JP2001285679A

JP2001285679A - 盲人用画像認識装具

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Publication number: JP2001285679A
Application number: JP2000095451A
Authority: JP
Inventors: Yonezo Sugano; 米藏菅野
Original assignee: MEDIA GRIP KK
Current assignee: MEDIA GRIP KK
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-12
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP3487804B2

Abstract

(57)【要約】【課題】撮影した被写体を電気的な信号に変換して人
間の額の皮膚触覚を刺激して画像を認識させる。【解決手段】画像撮影部１１が被写体を撮影する。そ
して、この画像情報Ｇｉを画像処理部２１が適正な処理
を行い編集画像情報ＥＧｉを生成する。描画信号制御部
２３が編集画像情報ＥＧｉを得て、電気的な信号である
描画信号を生成する。この描画信号を人間の額に装着さ
れた電気刺激部７が受け取り電気刺激素子４７がフィー
ルド走査方式で通電され人間の額の皮膚触覚を電気的に
刺激して画像を認識させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、盲人用画像認識
方法及びその装具に関し、さらに詳細には、画像を人体
の皮膚触覚が感知可能な電気信号に変換する盲人用画像
認識方法及びその装具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に盲人の視覚を補完する方法
として触覚を利用することは既に考えられ、点字や点図
に代表されるように触覚の中の圧覚を利用する技術があ
り利用されている。そして、これらは物理的に平面上に
突起を生成させるため、静的または固定的には厚紙や金
属等に裏から圧力をかけて突起部分を膨らます方法や、
また動的には複数の突起素子を並べ磁力や空力等により
突起素子を突出する方法が実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の盲人
の視覚を補完する方法では、例えば以下のような問題が
あった。すなわち、前述の如く物理的に突起素子を動作
させる方法で動的に画像を表示するには装置が大きくな
るという問題があった。また、突起素子を動作させるさ
せるための電力が大きくなるという問題があった。この
ため、盲人が歩行移動する際に携帯する補助装具として
利用するのは困難であるという問題があった。さらに、
物理的に平面上に突起物を生成させるため、例えばこの
突起物の生成速度等の理由により自然な動きの表現がで
きないという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、盲人に視覚の代わりに触
覚を利用して形状や特性を把握させる点にある。また、
歩行等の移動時にも携帯できる小型で軽量な且つ省電力
設計により長時間使用可能な盲人用画像認識装具を提供
する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述のごとき
問題に鑑みてなされたもので、被写体を撮影して電子画
像を得る画像撮影部と、この画像撮影部で得られた前記
電子画像に基づいて画像情報を生成する画像処理部と、
前記画像処理部で生成された前記画像情報から装着者に
認識させるべき画像を電気的に描画するための描画信号
を生成する描画信号制御部と、前記装着者の皮膚に接す
るべく装着され、前記描画信号に基づいて前記装着者の
皮膚触覚に電気的刺激を与えることにより、その電気的
刺激の集約で前記装着者に画像を認識させる電気刺激部
とを備えることを特徴とする盲人用画像認識装具であ
る。これにより、装着者は、被写体を電気的な刺激とし
て認識できるようになる。

【０００６】また、前記画像処理部および前記描画信号
制御部は携帯可能なコントロール部本体に備えられ、前
記画像撮影部は前記装着者の頭部顔面に装着されるとと
もに前記コントロール部本体に接続され、前記電気刺激
部は前記装着者の額に装着されるとともに前記コントロ
ール部本体に接続されていてもよい。これにより、盲人
用画像認識装具としての携帯性が向上し、また、装着者
の視点の位置から被写体を撮影することができる。

【０００７】前記画像処理部は、前記画像撮影部により
撮影された画像の輪郭を強調する補正を行う輪郭強調抽
出回路を備えていてもよい。これにより、装着者は、適
正な画像を認識することができる。

【０００８】また、前記画像処理部は、前記画像撮影部
により撮影された画像情報を解析して被写体中の、所定
の色を前記装着者に識別可能に認識させるため、前記所
定の色を抽出する特定色抽出回路を備えていてもよい。
これにより、装着者は、例えば交差点の信号を認識する
ことができる。なお、前記所定の色とは、例えば、赤、
青、黄色等である。

【０００９】上記盲人用画像認識装具は、被写体を撮影
するための十分な光量が得られない場合に赤外線を照射
して反射する光線を前記画像撮影部で撮影させるため、
前記赤外線を照射する赤外線照射部を備えていてもよ
い。これにより、装着者は、暗い場所でも被写体を認識
できる。

【００１０】前記描画信号制御部は、前記装着者の皮膚
触覚が画像の特徴を認識できるように前記電気的刺激の
電気的な強弱を制御する刺激強度制御回路を備えていて
もよい。さらに、前記装着者の皮膚の湿感の多少により
前記刺激強度制御回路に電気刺激の強弱を制御させるた
め、前記装着者の湿感を検出する湿感センサ部を備えて
いてもよい。これにより、装着者は、例えば汗をかいて
も適正な電気的な刺激を認識できる。

【００１１】前記電気刺激部は、前記描画信号制御部で
生成された描画信号に基づいて、前記装着者の皮膚触覚
を感電特性により刺激するための電気刺激素子群がマト
リックス上に配置され、前記電気刺激素子群をＸ軸フィ
ールド単位に走査して通電するフィールド走査回路を備
えていてもよい。これにより、複数素子間の誤通電発生
を回避して適正な描画刺激を確保することができる。

【００１２】前記画像撮影部と、前記赤外線照射部と、
及び前記湿感センサ部とは、前記装着者の頭部顔面に装
着されるべき一体型ゴーグルに組み込まれていてもよ
い。これにより、装着者の目の位置と同じような視点を
得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して説明する。図１は本実施に係る盲人用画像認識装
具１の外観の概略を示す概略図である。図２は、盲人用
画像認識装具１の内部の概略の構成を示す概略図であ
る。図３は、電気刺激部７を説明する説明図である。図
４は、電気刺激部７を説明する説明図である。図５は、
電気刺激部７を説明する説明図である。なお、以下の説
明において、電気刺激部７、画像撮影部１１、赤外線照
射部１３、画像処理部２１、描画信号制御部２３、電源
供給部２５、シャッタ速度調節回路２７、画像ブレ補正
回路２９、輪郭強調抽出回路３１、特定色抽出回路３
３、描画信号生成回路３５、刺激強度制御回路３７、音
声合成出力部３９、湿感センサ部４１、フィールド走査
回路４３は、装置、回路、ソフトウェア等のいずれによ
っても実現されるものである。また、触覚には装着者の
皮膚触覚（痛覚、温覚、冷覚、圧覚を含む）から本例で
は以下痛覚を例として説明する。画像とは動画、静止
画、文字、数字等を含むものである。

【００１４】初めに、図１を参照して、この盲人用画像
認識装具１の外観を説明する。この盲人用画像認識装具
１の外観はコントロール部本体３に接続ケーブル５を介
して電気刺激部７が接続されている。そして、この電気
刺激部７は一体型ゴーグル９に取り付けられて、例えば
装着者の額に固定されるものである。この一体型ゴーグ
ル９には、画像撮影部１１と、被写体の光量が十分得ら
れない時に、赤外線を照射して反射する光線を画像撮影
部１１で撮影させるための赤外線照射部１３とが組込ま
れている。前記画像撮影部１１は、例えばＣＣＤ（Ｃｈ
ａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ：電化結合素
子）部品またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ
ＭＯＳ：相補型金属酸化膜半導体）部品等で構成され
る小型電子カメラからなるものである。また、前記画像
撮影部１１は装着者の目の位置に近い場所に設置される
ため装着者の目の位置と同じような視点を得ることが容
易にできるようになる。前記コントロール部本体３の外
観には、さらに、電源のオン、オフや電気刺激の強弱を
調整する電源スイッチ付強度調節ダイヤル１５と、例え
ばトレーニング用の画像を入力させるための外部入力端
子１７と、どういう画像が描画されているかを出力させ
るための外部出力端子１９とが備えられている。これら
外部入力端子１７を備えることにより、例えば丸、四
角、三角等の形状を画像として入力して画像を痛覚刺激
の集約により認識させるためのトレーニング等を盲人に
対して行うことができる。

【００１５】次に、図２を参照して前記コントロール部
本体３の内部の概略の構成を説明する。このコントロー
ル部本体３の内部は、画像処理部２１と、描画信号制御
部２３と、小型で軽量な電源供給部２５とを備えてい
る。

【００１６】前記画像処理部２１は、撮影された画像の
ブレを補正する画像ブレ補正回路２９と、撮影された被
写体の輪郭を強調するために輪郭を抽出する輪郭強調抽
出回路３１と、例えば赤色、青色、黄色等の特定の色を
抽出する特定色抽出回路３３とを備えている。また、こ
の画像処理部２１には、前記赤外線照射部１３と、前記
外部入力端子１７とがケーブル等により接続されてい
る。

【００１７】前記描画信号制御部２３は、画像データを
電気的信号に変換する描画信号生成回路３５と、電気的
な強弱を制御する刺激強度制御回路３７とを備えてい
る。また、この描画信号制御部２３には、どういう画像
を描画しているかを出力してモニター等を行うための外
部出力端子１９と、音声合成出力部３９と、電気的強弱
を調整するため装着者の皮膚の湿量を検出する湿感セン
サ部４１とがケーブル等により接続されている。なお、
前記湿感センサ部４１は一体型ゴーグル９に組み込まれ
ている。

【００１８】一方、前記画像撮影部１１は、被写体を撮
影するシャッタ時間を制御するシャッタ速度調節回路２
７を備えている。

【００１９】また、前記電気刺激部７は、電気信号の走
査を制御するフィールド走査回路４３を備えている。こ
こで、フィールド走査回路４３に制御される電気刺激部
７の概略の構成を図３、図４、及び図５を参照して説明
する。なお、本例においてフィールド走査とは、例えば
電気刺激素子をマトリックス状に並べてＸ軸フィールド
単位に走査して通電させる方法である。また、本例では
以下で説明するように、ある走査線を構成する電気刺激
素子４７を一方向から他方向に連続に１時点で１素子し
か通電させないものである。これにより、複数素子間の
誤通電発生を回避して適正な描画刺激を確保することが
できる。なお、本実施形態においては、一般に知られた
インターレース走査、プログレッシブ走査、あるいは、
その他の走査方法を適用することができる。

【００２０】図３を参照するに、前記電気刺激部７は装
着者の額に電気的刺激を効果的に与えるため、ゴムや布
またはプラスチック等の材質に粘着性と絶縁性とを備え
た物質を施す粘着絶縁処理を行い皮膚表面に密着させる
ことができる電気素子保持板４５を備えている。これに
より、装着者の例えば頭部に密着させるように固定する
ことができる。この電気素子保持板４５には皮膚触覚を
感電特性により電気的に刺激する正負一対の導子電極か
らなる電気刺激素子４７がマトリックス状に配列されて
いる。

【００２１】本例では、電気刺激素子４７が例えば縦８
０個、横２４０個並べてあり合計１９２００個の前記電
気刺激素子４７が並べられ電気表示板の如く構成されて
いる（電気刺激素子群という）。個々の電気刺激素子４
７は図示しない正負の導子電極を例えば０．２ｍｍ乃至
０．４ｍｍ間隔で並べ、その間に低電圧（例えば７Ｖ）
の微弱電流（例えば２０ｍＡ）を極短時間断続信号（パ
ルス信号）として流すことによって、導子電極に触れる
皮膚触覚（例えば装着者の触覚のうち痛覚）に電気的刺
激を与える構成になっている。そして、この電気刺激素
子４７は上述の如くマトリックス状に配列して描画信号
に合わせ通電するが、同時に複数の電気刺激素子４７が
通電すると密着した皮膚表面５１の導電性により電気刺
激素子４７間の誤通電状況が発生するため、各電気刺激
素子４７への通電はフィールド走査方式を採用して１時
点で１電気刺激素子しか通電させない構成になってい
る。

【００２２】また、図４に示すように、拡大部４９のマ
トリックス状内を矢印の方向にＸ軸フィールド走査して
順次電気的刺激の線画を上下に並べられるようになって
いる。そして、図５に示すように例えば装着者の額の皮
膚５１の触覚に電気的な刺激を与えて画像を認識させる
ようになっている。

【００２３】上述のように構成された盲人用画像認識装
具１の動作を説明する。この盲人用画像認識装具１は、
例えば装着者が装着して歩行等を行う。本例では電気刺
激部７を装着者額の皮膚表面５１に固定する。この電気
刺激部７は接続ケーブル５によりコントロール部本体３
に接続されて制御されるものである。すなわち、装着者
が電源スイッチ付強度調節ダイヤル１５により電源をい
れて歩行を開始する。これにより、装着者頭部顔面のゴ
ーグルに組込まれた画像撮影部１１が装着者の目の方向
の被写体を撮影する。この撮影はシャッタ速度調節回路
２７がシャッタ速度を調節して最適画像を得ることがで
きるようになっている。

【００２４】続いて、画像撮影部１１で撮影して生成し
た電子画像の画像情報Ｇｉが画像処理部２１に送られ
て、この画像処理部２１が画像情報Ｇｉに適正な処理を
行う。すなわち、この画像処理部２１に備えられた画像
ブレ補正回路２９が例えばブレにより画像の輪郭の曖昧
な箇所等を補正する処理を行う。これにより、被写体を
撮影する際に画像がブレてもこの画像のブレを修正する
ことができる。この補正された画像情報Ｇｉを画像処理
部２１に備えられた輪郭強調抽出回路３１が画像情報Ｇ
ｉの輪郭をディジタル処理して抽出をする。また、この
輪郭強調抽出回路３１は抽出した輪郭を装着者が認識し
易いように強調するようになっている。

【００２５】さらに、前記画像処理部２１は、この画像
処理部２１に備えられた特定色抽出回路３３により画像
情報Ｇｉを解析して特定色（赤、青、黄等）の画像情報
Ｇｉを抽出する。なお、この画像処理部２１には、赤外
線照射部１３が接続されている。この赤外線照射部１３
は、上述のように被写体の光量が十分に得られないとき
に、赤外線を照射して反射する光線を例えば小型電子カ
メラ等で撮影させるようになっている。これにより、装
着者は、例えば暗い状態でも画像を認識することができ
るようになる。

【００２６】続いて上述の画像処理部２１の処理で生成
され編集された編集画像情報ＥＧｉを描画信号制御部２
３が受け取る。その後、この描画信号制御部２３に備え
られた描画信号生成回路３５がこの編集画像情報ＥＧｉ
から電気刺激部７で装着者の皮膚の触覚を刺激するため
の基になる信号を生成する。さらに、この描画信号制御
部２３に備えられた刺激強度制御回路３７により電気的
刺激の強度を制御することができるようになっている。
これにより、上述の例えば特定色を識別できる信号に変
換できるようになる。

【００２７】また描画信号制御部２３に接続された音声
合成出力部３９より特定の描画信号を音声信号に変換し
て出力するようになっている。これにより、特定色に対
しては音声で装着者に知らせることができる。例えば交
通信号機の色を音声で装着者に伝えることができるため
安全性を担保できる。

【００２８】さらに、この描画信号制御部２３に接続さ
れた湿感センサ部４１が皮膚の湿気を検出してこの湿気
の量に応じた電気的信号の強度を制御することができる
ようになっている。これにより、例えば装着者が汗をか
いたときは電気的な刺激を弱めるため適正な電気的刺激
を得ることができる。

【００２９】上述の各処理で生成された描画信号を電気
刺激部７が受け取る。そして、この電気刺激部７は、皮
膚触覚を感電特性により電気的に刺激する正負一対の導
子電極からなる電気刺激素子４７を構成要素とし、複数
の電気刺激素子４７をマトリックス状に配列してＸ軸フ
ィールド単位に走査した線画を並べて１枚の画像にする
フィールド走査回路４３により、例えば１／２０秒乃至
１／３０秒で１枚（１コマまたは１画面）の画像を電気
的刺激として電気刺激部７が装着者の皮膚触覚を刺激す
る。これにより、例えば、装着者の額（頭部）等の皮膚
触覚に対して微弱電流による複数の電気的刺激発生素子
を使って刺激を与え、その刺激位置の集約から動画像を
認識することができるようになる。

【００３０】上述の如く装着者は被写体を、例えば電気
的な信号で皮膚の触覚が認識することができるようにな
り歩行等を適正に行うことができるようになる。なお、
この発明は、上述の実施の形態に限定されることなく、
適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得
るものである。本例では電気刺激を装着者の額の皮膚触
覚で感知する構成になっているが、例えば顔部、手の平
や甲、指先等の箇所の皮膚触覚でも良いことは勿論であ
る。

【００３１】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、例えば、電
気刺激を装着者の皮膚触覚に与えることにより、凹凸表
示する機械的構造が不要となり、画像表示板を小型で軽
量な省電力型にすることができ、盲人用の画像認識用の
補助装具としての携帯性を格段に向上させることができ
るという効果がある。また、描画速度が物理的な動きに
比べて早いため自然な動きの動画像を認識させるための
電気的刺激として表現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】盲人用画像認識装具の外観の概略を示す概略図
である。

【図２】盲人用画像認識装具の内部の概略の構成を示す
概略図である。

【図３】電気刺激部を説明する説明図である。

【図４】電気刺激部を説明する説明図である。

【図５】電気刺激部を説明する説明図である。

【符号の説明】

１盲人画像認識装具３コントロール部本体５接続ケーブル７電気刺激部９一体型ゴーグル１１画像撮影部１３赤外線照射部１５電源スイッチ付強度調節ダイヤル１７外部入力端子１９外部出力端子２１画像処理部２３描画信号制御部２５電源供給部２７シャッタ速度調節回路２９画像ブレ補正回路３１輪郭強調抽出回路３３特定色抽出回路３５描画信号生成回路３７刺激強度制御回路３９音声合成出力部４１湿感センサ部４３フィールド走査回路４５粘着絶縁素子保持板４７電気刺激素子４９拡大部５１皮膚表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体を撮影して電子画像を得る画像撮
影部と、この画像撮影部で得られた前記電子画像に基づ
いて画像情報を生成する画像処理部と、前記画像処理部
で生成された前記画像情報から装着者に認識させるべき
画像を電気的に描画するための描画信号を生成する描画
信号制御部と、前記装着者の皮膚に接するべく装着さ
れ、前記描画信号に基づいて前記装着者の皮膚触覚に電
気的刺激を与えることにより、その電気的刺激の集約で
前記装着者に画像を認識させる電気刺激部とを備えるこ
とを特徴とする盲人用画像認識装具。
【請求項２】前記画像処理部および前記描画信号制御
部は携帯可能なコントロール部本体に備えられ、前記画
像撮影部は前記装着者の頭部顔面に装着されるとともに
前記コントロール部本体に接続され、前記電気刺激部は
前記装着者の額に装着されるとともに前記コントロール
部本体に接続されることを特徴とする請求項１に記載の
盲人用画像認識装具。
【請求項３】前記画像処理部は、前記画像撮影部によ
り撮影された画像の輪郭を強調する補正を行う輪郭強調
抽出回路を備えることを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の盲人用画像認識装具。
【請求項４】前記画像処理部は、前記画像撮影部によ
り撮影された画像情報を解析して被写体中の、所定の色
を前記装着者に識別可能に認識させるため、前記所定の
色を抽出する特定色抽出回路を備えることを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の盲人用画像
認識装具。
【請求項５】上記盲人用画像認識装具は、被写体を撮
影するための十分な光量が得られない場合に赤外線を照
射して反射する光線を前記画像撮影部で撮影させるた
め、前記赤外線を照射する赤外線照射部を備えているこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記
載の盲人用画像認識装具。
【請求項６】前記描画信号制御部は、前記装着者の皮
膚触覚が画像の特徴を認識できるように前記電気的刺激
の電気的な強弱を制御する刺激強度制御回路を備え、さ
らに前記装着者の皮膚の湿感の多少により前記刺激強度
制御回路に電気刺激の強弱を制御させるため、前記装着
者の湿感を検出する湿感センサ部を備えることを特徴と
する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の盲人用
画像認識装具。
【請求項７】前記電気刺激部は、前記描画信号制御部
で生成された描画信号に基づいて、前記装着者の皮膚触
覚を感電特性により刺激するための電気刺激素子群がマ
トリックス上に配置され、前記電気刺激素子群をＸ軸フ
ィールド単位に走査して通電するフィールド走査回路を
備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれ
か１項記載の盲人用画像認識装具。
【請求項８】前記画像撮影部と、前記赤外線照射部
と、及び前記湿感センサ部とは、前記装着者の頭部顔面
に装着されるべき一体型ゴーグルに組み込まれているこ
とを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の盲人用画
像認識装具。