УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОМОЩИ ЛЮДЯМ С НАРУШЕНИЯМИ ЗРЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам, дающим пациентам с дефектами зрения возможность самостоятельно передвигаться без посторонней помощи, например, по городу.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является техническое решение, описанное в тексте патентной заявки US 2015002808. Устройство содержит: устройство обнаружения, выполненное с возможностью приема информации о среде, окружающей пользователя; устройство связи, выполненное с возможностью передачи информации пользователю; а также электронный процессор, соединенный с устройством детектирования и устройством связи, и выполненный с возможностью: получать информацию об активности пользователя; фильтровать информацию об окружающей среде, окружающей пользователя на основе активности пользователя; назначать ранг приоритета каждому элементу отфильтрованной информации, основанной на активности пользователя; а также передавать по меньшей мере некоторые из элементов отфильтрованной информации в соответствии с назначенными рангами приоритета пользователю посредством устройства связи.
Однако данное устройство не может обеспечить достаточное удобство пользования для человека с проблемами зрения, т.к. требует посторонней помощи при эксплуатации и обслуживании и не обладает полной автономностью.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании удобного устройства, обеспечивающего возможность для человека с нарушениями зрения самостоятельно безопасно передвигаться в неизвестном пространстве в любое время и самостоятельно пользоваться устройством.
Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик устройства, в том числе благодаря повышению скорости обработки визуальной информации, достоверности обрабатываемой информации, надежности и автономности, расширению спектра распознаваемых угроз и упрощению эксплуатации.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для помощи людям с нарушениями зрения выполнено в виде шлема и содержит корпус, в котором размещены видеокамера с блоком стабилизации изображения, дальномер, источник питания, средство передачи данных пользователю, средство получения данных от пользователя, приемник спутниковых сигналов, датчики движения и блок сигнализации, которые соединены с блоком управления и обработки информации, расположенным в корпусе, снабженным кнопкой блокировки и кнопкой выключения и выполненным с возможностью ведения по маршруту.
Блок стабилизации изображения может быть выполнен механическим и содержать кронштейн, пружину, подшипник и опорную площадку, причем опорная площадка с размещенной на ней камерой через подшипник соединена с пружиной, которая закреплена на кронштейне.
Средство передачи данных пользователю может быть выполнено в виде наушников.
Средство получения данных от пользователя может быть выполнено в виде микрофона.
Источник питания может состоять из электрического аккумулятора, преобразователя напряжения и штепсельной вилки.
Штепсельная вилка может быть снабжена блоком смотки кабеля.
Видеокамера может быть снабжена датчиком освещенности и подсветкой.
Подсветка может быть выполнена диодной.
Видеокамера может быть снабжена широкоугольной линзой.
Блок управления и обработки информации может быть выполнен с возможностью распознавания образов.
Датчики движения могут быть равномерно расположены на поверхности корпуса.
Благодаря использованию блока стабилизации изображения, полученного от видеокамеры, в блок управления и обработки информации поступает уже стабилизированное изображение, благодаря чему сокращаются временные и энергетические затраты на его обработку и повышается достоверность получаемой информации. Кроме того, достоверность получаемой информации достигается также благодаря использованию датчиков расстояния, которые образуют своеобразную сферу детектирования обстановки вокруг пользователя, и кнопки блокировки, которая не дает посторонним звукам влиять на настройки устройства, например, изменять маршрут. Комплекс используемых детекторов из видеокамеры, датчиков движения и дальномера расширяет спектр распознаваемых угроз и обеспечивает отсутствие необходимости в дополнительных устройствах, а размещение всех составляющих устройства в корпусе увеличивает надежность устройства и его автономность. Блок сигнализации с помощью системных сигналов позволяет пользователю с проблемами зрения самостоятельно пользоваться устройством и не прибегать к посторонней помощи при его зарядке, включении и выключении. Все это повышает точность ориентации пользователя в пространстве, повышая тем самым мобильность пользователя в целом.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью фиг. 1-4, на которых изображены:
Фиг. 1 - вид устройства сбоку;
Фиг. 2 - вид устройства спереди;
Фиг. 3 - вид устройства сзади;
Фиг. 4 - видеокамера с блоком стабилизации;
Фиг. 5 - вид устройства сверху.
На фиг. 1-5 позициями 1-18 обозначены:
1 - корпус;
2 - видеокамера;
3 - источник питания;
4 - наушники;
5 - микрофон;
6 - приемник спутниковых сигналов;
7 - датчик движения;
8 - датчик освещенности;
9 - кнопка блокировки;
10 - кнопка смотки кабеля;
11 - кнопка выключения;
12 - подсветка;
13 - знак;
14 - защитное стекло;
15 - кронштейн;
16 - пружина;
17 - подшипник;
18 - опорная площадка.
Устройство для помощи людям с нарушениями зрения выполнено в виде шлема и содержит корпус 1. В корпусе 1 размещены видеокамера 2 с блоком стабилизации изображения, дальномер (не показан), источник питания 3, наушники 4 в качестве средства передачи данных пользователю, микрофон 5 в качестве средства получения данных от пользователя, приемник спутниковых сигналов 6, датчики движения 7 и блок звуковой сигнализации (не показан). Все перечисленные элементы устройства соединены с блоком управления и обработки информации, расположенным также в корпусе. Блок управления и обработки информации снабжен кнопкой выключения 11, кнопкой 10 смотки кабеля и кнопкой блокировки 9.
Средство передачи данных пользователю в данном случае выполнено в виде наушников 4. В зависимости от исполнения могут быть также использованы динамики (динамические головки громкоговорителя) или средство передачи звука посредством воздействия вибрации на кости черепа.
Средство получения данных от пользователя может быть выполнено в виде устройства распознавания мимики или жестов.
Блок сигнализации в данном случае выполнен в виде бипера. Могут быть использованы также устройства, создающие механическую вибрацию, в случае, если пользователь имеет проблемы со слухом.
Источник питания 6 состоит из электрического аккумулятора, преобразователя напряжения и штепсельной вилки, снабженной блоком смотки кабеля. Кабель штепсельной вилки сматывается в отсек для кабеля в корпусе 1, что обеспечивает герметичность, предохраняет от действий хулиганов и не позволяет заряжать прибор, находящийся на голове пользователя, обеспечивая безопасность пользователя, предохраняя от удара током.
Приемник 6 спутниковых сигналов может использовать различные системы навигации в зависимости от места использования: GPS (Global Positioning System), ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система), DORIS (Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite) или другие.
Датчики движения 7 в данном случае выполнены ультразвуковыми и расположены на внешней стороне корпуса 1. В зависимости от необходимости датчики движения 7 могут быть выполнены инфракрасными или микроволновыми. Датчики движения 7 образуют своеобразную сферу вокруг пользователя, например, в горизонтальной плоскости 20 м в диаметре и в вертикальной плоскости рост человека плюс 10 м. Датчики движения 7 обеспечивают постоянный мониторинг объектов, приближающихся к пользователю: падающий сверху кирпич, выезжающий из-за поворота автомобиль и т.п. Не учитываются в качестве опасности только объекты, по габаритам соответствующие движущемуся человеку со скоростью 1-20 км/ч, что детектируется тремя датчиками движения 7, расположенными вертикально друг над другом. В данном случае использовано шестнадцать датчиков движения 7, но их количество может варьироваться в зависимости от исполнения устройства. В данном случае используется шестнадцать датчиков движения 7. Как показано на фиг. 5 датчики движения 7 по периметру корпуса 1 сгруппированы по три и образуют вертикали, а датчик движения 7 в центре является центральным. Такое расположение оптимально для распознавания, например, рядом идущего человека.
Видеокамера 2 снабжена датчиком освещенности 8 и подсветкой 12, выполненной диодной. Подсветка 12 размещена по контуру защитного стекла 14 и обеспечивает освещение окружающего пространства в плохих условиях освещенности, что обеспечивает работу видеокамеры 2 в любой ситуации, обеспечивая тем самым дополнительную свободу передвижения пользователю. Датчик освещенности 8 обеспечивает автоматическое включение/выключение подсветки 12 и диодной подсветки знака 13. Датчик освещенности 8 также автоматически увеличивает или уменьшает мощность подсветки 12 в зависимости от степени освещенности. Для осуществления данной функции может быть использован автоматический реостат.
На задней поверхности корпуса расположен знак 13 «Слепые пешеходы» с диодной подсветкой, постоянно мигающей в темноте для привлечения внимания, обеспечивая дополнительную безопасность пользователю (фиг. 3).
Видеокамера 2 с блоком стабилизации и дальномер расположены в лобовой части корпуса 1 и соединены с блоком стабилизации изображения.
Видеокамера 2 снабжена широкоугольной линзой, которая способствует увеличению угла обзора видеокамеры 2 и соответственно обеспечивает более точную информацию на пути следования пользователя. В качестве видеокамеры 2 в данном случае использованы только объектив и светочувствительная матрица. Обработку всей визуальной информации осуществляет блок управления и обработки информации, содержащий микропроцессор. Такой технический прием помогает уменьшить габариты видеокамеры 2, снизить вес и соответственно снизить нагрузку на блок стабилизации изображения, что позволяет снизить габариты и вес самого блока стабилизации изображения, обеспечивая тем самым уменьшения габаритов устройства в целом, повышение удобства использования и эксплуатационных характеристик.
Корпус 1 снабжен защитным стеклом 14, за которым расположена видеокамера 2. Защитное стекло 14 в своей верхней части снабжено покрытием «хамелеон» для повышения точности передачи изображения при ярком свете, что дополнительно повышает достоверность обрабатываемой информации.
Блок стабилизации изображения в данном случае выполнен механическим и содержит кронштейн 15, пружину 16, подшипники 17 и опорную площадку 18. Опорная площадка 18 с размещенной на ней камерой 2 и дальномером через подшипники 17 соединена с пружиной 16, которая закреплена на кронштейне 15. Кронштейн 15 также снабжен подшипниками 17. Механический блок стабилизации изображения обеспечивает повышение скорости обработки данных, полученных с видеокамеры 2 и дальномера, т.к. в блок управления и обработки информации изображение поступает уже стабилизированным. Кронштейн 15 с подшипниками 17 и пружиной 16 стабилизирует вертикальные колебания. Опорная площадка 18 с подшипниками 17 обладает свойством «неваляшки», что позволяет сохранить уровень горизонта видеокамере 2 и дальномеру при любом наклоне и ходьбе. Кроме того, использование механического блока стабилизации изображения позволяет повысить надежность устройства и снизить энергопотребление благодаря только механической конструкции, позволяя обезопасить видеокамеру и дальномер от неосторожного обращения с устройством при отключенном питании. Однако в зависимости от исполнения может быть полезной и электронная стабилизация изображения. Для стабилизации могут быть также использованы аналоги автомобильного амортизатора или стедикама.
Кнопка выключения 11 управляет включением и выключением питания всего устройства. При включении штепсельной вилки в электрическую розетку происходит проверка, выключено ли устройство с помощью кнопки выключения 11. Если устройство не выключено, устройство звуковой сигнализации - бипер - издает сигнал оповещения, предупреждая пользователя об этом.
Корпус 1 также снабжен кнопкой 10 смотки кабеля питания.
Кнопка блокировки 9 осуществляет функцию LOCK и предназначена для сохранения пользовательских параметров, голосовых параметров навигации и исключения изменения параметров сторонними лицами или влияния посторонних шумов.
Все кнопки 9-11 расположены в недосягаемых для посторонних лиц местах. Наилучшим местом расположения кнопок 9-11 является нижняя часть корпуса 1 под наушниками 4.
Корпус 1 снабжен ремешком для крепления на голове пользователя.
Все элементы устройства спаяны и представляют единую конструкцию. Какие-либо разъемы не предусмотрены для повышения надежности и долговечности устройства и безопасности пользователя.
Блок управления и обработки информации снабжен программным обеспечением распознавания образов, навигации, распознавания текста, синтезатора речи, анализа скорости отклика датчиков движения и количества откликающихся датчиков движения с одной скоростью, электронного переводчика.
В качестве навигации может быть использовано стандартное программное обеспечение для пошагового движения человека и использования вне автомобильных дорог с классификацией их как опасного объекта.
Программа распознавания образов широко используется в современной технике, например, в фотоаппаратах. В данном случае четкое распознавание лиц не требуется, поэтому используется максимально стабилизированное изображение, но в минимальном разрешении для ускорения работы устройства.
Специалисту должно быть понятно, что блок управления и обработки информации может быть разделен на несколько блоков по их функционалу.
Устройство используют следующим образом.
Устройство размещают на голове пользователя и нажимают кнопку выключения 11, чтобы включить устройство. Все электронные блоки устройства включаются автоматически. С помощью микрофона 5 задают место назначения. Звук поступает в блок управления и обработки сигналов, где с помощью программного обеспечения распознавания речи превращается в данные, которые поступают в программное обеспечение навигации. Приемник спутниковых сигналов 6 определяет координаты местоположения и передает их в блок управления и обработки информации, который на основе данных о местоположении и данных о местоположении с помощью программного обеспечения навигации строит маршрут. С помощью программного обеспечения синтезатора речи данные о следовании по маршруту поступают в виде звука в наушники 4.
Видеокамера 2 фиксирует наличие препятствий на пути следования пользователя, а дальномер определяет количество шагов до препятствия.
Стабилизированное изображение с видеокамеры 2 поступает в блок управления и обработки информации, где с помощью программного обеспечения распознавания образов на основе шаблонов интерпретируется в объекты, информация о которых содержится в базе данных программного обеспечения. Распознавание происходит по принципу сравнения с шаблонами без конкретного полного описания объекта, например, «впереди человек», «красный светофор», «ступени вниз», «вращающиеся двери» и т.д.
Эти данные поступают блок управления и обработки информации, дополняются данными о количестве шагов от дальномера, накладываются на информацию о маршруте и в виде звуковой информации в наушники 4 озвучиваются пользователю.
Блок управления и обработки информации получает данные от датчиков движения 7 и классифицирует их по степени опасности для пользователя, о чем ему сообщает.
Программное обеспечение распознавания текста, например, ABBYY или CuneiForm, необходимо в случае потери спутникового сигнала, например, в метро. Теряя связь со спутником, устройство оповещает пользователя. С помощью программного обеспечения распознавания образов находят объект, идентифицируемый как информационное табло, выключают блокировку нажатием кнопки блокировки 9, вводят голосовую команду сделать статичное изображение видеокамерой 2 - фотографию - и проанализировать полученное изображение. Программное обеспечение распознавания текста распознает текст на изображении, который преобразуется программным обеспечением синтезатора речи в речь, которая в виде звука поступает в наушники 4 пользователя. В случае, если текст представлен на иностранном языке, подключается программное обеспечение электронного переводчика, например, Transfer или Interligua, которое осуществляет перевод текста на родной для пользователя. Полученная информация позволяет пользователю и дальше передвигаться автономно.
Приведенный пример является частным случаем и не исчерпывает всех возможных реализаций полезной модели.
Обеспечивает полную автономность пользователю с проблемами зрения при эксплуатации и обслуживании и функционирует без доступа к сети Интернет. Однако есть возможность подключения к сети Интернет для сервисного обслуживания, например, для обновления программного обеспечения и/или загрузки дополнительных карт.