一种基于机器视觉的分层机械式智能盲文阅读机

本发明公开了一种基于机器视觉的分层机械式盲文阅读机。整体包括机器视觉部分以及盲文显示部分，二者通过穿戴式头盔设备和连接器连接起来。本发明的盲文显示装置，采用了螺纹传动的工作原理，可显示一行或多行盲文字符，结构设计简单巧妙，成本极低，性能稳定，可靠性高，可实时翻译盲文、识别物体并转换为盲文，还可以实现识别物体转换三维立体图像且与语音同步播放，对盲人群体具有一定的教学意义，能够满足盲人以及聋盲症人群日常阅读和学习需求，极大方便日常生活。且本设计在国内外尚处于起步阶段，还未见相应成品出现，对社会的意义巨大。

1.一种基于机器视觉的分层机械式智能盲文阅读机，其特征在于，包括机器视觉部分和盲文显示部分；所述机器视觉部分包括图像采集、图像识别、图像编码传输及压缩；将嵌入式图像识别模块（21）安装在穿戴式头盔（20）上，将其一端与盲文显示机械装置（8）用连接器（19）连接，以此实现图像识别功能；设备图像采集是数字图像数据提取的主要方式，主要借助于数字摄像头设备（31）经过采样数字化得到图像,和文字、图形一起存储；成功采集图像后再通过图像单元的特征提取，利用嵌入式图像识别模块进行图像识别形成图像信息；识别完成后，为了提高图像传输速度，缩短处理时间，则需要对图像信息进行编码压缩，并通过连接器（19）连接盲文显示部分的机壳（18）以此将图像信息传输给盲文显示机械装置（8）；所述盲文显示部分则包括从下而上依次安装的三层装置，其中，第三层为焊接了固定销（7）的盲文触摸板（6），第二层为盲文显示机械装置（8）点阵，第一层为控制驱动电路（13）；触摸板（6）上设有一行或多行排列的盲文触摸孔，每个盲文触摸孔之间间隔均匀，触摸板（6）上设有电源开关键（1）、复位键（3）、播放键（2）和扬声器（4），一个盲文点字格至少包括3个3x2的盲文触摸点位，分别显示声母韵母和声调，组合起来显示一个盲文字符；所述第二层盲文显示机械装置（8）点阵安装了固定板（12），每个电机位都固定在相应位置上，所述第一层控制驱动电路（13）置于电路底板（17）内，第一层第二层以及第三层盲文显示装置均安装在机壳（18）中，触摸板（6）安装在最上方作为机壳（18）的壳盖（5）。 2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的分层机械式智能盲文阅读机，其特征在于，所述第三层顶盖触摸板（6）在壳盖（5）内部所设多行盲文触摸孔正下方各焊接一个两厘米长的平键固定销（7），使其卡在所述第二层盲文显示机械装置（8）中的内螺纹空心柱（10）侧面开的柱面凹槽（11）中，避免内螺纹空心柱（10）跟随螺纹杆（24）一起转动。 3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的分层机械式智能盲文阅读机，其特征在于，所述第二层盲文显示机械装置（8）包括多组结构相同且间隔分布均匀的3x6驱动点阵（23），所述每组驱动点阵（23）包括3x6个丝杆直流电机（9）、内螺纹空心柱（10）以及空心柱侧面凹槽（11）；所述的每组驱动点阵的触点机械装置（25）数量与每行盲文点字格中盲文触摸点位（26）的数量相等，每个触点机械装置（25）分别控制盲文点阵内的各个盲文触摸点位（26）；每组驱动点阵安装在固定板（12）上，内螺纹空心柱（10）与丝杆直流电机（9）上端螺纹杆（24）卡紧，在柱面侧方开一条一厘米的柱面凹槽（11）用于卡住固定销（7）；当驱动电路（13）控制电机转动时，通过螺纹传动原理使得不同点位触摸柱（27）自动升降。 4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的分层机械式智能盲文阅读机，其特征在于，所述每组驱动点阵的触点机械装置（25）电机下端与对应电机驱动板（16）一端固定焊接，电机驱动板（16）另一端连接电源位和主控电路板（14）输入串口，由于主控电路板（14）数字输入串口数量不够，选用外扩IO板（15）串联外扩串口，每个外扩IO板（15）固定焊接四个电机驱动板（16），以此同时控制几组3x6的触点机械装置（25）；底板（17）固定在固定板（12）下方，位于盲文触点机械装置（25）底层，防止电机抖动，机壳（18）底层固定控制驱动电路（13），侧方开孔用于固定连接器（19）。 5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的分层机械式智能盲文阅读机，其特征在于，所述盲文显示机械装置（8）全部固定于三层机壳（18）内部，底层侧方连接器（19）端口与安装有嵌入式图像识别模块（21）的头盔（20）连接，利用嵌入式图像识别模块（21）识别眼前文本文字或物品形成图像信息，经过压缩编码后通过连接器（19）传输给主控电路板（14）形成盲文文件，再通过控制驱动电路（13）驱动相应触点位机械装置（25），使相应点位的电机正转，并通过内外螺纹推动触摸柱（27）上升，显示出相应盲文。 6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的分层机械式智能盲文阅读机，其特征在于，所述智能盲文阅读机还包括包括语音播报模块（22）以及三维点阵显示模块（28），主控电路板（14）分别与语音播报模块（22）、三维点阵显示模块（28）以及触点机械装置（25）相连接，当连接器（19）传输识别到的物体图像信息时，主控电路板（14）将输入的文字或物品信息处理为语音信号传送到语音播放模块（22），并控制语音播报模块（22）在显示盲文的同时通过扬声器（4）进行语音播报，也可通过所述触摸板（6）的播放键（2）进行重复播报；所述三维点阵显示模块（28）即利用主控电路板（14）和外扩IO板（15）的串口功能，通过设置占空比或电压来调控不同位置触点机械装置（25）中丝杆直流电机（9）的转速，使每个点位触摸柱（27）自动上升不同高度组成三维图像；当连接器（19）传输识别到的物体图像信息时，按下所述触摸板（6）上设教学键（30）启动三维图像教学模式（29），即在语音播报物品的同时显示三维立体图像。

西安工业大学

2021-08-31

2021-06-03

专利

https://d.wanfangdata.com.cn/patent/CN202110618422.5

CN202110618422.5

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G09B21/00(2006.01)

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