一種色盲色覺(jué)輔助裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種色盲色覺(jué)輔助裝置，該裝置包括視頻采集設(shè)備、視頻接收電路、高速數(shù)字信號(hào)處理器、測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路、內(nèi)存電路、視頻發(fā)送電路以及顯示鏡片，其中高速數(shù)字信號(hào)處理器完成視頻源數(shù)據(jù)選擇、RGB三色通道增益調(diào)節(jié)以及亮度、對(duì)比度的調(diào)整。本發(fā)明在色盲患者障礙色段上通過(guò)調(diào)節(jié)采集到的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)色通道的增益，使得患者能夠正確辨別出該色段所包含的色覺(jué)信息。通過(guò)數(shù)字視頻處理，本發(fā)明為輔助色盲患者正確識(shí)別顏色信息提供了一種可行的解決方案。
【專利說(shuō)明】一種色盲色覺(jué)輔助裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字視頻信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是針對(duì)色盲患者視頻信號(hào)處理的一種色盲色覺(jué)輔助裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]人類視覺(jué)感受器有兩種，一種叫視桿細(xì)胞，另一種叫視錐細(xì)胞。視桿細(xì)胞主要分布在視網(wǎng)膜外側(cè)，負(fù)責(zé)在暗光條件下接收光信息，對(duì)色覺(jué)不起作用；視錐細(xì)胞主要分布在視網(wǎng)膜中心凹槽處，負(fù)責(zé)在明亮的環(huán)境中接收光信息，同時(shí)也是感知顏色的不可或缺的重要組成部分。視錐細(xì)胞類型有三種:長(zhǎng)波型，中波型和短波型，也叫做紅色型，綠色型和藍(lán)色型(R型，G型和B型)。每種視錐細(xì)胞感知一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，傳遞給大腦形成豐富多彩的顏色信息。
[0003]目前絕大多數(shù)色盲患者表現(xiàn)為一種或者兩種視錐細(xì)胞功能異常，導(dǎo)致對(duì)其中一種或者兩種顏色識(shí)別障礙，具體表現(xiàn)為對(duì)特定顏色信息欠敏感或者過(guò)敏感，例如常見(jiàn)的紅色盲和綠色盲。依據(jù)對(duì)顏色識(shí)別能力的強(qiáng)弱，色盲有完全色盲和不完全色盲之分，不完全色盲又叫色弱，但社會(huì)上統(tǒng)稱為色盲。這些患者一部分是先天性的，另一部分則為后天性的。后天性色盲因病而得，病好可以恢復(fù)；對(duì)于先天性患者，往往是遺傳而得，無(wú)法治療。目前色盲的色覺(jué)主要通過(guò)光學(xué)矯正的方法得以改善。光學(xué)矯正的方法為色盲患者佩戴鍍有特殊膜的眼鏡，減弱進(jìn)入眼睛的過(guò)敏感色段的光來(lái)達(dá)到矯正的目的，而對(duì)于欠敏感色段，光學(xué)矯正顯得無(wú)能為力。而且色盲的種類各異，商品化生產(chǎn)的色盲眼鏡無(wú)法達(dá)到理想的矯正效果。
[0004]頭戴顯示技術(shù)的發(fā)展使得該技術(shù)獲得極大的應(yīng)用空間，這一原本用于軍事化的技術(shù)的民用化，使得其在顯示增強(qiáng)、虛擬現(xiàn)實(shí)以及立體顯示等領(lǐng)域獲得前所未有的拓展。在便攜性、低功耗乃至美觀性等方面，頭戴顯示器都有著無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有色盲色覺(jué)矯正方法的不足而提供一種基于數(shù)字視頻處理技術(shù)的色覺(jué)輔助裝置。該裝置將捕獲的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化成的數(shù)字視頻信號(hào)并通過(guò)數(shù)字視頻處理技術(shù)把數(shù)字視頻信號(hào)分解為R、G、B三色數(shù)字通道，通過(guò)單獨(dú)調(diào)整每個(gè)通道的增益，增大或者減弱每個(gè)通道的光強(qiáng)度，并通過(guò)顯示鏡片的顯示調(diào)整后的視覺(jué)信息。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種色盲色覺(jué)輔助裝置，該裝置包括:
視頻采集設(shè)備:用于采集外界的視覺(jué)信息并且能轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)形式輸出；視頻接收電路:與視頻采集設(shè)備連接，用于接收數(shù)字視頻信號(hào)，并且將其分離成獨(dú)立的R、G、B三色數(shù)字通道輸出；
測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路:存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)色盲檢測(cè)圖，并將圖像信號(hào)分離為獨(dú)立的R、G、B三色的數(shù)字通道輸出；
高速數(shù)字信號(hào)處理器:一路與測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路相連，負(fù)責(zé)接收來(lái)自該接口電路輸出的標(biāo)準(zhǔn)色盲檢測(cè)圖信號(hào)，通過(guò)該檢測(cè)圖，定位色盲患者的障礙色段，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)色通道的增益；另一路與視頻接收電路相連，負(fù)責(zé)接收來(lái)自視頻接收電路提供的數(shù)字視頻信號(hào)；最后通過(guò)調(diào)整亮度和對(duì)比度，輸出色盲患者能夠正確識(shí)別顏色信息并感覺(jué)舒適清晰的數(shù)字視頻；
內(nèi)存電路:與高速數(shù)字信號(hào)處理器相連，完成高速數(shù)字信號(hào)處理器的正常運(yùn)行所需要的大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀取的工作；
視頻發(fā)送電路:連接高速數(shù)字信號(hào)處理器，用以接收高速數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字視頻；
顯示鏡片:連接視頻發(fā)送電路，用來(lái)顯示經(jīng)過(guò)矯正的數(shù)字視頻，從而色盲患者能正確識(shí)別色覺(jué)信息。
[0007]所述高速數(shù)字信號(hào)處理器包括視頻源選擇控制模塊、色譜測(cè)試與調(diào)節(jié)模塊、內(nèi)存控制模塊、色空間轉(zhuǎn)換模塊A、亮度與對(duì)比度調(diào)節(jié)模塊和色空間轉(zhuǎn)換模塊B，其中，視頻源選擇控制模塊通過(guò)內(nèi)存電路和色譜測(cè)試與調(diào)節(jié)模塊相連；內(nèi)存控制模塊與內(nèi)存電路連接，用于控制視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀?。簧臻g轉(zhuǎn)換模塊A連接在色譜測(cè)試與調(diào)節(jié)模塊之后，通過(guò)R、G、B三色數(shù)字通道轉(zhuǎn)換出亮度通道；亮度與對(duì)比度調(diào)節(jié)模塊和色空間轉(zhuǎn)換模塊A相連，用以在亮度通道上調(diào)節(jié)視頻的亮度和對(duì)比度；色空間轉(zhuǎn)換模塊B和亮度與對(duì)比度調(diào)節(jié)模塊相連，負(fù)責(zé)從數(shù)字視頻的亮度通道轉(zhuǎn)換回R、G、B三色數(shù)字通道，并將這三色數(shù)字通道從高速數(shù)字信號(hào)處理器輸出。
[0008]與現(xiàn)有色盲色覺(jué)輔助裝置相比，本發(fā)明的有益效果是:
⑴依據(jù)數(shù)字視頻處理技術(shù)調(diào)節(jié)色通道增益，對(duì)色盲患者識(shí)別欠敏感或者過(guò)敏感色段信息都有良好的輔助效果，同時(shí)也適用于更多種類和等級(jí)不同的色盲患者的色覺(jué)輔助矯正；⑵當(dāng)色盲患者色盲等級(jí)發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)本發(fā)明色增益調(diào)節(jié)按鈕靈活調(diào)節(jié)色通道增益，使得患者色盲色覺(jué)得以輔助矯正；
⑶通過(guò)亮度和對(duì)比度模塊的調(diào)節(jié)，色盲患者能夠更好地在不同光強(qiáng)度的條件下準(zhǔn)確識(shí)別顏色。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明外形圖；
圖2為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為本發(fā)明高速數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明操作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]參閱圖1，本發(fā)明為一頭戴顯示系統(tǒng)，其中視頻采集設(shè)備I采集外界光學(xué)信息并轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)供內(nèi)部電路處理，顯示鏡片7顯示經(jīng)過(guò)色覺(jué)矯正的數(shù)字視頻，色盲患者通過(guò)觀看該視頻來(lái)正確識(shí)別外界的顏色信息。本發(fā)明的視頻選擇按鈕8用以選擇內(nèi)部的高速數(shù)字信號(hào)處理器連接至視頻接收電路還是測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路；增益調(diào)節(jié)按鈕TR、TG、TB用以調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)數(shù)字視頻色通道增益；亮度調(diào)節(jié)按鈕9、對(duì)比度調(diào)節(jié)按鈕10用以調(diào)節(jié)數(shù)字視頻亮度和對(duì)比度。
[0011]參閱圖2，本發(fā)明由視頻采集設(shè)備1、視頻接收電路2、高速數(shù)字信號(hào)處理器3、測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路4、內(nèi)存電路5、視頻發(fā)送電路6和顯示鏡片7組成。測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路4能提供標(biāo)準(zhǔn)的色盲檢測(cè)圖信號(hào)，幫助定位色盲患者的類型和等級(jí)，并通過(guò)高速數(shù)字視頻信號(hào)處理器3的調(diào)節(jié)，使得色盲患者的色覺(jué)得以輔助矯正；通過(guò)調(diào)節(jié)障礙色段對(duì)應(yīng)色通道的增益，患者能夠正確識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)色盲檢測(cè)圖的所包含的色覺(jué)信息后，高速數(shù)字信號(hào)處理器3斷開(kāi)與測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路4的連接，將視頻接收電路2接入，與視頻發(fā)送電路6和顯示鏡片7構(gòu)成了能夠輔助色盲患者正確識(shí)別外界的色覺(jué)信息的頭戴顯示裝置。本發(fā)明能夠在原本限制患者正確識(shí)別顏色的領(lǐng)域得以應(yīng)用，例如駕駛、化工、觀影等。
[0012]參閱圖3，本發(fā)明的色覺(jué)信息調(diào)整矯正任務(wù)在高速數(shù)字信號(hào)處理器中進(jìn)行，該處理器中包含以下模塊:
a)視頻源選擇控制模塊:在視頻源選擇信號(hào)的控制下，選擇視頻接收電路或者測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路提供的信號(hào)作為視頻源輸入至內(nèi)存電路；
b)內(nèi)存控制單元:連接內(nèi)存電路，負(fù)責(zé)內(nèi)存電路的數(shù)據(jù)流寫入與讀出，保證本視頻數(shù)據(jù)能夠得到及時(shí)有效的處理；
c)色譜測(cè)試與調(diào)節(jié)模塊:連接內(nèi)存電路，負(fù)責(zé)接收來(lái)自內(nèi)存電路的視頻數(shù)據(jù)信號(hào)，同時(shí)通過(guò)調(diào)整R通道、G通道或者B通道的增益，使得色盲患者能夠正確識(shí)別原本欠敏感或者過(guò)敏感的色段的色覺(jué)信息；
d)色空間轉(zhuǎn)換A(RGB->YCbCr)模塊:將RGB色空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)Cb(；色空間獲取亮度通道Y，從而進(jìn)行亮度和對(duì)比度的調(diào)節(jié)；
e)亮度、對(duì)比度調(diào)節(jié)模塊:在Y通道上調(diào)節(jié)視頻信號(hào)的亮度和對(duì)比度，使得色盲患者獲得更加清晰舒適的視覺(jué)信號(hào)；
f)色空間轉(zhuǎn)換B(YCbCr->RGB)模塊:重新將YCb(；色空間轉(zhuǎn)換回RGB色空間，將調(diào)整處理后的數(shù)字視頻信號(hào)從高速數(shù)字信號(hào)處理器輸出并輸入給視頻發(fā)送電路。
[0013]參閱圖4，為本發(fā)明操作流程圖。本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)對(duì)色盲患者色覺(jué)輔助矯正，主要完成如下幾個(gè)過(guò)程:
a)色盲患者佩戴頭戴顯示器，等待開(kāi)啟裝置；
b)裝置開(kāi)啟后，PC機(jī)將標(biāo)準(zhǔn)色盲檢測(cè)圖像通過(guò)USB接口傳送到測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路中，傳輸完成后，斷開(kāi)PC機(jī)；
C)高速數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)的視頻選擇控制模塊連接到測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路，依據(jù)色盲患者對(duì)頭戴顯示器上顯示的測(cè)試圖像信息的識(shí)別反饋，準(zhǔn)確定位色盲患者類別及等級(jí)；
d)依據(jù)色盲患者類別和等級(jí)，在高速數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)的色譜測(cè)試與調(diào)節(jié)模塊調(diào)整相關(guān)色通道的增益，使得患者能夠準(zhǔn)確識(shí)別出測(cè)試圖像原本有障礙的色段上所包含的色覺(jué)信息；
e)高速數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)的視頻選擇控制模塊斷開(kāi)與測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路的連接，選擇視頻接收電路提供的視頻信號(hào)接入高速數(shù)字信號(hào)處理器；
f)最后通過(guò)亮度與對(duì)比度模塊的調(diào)節(jié)，使得顯示鏡片上顯示色盲患者感覺(jué)舒適清晰的視頻信息。這樣色盲患者通過(guò)本發(fā)明看外部世界的色覺(jué)得到輔助矯正。實(shí)施例
[0014]眾所周知，色盲色弱患者由于對(duì)交通信號(hào)燈及部分交通標(biāo)志的識(shí)別障礙，不能駕駛機(jī)動(dòng)車輛。本發(fā)明可以輔助色盲色弱患者識(shí)別顏色，使其也可以和正常色覺(jué)的人群一樣駕駛機(jī)動(dòng)車輛。例如，對(duì)紅色識(shí)別的色盲色弱患者，首先將本發(fā)明佩戴于頭部，并將本發(fā)明通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接到PC機(jī)，開(kāi)啟本發(fā)明，通過(guò)PC機(jī)將標(biāo)準(zhǔn)色盲檢測(cè)圖傳送至本發(fā)明，傳輸完成后，斷開(kāi)PC機(jī)與本發(fā)明的連接；然后，通過(guò)視頻選擇按鈕選擇測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路作為視頻數(shù)據(jù)源輸入高速數(shù)字信號(hào)處理器，顯示鏡片上顯示標(biāo)準(zhǔn)色盲檢測(cè)圖，通過(guò)增益調(diào)節(jié)按鈕TR調(diào)節(jié)R通道的增益，使得色盲患者能夠準(zhǔn)確識(shí)別出紅色段所包含的信息；接著，高速數(shù)字信號(hào)處理器通過(guò)視頻選擇按鈕斷開(kāi)與測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路的連接，選擇視頻接收電路作為視頻數(shù)據(jù)源輸入高速數(shù)字信號(hào)處理器，通過(guò)亮度和對(duì)比度調(diào)節(jié)按鈕調(diào)整合適的亮度和對(duì)比度，這樣經(jīng)觀看本發(fā)明顯示鏡片上顯示的視頻，紅色盲患者觀看外部世界的色覺(jué)就得到輔助矯正；最后，通過(guò)佩戴本裝置，紅色盲患者正確識(shí)別出交通信號(hào)燈信號(hào)以及交通標(biāo)志中紅色部分的信息，可以正常駕駛機(jī)動(dòng)車輛了。
【權(quán)利要求】
1.一種色盲色覺(jué)輔助裝置，其特征在于該裝置包括: 視頻采集設(shè)備:用于采集外界的視覺(jué)信息并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)輸出； 視頻接收電路:與視頻采集設(shè)備連接，用于接收數(shù)字視頻信號(hào)，并且將其分離成獨(dú)立的R、G、B三色數(shù)字通道輸出；測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路:存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)色盲檢測(cè)圖，并將圖像信號(hào)分離為獨(dú)立的R、G、B三色的數(shù)字通道輸出；高速數(shù)字信號(hào)處理器:一路與測(cè)試圖像存儲(chǔ)及加載接口電路相連，負(fù)責(zé)接收來(lái)自該接口電路輸出的標(biāo)準(zhǔn)色盲檢測(cè)圖信號(hào)，通過(guò)該檢測(cè)圖，定位色盲患者的障礙色段，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)色通道的增益；另一路與視頻接收電路相連，負(fù)責(zé)接收來(lái)自視頻接收電路提供的數(shù)字視頻信號(hào)；最后通過(guò)調(diào)整亮度和對(duì)比度，輸出色盲患者能夠正確識(shí)別顏色信息并感覺(jué)舒適清晰的數(shù)字視頻；內(nèi)存電路:與高速數(shù)字信號(hào)處理器相連，完成高速數(shù)字信號(hào)處理器的正常運(yùn)行所需要的大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀取工作；視頻發(fā)送電路:連接高速數(shù)字信號(hào)處理器，用以接收高速數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字視頻；顯示鏡片:連接視頻發(fā)送電路，用來(lái)顯示經(jīng)過(guò)矯正的數(shù)字視頻，從而色盲患者能正確識(shí)別色覺(jué)信肩、O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述高速數(shù)字信號(hào)處理器包括視頻源選擇控制模塊、色譜測(cè)試與調(diào)節(jié)模塊、內(nèi)存控制模塊、色空間轉(zhuǎn)換模塊A、亮度與對(duì)比度調(diào)節(jié)模塊和色空間轉(zhuǎn)換模塊B，其中，視頻源選擇控制模塊通過(guò)內(nèi)存電路和色譜測(cè)試與調(diào)節(jié)模塊相連；內(nèi)存控制模塊與內(nèi)存電路連接，用于控制視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀?。簧臻g轉(zhuǎn)換模塊A連接在色譜測(cè)試與調(diào)節(jié)模塊之后，通過(guò)R、G、B三色數(shù)字通道轉(zhuǎn)換出亮度通道；亮度與對(duì)比度調(diào)節(jié)模塊和色空間轉(zhuǎn)換模塊A相連，用以在亮度通道上調(diào)節(jié)視頻的亮度和對(duì)比度；色空間轉(zhuǎn)換模塊B和亮度與對(duì)比度調(diào)節(jié)模塊相連，負(fù)責(zé)從數(shù)字視頻的亮度通道轉(zhuǎn)換回R、G、B三色數(shù)字通道，并將這三色數(shù)字通道輸出。
【文檔編號(hào)】H04N5/57GK104270588SQ201410477904
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】劉一清, 方挺 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)