[实用新型]基于听觉的为视觉障碍人士传达周围环境信息的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种感官替代设备，具体涉及一种基于听觉的为视觉障碍人士传达周围环境信息的装置，使用声像技术与光学成像技术结合，帮助盲人在大脑中重建出周围场景，用于帮助盲人避开障碍物及导盲。

背景技术

我国是世界上人口最多的国家，同时也是世界上盲人最多的国家，盲人作为弱势群体，在生活中有着诸多不变。目前，常用的导盲方式有以下两种：第一是盲人手杖，通过盲人手杖碰触前方来判断是否有障碍物，进一步地，还有在盲人手杖中增加了一些传感器，例如超声盲人手杖，在手杖前端加上超声传感器后能够扫描探测更大范围，但是都是单点或单向测试。第二种是导盲犬，其主要缺点是售价昂贵，且只能带路。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种基于听觉的为视觉障碍人士传达周围环境信息的装置，该装置旨在帮助盲人在头脑中实时建立空间3D图像，做到实时感知周围物体或障碍物。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种基于听觉的为视觉障碍人士传达周围环境信息的装置，该装置包括视场采集模块、中央处理器以及3D立体声模块，其中，

所述视场采集模块用于获取视觉障碍人士周围的障碍物的立体信息，该立体信息包括障碍物的图像信息和距离信息；

所述中央处理器用于将所述立体信息转换为二维矩阵形式的平面信息，并根据所述平面信息构建3D声场信号，再将该3D声场信号提供给所述3D立体声模块；其中，所述3D声场信号中，声音发出的位置与代表了障碍物的方位，声音的音调、响度或音色的大小代表了障碍物的距离；

所述3D立体声模块包括左耳扬声器和右耳扬声器，接收所述中央处理器提供的3D声场信号并发出相应的声音，以使视觉障碍人士获得周围障碍物的方位和距离信息。

具体地，所述视场采集模块包括至少一CCD摄像机和一距离传感器，所述CCD摄像机用于采集障碍物的图像信息，所述距离传感器用于采集障碍物的距离信息。

具体地，所述中央处理器至少包括信号处理单元、信号转换单元以及信号控制单元；所述信号处理单元将所述图像信息和距离信息生成一二维矩阵形式的深度图谱，二维矩阵中的数值为图像的灰度值，每一灰度值在二维矩阵中的位置代表了障碍物的方位，灰度值的大小代表了障碍物的距离；所述信号转换单元将所述二维矩阵中的灰度值转换为对应的3D声场信号；所述信号控制单元将所述3D声场信号施加于所述3D立体声模块。

更具体地，所述二维矩阵形式的深度图谱中，定义背景色为纯黑，其灰度值为0，定义与视场采集模块距离为0时颜色为纯白，其灰度值最大；当在深度图谱中有一连续区域出现灰度值相近且不为0时，表明该位置具有障碍物。

更具体地，所述信号转换单元根据所述二维矩阵中代表具有障碍物的灰度值位置，调取声源信号以及左耳HRTF函数信号和右耳HRTF函数信号，将所述声源信号和所述左耳HRTF函数信号卷积后由所述信号控制单元提供给所述左耳扬声器，将所述声源信号和所述右耳HRTF函数信号卷积后由所述信号控制单元提供给所述右耳扬声器；所述信号转换单元根据所述二维矩阵中代表具有障碍物的灰度值大小，调整所述声源信号的频率和音量，灰度值越大，声源信号的频率越高、音量越大。

进一步地，所述视场采集模块、中央处理器以及3D立体声模块集成设置于可穿戴设备中。

进一步地，所述可穿戴设备具有外形类似于眼镜或者半头盔的设备，所述视场采集模块包括两个CCD摄像机，对应设置于佩戴者眼睛前方；所述3D立体声模块中的扬声器则设置于佩戴者的耳朵上。

相比于盲人手杖，本实用新型实施例提供的基于听觉的为视觉障碍人士传达周围环境信息的装置可实时传递全空间信息，帮助快速避开障碍物，经过一段时间训练，可代替人眼指导行走时避开行人及路障。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的基于听觉的为视觉障碍人士传达周围环境信息的装置的结构框图。

图2是本实用新型实施例提供的基于听觉的为视觉障碍人士传达周围环境信息的装置的结构示意图。

图3是如图2的装置佩戴于人体上的示例性图示。

图4是本实用新型实施例中信号处理单元生成深度图谱的过程图示。

具体实施方式