УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОМОЩИ ЛЮДЯМ С НАРУШЕНИЯМИ ЗРЕНИЯ

Полезная модель относится к области систем ориентации и может быть использована в системах ориентации незрячих и слабовидящих людей.
Известен способ ориентации незрячего человека и устройство для его реализации [Патент на изобретение RU 2451501, опубл.: 27.05.2012, Бюл. №15, Шапиро В.А.], который заключается в том, что на трости незрячего человека устанавливают колесо с вилкой и GPS приемник, в котором задают координаты маршрута движения незрячего человека и по разнице заданных и реальных координат могут корректировать положение человека и задавать направление верного перемещения. Использование предлагаемого способа и устройства позволяет упростить ориентирование незрячего человека, однако незрячий человек не получает информации, описывающей окружающее пространство, и встречающиеся предметы, а поэтому не в состоянии самостоятельно принимать решение о безопасности передвижения.
Известно устройство для помощи людям с нарушениями зрения, которое [Патент на полезную модель RU 157314, опубл.: 27.11.2015 Бюл. №33, Пилин В.А., Петленко О.В.] состоит из полой трубки и ручки, внутри трубки размещены источники света с источником питания, а в ручку вмонтирован динамик и кнопки управления звуковыми сигналами динамика. Устройство сигнализирует о наличии препятствия на дороге, однако к недостатку устройства относится то, что оно не дает представления о характере препятствия и окружающей среде.
Известно устройство для помощи людям с нарушениями зрения, которое [Патент на полезную модель RU 193964, опубл.: 21.11.2019 Бюл. №33, Петросова И.А., Андреева Е.Г., Белгородский B.C., Гетманцева В.В., Гусева М.А.] состоит из трубки, в верхней части которой установлена ручка, в боковую поверхность которой вмонтированы элементы управления в виде переключателей, а в трубке установлен микроконтроллер с источником питания, систему распознавания образов, соединенную с микроконтроллером и содержащую базу данных об объектах окружающего пространства, видеокамеры, расположенной на торце ручки, направленной по ходу движения незрячего человека и подключенную к микроконтроллеру, тактильного экрана, установленного на ручке и выполненного в виде оболочки, включающего подвижные элементы, установленные с возможностью вибрации и формирования рельефного изображения.
Недостатком рассмотренной конструкции устройства для помощи людям с нарушениями зрения является искажение геометрических размеров окружающих предметов.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Технической задачей полезной модели является разработка устройства для ориентации в пространстве людей с нарушением зрительных функций, обеспечивающего точное распознавание объектов окружающего пространства.
Техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства за счет точного восприятия формы и размеров объектов, находящихся непосредственно перед человеком с нарушением зрительных функций по ходу движения, а также справа и слева от него.
Указанная цель достигается тем, что предложено устройство для помощи людям с нарушениями зрения, содержащее трубку, в верхней части которой установлена ручка, в боковую поверхность которой вмонтированы элементы управления в виде переключателей, а в трубке установлен микроконтроллер с источником питания, систему распознавания образов, соединенную с первым входом микроконтроллера и содержащую базу данных об объектах окружающего пространства, основную видеокамеру, расположенную на торце ручки, направленную по ходу движения незрячего человека и подключенную ко второму входу микроконтроллера, тактильный экран, соединенный с выходом микроконтроллера, установленный на ручке и выполненный в виде оболочки, включающий подвижные элементы, установленные с возможностью вибрации и формирования рельефного изображения, отличающееся тем, что в передней части ручки установлены, видеокамеры, направленные перпендикулярно направлению движения незрячего человека, соединенные со вторым и третьим входами системы распознавания образов, в трубке установлен акселерометр, соединенный с микроконтроллером, в ручке установлены электропривод и блок управления электроприводом, причем вход блока управления электроприводом соединен с выходом контроллера, а выход электропривода соединен с основной видеокамерой, блок сигнализации, соединенный с выходом микроконтроллера.
Полезная модель поясняется чертежами: фиг. 1 - вид слева устройства для помощи людям с нарушениями зрения; фиг. 2 - вид справа устройства для помощи людям с нарушениями зрения; фиг. 3 - блок-схема соединения элементов устройства для помощи людям с нарушениями зрения.
На фиг. 1-3: 1 - ручка устройства, 2 - трубка устройства, 3 - основная видеокамера, 4 - источник питания, 5 - микроконтроллер, 6 - элементы управления, 7 - система распознавания образов, 8 - тактильный экран-оболочка, 9 - первая дополнительная видеокамера, 10 - вторая дополнительная видеокамера, 11 - акселерометр, 12 - блок управления электроприводом, 13 - электропривод, 14 - блок сигнализации, 15 - элементы управления дополнительными видеокамерами.
Устройство для помощи людям с нарушениями зрения состоит из трубки (2), в верхней части которой установлена ручка (1), в боковую поверхность которой вмонтированы элементы управления (6), а в трубке установлен микроконтроллер (5) с источником питания (4), системы распознавания образов (7), соединенную с первым входом микроконтроллера (5) и содержащую базу данных об объектах окружающего пространства, основной видеокамеры (3), расположенной на торце ручки (1), направленной по ходу движения незрячего человека и подключенной ко второму входу микроконтроллера (5), тактильного экрана (8), соединенного с выходом микроконтроллера (5), установленного на ручке (1) и выполненного в виде оболочки, включающей подвижные элементы, установленные с возможностью вибрации и формирования рельефного изображения, отличающееся тем, что в передней части ручки (1) установлены видеокамеры (9) и (10), направленные перпендикулярно направлению движения незрячего человека, соединенные со вторым и третьим входами системы распознавания образов (7), в трубке (2) установлен акселерометр (11), соединенный с микроконтроллером (5), в ручке (1) установлены последовательно соединенные блок управления электроприводом (12) и электропривод (13), причем вход блока управления электроприводом соединен со вторым выходом контроллера, а выход электропривода соединен с основной видеокамерой (3), блок сигнализации (14), соединенный с выходом микроконтроллера (5). Связь и передача информации от видеокамер и акселерометра в микроконтроллер и систему распознавания, от микроконтроллера к блоку управления электроприводом может осуществляться в проводном режиме и в беспроводном режиме.
Устройство для помощи людям с нарушениями зрения работает следующим образом. Акселерометр (11) измеряет угол наклона устройства для помощи людям с нарушениями зрения относительно поверхности Земли. Сигналы акселерометра (11) поступают в микроконтроллер (5), где после обработки формируется сигнал перестройки положения относительно поверхности Земли основной видеокамеры (3), передаваемый через блок управления электроприводом (12) на электропривод (13), соединенный с основной видеокамерой (3). Одновременно поток изображения с дополнительных видеокамер (9) и (10) передают в систему распознавания образов (7). Изображения, полученные с дополнительных камер (9) и (10), сравниваются с объектами, имеющими вертикальное расположение. Результаты сравнения изображений окружающих объектов и изображений, хранящихся в базе данных, используются для формирования в микроконтроллере (5) совместно с сигналами акселерометра (11) сигнала перестройки положения относительно поверхности Земли основной видеокамеры (3). Сигналы акселерометра (11) и результаты сравнения изображений окружающих объектов и изображений, хранящихся в базе данных, обрабатываются в микроконтроллере (5), таким образом, чтобы определить факт движения человека. Сигнал перестройки положения относительно поверхности Земли основной видеокамеры (3) согласуется с результатами обработки изображений, передаваемых с дополнительных видеокамер (9) и (10).
Основная видеокамера (3) считывает информацию об окружающем пространстве и передает поток изображений одновременно на микроконтроллер (5) и в систему распознавания образов (7). В микроконтроллере (5) изображение трансформируют в монохромный вид, удаляют мелкие объекты, не препятствующие движению человека и шумы. Микроконтроллер (5) преобразовывает монохромное изображение в более контрастное. Степень контрастности регулирует незрячий человек с помощью элементов управления (6). Система распознавания образов (7) содержит базу данных об объектах окружающего пространства, таких как предметы, растения, животные и люди, реки, озера. База данных может быть связана с картой местности, местоположением человека и загружаться с помощью GPS через интернет или путем предварительной загрузки. Изображения, получаемые с основной видеокамеры (3) после обработки в системе распознавания, передаются в микроконтроллер (5). Формируются тактильные сигналы и контрастное изображение с помощью тактильного экрана-оболочки (8), передается на поверхность кожи человека. Изображение, получаемое с дополнительных камер, после обработки в системе распознавания, может быть с помощью тактильного экрана-оболочки (8), передано на поверхность кожи человека. Элементы управления дополнительными видеокамерами (15) регулируют процесс включения, выключения дополнительных видеокамер, уровень звукового сигнала об опасности. Элементы управления (6) регулируют процесс включения, выключения трости, перехода в спящий или интерактивный режим и т.д. Устройство для помощи людям с нарушениями зрения содержит видеокамеры (3), (9) и (10) с инфракрасным режимом работы, для лучшей ориентации незрячего человека в темное время суток. Блок сигнализации (14) предназначен для формирования сигналов о состоянии устройства, например, звуковых.
Предлагаемое устройство для помощи людям с нарушениями зрения позволяет получать представление о форме окружающих предметов спереди, а также справа и слева по ходу движения и обеспечивает возможность лучше ориентироваться в окружающем пространстве без искажений в горизонтальной плоскости. Повышение точности распознавания окружающих объектов обеспечивается автоматической регулировкой положения основной видеокамеры относительно горизонтальной поверхности и обработки изображения, поступающего с боковых камер.