) von einem hinter der Kamera (2) angeschlossenen Digitalmikrocomputer (4) die von der Kamera aufge­ nommenen Bildinformationssignale (5) digital auf­ bereitet und einem Laserdrucker (6) zur Erzeugung von Laserstrahlen (7) zugeführt werden, und
  • b) die Laserstrahlen (7) die Abtasttafel (8) derart ansteuern, daß in dieser für den Blinden in einem Punktrastercode abtastbare Erhebungen (9) hervor­ gerufen werden, die dem zu ortenden Gegenstand entsprechen.
1. A method for locating and determining objects for the blind using a video camera picking up the optical image of the object and a scanning panel, characterized in that
  • a) digital prepared from a connected behind the camera (2) Digital microcomputer (4) the data from the camera taken image information signals (5) and a laser printer (6) are supplied for the generation of laser beams (7), and
  • b) the laser beams ( 7 ) drive the scanning board ( 8 ) in such a way that elevations ( 9 ) which can be scanned for the blind person in a dot matrix code are produced and correspond to the object to be located.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage des lichthydraulischen Effektes die Laserstrahlen (7) eine in der Abtasttafel (8) untergebrachte flüssige Sub­ stanz (10) durchqueren und in dieser Stoßwellen her­ vorrufen, die Drücke von bis zu 106 bar aufweisen können, wobei diese in einem den Blindenschriftzeichen entsprechenden Punktrastercode umgesetzt werden und als Erhebungen (9) über eine dem Punktrastercode ent­ sprechende Lochplatte (12) abtastbar sind.2. The method according to claim 1, characterized in that on the basis of the light-hydraulic effect, the laser beams ( 7 ) in the scanning panel ( 8 ) housed liquid sub substance ( 10 ) traverse and in this shock waves forth, the pressures of up to 10 6 bar, which are implemented in a dot matrix code corresponding to the braille characters and can be scanned as elevations ( 9 ) via a perforated plate ( 12 ) corresponding to the dot code. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von einem mit dem Objektiv (2′) zusammenwirkenden Zoom (2′′) weiter entfernte Gegenstände (3) bildlich herangeholt und derart vergrößert werden, daß das jeweils in Bildinformationssignale (5) ent­ sprechend aufbereitete optische Bild des Gegenstandes (3) vollständig auf dem Abtastfeld der Abtasttafel (8) als taktil erfaßbares Reliefbild oder als über das Ab­ tastfeld verteilte Erhebungen (9) wiedergegeben wird.3. The method according to claim 1, characterized in that from a with the lens ( 2 ') cooperating zoom ( 2 '') distant objects ( 3 ) fetched and magnified such that that in each case in image information signals ( 5 ) ent accordingly processed optical image of the object ( 3 ) is completely reproduced on the scanning field of the scanning board ( 8 ) as a tactile detectable relief image or as the elevations ( 9 ) distributed over the scanning field. 4. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Laserstrahlen (7) zu durchquerende Flüssigkeit eine ölige Substanz (10) ist, die in der als ein flacher Behälter (11) ausgebildeten Abtast­ tafel (8) untergebracht ist.4. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid to be traversed by the laser beams ( 7 ) is an oily substance ( 10 ) which is formed in the scanning panel ( 8 ) as a flat container ( 11 ) ) is housed. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die flüssige Substanz (10) abschließende Lochplatte (12) und der Behälter (11) allseitig von einer Abdeckung (13) aus elastischem Material umschlossen sind, aus der die für den Blinden abtastbaren Erhebungen (9) herausbildbar sind.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the liquid substance ( 10 ) closing perforated plate ( 12 ) and the container ( 11 ) are enclosed on all sides by a cover ( 13 ) made of elastic material, from which the touchable for the blind Elevations ( 9 ) can be formed. 6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Löcher der Lochplatte (12) mit ihren Schnittpunkten mit den Schnittpunkten des Punktrastercodes der Blindenschrift-Zeichen überein­ stimmen.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the holes of the perforated plate ( 12 ) match with their intersections with the intersections of the dot matrix code of the Braille characters. 7. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Objektiv (2′) der Kamera (2) ein Halbleiter­ bildwandler (2′′) angeordnet ist, auf den das vom Objektiv (2′) erzeugte Bild als Licht fällt und dieses in elektronische Signale bzw. Spannungen umgesetzt wird.7. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that behind the lens ( 2 ') of the camera ( 2 ) a semiconductor image converter ( 2 '') is arranged, on which the image generated by the lens ( 2 ') as Light falls and this is converted into electronic signals or voltages. 8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Digitalmikrocomputer (4) eine Speichereinheit (16) vorgesehen ist, um eine bereits aufgenommene Bildsignalfolge zu speichern und jederzeit wiederholbar auf dem Abtastfeld der Abtasttafel (8) als abtastbare Erhebungen (9) darzustellen.8. Apparatus according to claim 7, characterized in that in the digital microcomputer ( 4 ) a memory unit ( 16 ) is provided in order to store an already recorded image signal sequence and to repeat it at any time on the scanning field of the scanning board ( 8 ) as scannable elevations ( 9 ) .
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