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浙大团队发明神奇眼镜:盲人能够端起水杯喝水
爱因斯坦 2018-04-25
导语

这副神奇的眼镜,是怎么让盲人“看得见”的?

在盲人的世界,一切都堙没在黑暗里,他们除了最最熟悉的环境之外,在没有人、导盲犬的帮助下只能寸步难行。

可这一切很快就将成为历史,浙江大学的科研团队正在研发一项适合盲人、视障病人佩戴的眼镜,戴上它之后,佩戴者就像拥有了美国电影《超胆侠》男主角一样的能力,能感知到身边的桌子、椅子、红绿灯、来往的车辆,“现在眼镜还在不断迭代中,已经加入了导航功能,接下来还会加入人脸识别功能,佩戴者甚至能知道站在面前的人是谁。”团队成员之一、浙江大学工研院康复工程研发中心主任、浙江大学医学院康复医学研究中心主任陈作兵说。

这副神奇的眼镜,是怎么让盲人“看得见”的?

脑海中的提示音

这幅眼镜的“学名”叫“盲人视觉辅助眼镜”,简单来说就是通过摄像头搜集周边信息,再转化成音频信号,告诉佩戴者身边的情况。

在浙江大学医学院附属第一医院城站院区的康复科,记者见到了这幅“盲人视觉辅助眼镜”。

粗看之下,它和谷歌眼镜的造型有些相似,重点都在镜片上方的镜架部分,这里包含了一个微型摄像头,接下来是一根数据线连接着烟盒大小的主机,摄像头拍摄到的信息会传送到这里进行处理。

记者戴上眼镜,感觉比普通眼镜要稍稍重一些,它的重量96克,鼻梁并不觉得沉重。

和普通眼镜最大的不同,就体现在眼镜脚处,这里的两个突出部位紧挨着耳朵前几毫米的部位,“提示音就是从这里,通过骨传导,让佩戴者感知到的。”陈作兵告诉记者。

戴上眼镜后,记者就感觉到大脑内有一种类似于电流噪声的声音,这就是主机处理了周边信息后,给记者传达的提示音。

记者闭上眼睛坐在桌子前,当面前放着一只杯子时,声音的声调就变高了,即便没有看过使用说明,记者也能很清楚的知道:前面有一个东西。

再把杯子放远半米左右,声音就小了一些,这很容易理解:东西在更远的地方。

当记者站在空荡荡的走廊时,脑海中的声音变成了清脆的走路声,意味着这里没有障碍适合行走。

当记者来到楼梯前,又出现了踏楼梯的声音。

同样在走廊里,脑海中类似电流噪声的提示声音从小变大,而耳朵同样能清晰听到外部环境里的走路的声,可以判断出一个人正向我走来。

只试戴了十几分钟,记者就能明显感受到这款眼镜的方便之处,“一般的盲人、视障病人练习两三天,就能熟练掌握不同声调、频率的提示音代表周围物品的远近了。”浙大一院康复科康复工程负责人、浙江大学工研院康复工程研发中心秘书戚斌杰说。

眼镜是怎么让盲人“看到”的?

在国内,这是第一款适用于盲人的辅助眼镜,红外双目相机和主机是它的核心,通过双目相机和毫米波雷达获取周围环境的立体信息,比如障碍物的距离、方位以及大小等,主机则针对不同的场景,反馈不同的声音。

比如它怎么识别路面?用专业的说法表述,就是基于红外双目相机,在自然光和结构光的辅助下,进行大尺度立体匹配和彩色图引导滤波,补全深度图。利用随机采样一致性、表面法向量估计和种子区域生长等算法检出地面区域,并映射到立体声音。

这类似于自动驾驶技术,自动驾驶同样由摄像头收集信息,主机做出判断,再控制汽车的加速、刹车、转向等,而这款眼镜是在烟盒大小的主机里完成类似的识别工作,再将它们转化成声音提醒佩戴者。

这些提示音通过骨传导,好处是佩戴者身边的人都听不到声音,佩戴者也能轻易分辨出来自周围环境的声音以及颅内接收到的提示音。

盲人、视障病人虽然眼睛看不见,但他们的听觉往往更敏锐,掌握提示音背后的信息对他们来说更方便。

研发过程可并不一帆风顺,在研发过程中,团队被近距离障碍物预警所限制。当障碍物越来越近,低于0.5米时,一般的传感器就没法获取这部分距离。

这短短的0.5米却是盲人最紧张的距离。

为了解决这一技术难题,团队在近距离盲区内补充了三维信息,传感器的最近检测距离从0.5米降低到48毫米。

填补康复医学空白

夸张一点说,这填补了康复医学的空白。”陈作兵说,作为浙大一院副院长的陈作兵同样是一位康复医学界大咖,他告诉记者,康复医学关注的是人体的功能障碍和缺失,所以残障包括肢体功能、视功能、听功能缺损、老年人等都是康复医学的重点关注对象,“不过康复医学没办法帮助他们恢复视力,在生活中他们只能靠导盲杖、导盲犬、盲道等出行,有了这款眼镜,他们甚至一个人出门去超市都没问题。”

浙大一院康复科为不少盲人、视障病人提供了眼镜的试戴,使用者的反馈信息也在帮助眼镜的迭代。上千人80%多的满意度已经证明了它的方便之处。

“女性盲人、视障病人提出最集中的意见,是它不太好看。”戚斌杰说,眼镜酷酷的外形充满科技感,可当有人戴着它上街时,路人总要忍不住多看几眼,“她们比较在意自己的盲人身份,不希望被太多人注意到。”

另外,当佩戴者站在接踵摩羯的拥挤街头时,嘈杂的提示音会让佩戴者不知所措,该怎么区分复杂环境下的提示,也是研究团队接下来的重点。

“虽然现在戴着它上街没有问题,但我们也并不鼓励所有佩戴者这样做。”戚斌杰举例道,当一个足球向佩戴者飞来时,提示音的音量从小变大,可这没法让佩戴者躲开足球。

逐步迭代的眼镜还在去年的中国青年互联网创业大赛上拿到了总冠军,已经投入市场的它售价4000多元一套。

(本文来源:钱江晚报,作者:张苗;)

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作者 爱因斯坦

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  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
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