專利名稱：盲人電視的制作方法
盲人電視關鍵詞盲人電視，盲人電腦，盲人電子書，(立體)盲人屏幕，技術領域盲人輔助設備電子及計算機產品制造背景技術 60年代末期，美國已經可以將圖像采集、信息提取和圖像瞄準等技術應用在軍事上，使洲際導彈命中誤差不超過1英尺。1979年1月四日鄧小平訪美，正式引進了衛(wèi)星圖像數據處理技術和應用研究，至今已有30多年了?，F在花5元錢就能買到一個功能完備的攝像頭。圖像數據采集、圖形圖像處理、信息提取的書籍已經舉不勝舉。感知部件在80年代初已經很流行，當時，中關村有幾十家公司，應用不同感知部件來生產各種保健醫(yī)療設備，只是他們沒有把這些技術提高到一個新的高度來看待。我只是把一些成熟的技術重新整理、整合，并賦予全新的意義而已。雖然沒有使用什么新技術，但在應用原理上，畢竟是中國人的創(chuàng)造。目前，能夠搜索到比較好的盲人輔助產品是盲人智能拐杖，盲人智能拐杖是一個很好的發(fā)明，但仍然是 &的盲人輔助產品。盲人電視能夠給盲人提供一個主動性MM MS ￡^，徹底的改變和提高了盲人的自身能力和生活質量。盲人電視能夠幫助盲人真正融入社會，并為社會做貢獻。盲人電視能為盲人帶來對未來的憧憬，能給盲人帶來難于言表的喜悅和幸福。發(fā)明內容盲人電視為盲人提供了感知外部世界的輔助性的眼睛。盲人電視通過對盲人所在環(huán)境景物的圖形圖像信息的采集、處理、分析和提取，再通過感知部件一盲人屏幕(后面有說明)轉遞給盲人，使其能夠感知身邊的景物，可以達到盲人無需拐杖、既可獨立行走的目的。盲人利用盲人電視系統感知電視圖像信息，或暢游互聯網，用盲人電視進行娛樂、學習和為社會做貢獻。盲人電視從功能上講，叫做盲人電腦￥貼切。但盲人電視是為盲人提供了輔助性的眼睛。通過這個輔助性的眼睛，盲人可以用感知動態(tài)圖形的方式來解讀有距離的景物。所以，稱作盲人電視，更好理解。盲人電視產品可以具備人性化、個性化、多樣化，可以應用現有網絡信息技術(包括無線網，地理信息系統(電子地圖是該系統的分支)，相關的數據庫，信息處理、提取、判斷系統，提示警示功能等)。具體實施為了便于理解，這里盡量用白話來描述，盡量用身邊的事來舉例。首先，盲人頭上至少要帶一個攝像頭(或其他圖像采集器件)，當盲人想了解什么地方時，就轉頭將攝像頭指向想要了解的地方，盲人電視通過攝像頭(或其他圖像采集器件)，對盲人所要了解的地方進行攝像(圖像數據采集)。采集的圖像數據通過處理，提取主要的信息， 再通過感知部件，將圖形圖像信息傳遞給盲人。這里講的感知部件，主要是指盲人屏幕，對此請看后面的有關說明。埃及盲孩子塔哈 侯賽因，經過艱苦的學習，獲得了埃及第一所現代大學中的第一個博士學位。1950年，他出任埃及教育部長，開創(chuàng)了世界教育史上的先例。盲人書的原理開始是用針從下向上將紙張刺出小孔，在紙張的上面形成凸起，由突起的組合來組成盲人的文字。早年，我見過同學家盲人孩子用針刺抄書，很是感人。后來技術發(fā)展了，人們用模具在紙張上沖壓出向上的半圓形凸起。從上面看，有點像人民幣上的盲人識別點。這種凸起，也可以用凸字印刷的方式來完成(以前沒有凸字印刷技術)。這種沒有破損的凸起，紙張不易損壞，對盲人的手還起到了保護的作用。計算機技術發(fā)展到今天，圖形圖像的采集和處理技術已經非常成熟，問題的焦點是如何通過感知部件將圖形圖像信息轉遞給盲人。我們知道盲人可以看書，那么我們做一個盲人能看的盲人電子書，問題不就解決了嗎。盲人電視需要一塊能夠提供給盲人用來撫摸閱讀的^AM^，用盲人屏幕來完成計算機與人的交流。盲人屏幕與普通計算機屏幕的共同點是，它們都是由像素點組成的屏幕。屏幕可以是四邊形，也可以根據盲人的實際需要，做成其他形狀。盲人屏幕與普通計算機屏幕的區(qū)別是，盲人屏幕不是用光點來完成顯示，而是用實際可觸摸的實物點顯示方式，提供給盲人閱讀。實物的點會根據攝像頭(或其他圖像采集器件)的移動和變化而變化。處理部分把圖像提取出來的主要信息，轉換成線性圖形。盲人屏幕上凸起的、實際可觸摸的實物點連成線，多條線組合成圖形。我們可以將盲人屏幕上的線性圖形，理解成實際的小人書一樣動畫，或者理解成根據實際景物發(fā)生變化的移動版畫。盲人通過盲人屏幕上的圖形來感知景物的形體。盲人還可以通過移動攝像頭(或其他圖像采集器件)，從不同角度來感知景物的形狀，達到立體感的理解程度，并積累經驗。盲人電視發(fā)明的核心，是通過感知部件進行人機交互。感知部件的重點是盲人屏幕。盲人屏幕至少可以有四種顯示形式，我們可以選擇任意一種顯示形式來制作盲人屏幕。 第一種顯示形式是，用點的簡單的凸起(或點的凹陷)來完成點的顯示，這很像盲人書。第二種顯示形式是，用點的震動代替點的凸起來完成點的顯示。而點的震動又可以分為電磁振動、陶瓷震動或者可以用其他某種晶體震動來代替凸起完成顯示。第三種顯示形式是點突起的程度(高度)。這是一種立體的顯示方案，實際也是一個獨立的發(fā)明。第四種顯示形式是，用點的電脈沖刺激代替點的突起來完成點的顯示。比較這幾種顯示形式的優(yōu)缺點，第一種點的突起顯示形式和第二種點的震動顯示形式，符合盲人以往讀書的習慣。特別是點的簡單突起，是盲人感覺最舒適的一種顯示方式。第三種點凸起程度不同的顯示形式，可以描述立體圖形，就像書店出售的立體中國地圖一樣。把平面電視信息接到盲人電視上，盲人可以觸摸到電視劇中人物的浮雕效果。 立體電視節(jié)目和盲人電視的放大功能，可以幫助盲人解讀人物較為細致的立體信息。前面第一種和第二種顯示形式，是很理想的顯示形式。第三種顯示形式本身，也是比較安全的，也沒有離開盲人閱讀書籍的習慣，第四種是點的電脈沖刺激完成顯示的形式。用點的電脈沖刺激顯示形式來制造盲人屏幕的技術含量很低、結構簡單、成本低、容易實現，還能做得很小、很輕、分辨率很高。甚至可以做成柔軟的盲人屏幕。在撫摸閱讀這種盲人屏幕時，會略微有點刺痛感，它的電流與保健用的導頻儀器輸出電流一致，原則上不會致死人命，但長期使用對身體神經系統必然造成傷害，并因此產生新的疾病。發(fā)明人發(fā)明盲人電視的初衷，是為了給盲人提供方便，不希望用傷害人的方式賺錢。希望有關管理部門，對這種幫助與傷害并存的原理結構嚴加制止。盲人電視在使用上有兩種方式1、盲人電視第一種使用方式是，讓盲人用手來撫摸閱讀盲人屏幕，以此獲得圖形圖像或文字信息。2、為了將盲人的手解放出來，盲人電視的第二種使用方式是，將盲人電視放置在盲人身體的某個部位(如腹部上)，讓盲人身體自動感知圖形。當采用盲人身體某個部位感知景物圖形的方式時，因身體的靈敏度比手的靈敏度要低，選擇像素點震動來顯示線條的顯示形式，相對較為實用。盲人的具體條件不同，為了提高盲人的識別程度，顯示線條可以選擇所有線條一起震動，也可以選擇線條移動震動。線條移動震動就是對感知能力有限的盲人，可以讓震動點順著線條移動，以此提高盲人的感知效果。線條移動震動的整體感知時間會延長，隨著訓練和使用時間的延長，盲人感知能力會逐步提高。有盲人教育部長做典范，給予了發(fā)明人足夠的信心。技術說明一、有關信息采集技術方面的說明讓盲人感知景物圖像，可以采用一個攝像頭。這種結構雖然簡單，但信息量有局限。針對采集的這種數據，可以采用浮雕算法(數據錯位法)、卷積算法、梯度算法、主成份算法、直線和橢圓線提取算法。采用這些算法獲得的圖形數據，不是很滿意，但也能滿足使用者的基本需求。信息采集的局限，可以用移動攝像頭，來增加信息量，從而增加判斷能力。 這樣會延長感知時間，雖然不是很理想，可也能滿足盲人對感知的基本需要。盲人可以自己選擇單一的計算和自定組合運算。設計人員可以將比較好的計算組合，做成一鍵選擇，方便盲人選擇使用。如果采用兩個攝像頭，盲人感知景物圖像會輕松得多。兩個攝像頭，可以方便地提取立體數據，效果比一個攝像頭自然要好很多，采用兩個攝像頭可以輕松的滿足盲人對移動及簡單判斷的需求。用兩幅圖像數據，手動或自動提取立體數據，這在上世紀的國家測繪局，應用已經非常普遍了。這是相似的判斷與匹配和三角形的變換與測量的算法。如果想得到更準確的距離數據，可以用微波測距或超聲波測距技術。這些技術在汽車測速和身高測量等應用普遍可見。聲納測距和激光測距也是百姓耳熟能詳的技術。有了測距技術的使用，盲人邁上每一級臺階，盲人電視都可以用聲音告知，腳需要抬起多高。如果還想更進一步探測景物物體的性質，可以利用對光譜的分段來進行景物的分類。這種技術在中國的應用也有好幾十年了。比如，利用光譜不同波段(包括可見光、近紅外、中紅外、遠紅外、雷達等)的單波段，或波段組合計算，可以獲得水線和水深數據、可以區(qū)分是否是金屬物質，可以區(qū)分物質的大體性質、可以獲得土地的水分和松散程度、可以容易地獲得植被、礦物等的范圍，比如區(qū)分前面是一棵樹、還是水泥電線桿子，以及畝產、品位等信息。如果要求很高，還可以采用細分波段。這對盲人來說，技術已經遠遠地超越了要求。 這一部分在百度上收索“RS基礎知識”，即可得到滿意的解釋。二、對運算部件和計算部分的說明目前的計算機硬件技術日新月異，主機硬件部分可以做得很小，很輕巧。在計算上也沒有什么特別的。盲人電視所需的軟件硬件的設計和制造，對專業(yè)人員來說，沒有技術難度。在中關村的一些公司表示“除盲人屏幕需要磨具和工裝以外，其他軟硬件部分，一會功夫就能搭出來。如果批量生產，需要重新對軟硬件進行設計。現在的硬件一般是使用專用集成電路和多層電路板，一些電容電阻是在電路板上實現的(沒有實際元件)。干擾問題也是必須要處理的。實驗必須要在批量下進行，不然出來的東西不可靠。電路部分很小，裝上去是拆不下來的。從設計、烤機到批量生產是需要時間的。設計制造出精巧的盲人電視產品不難，真想做出好產品，關鍵問題是資金實力”。三、對感知部件一盲人屏幕的說明我們用電磁力來完成凸起比較容易，就像繼電器的觸點吸合與斷開。在這里，通常繼電器會是不給電流就凸起，給了電流才不凸起。我們需要的常規(guī)狀態(tài)是不凸起，為了節(jié)能，我們有意地在可動部分增加一個有極性的弱磁場，在無需維持電流的情況下，可以獲得兩種穩(wěn)定的狀態(tài)。如果在可動部分加上一個純粹的磁極，可以做到不給電流不凸起。這種方法不屬于繼電器原理，而是電磁與永磁的懸浮原理。近來，我走訪了在中關村的一些公司，用振動或簡單突起來顯示圖像的單個像素點，現有普通磁力元件產品，已經可以做到 0. 42毫米直徑以下。這個數據按0. 5毫米計算，即使是作為身體部位的感知部件(盲人屏幕)，按放置在成人腹部上的考慮，至少可以做到VGA(720*480)的像素顯示水平(實際采用 640*320比較合適)，完全可以滿足應用要求。大約在1976年前后，二七廠附近有個鐵道通訊工廠，工廠里有一個陶瓷振蕩器車間。我記得工廠的總工程師告訴我，他們有300赫茲左右的產品。總工程師說他們還能做更低頻率的產品。那個工廠現在沒有了，北京元件七廠不生產陶瓷元件也有17年了。在北京市找不到生產陶瓷震蕩元件的工廠，我正在聯系外地的工廠。300赫茲，人的手是很敏感的。我記得2100赫茲，手也很敏感。用低頻陶瓷振蕩器組成點震蕩顯示盲人屏幕，顯示點可以做得很小。當然太小了也不實用。至于其他晶體振蕩器，能否做到滿足這樣低的低頻要求，需要進一步的了解。我們一直在想辦法縮小產品，目的是便于攜帶。實際上盲人電視也可以搞大屏幕。隨著技術的進步，還可能做成可彎曲的屏幕。為了能夠讓盲人根據自己的喜好，有足夠的體會時間，盲人屏幕可以調整顯示速度，也可以靜止畫面。還可以利用變焦功能，放大遠處的景物。對第三種顯示方式，既立體盲人屏幕來說，盲人屏幕像素的突起長度，是一個可變化的量。航空模型油門的控制、計算機硬盤的磁頭給進，都是一個數據量變化的實例(這里考慮的是數模轉換的D/A概念)。當然，這樣的控制件，現在的制造水平還不可能做到0. 5 毫米直徑以下。那么這樣的問題該如何解決呢？開車的人一般都知道汽車的合風和巡航的油門拉線，不開車的人也知道自行車的剎車拉線。也就是說，我們可以將剎車拉線進行設計改進，并集中起來，集成一個立體盲人屏幕。至于后邊的長度給進部分做的大一些。并不妨礙前面立體盲人屏幕顯示立體的效果。 這樣做只是總的體積大了一點，立體盲人屏幕的立體顯示問題卻解決了。因為拉線結構比較簡單，屏幕的分辨率還可以做的更高一點，體積大的部分只是在后面的驅動部分。這里面有一個需要注意的問題，盲人立體屏幕的平面要求必須穩(wěn)定平滑。一般剎車的拉線，是由中間拉線和導向繞線組成的，中間拉線的直徑和導向繞線的外徑差別很大， 我們必須將中間拉線靠近屏幕顯示的部分進行加粗，我們看到的屏幕都是矩形的，從而，這種加粗的不是圓形，而是正方形的。正方形的邊長需要略小于導向繞線最外直徑。正方形的邊長大于或完全等于導向繞線最外直徑會出現被卡住的現象。正方形的邊長過分小于導向繞線最外直徑，就會出現顯示點晃動，不穩(wěn)定。立體顯示部分需要被框在一個范圍，形成屏幕。導向繞線靠近顯示的部分，必須固定在框架的非顯示部分。這樣一個利用拉線原理的立體顯示機構(屏幕)就完成了。根據目前市場上現有的實際產品，控制拉線長度控制件的外形尺寸，相對較大，需要通過延長拉線來爭取空間?？刂评€長度的控制件外形尺寸越大，拉線長度就需要越長?？刂评€長度的控制件外形尺寸越小，拉線長度需要也越短， 總體積也就會越小。顯示立體效果的盲人屏幕，初期產品的尺寸和重量都不可能便于攜帶， 價格也會非常高，產品本身也不是必需的，屬于高端產品，不是重點產品。隨著技術的不斷改進，這種產品也會逐步小到應有的尺寸。用于立體效果顯示的盲人屏幕，主要是在住處內使用，面積可以做的大一點，大小以適用為好。很可能采用機械步進結構，能生產出體積較小的立體盲人屏幕。這個問題以后若有精力再研究吧。拉線結構的立體盲人屏幕，顯示像素點的尺寸可以做得比較小，考慮盲人撫摸閱讀的舒適性和安全性，像素尺寸不應該做得太小，不應該片面追求提高顯示分辨率。顯示立體效果時也不應該過快，顯示長度也要加以限制。為防止對盲人造成傷害， 需要與殘疾人協會以及相關部門共同制定一個安全限制標準。有關盲人屏幕整體的驅動，可以使用黑白的VGA驅動器件。需要注意的是降低時鐘來匹配顯示速度。更細致的部分，需要具體設計人員來處理。四、盲人網站與聲音告知部分的說明設置一個盲人專用網站，盲人電視(電腦)開機就直接連接到盲人網站。在瀏覽其它網站時，可以簡便地回到盲人網站。將盲人常用信息放到盲人網站容易收索的位置，特別是醫(yī)、食、住、行等方面的信息，要放到最頂端。當前位置離家有多遠，需要多長時間回去等常用信息，要放到容易獲得的位置。啟用聲音識別功能，便于盲人與計算機交流。能用聲音告知的，盡量用聲音告知。對所看到的景物，能判斷的，應該用聲音告知判斷可能是什么。高等級產品，當手摸到哪一條線的時候，盲人電視可以用聲音告知這條線的性質。 比如說這是一棵樹、這是湖水、這是水泥樓梯、這是人行道等等。由于技術發(fā)展的限制，成本和體積都決定了近期的普及產品，不可能有這樣的功能。未來的產品，還會有動態(tài)圖形識別庫，以通過形狀的變化，識別動物或物體。五、主要功能以外的功能的說明盲人電視可以連接互聯網，并且應該與各種公用無線互聯網無縫連接。相關接入企業(yè)，應該給盲人提供方便和減免費用。應該免費提供位置信息(類似GPS的功能)。盲人電視可以(應該)有一個唯一的識別碼。盲人電視的識別碼有助于判斷盲人的身份，有助于了解盲人身體健康狀況方面的信息、家庭住址以及家庭成員的聯系方式等。這個識別碼可以是(或默認)身份證編碼或電話號碼。撥打盲人的電話號碼，可以直接連到盲人電視上。盲人如果有疾病，按一個快捷鍵，即可連接其親屬和盲人網站專業(yè)服務救援人員。家屬和救援人員通過位置信息，可以隨時掌握盲人的具體位置。盲人網站可以吸收社會各界對盲人電視的改進意見，更好的為盲人及社會服務。六、產品分配問題的說明盲人電視的運作，應該采用投資、設計、生產與分配的形式。資金的來源，應該是慈善家的捐款。參與產品生產全過程的各家企業(yè)、公司，利潤都不應該超過10%。產品的分配方式，應該是以殘疾人協會有組織的發(fā)放。有錢的盲人家庭，可以定制非標高端產品。但是，必須在殘疾人協會登記，以及對產品進行備案的條件下進行。堅決杜絕對殘疾人牟取暴利。深遠意義盲人電視是為了幫助盲人而發(fā)明的，但他揭示了機器人識別技術研究發(fā)展的方向，是100年也做不完的研究開發(fā)項目。七

無附圖。
權利要求
1.盲人電視發(fā)明的核心是盲人通過感知部件感知圖形圖像信息。通過對盲人所在環(huán)境景物(包括電視和互聯網)的圖形圖像信息進行采集(傳輸)、處理、分析和提取，將圖形圖像文字等信息通過感知部件轉遞給盲人，符合這一特征的產品，是權利要求保護的對象。不包括對神經元直接連接進行信息傳遞的內容。
2.盲人電視的核心部件是盲人屏幕，利用凸起、震動、凸起程度(立體盲人屏幕)和電脈沖刺激等顯示形式制作的感知部件(盲人屏幕)，屬于權利要求保護的范圍。
全文摘要
盲人電視發(fā)明的核心是通過觸摸盲人電子屏幕，來達到遙感環(huán)境景物的目的。盲人電視相當于盲人的輔助性眼睛。其原理是通過攝像頭等信息采集部件，對盲人所在環(huán)境景物的圖形圖像信息進行采集、處理、分析，提取，再通過盲人觸摸盲人電子屏幕，將主要的有用信息傳遞給盲人。盲人電視可以幫助盲人感知身邊景物、感知電視圖像(包括立體電視圖像)、感知互聯網信息，可以幫助盲人甩掉拐杖獨立行走，可以進行娛樂、學習和工作，使其真正融入社會，并為社會做貢獻。盲人電視還可以通過各種告知、提示、警示信息，進一步保證盲人的方便和安全。它屬于輔助盲人的電子計算機制造領域。
文檔編號A61F9/08GK102406540SQ20101029000
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權日2010年9月25日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:趙士星