CN110833481A - 视障智能复明仪及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种视障智能复明仪，眼罩主体的框内从后到前依次设置有主PCB控制板、棕色透光镜片；主PCB控制板的背面上部左侧设置有左侧光电传感器，主PCB控制板的背面上部右侧设置有右侧光电传感器，主PCB控制板的前面中部从上到下依次设置有向前上方倾斜一定角度的光电传感器、前方光电传感器、向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器；前方光电传感器对前方障碍物的检测距离为1m～3m；左侧光电传感器和右侧光电传感器的检测半径为30cm～40cm。本发明能够帮助视障人员特别是失明人员主动避开障碍物和危险环境，从而能够让他们能够独自外出行走，让他们重见了“光明”，提高了他们的生活体验质量和独立生活能力。

Description

视障智能复明仪及其应用

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种视障智能复明仪及其应用。

背景技术

我国是视障患者的重灾区，是世界上视障人数最多的国家。视力的限制使得视障者行走时无法观察路面的情况，因而视障者是所有残障群体中出行最不便的人群之一。对于大多数的盲人朋友来说出行依然是他们所面临的最大问题与挑战。盲人之所以不愿出行，是因为他们在出行过程中会遇到各种各样的不便和危险，根据实地调研和查阅文献，列举出主要几个阻碍盲人出行的原因：1)、导盲犬：由于导盲犬的特殊品种要求以及训练成本较高等原因，目前我国范围内可以帮助视障人士出行的导盲犬数量极少，数量众多的视障人士只能依靠的传统导盲杖出行；2)、传统导盲杖：出行途中由于传统导盲杖功能缺失，不能为提供足够多的信息，视障人士的出行充满未知与风险；同时依靠导盲棍的话就会不停地左右摇摆导盲棍并敲打地面，时间长了会很辛苦；3)、盲道问题：盲道有时由于过于显眼，在城区景观方面引起一些争议，也会使身为利用者的视觉障碍者感到颜面无光。在市区的主要道路，大都设置有盲道，以方便盲人出行，然而一些盲道却成了“断头路”，有的却被其他设施中途“截断”，达不到盲人使用的要求，更有甚者一段曲折的盲道，因50米内有26个直角弯，而被网友称之为“最坑爹盲道”；4)、行走的问题：盲人在行走时，如果完全依靠人的带领，时间长了会引起诸多不便，因此盲人群体在外出的过程中会很艰辛。

如何设计一种视障智能复明仪及其应用，如何使视障人员特别是失明人员主动避开障碍物，如何使视障人员特别是失明人员能够独自外出行走，成为急需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种视障智能复明仪及其应用，用于解决现有技术中视障人员特别是失明人员无法主动避开障碍物，不能够独自外出行走的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种视障智能复明仪，外形类似于护眼罩，包括硅胶制成的眼罩主体，眼罩主体由前方的眼罩框和两侧的框腿组成的一体化结构，其特征在于：所述的眼罩框的上、下、左、右分别开有对应光电传感器位置的光电传感器透光孔，眼罩主体后方设置有松紧固定带，松紧固定带的两端分别与两个框腿的末端连接；

眼罩主体的框内从后到前依次设置有主PCB控制板、棕色透光镜片；

主PCB控制板的背面上部左侧设置有左侧光电传感器，主PCB控制板的背面上部右侧设置有右侧光电传感器，主PCB控制板的前面中部从上到下依次设置有向前上方倾斜一定角度的光电传感器、前方光电传感器、向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器；

前方光电传感器对前方障碍物的检测距离为1m～3m，当在检测距离内检测到前方障碍物会逐渐加强警报和提醒，并语音告知使用者停止前进或改变方向和避让；

左侧光电传感器和右侧光电传感器的检测半径为30cm～40cm，当在检测半径内检测到左侧或右侧中的任意一侧或两侧组合有障碍物时，会语音提醒左侧有物体、或右侧有物体、或两侧都有物体，注意不要碰撞。

于本发明的一实施例中，所述的眼罩主体两个框腿内侧中部从后到前依次设置有内置扬声器、内置振动器，两个框腿的外侧中部均设置有凸筋，凸筋内设置有内置走线，内置走线分别与内置扬声器、内置振动器、主PCB控制板连接；内置扬声器能以声音方式发出嘀嘀音和语音。

于本发明的一实施例中，所述的向前上方倾斜一定角度的光电传感器用于检测前部上方，其检测半径为20cm～30cm，当在检测半径内检测到障碍物时，会语音提醒告知头顶有物体，注意安全。

于本发明的一实施例中，所述的向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器用于检测前部1m距离内的下方高低落差。

本发明提供一种视障智能复明仪对台阶、凹坑的识别方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

A)、激光测距传感器检测地面上的高低落差：

通过向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器检测地面上的高低落差；

B)、常量设定：

当检测的高低落差值在安全范围内(变化幅度较小)，则该高低落差设定为常量；

C)、差值判断：

根据常量减去检测的高低落差值的差值判断障碍情况；

计算的差值在15～25cm，当差值为正数时，判断为向上台阶；当差值为负数时，判断为向下台阶；

当计算的差值大于25cm且是正数时，判断为地面有障碍物；

当计算的差值大于25cm且是负数时，判断为地面有深坑；

当计算的差值小于15cm且是正数时，判断地面有路障；

当计算的差值小于15cm且是负数时，判断地面有浅坑；

控制处理器会根据不同的检测结果得出不同的对应处理信号，并驱动后续提醒装置以帮助视障人员提前做好避开障碍。

本发明提供一种视障智能复明仪的应用，其特征在于：智能穿戴装置为戴在头上的护眼罩，利用数种光电传感器、电子逻辑控制处理器与软件结合进行智能识别，通过光电传感器利用物体对近红外线光束的反射原理，由同步回路感应反射回来的光，据其强弱来检测周围物体的存在与否，从而得出反馈信号，再通过逻辑运算控制器分析得出物体距离的远近，进而判断人头部的斜上方、前方、左右两侧是否有障碍物，脚部周围是否有高低落差，前方是否有台阶，并根据这些判断通过信号输出内置扬声器以声音方式或内置振动器以振动方式提醒视障及失明人员，让他们能够自由放心的在外行走，通过判断障碍物或环境情况使他们能够提前感知和避开障碍物或危险环境，从而为视障人士提高自主生活行动能力。

本发明能够帮助视障人员特别是失明人员主动避开障碍物和危险环境，从而能够让他们大胆放心的走出室内，能够独自外出行走，让他们重见了“光明”，提高了他们的生活体验质量和独立生活能力，推广应用具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的安装结构示意图。

图2是本发明的爆炸视图。

图中：1.松紧固定带；2.眼罩主体；3.内置扬声器；4.内置振动器；5.棕色透光镜片；6.凸筋；7.左侧光电传感器；8.主PCB控制板；9.向前上方倾斜一定角度的光电传感器；10.右侧光电传感器；11.前方光电传感器；12.向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器；13.光电传感器透光孔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”、“前面”、“背面”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，一种视障智能复明仪，包括硅胶制成的眼罩主体2，眼罩主体2由前方的眼罩框和两侧的框腿组成的一体化结构，其特征在于：所述的眼罩框的上、下、左、右分别开有对应光电传感器位置的光电传感器透光孔13，眼罩主体2后方设置有松紧固定带1，松紧固定带1的两端分别与两个框腿的末端连接；

如图2所示，眼罩主体2的框内从后到前依次设置有主PCB控制板8、棕色透光镜片5；

主PCB控制板8的背面上部左侧设置有左侧光电传感器7，主PCB控制板8的背面上部右侧设置有右侧光电传感器10，主PCB控制板8的前面中部从上到下依次设置有向前上方倾斜一定角度的光电传感器9、前方光电传感器11、向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器12；

前方光电传感器11对前方障碍物的检测距离为1m～3m，当在检测距离内检测到前方障碍物会逐渐加强警报和提醒，并语音告知使用者停止前进或改变方向和避让；

左侧光电传感器7和右侧光电传感器10的检测半径为30cm～40cm，当在检测半径内检测到左侧或右侧中的任意一侧或两侧组合有障碍物时，会语音提醒左侧有物体、或右侧有物体、或两侧都有物体，注意不要碰撞；

所述的眼罩主体2两个框腿内侧中部从后到前依次设置有内置扬声器3、内置振动器4，两个框腿的外侧中部均设置有凸筋6，凸筋6内设置有内置走线，内置走线分别与内置扬声器3、内置振动器4、主PCB控制板8连接；内置扬声器3能以声音方式发出嘀嘀音和语音；

所述的向前上方倾斜一定角度的光电传感器9用于检测前部上方，其检测半径为20cm～30cm，当在检测半径内检测到障碍物时，会语音提醒告知头顶有物体，注意安全；

所述的向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器12用于检测前部1m距离内的下方高低落差；

本发明提供一种视障智能复明仪对台阶、凹坑的识别方法，利用激光测距传感器和配套的逻辑控制处理器来实现；激光测距传感器工作原理：先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上；雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离，其特征在于：包括以下操作步骤：

A)、激光测距传感器检测地面上的高低落差：

通过向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器12检测地面上的高低落差；

B)、常量设定：

当检测的高低落差值在安全范围内(变化幅度较小)，则该高低落差设定为常量；

C)、差值判断：

根据常量减去检测的高低落差值的差值判断障碍情况；

计算的差值在15～25cm，当差值为正数时，判断为向上台阶；当差值为负数时，判断为向下台阶；

当计算的差值大于25cm且是正数时，判断为地面有障碍物；

当计算的差值大于25cm且是负数时，判断为地面有深坑；

当计算的差值小于15cm且是正数时，判断地面有路障；

当计算的差值小于15cm且是负数时，判断地面有浅坑；

控制处理器会根据不同的检测结果得出不同的对应处理信号，并驱动后续提醒装置以帮助视障人员提前做好避开障碍。

本发明提供一种视障智能复明仪的应用，其特征在于：智能穿戴装置为戴在头上的护眼罩，利用数种光电传感器、电子逻辑控制处理器与软件结合进行智能识别，通过光电传感器利用物体对近红外线光束的反射原理，由同步回路感应反射回来的光，据其强弱来检测周围物体的存在与否，从而得出反馈信号，再通过逻辑运算控制器分析得出物体距离的远近，进而判断人头部的斜上方、前方、左右两侧是否有障碍物，脚部周围是否有高低落差，前方是否有台阶，并根据这些判断通过信号输出内置扬声器3以声音方式或内置振动器4以振动方式提醒视障及失明人员，让他们能够自由放心的在外行走，通过判断障碍物或环境情况使他们能够提前感知和避开障碍物或危险环境，从而为视障人士提高自主生活行动能力。

具体实施时，本发明能够帮助视障人员特别是失明人员，能够自主体察到周围障碍物体，台阶、凹坑或沟渠的智能识别装置，帮助视障和失明人员能够主动避开障碍物和危险环境，从而能够让他们大胆放心的走出室内，能够独自外出行走，让他们重见了“光明”，提高了他们的生活体验质量和独立生活能力。

本发明的装置对前方及斜上方和左右两侧物体的判别都默认设定一定的安全距离，在此距离范围外有障碍物或危险因素时仅做简单的单次提示告知即可，安全范围内则不做任何提醒，当前方障碍物距离达到1.5m和3.0m之间时会加强警报和提醒，并语音告知使用者停止前进或改变方向和避让；当左右两侧有障碍物距离接近30cm左右时，会语音提醒左侧或右侧有物体，注意不要碰撞；如果头顶前上方有物体距离接近20cm左右时，同样会语音提醒告知头顶有物体，注意安全；当脚下正前方接近1.0m左右有高低落差达20cm±5cm左右时，则提示脚下有台阶或凹坑。本发明的装置通过软件和逻辑处理器运算可自行判断脚下前方是正落差还是负落差，如果是正落差则语音自动提醒告知“有向上台阶，并提示注意安全”，如果是负落差，则语音自动提醒告知“有向下台阶，并提示注意安全”，如果负落差值超过25cm以上时则语音提醒告知“前方有深坑或沟渠，危险，请改变行走方向”。

综上所述，本发明能够帮助视障人员特别是失明人员主动避开障碍物和危险环境，从而能够让他们大胆放心的走出室内，能够独自外出行走，让他们重见了“光明”，提高了他们的生活体验质量和独立生活能力。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆不可在本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种视障智能复明仪，包括硅胶制成的眼罩主体(2)，眼罩主体(2)由前方的眼罩框和两侧的框腿组成的一体化结构，其特征在于：所述的眼罩框的上、下、左、右分别开有对应光电传感器位置的光电传感器透光孔(13)，眼罩主体(2)后方设置有松紧固定带(1)，松紧固定带(1)的两端分别与两个框腿的末端连接；

眼罩主体(2)的框内从后到前依次设置有主PCB控制板(8)、棕色透光镜片(5)；

主PCB控制板(8)的背面上部左侧设置有左侧光电传感器(7)，主PCB控制板(8)的背面上部右侧设置有右侧光电传感器(10)，主PCB控制板(8)的前面中部从上到下依次设置有向前上方倾斜一定角度的光电传感器(9)、前方光电传感器(11)、向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器(12)；

前方光电传感器(11)对前方障碍物的检测距离为1m～3m，当在检测距离内检测到前方障碍物会逐渐加强警报和提醒，并语音告知使用者停止前进或改变方向和避让；

左侧光电传感器(7)和右侧光电传感器(10)的检测半径为30cm～40cm，当在检测半径内检测到左侧或右侧中的任意一侧或两侧组合有障碍物时，会语音提醒左侧有物体、或右侧有物体、或两侧都有物体，注意不要碰撞。

2.根据权利要求1所述的一种视障智能复明仪，其特征在于：所述的眼罩主体(2)两个框腿内侧中部从后到前依次设置有内置扬声器(3)、内置振动器(4)，两个框腿的外侧中部均设置有凸筋(6)，凸筋(6)内设置有内置走线，内置走线分别与内置扬声器(3)、内置振动器(4)、主PCB控制板(8)连接；内置扬声器(3)能以声音方式发出嘀嘀音和语音。

3.根据权利要求1所述的一种视障智能复明仪，其特征在于：所述的向前上方倾斜一定角度的光电传感器(9)用于检测前部上方，其检测半径为20cm～30cm，当在检测半径内检测到障碍物时，会语音提醒告知头顶有物体，注意安全。

4.根据权利要求1所述的一种视障智能复明仪，其特征在于：所述的向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器(12)用于检测前部1m距离内的下方高低落差。

5.一种视障智能复明仪对台阶、凹坑的识别方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

A)、激光测距传感器检测地面上的高低落差：

通过向前下方倾斜一定角度的激光测距传感器(12)检测地面上的高低落差；

B)、常量设定：

当检测的高低落差值在安全范围内，则该高低落差设定为常量；

C)、差值判断：

根据常量减去检测的高低落差值的差值判断障碍情况；

计算的差值在15～25cm，当差值为正数时，判断为向上台阶；当差值为负数时，判断为向下台阶；

当计算的差值大于25cm且是正数时，判断为地面有障碍物；

当计算的差值大于25cm且是负数时，判断为地面有深坑；

当计算的差值小于15cm且是正数时，判断地面有路障；

当计算的差值小于15cm且是负数时，判断地面有浅坑；

控制处理器会根据不同的检测结果得出不同的对应处理信号，并驱动后续提醒装置以帮助视障人员提前做好避开障碍。

6.一种视障智能复明仪的应用，其特征在于：智能穿戴装置为戴在头上的护眼罩，利用数种光电传感器、电子逻辑控制处理器与软件结合进行智能识别，通过光电传感器利用物体对近红外线光束的反射原理，由同步回路感应反射回来的光，据其强弱来检测周围物体的存在与否，从而得出反馈信号，再通过逻辑运算控制器分析得出物体距离的远近，进而判断人头部的斜上方、前方、左右两侧是否有障碍物，脚部周围是否有高低落差，前方是否有台阶，并根据这些判断通过信号输出内置扬声器(3)以声音方式或内置振动器(4)以振动方式提醒视障及失明人员，让他们能够自由放心的在外行走，通过判断障碍物或环境情况使他们能够提前感知和避开障碍物或危险环境，从而为视障人士提高自主生活行动能力。

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