HU221967B1

HU221967B1 - Eszközkészlet vakok tájékozódásának elősegítésére

Info

Publication number: HU221967B1
Application number: HU9902295A
Authority: HU
Inventors: János Fekete
Original assignee: János Fekete
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2003-03-28
Also published as: PL364170A1; EP1200034A1; WO2001003635A1; HU9902295D0; HUP9902295A2; AU5836500A

Abstract

A találmány tárgya eszközkészlet vakok tájékozódásának elősegítésére,amely használó személy testfelületéhez hozzákapcsolhatóhordozóegységre szerelt készüléket tartalmaz, a készülékérzékelőegységgel, valamint az érzékelő- egységgel összeköttetésbenálló feldolgozóegységgel rendelkezik, az érzékelőegységnek CCDkamerája van, a feldolgozóegység pedig képek tárolására szolgálóképmemóriával, hangok tárolására szolgáló hangmemóriával, valamintakusztikai jelek kibocsátására alkalmas hangszóróval vanösszekapcsolva. A készülék hordozóegységének a használó személy fejéreerősíthető szemüvege van, az érzékelőegység kamerája (1) a szemüvegrevan felszerelve, valamint a feldolgozóegység analóg bemenettel (3a),külső busszal (3b) és kimenettel (3c) rendelkező kisméretű mik-roprocesszor (3), a mikroprocesszor (3) beíróegység (8) ideiglenescsatlakoztatására szolgáló adatközvetítő bemenettel (3d) vankiegészítve, ahol a beíróegységnek (8) szóbeli információkbeolvasására szolgáló mikrofonja (9) van, és így a mikrofon (9) azadatközvetítő bemenet (3d) közvetítésével van időlegesen amikroprocesszorhoz (3) csatlakoztatva. ŕ

Description

A találmány tárgya eszközkészlet vakok tájékozódásának elősegítésére, amely használó személy testfelületéhez hozzákapcsolható hordozóegységre szerelt készüléket tartalmaz, a készülék érzékelőegységgel, valamint az érzékelőegységgel összeköttetésben álló feldolgozóegységgel rendelkezik, az érzékelőegységnek CCD kamerája van, a feldolgozóegység pedig képek tárolására szolgáló képmemóriával, hangok tárolására szolgáló hangmemóriával, valamint akusztikai jelek kibocsátására alkalmas hangszóróval van összekapcsolva.

A vakok mozgását ma is sokféle eszköz segíti. Ezek közé tartozik a bot, amelynek hátránya, hogy az érzékelési távolság rövid. Egy jelentős segítőtárs a kiképzett vezető kutya, amelynek azonban mind beszerzése, mind pedig tartása igen drága. Az ismert segédeszközök általános hiányossága továbbá, hogy nem közük az akadályok képét, irányát, csak azok jelenlétét.

A kereskedelemben kapható szoftverek alkalmasak ugyan a kép-hang összefüggés produkálására, de hardverigényük komoly, ezért méreteik és magas áruk miatt nem válhattak tömegcikké. Ilyen számítógéppel összekapcsolt videokamerát mutat be például a DE 196 25 119 számú szabadalmi dokumentum, amelynek lényege, hogy a videokamera által felvett kép rögzítésének időpontjában hangrögzítés is végezhető.

Ezen megoldás hátránya azonban, hogy a nagyobb méretek, a berendezés tömege, kezelhetősége és működési mechanizmusa miatt nem alkalmas világtalan emberek mozgásának megkönnyítésére.

További hátránya, hogy a berendezés kialakítása azt sem teszi lehetővé, hogy a közlekedni szándékozó vak személy azt saját testfelületére helyezve úgy vihesse magával utazása során, hogy az ne akadályozza őt tevékenységében, mozgásában.

Ugyancsak hiányosságnak tekinthető, hogy a bonyolultabb képrögzítési technika miatt a berendezés nem felel meg a vak ember mozgását segítő szempontoknak sem, azaz annak, hogy sok képkontúrt kis területen tudjon eltárolni, és a környezeti tárgyakat rövid felvételi idő alatt tudja azonosítani.

A DE 196 09 052 számú közrebocsátási irat olyan mikroszámítógéppel összekapcsolt CCD kamerát ismertet, amelynek feladata, hogy látáskárosult személyek olvasását és formaazonosítását megkönnyítése. A megoldás olyan személyek számára készült segédeszköz, akik gyengén látók ugyan, de közlekedni, mozogni még önmagukban is képesek. A berendezés ezen személyek esetén a különböző szövegek azonosítását, és a készülék CCD kamerája által „látott” betűk hangszórón keresztül hangban történő visszaadását teszi lehetővé. A megoldás kétségtelen könnyítést nyújt a látáscsökkent emberek számára az olvasás és bizonyos formák azonosítása terén.

Hátránya azonban, hogy csak olyan karakterek, jelek és formák azonosítására alkalmas, amelyek programozása már korábban, a gyártás során történt meg. Nincsen mód arra, hogy egy látását teljes egészében elvesztett személy esetén meghatározott útvonal vagy lakóterület lényeges jellemző tárgyait, formáit utólag, az adott területen lehessen rögzíteni, vagy adott esetben ezen formákat az élethelyzetnek megfelelően cserélni, megváltoztatni.

Hátránynak tekinthető az is, hogy a mikroszámítógéppel rendelkező készülék méretei nem teszik lehetővé azt a vak személy számára kényelmes elrendezést, hogy a használó testfelületén hordozhassa a készüléket, és az érzékelés a látó személyekhez hasonlóan valósulhasson meg, azaz a viselő a fejmozgás irányának megfelelően, a szemtengely vonalába eső tárgyak helyzetéről és a tárgyak nevéről kapjon megfelelő tájékoztatást.

Azaz ezen utóbbi készülék sem alkalmas teljesen vak személyek mozgásának tényleges és hatékony támogatására.

A találmánnyal célunk az ismert segédeszközök hiányosságainak kiküszöbölése és olyan készülék megalkotása volt, amely a teljességgel világtalan emberek képalkotó képességét támogatja, és így a mozgás biztonságát, és a jobb és pontosabb térbeli tájékozódást segíti elő mozgásban lévő vak személyek számára, a közlekedés és egyéb, adott esetben ismeretlen szabadtéri területen történő helyváltoztatás esetében is.

Célul tűztük ki, hogy a készülék méretei kicsik legyenek, és előállítási, valamint bekerülési költségük lehetővé tegye tömegcikként történő értékesítésüket.

A találmányi gondolat alapját az a felismerés képezte, hogy ha egy alkalmas optikai eszközt megfelelő mó- fi dón a használó személy fejére tudunk erősíteni úgy, hogy az optikai eszköz által felvett képet egy ugyan- 4csak a használó személyen rögzített készülék adatbázi- f sában korábban eltárolt csoport képeivel összehasonlít- <J va kiválasztjuk a képhez legjobban hasonlító formához t tartozó hangazonosítót, és azt a világtalan személy szá- J mára hallható formában közöljük, akkor az önmagában i ismert kép-hang átalakítás egyszerűen végrehajtható, | és így a feladat megoldhatóvá válik. fFeüsmertük ugyanis, hogy a mikrochipek fejlődése { folytán ma már elegendően kis méretben, olcsón, tetszőlegesen rugalmas programozhatóságot biztosít a fejlesztőmérnök kezében a nagy működési sebességű mikroprocesszor és a nagy memóriakapacitás. Ezért az egyszerű kép-hang átalakítás végrehajtása már olyan kis méretű szerkezeti elemekkel is megoldható, amelyek a vak személy fején, célszerűen szemüvegszerű hordozóeszközben elhelyezhetők, és így az eszközkészlet ténylegesen idomul a fejmozgáskor érzékelt környezet nyújtotta tájékozódás szimulálására, amely a világtalan személyek esetében a nagymértékű helyváltoztatás, utazás, közlekedés során is alkalmas a biztonságos kömyezetérzékelésre, és a vak személyek önálló mozgásának hatékony támogatására.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti eszközkészlet vakok tájékozódásának elősegítésére amely használó személy testfelületéhez hozzákapcsolható hordozóegységre szerelt készüléket tartalmaz, a készülék érzékelőegységgel, valamint az érzékelőegységgel összeköttetésben álló feldolgozóegységgel rendelkezik, az érzékelőegységnek CCD kamerája van, a feldől- t gozóegység pedig képek tárolására szolgáló képmemóriával, hangok tárolására szolgáló hangmemóriával, va- :

lamint akusztikai jelek kibocsátására alkalmas hangszó2

HU 221 967 Bl róval van összekapcsolva - oly módon van kialakítva, hogy a készülék hordozóegységének a használó személy fejére erősíthető szemüvege van, az érzékelőegység kamerája a szemüvegre van felszerelve, valamint a feldolgozóegység analóg bemenettel, külső busszal és kimenettel rendelkező kisméretű mikroprocesszor, a mikroprocesszor beíróegység ideiglenes csatlakoztatására szolgáló adatközvetítő bemenettel van kiegészítve, ahol a beíróegységnek szóbeli információk beolvasására szolgáló mikrofonja van, és így a mikrofon az adatközvetítő bemenet közvetítésével van időlegesen a mikroprocesszorhoz csatlakoztatva.

A találmány szerinti eszközkészlet további ismérve lehet, hogy a feldolgozóegységnek illesztőmodulja van, és a kamera az illesztőmodulon keresztül a mikroprocesszor analóg bemenetére van csatlakoztatva, a képmemória és a hangmemória a mikroprocesszor külső buszához van hozzákapcsolva, a mikroprocesszor kimenete pedig erősítő közbeiktatásával van a hangszóróval összeköttetésben.

A találmány egy kedvező megvalósításánál a mikroprocesszor, továbbá az illesztőmodul, a képmemória, a hangmemória, az erősítő és a hangszóró is a szemüveghez van hozzáerősítve.

A találmány ismét más kiviteli alakjánál a mikroprocesszor kép- és hanginformációk egyidejű beolvasására és kezelésére alkalmas vezérlő részegységgel rendelkezik, a vezérlő részegység a képinformációk rögzítésére szolgáló egyik belső memóriával, továbbá a hanginformációk rögzítésére szolgáló másik belső memóriával van összeköttetésben, az egyik belső memória és a másik belső memória pedig a képinformációk szerinti visszakereshetőséget és a képinformációk, valamint a hanginformációk összekapcsolását szolgáló azonosító egységgel van összekapcsolva.

A készülék számos előnyős tulajdonsággal rendelkezik. Az egyik fontos előnye, hogy egy balesetben megvakult ember agyában van egyféle „kép” a környezetéről, a világról, így számára könnyebb visszaadni mozgáskörzete tárgyainak, lakásának, lakóhelyének konkrét képeit azok megnevezése formájában úgy, hogy a személy a fejmozgással lényegében orientálja magát, és teljes mértékben, azaz 360°-os körben képes meghatározni az őt körülvevő tárgyakat, ami csaknem visszaadja a látás érzetét, és a megfelelő pozicionálás képességét.

A vakon született emberek részt vesznek különböző tanítási folyamatokon, ahol a tapintás, fogás, magyarázat segítségével csak néhány tárgy, szituáció látszólagos képét hordozzák agyukban, így számukra a készülék előnye, hogy a szabad programozhatóság lehetőségét felhasználva úgynevezett „globális képeket” lehet megjeleníteni az illető „szókincsének”, agyában felhalmozódó képkészletének megfelelően.

Kedvezőnek kell tekinteni, hogy képinformáció hanginformációvá történő átalakításának újszerű módon, kisméretű mikroprocesszorban történő elhelyezése miatt a közlekedés folyamán felbukkanó lehetséges akadályokat képileg felismerve, azonosítva, szóban közölve, a fejmozgás irányával is pozícionálva, a készülék sokkal jobban garantálja a biztonságérzetet, mint a már megvalósított csipogó, jelző eszközök és lényegében helyhez kötött képfelismerő kommunikációs eszközök.

így a találmány lehetővé teszi a vak személyek önálló, szabad mozgását még ismeretlen környezetben is.

Előnynek kell tekinteni azt is, hogy a készülék képés szókincse egyfelől gyártáskor fixen beprogramozható, másfelől az illető felhasználó környezetében élő látó személy maga is elvégezheti a testre szabott programozást, így a készülék nyelvfüggetlenné válik, és a világ bármely pontján egyszerűen felhasználható. A méretek és a sajátos beolvasóegység használata miatt pedig akár mozgás közben is egyszerűen programozható, ami az ismert megoldások esetében nem volt megvalósítható.

Természetesen a beolvasóegység csatlakoztatására szolgáló adatközvetítő bemeneten keresztül más módon is betölthető hangos szótár a készülékbe.

Ugyancsak kedvezőnek tekinthető, hogy a készülékben tárolt információ nem a „megszokott”: bmp, jpg stb. képtároló eljárást használja, hanem egyedi, felbontóképessége durva - előnyösen 64x8 bit/kép -, ezért jóval kisebb helyfoglalása miatt a tárolhatóképek mennyiségének felső határa csak a memóriakapacitás kérdése, lehetséges olcsóbb, szerényebb, száz szókincsű vagy drágább, akár ezer kép-szó összefüggést tartalmazó eszközt gyártani.

A durva felbontásból eredően előnyként jelentkezik még, hogy a több különböző, de körvonalában azonosnak „tekinthető” tárgy egy csoportba sorolódik, de nem is cél például a fajtaismeret vagy a gépkocsitípus-is- «r meret, elegendő a felismerő megkülönböztetés is. 4

Előnyként kell említeni még, hogy a készülék súlya f kicsi, energiafogyasztása alacsony, ára szerény, min- « denki számára elérhető, burkolata esővédett, érzékeny- 1 sége félhomályban, sőt sötétben is kielégítő működést biztosít.

Fontos kiemelni azt az előnyös tulajdonságot is, hogy műszakilag olyan felbontóképességet is el lehet <

émi, amellyel betűk, karakterek „hangos felolvasása” is lehetséges, ezzel pedig a készülék újabb felhasználási területen is alkalmazható mind vakok, mind pedig gyengén látók számára.

Ugyancsak az előnyök közé sorolható, hogy a készülék nem kérdésekre válaszolva működik, hanem minden olyan esetben, amikor a fej elmozdítása során a kamera látókörébe valamilyen tárgy kerül, így automatikus navigációt biztosít a vak személy számára. Ugyancsak fontos előny, hogy a kamerának a fejen, szemüvegkeretben történő elhelyezése miatt a vak személy testhelyzetének, pontosabban fejhelyzetének megfelelő sávban kap információt az előtte lévő tárgyakról, ami az akadályoknak a vak személy pozíciójához viszonyított elhelyezkedését már alaphelyzetben is lényegében érzékelhetővé teszi.

A készülék célszerűen szemüvegkeret szárába szerelve (elfogadható esztétikai kivitel mellett) a fej mozgás-látás pszichológiai hatásának megfelelően a „látóirányba” fordított és így rögzített eszköz optikai érzéke- |z lője segítségével valós, fekete-fehérben képet lát. A keletkezett jelsorozatot AD konverzióval mikroprocesszor ’ alakítja át, rögzíti, majd a memóriájából hasonló, már

HU 221 967 Β1 korábban, a programozás folyamán felvett képekhez, átlagos esetben hozzávetőleg száz képhez tartozó jelalak bitképével összehasonlítja azt. Az összehasonlítás eredményének megfelelően a képhez egy, a programozáskor hozzárendelt kifejezést választ ki, és miniatűr hangszórón keresztül közli a kép megnevezését.

A találmányt a továbbiakban példa kapcsán rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az

1. ábra a készülék egy változatának vázlatos képe, a

2. ábra a videojel leképzését mutató kép, a

3. ábrán a működtetőprogram lépéseinek blokkvázlata látható.

Az 1. ábra a készülék lényeges elemeinek vázlatát mutatja. Látható az 1CCD kamera, amely a 2 illesztőmodul közbeiktatásával kapcsolódik a 3 mikroprocesszor 3a analóg bemenetére. A 3 mikroprocesszor a 3a analóg bemenet mellett rendelkezik a 3b külső busszal, a 3c kimenettel és a 3d adatközvetítő bemenettel is. A 3 mikroprocesszor 3b külső busza útján csatlakozik a 4 képmemóriához és az 5 hangmemóriához, míg 3c kimenetén keresztül a 6 erősítő közbeiktatásával a 7 hangszóróhoz van hozzákapcsolva.

A 3 mikroprocesszor 3d adatközvetítő bemenetéhez ideiglenesen csatlakoztatható a 8 beíróegység, amelynek 9 mikrofonja is van. Az 1. ábrán a szaggatott vonal jelzi azt, hogy a 8 beíróegység tetszőleges időpontban leválasztható a 3 mikroprocesszor 3d adatközvetítő bemenetéről, illetőleg arra ismételten rákapcsolható, attól függően, hogy „tanítási” állapotban van-e a 3 mikroprocesszor, vagy üzemállapotban.

Az 1. ábra szerinti eszközkészlet használata során az 1 CCD kamera szolgáltatja a készülék alapjelét, amelyet a 2 illesztőmodul vág, és amplitúdóban illeszt a 3 mikroprocesszor számára. A 3 mikroprocesszor 3a analóg bemenetére kerülő videojelet a feldolgozó program mintavételező szubrutinja hatvannégy darab, egyenként nyolcbites szó formájában - amint azt a 2. ábra is szemlélteti - egy blokként kezelve eltárolja a munkaregiszterében. Ez a durva felbontás adja a készülék azon előnyét, hogy elég sok hasonló tárgyat azonosnak „tekint”. Az eljárás itt két irányban folytatódhat.

Abban az esetben, ha a „tanítás” állapotában vagyunk, azaz a 8 beíróegységet ideiglenesen csatlakoztattuk a 3 mikroprocesszor 3d adatközvetítő bemenetéhez, akkor egy adott blokk tartalmát beírja a 4 képmemóriába, ellátja azt egy sorszámmal, amelyet indexként használ a visszakeresés folyamán. Ezzel egy időben az 5 hangmemóriába beírja a 9 mikrofonról érkező rövid megnevező kifejezést.

Amennyiben az eszközkészlet felismerési, azaz felhasználói állapotban van, tehát a 8 beíróegység nem kapcsolódik a 3 mikroprocesszor 3d adatközvetítő bemenetéhez, akkor a program - amelynek blokkvázlatát a 3. ábra mutatja - a következőképpen működik.

A program 10 indításakor megtörténik az 1 kamera által a 3 mikroprocesszor 3a analóg bemenetére érkező jelek 11 mintavételezése, majd a 11 mintavételezést követően a kapott jeleket a program 12 tárolja. A 12 tárolás után a program a 13 első ciklus során a 14 keresés folyamatában sóiba veszi a 15 képmemória eltárolt blokkjait, összehasonlítva 12 tárolás során a munkaregiszterben ideiglenesen rögzített blokkal. Ebben a 13 első ciklusban a 14 keresés addig tart, amíg a 15 képmemória tartalma elfogy, illetőleg, amíg - azonosság esetén - az adott blokkhoz tartozó index kiválasztása megtörténik.

Amennyiben a 14 keresés során nem található egyezés a 15 képmemória blokkjai és a 11 mintavételezés után 12 tárolt blokk között, akkor megtörténik az „ismeretlen akadály” 21 üzenet küldése, amelyet a 19 erősítés után a 20 hangszóró tesz hallhatóvá.

Ha a 14 keresés eredményeként a 15 képmemória egy blokkja kiválasztható, akkor annak indexe alapján a 17 második ciklusban a 16 hangmemóriából a 18 keresés során a program kiválasztja az indexhez tartozó kifejezést, amely a 19 erősítés után ugyancsak hallhatóvá válik a 20 hangszóróban.

Amennyiben pedig a 18 keresés végén a 16 hangmemóriában nincs az adott indexhez tartozó azonosítható kifejezés, akkor a 19 erősítést követően az „ismeretlen akadály” üzenet hangzik el a 20 hangszóróban.

Itt kell megemlíteni, hogy a biztonságos azonosítás érdekében a képnek egy másodpercig állóképnek kell lennie! A videojel-frekvenciából és a 3 mikroprocesszor típusából, valamint 100 MHz-es órajeléből adódóan egy másodperc alatt körülbelül tíz mérés történik meg, ez elegendő garancia a biztonságos felismeréshez. Ez az érték közel azonos az emberi felismerőképességgel, például fejrázás közbeni képösszemosódással összehasonlítva.

A találmány szerinti megoldás alkalmas vak személyek testfelületére, így szemüveg formájában azok fejére helyezve, a vak személy mozgásának akadály- vagy korlátozásmentes biztosítására, a mozgás során a szemtengely környezetébe eső térrészben feltűnő álló vagy mozgó tárgyak azonosítására, és így a használó személy önálló mozgásának megkönnyítésére, biztonságosabbá tételére.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eszközkészlet vakok tájékozódásának elősegítésére, amely használó személy testfelületéhez hozzákapcsolható hordozóegységre szerelt készüléket tartalmaz, a készülék érzékelőegységgel, valamint az érzékelőegységgel összeköttetésben álló feldolgozóegységgel rendelkezik, az érzékelőegységnek CCD kamerája van, a feldolgozóegység pedig képek tárolására szolgáló képmemóriával, hangok tárolására szolgáló hangmemóriával, valamint akusztikai jelek kibocsátására alkalmas hangszóróval van összekapcsolva, azzal jellemezve, hogy a készülék hordozóegységének a használó személy fejére erősíthető szemüvege van, az éizékelőegység kamerája (1) a szemüvegre van felszerelve, valamint a feldolgozóegység analóg bemenettel (3a), külső busszal (3b) és kimenettel (3c) rendelkező kisméretű mikroprocesszor (3), a mikroprocesszor (3) beíróegység (8) ideiglenes csatlakoztatására szolgáló adatközvetítő bemenettel (3d) van kiegészítve, ahol a beíróegy4

HU 221 967 Bl ségnek (8) szóbeli információk beolvasására szolgáló mikrofonja (9) van, és így a mikrofon (9) az adatközvetítő bemenet (3d) közvetítésével van időlegesen a mikroprocesszorhoz (3) csatlakoztatva.

2. Az 1. igénypont szerinti eszközkészlet, azzal jelle- 5 mezve, hogy a feldolgozóegységnek illesztőmodulja (2) van, és a kamera (1) az illesztőmodulon (2) keresztül a mikroprocesszor (3) analóg bemenetére (3a) van csatlakoztatva, a képmemória (4) és a hangmemória (5) a mikroprocesszor (3) külső buszához (3b) van hozzákapcsolva, a mikroprocesszor (3) kimenete (3c) pedig erősítő (6) közbeiktatásával van a hangszóróval (7) összeköttetésben.

3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti eszközkészlet, azzal jellemezve, hogy a mikroprocesszor (3), továbbá az illesztőmodul (2), a képmemória (4), a hangmemória (5), az erősítő (6) és a hangszóró (7) is a szemüveghez van hozzáerősítve.