[發明專利]一種圖像信息溫度覺反饋的二維手控裝置

有效

• 申請號: 201310268045.2
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103345184A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 吳劍鋒;李建清;耿萬培;劉海洋;賈貞;楊宇榮;萬能惠允;艾曉晨;賈文淵;蔡金鑫
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張學彪

技術領域

本發明涉及一種圖像信息溫度覺反饋的二維手控裝置。

背景技術

據世界衛生組織估計，當前全世界約有4500?萬盲人，而我國視力殘疾狀況的調查數據顯示我國現有盲人(含低視力)1263萬，占殘疾人總數的14.86%，其中多重殘疾的盲人458萬。本著科技造福于人類的理念，為彌補盲人的視覺功能缺陷，各國科學家都嘗試利用工程技術的手段來改善盲人生存環境。在提出的各種各樣的解決方案中，利用盲人的聽覺代替視覺的方案占很大比例，但利用聽覺獲取視覺信息也有其不足之處。相比之下，以觸覺替代視覺系統的設計更加簡單實用，具有更高的可行性。盲人在生活中大多都是通過用手去直接觸摸物體來獲得物體基本特征信息。

因此，需要一種圖像信息溫度覺反饋的二維手控裝置以解決上述問題。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術中盲人利用聽覺獲取視覺信息的缺陷，提供一種可以通過溫度覺反饋在人手指的方式來感知真實或虛擬物體的色調和輪廓等特征信息的圖像信息溫度覺反饋的二維手控裝置。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的圖像信息溫度覺反饋的二維手控裝置采用如下技術方案：

一種圖像信息溫度覺反饋的二維手控裝置，包括圖像采集裝置、圖像處理裝置和溫度覺反饋裝置，所述圖像采集裝置用于采集物體的圖像，所述圖像處理裝置用于對所述圖像采集裝置采集的圖像依次進行輪廓提取處理和顏色與溫度空間變換處理，所述溫度覺反饋裝置包括位置傳感裝置、控制單元、溫度覺工作器件和測溫器件，所述位置傳感裝置將人手二維移動的位置信息輸入到所述圖像處理裝置中，所述位置信息經過所述圖像處理裝置處理后發送給所述控制單元，所述控制單元控制所述溫度覺工作器件以不同溫度覺形式反饋到人手指上，所述測溫器件對所述溫度覺工作器件的溫度進行測量并反饋給所述控制單元構成閉環控制系統。

更進一步的，所述控制單元能夠接收溫度空間信息和人手的位置信息，所述控制單元根據所述溫度空間信息建立對應的溫度覺反饋曲線，控制所述溫度覺工作器件的溫度按照所述溫度覺反饋曲線變化，根據人手的位置信息與圖像輪廓的位置信息的比較，建立圖像輪廓與溫度覺極值的對應關系。

更進一步的，所述控制單元包括單片機、MOS管通斷電路、供電電路和測溫電路，所述單片機接受所述圖像處理裝置發送的數據并通過控制所述MOS管通斷電路來控制所述供電電路的通斷，所述供電電路為所述溫度覺工作器件提供電源，所述測溫電路利用所述測溫器件對所述溫度覺工作器件的溫度實時測量并反饋給所述單片機構成閉環控制系統。

更進一步的，所述測溫器件為熱敏電阻。

更進一步的，所述溫度覺工作器件為半導體制冷器。為了提高溫度覺反饋的響應速度，可以將半導體制冷器作為溫度覺工作器件，半導體制冷器的大小可以根據需要進行定制。

更進一步的，所述圖像采集裝置為攝像頭，所述圖像處理裝置為PC機。

更進一步的，所述圖像處理裝置對所述圖像采集裝置采集的圖像進行輪廓提取處理是利用目標物體與背景間的顏色差異，檢測并提取差異位置，從而獲得物體輪廓的位置信息。

更進一步的，所述圖像處理裝置對所述圖像采集裝置采集的圖像進行顏色與溫度空間變換處理是將圖像中的各點的色度值與設定的色度閾值相比較劃分溫度區間，從而轉換成人手指感受的不同溫度覺，所述設定的色度閾值可調。

更進一步的，還包括外殼，所述外殼上設置有第一開口和第二開口，所述第一開口設置在所述外殼的頂部，所述第二開口設置在所述外殼的底部，所述位置傳感裝置、控制單元、溫度覺工作器件和測溫器件均設置在所述外殼中，所述溫度覺工作器件設置在所述第一開口處，所述位置傳感裝置設置在所述第二開口處，所述測溫器件設置在所述溫度覺工作器件上。

更進一步的，所述溫度覺工作器件的下方設置有散熱塊。為了能夠連續多次地進行溫度覺反饋，獲取良好的反饋效果，可以在溫度覺反饋裝置的溫度覺工作器件的下方設置有散熱塊。

有益效果：本發明的圖像信息溫度覺反饋的二維手控裝置具有以下優點：

1）、本發明通過圖像傳感器采集目標物體圖像，溫度覺反饋裝置能夠實時地反映采集到的圖像色調和輪廓等信息，通過顏色與溫度空間變換處理建立色度與溫度對應關系，此對應關系因色度閾值的設定可以調節，對于不同顏色人手指可以感受到不同的溫度覺，采用輪廓提取算法獲得物體輪廓信息，對于物體輪廓人手指可以感受到極冷或極熱的溫度覺極值；

2）、采用溫度覺反饋具有范圍廣，相比振動刺激噪聲小等優點；