为盲人设计的感知触摸系统

原创 云深之无迹 2023-08-04 01:41

触摸板的数据来源于视觉部分传递的信息。触觉图像就是真实图像的一种隐喻:物理轮廓——凸起轮廓、 物体颜色/材质——凸点纹理、真实图像比例——触觉图像比例等等。触觉图形需抓住被描述物体特点最显著的形态,尽量减少失真的转换为触觉图形。

使用Open3D提取深度图像的边缘信息

深度图像边缘提取及转储 以前写的两个文章。

对于双目相机RGB图像和深度相机点云,提取距离信息和边缘的处理流程如下:

  1. RGB图像处理

  • 将左右目图像进行立体校正和立体匹配,得到视差图

  • 根据双目系统的参数,从视差图计算每个像素的深度值

  • 在RGB图像上进行边缘检测,例如Canny边缘检测

  • 得到RGB图像的边缘结果

接下来将高分辨率图像边缘映射到低分辨率图像:

触摸板的设计也是一个难点,会考虑尺寸,材质,控制方式等。除了从需求出发,还要从生理学出发。

人眼的分辨率为 300ppi (pixel per inch,每英寸像素数),而人手指的触觉分辨率约为 10ppi ,低分辨率带来的问题是使触觉点阵尺寸增大。对于接收数据的密度来讲:手指触觉 10^2 bits/s,听觉 10^4 bits/s,视觉 10^6 bits/s ,不过大量的实验和生活经验表明,视觉受损人群的触觉和听觉能力优于健全人。因为人脑感觉皮层具有可塑性,盲人的触觉皮层和听觉皮层代谢活动增加,使其触听觉更敏锐。

触压觉是皮肤受到触或压等机械刺激时所引起的感觉。两者在性质上类似。皮肤内分布着产生多种感觉的感受器,在鼻、口唇和指尖分布密度最高。一般认为皮肤产生的感觉有四种即对皮肤作机械刺激产生的触觉、压觉,由温度刺激产生的冷觉和热觉,以及由伤害性刺激产生的痛觉。不同感觉的感受区在皮肤表面呈互相独立的点状分布。

由于人手触觉分辨率的限制, 小尺寸点阵承载的信息过少,使用场景非常有限。相比之下,用户理解触觉图像的方式是从局部到整 体,进程较慢,所以图像刷新时间的延长对用户体验的影响有限.

因为人的触觉认知非常适合三维触觉信息,因为整个手掌拥有较高的触觉灵敏度,而且通过前臂的运动,手掌可以在三维空间的任意角度上进行认知活动。因此,人脑会形成 “手掌 - 前臂”的共同触觉认知,对三维信息的理解力也会更强。

针对上面提出的人体特性和对感知的需求,需要设计单独的传感器,满足响应,强度,控制等:

因为电磁有着极快的反应速度,所以基于电磁体的机电显示器。关键原理是凸轮执行器,由偏心凸轮组成,偏心凸轮嵌入稀土磁体,通过改变其极性的电磁作用将其旋转到两个稳定位置。偏心凸轮的旋转导致盲文点上升或下降。凸轮旋转略超过 180 °  ,并靠在外壳壁(上单元)上停止。一旦盲文销被抬起,手指在销上的重量就无法反向驱动凸轮。这不仅满足了触摸点突出力的需要,而且一旦针被抬起就不需要给电磁铁供电,从而降低功耗。

对不同大小的物体,凸起高度是否可以对应不同变化,这也可以提升真实感。也就是满足了2.5D的感官接触。

触觉图像就是真实图像的一种隐喻:物理轮廓——凸起轮廓、 物体颜色/材质——凸点纹理、真实图像比例——触觉图像比例,触觉图形需抓住被描述物 体特点最显著的形态,尽量减少失真的转换为触觉图形。

https://www.renesas.cn/cn/zh/document/dst/isl97671a-datasheet?r=506211https://kd.nsfc.gov.cn/paperDownload/1000014078348.pdfhttps://hackaday.io/project/191181-electromechanical-refreshable-braille-displayhttps://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2022.862344/full

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