Устройство для незрячих на основе сенсорного замещения

Изобретение относится к техническим средствам реабилитации инвалидов и может быть использовано для ориентации слепых в помещениях и на открытой местности.

Сенсорное замещение - способ компенсирования потерянного чувства, например зрения, путем преобразования информации другим органам чувств, например слуха или осязания [1].

Примером прибора на основе сенсорного замещения можно выбрать аппарат «The vOICe», разработанный для преобразования визуальной информации, получаемой видеокамерой, в звуковые шумы [2]. В данном устройстве каждая ячейка кадра, полученного с помощью камеры, озвучивается гармоническим сигналом: чем больше яркость ячейки, тем выше тональность звука. Однако прибор «The vOICe» имеет ряд недостатков:

1) необходимость долго обучать человека распознавать и привыкать к звуковому зрению;

2) в ушах постоянно генерируется звук, который может заглушить другие важные информативные звуки (звонок телефона, звуковой сигнал светофора, сирена скорой помощи, человеческая речь и т.д.);

3) большая нагрузка на слуховой орган;

4) отсутствие информации в звуковом сигнале об удаленности предметов.

Аналогом заявляемого устройства является прибор «BrainPort» (разработка компании Wicab Inc. США) - портативное устройство, позволяющее слепым «видеть» с помощью языка, состоящий из миниатюрной цифровой видеокамеры, крепящейся в районе лба, а также процессора и небольшой решетки из электродов, накладывающейся на язык [3]. Здесь решетка из электродов выполняет функцию монитора изображения, получаемого камерой, за счет эффекта сенсорного замещения. Недостатком прибора «BrainPort» является отсутствие информации, подаваемой на решетку из электродов об удаленности предметов, а также неудобства, связанные с размещением решетки на языке (невозможность речевого общения, дискомфорт, повышенное слюноотделение, сложность крепления решетки).

Наряду с этим известно устройство [4] (ближайший аналог - прототип), где Видеокамера устанавливается в районе глаз человека и передает изображение процессорному блоку, который определяет расстояние до препятствий. Два микровибратора размещаются на коже слепого. Если препятствие справа, то вибрирует правый вибратор, если слева - левый. Данное устройство позволяет осязать приближение к препятствию, но не дает информацию о форме препятствия.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение распознавания объектов, путем формирования на коже человека карты удаленности предметов, т.е. изображения препятствий, позволяющее незрячему человеку ориентироваться в пространстве и различать форму окружающих его предметов.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что заявляемое устройство состоит из видеокамеры на основе стереозрения, процессорного блока и сенсорной (тактильной) матрицы. Видеокамера устанавливается в районе глаз человека и передает изображение процессорному блоку, с помощью которого формируется цифровая карта удаленности предметов в зоне видимости видеокамеры. Чем меньше дистанция от предмета до видеокамеры, тем больше значение присваивается соответствующей координате на карте удаленности. Далее эта информация передается по координатам на сенсорную матрицу, состоящую из тактильных ячеек, работающих по одному из известных способов передачи чувства осязания на кожу человека [5] (матрица из миниатюрных вибраторов, матрица струй потока воздуха, матрица из выдвигающихся стержней и пр.). Сенсорная ячейка накладывается на чувствительную область кожи человека, например, лоб, спина, плечо и пр. Таким образом, на коже человека формируется карта удаленности предметов, т.е. по сути, изображение препятствий, что помогает незрячему человеку не только ориентироваться в пространстве, но и различать форму окружающих его предметов.

Литература

1. Р Bach-y-Rita, С.С. Collins, F.A. Saunders, В. White, L. Scadden, Vision substitution by tactile image projection // J. Nature, V.221, 1969. pp. 963-964.

2. URL: https://www.seeingwithsound.com от 25.03.2019.

3. A.C. Nau, C. Pintar, A. Arnoldussen Fisher Acquisition of Visual Perception in Blind Adults Using the BrainPort Artificial Vision Device // American Journal of Occupational Therapy, December 2014, Vol. 69, 6901290010p1-6901290010p8. doi:10.5014/ajot.2015.011809.

4. Патент «Тактильный вибратор» RU 97109281 А приоритет от 06.03.1997.

5. С. Bermejo, P. Hui, A survey on haptic technologies for mobile augmented reality, URL: https://arxiv.org/pdf/1709.00698.pdf от 25.03.2019.