一种智能助盲仪

1.本实用新型涉及助盲设备技术领域，特别是涉及一种智能助盲仪。


背景技术：

2.如授权公告号为cn214232002u的实用新型所公开的一种智能辅助盲人避障的穿戴设备，其虽然不光能够通过声音提醒盲人前方有障碍，同时还可以通过振动，进一步提醒盲人避障，但现有的助盲设备主要聚焦于环境导航及信息播报，其虽然能在一定程度上辅助盲人的生活及出行，但大多灵活性差，无法直接表达环境信息，更不能满足盲人浏览图片、欣赏风景等高级需求，为此我们提出一种智能助盲仪。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种智能助盲仪，本实用新型把握助盲设备的市场缺口，以低成本，高效率为研发目标，设计了一款将听觉转化为视觉的新型智能穿戴助盲设备，且本产品的优势在于转换得到的音频能细致反映场景信息且契合人耳听感，能辅助市面上现有的助盲产品帮助盲人进行任意图片、视频的浏览，并帮助盲人出行避障，此外还具有成本低、应用范围广、分辨率高、无需手术等特点。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种智能助盲仪，所述智能助盲仪包括
5.助盲仪主体，所述助盲仪主体设为镜框形式，所述助盲仪主体框架内侧两端设有开关，所述助盲仪主体内部靠近两个所述开关的一侧均设有骨传导耳机接口，所述助盲仪主体前侧两端均设有摄像头，所述助盲仪主体前侧底部设有光致变色透镜，所述光致变色透镜设有两个，所述助盲仪主体处于两个所述光致变色透镜中部位置设有第一数据接口，所述助盲仪主体一侧设有树莓派，所述树莓派一侧设有第二数据接口，所述第一数据接口通过数据连接线连接树莓派上的第二数据接口，所述树莓派前侧设有立体声耳机接口，所述树莓派靠近立体声耳机接口的一侧设有电源接口。
6.优选的，助盲仪主体内部设有处理模块，所述处理模块由图像读入与处理、图像转音频、音频处理与输出三大模块组成。
7.优选的，所述助盲仪主体为tr面料材质，所述骨传导耳机接口外壳为tpu材质。
8.优选的，所述摄像头的数量为两个，且对称分布。
9.优选的，所述助盲仪主体两侧底部设有胶垫，所述胶垫用于防滑。
10.与现有技术相比，本实用新型能达到的有益效果是：
11.本实用新型把握助盲设备的市场缺口，以低成本，高效率为研发目标，设计了一款将听觉转化为视觉的新型智能穿戴助盲设备，且本产品的优势在于转换得到的音频能细致反映场景信息且契合人耳听感，能辅助市面上现有的助盲产品帮助盲人进行任意图片、视频的浏览，并帮助盲人出行避障，此外还具有成本低、应用范围广、分辨率高、无需手术等特点。
附图说明
12.图1为本实用新型的爆炸结构示意图；
13.图2为本实用新型的正视结构示意图；
14.图3为本实用新型的侧视结构示意图；
15.图4为本实用新型的俯视结构示意图；
16.图5为本实用新型的立体结构示意图；
17.图6为本实用新型的工作原理结构示意图；
18.其中：1、助盲仪主体；2、开关；3、骨传导耳机接口；4、摄像头； 5、第一数据接口；6、光致变色透镜；7、树莓派；8、立体声耳机接口；9、第二数据接口；10、电源接口。
具体实施方式
19.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
20.实施例:
21.如图1-5所示，一种智能助盲仪，智能助盲仪包括
22.助盲仪主体1，助盲仪主体1设为镜框形式，助盲仪主体1框架内侧两端设有开关2，助盲仪主体1内部靠近两个开关2的一侧均设有骨传导耳机接口3，助盲仪主体1前侧两端均设有摄像头4，助盲仪主体1前侧底部设有两个光致变色透镜6，助盲仪主体1处于两个光致变色透镜6中部位置设有第一数据接口5，助盲仪主体1一侧设有树莓派7，树莓派7一侧设有第二数据接口9，第一数据接口5通过数据连接线连接树莓派7上的第二数据接口9，树莓派7前侧设有立体声耳机接口8，树莓派7靠近立体声耳机接口8的一侧设有电源接口10；
23.本实施例公开了，助盲仪主体1内部设有处理模块，处理模块由图像读入与处理、图像转音频、音频处理与输出三大模块组成；
24.本实施例公开了，助盲仪主体1为tr面料材质，骨传导耳机接口3外壳为tpu材质；
25.本实施例公开了，摄像头4的数量为两个，且对称分布；
26.本实施例公开了，助盲仪主体1两侧底部设有胶垫，胶垫用于防滑；
27.助盲仪主体1材质使用tr面料，该材料适于可穿戴产品使用且易于加工，常用注塑成型工艺生产。注塑成型工艺生产的产品具有同一批次尺寸稳定性高、材料及生产成本低、加工速度快的优点。骨传导耳机接口3部分由tpu材料热塑性聚氨酯弹性体制成，该材料具有高张力、高张力、强韧性和耐老化性等优良特性，适用于医疗和可穿戴设备领域使用。
28.硬件部分主要由摄像头、处理器、音频输出模块构成；软件部分由图像读入与处理、图像转音频、音频处理与输出等三大模块组成；另外，本装置不局限于一个可穿戴助盲仪，而是包括助盲仪、手机 app、小程序等多种形式的助盲系统；系统有两种工作模式，分别是图像模式和避障模式，可根据使用者的需要随时在两种模式之间切换。使用图像模式时，摄像头直接将采集到的图像转化为音频，用于使用者欣赏绘画、图案、logo；使用避障模式
时，利用tensorflow 框架和目标检测算法single shot multibox detector，ssd算法对获取到的深度图进行障碍物的目标识别，进行相应的语音警示，帮助使用者躲避障碍物；
29.1、快速的场景结构重建功能；本产品采用双目视觉技术，目的甄别障碍物，能够模拟人类视觉原理，使用计算机被动感知距离的方法。从两个或者多个点观察一个物体，获取在不同视角下的图像，根据图像之间像素的匹配关系，通过三角测量原理计算出像素之间的偏移来获取物体的三维信息。得到了物体的景深信息，就可以计算出物体与相机之间的实际距离，物体三维大小和两点之间实际距离。
30.2、图项转音频编码功能；算法层面基于感官替代技术设计了一种图像音频转换算法，能将图片转化为音频，实现图想转音频编码功能，以便盲人能用耳朵来“看”世界。软件及算法设计整体采用c++ 语言搭载opencv第三方库实现，系统运行的操作系统为raspbian，使用visual studio编译器。
31.3、盲人操作功能；本产品可以帮助盲人进行复杂路况下的道路导盲以及任意图像与视频的浏览。分别对应于用户可以切换的两个模式：避障模式和图像模式，前者可以帮助用户实时获取外界信息，即经过处理的外界图像转化的音频，来方便用户避免障碍物，后者则可以直接利用已有图像如绘画、图案等转化为音频。并且本产品配有操作手柄，可供用户进行自定义设置，如调整音量、调整分辨率。
32.产品工作流程
33.首先设备获取原始图像，然后设备将原始图像转化为双声道音频，将双声道音频通过立体声耳机播放给使用者，最后使用者通过听辨音频在大脑中理解外界环境影像。
34.本产品一款基于感官替代技术的新型智能穿戴助盲仪，其主要的工作原理有以下三点：
35.1、双目重建原理。本产品采用音频辅助认知的神经学机理，并配合双目视觉技术，模拟视觉将外界物体的形象分别落在两眼视网膜对应点上，在大脑高级中枢把来自两眼的视觉信号分析综合成一个完整的具体立体感的知觉印象，采用一对相机代替双眼,通过左右图像获取各像素点的视差，然后基于三角测量原理重构三维信息，从而识别障碍物体。
36.2、图像转音频原理。产品基于感官替代技术设计了一种图像音频转换算法，能将图片转化为音频，实现图想转音频编码功能，并结合头相关传递函数建立数学模型，对双耳声信号进行处理，使其能够合成或者模拟出相应的声音空间听觉，通过声音延迟和音量衰减来模拟再现声场中的空间信息。
37.3、底层知识库-人因工程学。本设备采用数学建模的方法封装人工经验，产品的系统测试、验证、评估采用人因工程学技术手段，最大化从较少的测试样本中获取丰富、可靠的实验数据，并保障给予被试对象舒适、安全的实验环境，从而达到盲人能够有效的，安全的，健康和舒适的应用产品辅助生活。
38.同时产品设备具备两种工作模式，分别是图像模式和避障模式，使用者可以根据需要在两种工作模式下切换。
39.图像模式：在用户静止或处于安全区域内，如果想要更好的感知周围的景色，可以切换到图像模式。图像模式运行时，双目摄像头只需要运行其中之一，提升了续航能力的同时也增强了计算量，运算中心将得到的图像进行适当裁剪，降低容量，将彩色图像转化为灰度图像，同时进行降噪，增强图像的辨识度。最后用本产品的特色方式，将处理好的图像转
化为形象的音频传递到用户的耳朵里，使用户能够感知到周围的景色；
40.避障模式：在外出行走或是处于较危险环境的时候，用户还可以切换到避障模式，这时双目摄像头同时工作，利用两张图片由于位置不同产生的细微差异计算出深度信息，去除冗余信息只保留最重要的部分以达到快速处理、实时避障的强大功能。同时，本产品采用智能算法能够自主检测可能造成威胁的物体如电线杆、车辆、坑洼地面等并且及时在音频中进行相应的反馈，保障视力不便的用户的安全。
41.本实用新型把握助盲设备的市场缺口，以低成本，高效率为研发目标，设计了一款将听觉转化为视觉的新型智能穿戴助盲设备，且本产品的优势在于转换得到的音频能细致反映场景信息且契合人耳听感，能辅助市面上现有的助盲产品帮助盲人进行任意图片、视频的浏览，并帮助盲人出行避障，此外还具有成本低、应用范围广、分辨率高、无需手术等特点。
42.上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下还可以作出各种变化。