TWI392485B - 一種具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置及系統 - Google Patents

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Description

一種具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置及系統
本發明係為一種具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置及系統，特別是指一種將影像訊號的黑白與彩色成份分別處理的一種具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置及系統。
在視覺障礙的定義中，係為針對視力和視野做常規的界定。視障的視力在校正後在0.3以下。法定的盲(legally blindness)則對於在矯正後仍低於20/200的視力或小於20度之視野。通常一個人即便是被定義為盲者，仍可能具有些微的明暗分辨的能力。而弱視(LOW vision)即是用於對具不完整視力功能但比全盲好的視力狀況之名詞，根據專家定義"弱視"是有相當程度的視覺障礙發生，但同時也具有相當的可用殘餘視力。因為每個人如何使用視覺輔具以增進其殘餘視力的使用效能，與其視障的狀況有極大的關係，例如發生年齡：不同年齡發生的視障，會造成對於學習能力、思考模式等具體與抽象之物件、技巧、觀念等之差異。疾病所造成之視野病變：如因黃斑部退化(macular degeneration)所引起的中央視野喪失將影響其閱讀能力；而因色素性視網膜炎(retinitis pigmentosa)所引起的週邊視野喪失與其運動能力有所影響。
目前對於弱視視障所發展的輔助系統，主要的功能是放大字體或圖像，並且主要是靜態使用，如擴視機(CCTV)、放大鏡、望遠鏡、電腦用的放大軟體等。但是字體或圖像放大後，視野就相對縮小，而對於彩色圖像而言，亦無任何的輝度對比的增益。因此目前的弱視輔具僅能適合於室內靜態使用，並無法幫助弱視者增加室內及室外的行動能力。
因此如何提升弱視者的視覺分辨能力，乃為目前業界亟思解決的問題。
所以本發明的主要目的即在於提供一種將影像訊號的黑白與彩色成份分別處理，以讓弱視者的視覺分辨力能夠大幅提升的一種立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置。當弱視者配戴本發明裝置後，即可能提升其視覺的分辨力。由於此輔具為頭盔式的佩戴，能有效地增加使用者之室內或室外的行動能力。
本發明的次要目的即在於提供一種可供類比式或數位式的影像擷取器都可以使用的一種具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置。
為達上述目的，本發明所揭露之一種具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，係可分為類比訊號式或數位訊號式二種。
其中該類比訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，至少包括：一類比影像擷取器，擷取類比影像訊號之視訊資料；一視訊解碼器，接收影像擷取器所擷取之類比影像訊號，並將該類比影像訊號從視訊中抽取出來；一ITU-R.656解碼器，接收視訊解碼器所抽取出來的類比影像訊號，並將該類比影像訊號轉換為數位影像訊號；一解交錯器，接收ITU-R656解碼器所轉換之數位影像訊號，並將該數位影像訊號做解交錯的動作，使該數位影像訊號會按次序出現；一無線通訊器，係用與無線上網，以呈現網路資訊的數位訊號；一影像處理器，接收無線通訊器所呈現的網路資訊之數位像訊號以及解交錯器解交錯過後之數位影像訊號，並將該接收的數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號，再將該數位影像訊號做雙向輸出；二YCbCr轉RGB轉換器，同時接收影像處理器雙向輸出之二數位影像訊號，並將該二數位影像訊號之YCbCr訊號轉成RGB訊號；二色彩增強器，同時接收二YCbCr轉RGB轉換器轉換後之RGB數位影像訊號，並將該數位影像訊號做色彩對比的增強；二數位類比轉換器，同時接收二色彩增強器之二色彩對比增強後的數位影像訊號，並依照顯示器所需的訊號來做數位或類比的切換；一頭戴式顯示器，同時接收二數位類比轉換器轉換後之二影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現出來；一訊號電壓控制器，係與視訊解碼器雙向電性連接，係為用於提供電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)以及偵測電壓值，當電壓值為低電壓時即發出警訊訊號至頭戴式顯示器以及電路系統。
其中該數位訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，至少包括：一數位影像擷取器，擷取數位影像訊號之視訊資料；一RGB轉YCbCr轉換器，接收影像擷取器所擷取之數位影像訊號，並將該數位影像訊號之RGB訊號成YCbCr訊號；一無線通訊器，係用與無線上網，以呈現網路資訊的數位訊號；一影像處理器，接收無線通訊器所呈現的網路資訊之數位訊號以及RGB轉YCbCr轉換器之YCbCr數位影像訊號，並將該接收的數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號，再將該數位影像訊號做雙向輸出；二YCbCr轉RGB轉換器，同時接收影像處理器雙向輸出之二數位影像訊號，並將該二數位影像訊號之YCbCr訊號轉成RGB訊號；二色彩增強器，同時接收二YCbCr轉RGB轉換器轉換後之RGB數位影像訊號，並將該數位影像訊號做色彩對比的增強；二數位類比轉換器，同時接收二色彩增強器之二色彩對比增強後的數位影像訊號，並依照顯示器所需的訊號來做數位或類比的切換；一頭戴式顯示器，同時接收二數位類比轉換器轉換後之二影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現出來；一訊號電壓控制器，係與RGB轉YCbCr轉換器雙向電性連接，係為用於提供電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)以及偵測電壓值，當電壓值為低電壓時即發出警訊訊號至頭戴式顯示器以及電路系統。
為達上述目的，本發明所揭露之一種具立體視覺之頭盔式弱視輔具系統，係為利用將影像訊號的黑白與彩色成份分別處理的一種立體視覺之頭盔式弱視輔具系統。
有關本發明之詳細特徵與方法，茲配合圖示在實施方式中詳細說明如下。
請參閱圖一所示，係為本發明類比訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置之電路示意圖。類比訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置1，至少包括：一類比影像擷取器11，擷取類比影像訊號之視訊資料；一視訊解碼器12，接收影像擷取器11所擷取之類比影像訊號，並將該類比影像訊號從視訊中抽取出來；一ITU-R.656解碼器13，接收視訊解碼器12所抽取出來的類比影像訊號，並將該類比影像訊號轉換為數位影像訊號；一解交錯器14，接收ITU-R656解碼器13所轉換之數位影像訊號，並將該數位影像訊號做解交錯的動作，使該數位影像訊號會按次序出現；一無線通訊器15，係用於無線上網，以呈現網路資訊的數位訊號(包含影像)；一影像處理器16，接收無線通訊器15所呈現的網路資訊之數位訊號以及解交錯14器解交錯過後之數位影像訊號，並將該接收的數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號，再將該數位影像訊號做雙向輸出；二YCbCr轉RGB轉換器17，同時接收影像處理器16雙向輸出之二數位影像訊號，並將該二數位影像訊號之YCbCr訊號轉成RGB訊號；二色彩增強器18，同時接收二YCbCr轉RGB轉換器17轉換後之RGB數位影像訊號，並將該數位影像訊號做色彩對比的增強；二數位類比轉換器19，同時接收二色彩增強器18之二色彩對比增強後的數位影像訊號，並依照顯示器所需的訊號來做數位或類比的切換；一頭戴式顯示器20，同時接收二數位類比轉換器19轉換後之二影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現出來；一訊號電壓控制器21，係與視訊解碼器12雙向電性連接，係為用於提供電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)以及偵測電壓值，當電壓值為低電壓時即發出警訊訊號至頭戴式顯示器20以及電路系統。
其中上述的影像處理器16，至少包括：一濾波器161，將數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號；一位移器162，將增強型數位影像訊號做左平移與左旋轉以及右平移與右旋轉，並將該數位影像訊號做雙向輸出。
其中上述的二色彩增強器17所使用的色彩飽和度強化計算公式為：
1.取得平均值當作亮度Y
2.計算最大可放大的倍率，選擇三色中最小的放大倍率
3.調整係數，介於0~1間
CQ =(0~1)
4.RGB轉換公式
Rnew =(1+CQ *Mul )*(R -Y )+Y
Gnew =(1+CQ *Mul )*(G -Y )+Y
Bnew =(1+CQ *Mul )*(B -Y )+Y
其中上述的頭戴式顯示器20，至少包括：二微顯示器201，同時接收各自從數位類比轉換器轉換後之影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現到該二微顯示器201中。
其中上述的訊號電壓控制器21，至少包括：一電壓偵測器211，用以偵測相關電壓值，並產生參考電壓值，並做電壓值的分析比較；一雙向串列通訊控制器212，用於提供電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)；一低電壓警訊器213，當接收到電壓偵測器211所傳來的訊號為低電壓時，即發出警訊訊號到頭戴式顯示器20以及電路系統。
請參閱圖二所示，係為本發明數位訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置之電路示意圖。數位訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置3，至少包括：一數位影像擷取器31，擷取數位影像訊號之視訊資料；一RGB轉YCbCr轉換器32，接收影像擷取器31所擷取之數位影像訊號，並將該數位影像訊號之RGB訊號成YCbCr訊號；一無線通訊器33，係用與無線上網，以呈現網路資訊的數位訊號；一影像處理器34，接收無線通訊器33所呈現的網路資訊之數位訊號以及RGB轉YCbCr轉換器32之YCbCr數位影像訊號，並將該接收的數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號，再將該數位影像訊號做雙向輸出；二YCbCr轉RGB轉換器35，同時接收影像處理器34雙向輸出之二數位影像訊號，並將該二數位影像訊號之YCbCr訊號轉成RGB訊號；二色彩增強器36，同時接收二YCbCr轉RGB轉換器35轉換後之RGB數位影像訊號，並將該數位影像訊號做色彩對比的增強；二數位類比轉換器37，同時接收二色彩增強器36之二色彩對比增強後的數位影像訊號，並依照顯示器所需的訊號來做數位或類比的切換；一頭戴式顯示器38，同時接收二數位類比轉換器37轉換後之二影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現出來；一訊號電壓控制器39，係與RGB轉YCbCr轉換器32雙向電性連接，用以偵測電壓值，若電壓值為低電壓時即發出警訊訊號至頭戴式顯示器38以及電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)。
其中上述的影像處理器34，至少包括：一濾波器341，將數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號；一位移器342，將增強型數位影像訊號做左平移與左旋轉以及右平移與右旋轉，並將該數位影像訊號做雙向輸出。
其中上述的二色彩增強器36所使用的色彩飽和度強化計算公式為：
1.取得平均值當作亮度Y
2.計算最大可放大的倍率，選擇三色中最小的放大倍率
3.調整係數，介於0~1間
CQ =(0~1)
4. RGB轉換公式
Rnew =(1+CQ *Mul )*(R -Y )+Y
Gnew =(1+CQ *Mul )*(G -Y )+Y
Bnew =(1+CQ *Mul )*(B -Y )+Y
其中上述的頭戴式顯示器38，至少包括：二微顯示器381，同時接收各自從數位類比轉換器37轉換後之二影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現到該二微顯示器381中。
其中上述的訊號電壓控制器39，至少包括：一電壓偵測器391，用以偵測相關電壓值，並產生參考電壓值，並做電壓值的分析比較；一雙向串列通訊控制器392，用於提供電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)；一低電壓警訊器393，當接收到電壓偵測器391所傳來的訊號為低電壓時，即發出警訊訊號到頭戴式顯示器38以及電路系統。
請參閱圖三所示，係為本發明之濾波器電路示意圖。本發明類比訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置1與數位訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置3，其濾波器4都係為處理黑白訊號部份，而該濾波器4至少包括：一第一低通濾波器41，將原先數位影像訊號平行通過第一截止頻率，讓數位影像訊號高於第一截止頻率的部分做濾除；一第二低通濾波器42，將原先數位影像訊號平行通過第二截止頻率，讓數位影像訊號高於第二截止頻率的部分做濾除；一非線性控制器43，將通過第一低通濾波器41的數位影像訊號之像素灰階值做非線性壓縮，以產生一影像圖框；一增益調整器44，調整通過第一低通濾波器41的數位影像訊號減掉通過第二低通濾波器42的數位影像訊號後之灰階值所乘的數值後，以產生一影像圖框，該影像圖框會與非線性控制器43所產生的影像圖框以及通過第二低通濾波器42的數位影像訊號減掉原先數位影像訊號所產生的一影像圖框做最後的相加，使其成為增強型影像。
另外，圖三中的的符號Σ表示為兩個圖框資料的相加(在輸入端為+)或相減(在輸入端為-)；X表示以Gain的值乘上圖框每一像素的灰階值。
本發明前述之最佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．類比訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置
11．．．類比影像擷取器
12．．．視訊解碼器
13．．．ITU-R.656解碼器
14．．．解交錯器
15．．．無線通訊器
16．．．影像處理器
161．．．濾波器
162．．．位移器
17．．．YCbCr轉RGB轉換器
1．．．8色彩增強器
19．．．數位類比轉換器
20．．．頭戴式顯示器
201．．．微顯示器
21．．．訊號電壓控制器
211．．．電壓偵測器
212．．．雙向串列通訊控制器
213．．．低電壓警訊器
3．．．數位訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置
31．．．數位影像擷取器
32．．．RGB轉YCbCr轉換器
33．．．無線通訊器
34．．．影像處理
341．．．濾波器
342．．．位移器
35．．．YCbCr轉RGB轉換器
36．．．色彩增強器
37．．．數位類比轉換器
38．．．頭戴式顯示器
381．．．微顯示器
39．．．訊號電壓控制器
391．．．電壓偵測器
392．．．雙向串列通訊控制器
393．．．低電壓警訊器
4．．．濾波器
41．．．第一低通濾波器
42．．．第二低通濾波器
43．．．非線性控制器
44．．．增益調整器
圖一為本發明之類比訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置之電路示意圖。
圖二為本發明之數位訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置之電路示意圖。
圖三為本發明之濾波器電路示意圖。
1．．．類比訊號式的立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置
11．．．類比影像擷取器
12．．．視訊解碼器
13．．．ITU-R.656解碼器
14．．．解交錯器
15．．．無線通訊器
16．．．影像處理器
161．．．濾波器
162．．．位移器
17．．．YCbCr轉RGB轉換器
18．．．色彩增強器
19．．．數位類比轉換器
20．．．頭戴式顯示器
201．．．微顯示器
21．．．訊號電壓控制器
211．．．電壓偵測器
212．．．雙向串列通訊控制器
213．．．低電壓警訊器

Claims (10)

  1. 一種具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，至少包括：一類比影像擷取器，擷取類比影像訊號之視訊資料；一視訊解碼器，接收影像擷取器所擷取之類比影像訊號，並將該類比影像訊號從視訊中抽取出來；一ITU-R.656解碼器，接收視訊解碼器所抽取出來的類比影像訊號，並將該類比影像訊號轉換為數位影像訊號；一解交錯器，接收ITU-R656解碼器所轉換之數位影像訊號，並將該數位影像訊號做解交錯的動作，使該數位影像訊號會按次序出現；一無線通訊器，係用與無線上網，以呈現網路資訊的數位訊號；一影像處理器，接收無線通訊器所呈現的網路資訊之數位訊號以及解交錯器解交錯過後之數位影像訊號，並將該接收的數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號，再將該數位影像訊號做雙向輸出；二YCbCr轉RGB轉換器，同時接收影像處理器雙向輸出之二數位影像訊號，並將該二數位影像訊號之YCbCr訊號轉成RGB訊號；二色彩增強器，同時接收二YCbCr轉RGB轉換器轉換後之RGB數位影像訊號，並將該數位影像訊號做色彩對比的增強；二數位類比轉換器，同時接收二色彩增強器之二色彩對比增強後的數位影像訊號，並依照顯示器所需的訊號來做數位或類比的切換；一頭戴式顯示器，同時接收二數位類比轉換器轉換後之二影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現出來；一訊號電壓控制器，係與視訊解碼器雙向電性連接，係為用於提供電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)以及偵測電壓值，當電壓值為低電壓時即發出警訊訊號至頭戴式顯示器以及電路系統。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，其中該影像處理器，至少包括：一濾波器，將數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號；一位移器，將增強型數位影像訊號做左平移與左旋轉以及右平移與右旋轉，並將該數位影像訊號做雙向輸出。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，其中該濾波器，至少包括：一第一低通濾波器，將原先數位影像訊號平行通過第一截止頻率，讓數位影像訊號高於第一截止頻率的部分做濾除；一第二低通濾波器，將原先數位影像訊號平行通過第二截止頻率，讓數位影像訊號高於第二截止頻率的部分做濾除；一非線性控制器，將通過第一低通濾波器的數位影像訊號之像素灰階值做非線性壓縮，以產生一影像圖框；一增益調整器，調整通過第一低通濾波器的數位影像訊號減掉通過第二低通濾波器的數位影像訊號後之灰階值所乘的數值後，以產生一影像圖框，該影像圖框會與非線性控制器所產生的影像圖框以及通過第二低通濾波器的數位影像訊號減掉原先數位影像訊號所產生的一影像圖框做最後的相加，使其成為增強型影像。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，其中該頭戴式顯示器，至少包括：二微顯示器，同時接收各自從數位類比轉換器轉換後之影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現到該二微顯示器中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，其中該訊號電壓控制器，至少包括：一電壓偵測器，用以偵測相關電壓值，並產生參考電壓值，並做電壓值的分析比較；一雙向串列通訊控制器，用於提供電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)；一低電壓警訊器，當接收到電壓偵測器所傳來的訊號為低電壓時，即發出警訊訊號到頭戴式顯示器。
  6. 一種具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，至少包括：一數位影像擷取器，擷取數位影像訊號之視訊資料；一RGB轉YCbCr轉換器，接收影像擷取器所擷取之數位影像訊號，並將該數位影像訊號之RGB訊號成YCbCr訊號；一無線通訊器，係用與無線上網，以呈現網路資訊的數位訊號；一影像處理器，接收無線通訊器所呈現的網路資訊之數位訊號以及RGB轉YCbCr轉換器之YCbCr數位影像訊號，並將該接收的數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號，再將該數位影像訊號做雙向輸出；二YCbCr轉RGB轉換器，同時接收影像處理器雙向輸出之二數位影像訊號，並將該二數位影像訊號之YCbCr訊號轉成RGB訊號；二色彩增強器，同時接收二YCbCr轉RGB轉換器轉換後之RGB數位影像訊號，並將該數位影像訊號做色彩對比的增強；二數位類比轉換器，同時接收二色彩增強器之二色彩對比增強後的數位影像訊號，並依照顯示器所需的訊號來做數位或類比的切換；一頭戴式顯示器，同時接收二數位類比轉換器轉換後之二影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現出來；一訊號電壓控制器，係與RGB轉YCbCr轉換器雙向電性連接，係為用於提供電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)以及偵測電壓值，當電壓值為低電壓時即發出警訊訊號至頭戴式顯示器以及電路系統。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，其中該影像處理器，至少包括：一濾波器，將數位影像訊號做濾波，使其成為增強型數位影像訊號；一位移器，將增強型數位影像訊號做左平移與左旋轉以及右平移與右旋轉，並將該數位影像訊號做雙向輸出。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具立體視覺之頭盔式弱視輔具裝置，其中該濾波器，至少包括：一第一低通濾波器，將原先數位影像訊號平行通過第一截止頻率，讓數位影像訊號高於第一截止頻率的部分做濾除；一第二低通濾波器，將原先數位影像訊號平行通過第二截止頻率，讓數位影像訊號高於第二截止頻率的部分做濾除；一非線性控制器，將通過第一低通濾波器的數位影像訊號之像素灰階值做非線性壓縮，以產生一影像圖框；一增益調整器，調整通過第一低通濾波器的數位影像訊號減掉通過第二低通濾波器的數位影像訊號後之灰階值所乘的數值後，以產生一影像圖框，該影像圖框會與非線性控制器所產生的影像圖框以及通過第二低通濾波器的數位影像訊號減掉原先數位影像訊號所產生的一影像圖框做最後的相加，使其成為增強型影像。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之具立體視覺之頭盔弱視輔具裝置，其中該頭戴式顯示器，至少包括：二微顯示器，同時接收各自從數位類比轉換器轉換後之影像訊號，並將該二影像訊號的影像同時呈現到該二微顯示器中。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之具立體視覺之頭盔弱視輔具裝置，其中該訊號電壓控制器，至少包括：一電壓偵測器，用以偵測相關電壓值，並產生參考電壓值，並做電壓值的分析比較；一雙向串列通訊控制器，用於提供電路系統匯流排的訊號控制(I2 C)；一低電壓警訊器，當接收到接收到電壓偵測器所傳來的訊號為低電壓時，即發出警訊訊號到頭戴式顯示器及電路系統。
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