[发明专利]利用光－声象变换使盲人能感知景物的装置

说明书

利用光一声象变换使盲人能感知景物的装置。这是一种利用光学、电子学和声学原理实现的残障康复器械，其目的是使盲人具备一种感知景物的能力，以便直接观察周围物体的明暗、色彩、形状、大小、方位的情况。

除了视觉外，听觉是人类接收信息量最大的感觉系统。人的大脑可以将耳朵感受到的来自不同方向的各种声音综合形成层次丰富的立体声象，所以每一个听力正常者都可以凭听觉相当精确地感知各种声源的性质和位置。

本发明的装置将视野中每一个光学图象元素转换成一个与该元素的亮度、色度乃至距离等参数相对应的具有一定参数的音频信号，并使它通过立体声放音系统在特定方向形成一个个音源。这些音源构成的立体声象反映了原光学图象的某些特征，从而可以使盲人对周围景象进行实时的了解，感受到缤纷的光明世界。本装置的分辨率根据具体采用的器件和电路复杂程度而定，可以在很大范围内变化。比较初级的装置能使未经训练的盲人感知不同亮度的物体的左右方位。比较复杂的装置可以使经过训练的盲人感知两维彩色图象的一些细节。

本发明的装置由光学成象系统、光电转换矩阵、可控音源矩阵、立体声放音系统等部分构成。附图为本装置的原理示意图。

光学成象系统主要由光学透镜构成，将景物在光电转换矩阵所在平面上聚焦成实象。

光电转换矩阵由任何适当的光电传感器件组成，例如固态摄像机芯片等。如果装置所预期的声象定位分辨率为M行×N列，则光电转换矩阵所包含的传感器元素的数量至少也需要M×N个。可控音源矩阵由M×N个可以独立设置成不同频率、音量和音色等参数的可控音频信号源构成，每个音源的音量、频率、音色、调制方法等参数受对应的光电传感器件控制，并根据音源所代表的象素的方位，将音频信号分解为立体声系统各通道的分量。为了提高最终的声学图象质量，可以在光电转换矩阵与音源矩阵之间对信号进行一定的预处理。立体声放音系统包括音频放大器，以及若干耳机或扬声器组成的声音还原系统。

大脑对视觉的认识反应是在婴幼儿时期经过频繁训练形成的。与此相似，本装置使用者经过一定时期的自我训练，可以逐步建立大脑对模拟声场的敏捷反应，从而精确地从复杂的背景中辨认出各种目标物体的特征。