專利名稱：一種便攜式電子助視器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子助視器，是一種借光學(xué)、電子學(xué)相結(jié)合的作用改 善低視力患者和老年人閱讀、活動(dòng)能力的電子放大設(shè)備。
背景技術(shù)：
低視力人群，尤其是弱視和老花眼等患者在閱讀書籍、報(bào)紙等普通印刷 品的時(shí)候存在著各種程度的障礙，而傳統(tǒng)的放大鏡、老花鏡等產(chǎn)品存在放大倍 數(shù)不夠、清晰程度差、邊緣變形等問題，嚴(yán)重的影響了低視力人群的閱讀活動(dòng) 和日常生活。但現(xiàn)有技術(shù)往往都是基于光學(xué)性能形式，或者是簡單的放大設(shè)備， 不能實(shí)現(xiàn)與用戶的實(shí)時(shí)閱讀相協(xié)調(diào)，并且速度、清晰度和效果往往都不盡人意。 而且對(duì)于另外一個(gè)人群——色盲，傳統(tǒng)的光學(xué)設(shè)備也無法為其提供有效的幫 助。
因此，有必要發(fā)明一種基于光學(xué)和電子相結(jié)合的放大系統(tǒng)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種便攜式電子助視器。
便攜式電子助視器中的控制單元分別與圖像輸入單元、圖像處理單元、文 字識(shí)別單元、智能判斷單元、圖像輸出單元相連接，圖像輸入單元與存儲(chǔ)單元 相連接，存儲(chǔ)單元與智能判斷單元相連接，圖像處理單元與文字識(shí)別單元、智 能判斷單元、圖像輸出單元相連接。
所述的圖像輸入單元的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為鏡頭模塊與數(shù)字取像模塊、
A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接。
圖像處理單元內(nèi)部模塊連接關(guān)系為自動(dòng)曝光控制模塊與自動(dòng)增益控制模 塊、自動(dòng)白平衡控制模塊和自動(dòng)亮度控制模塊相連接，自動(dòng)亮度控制模塊與顏 色飽和度控制模塊相連接，顏色飽和度控制模塊與色調(diào)控制模塊、銳度控制模 塊、伽馬校正控制模塊相連接，伽馬校正控制模塊與圖像質(zhì)量顯示單元相連接。
智能判斷單元內(nèi)部模塊連接關(guān)系為標(biāo)準(zhǔn)詞庫模塊與文義智能判斷查找模 塊、統(tǒng)計(jì)判別模塊、判斷結(jié)果輸出模塊相連接。
本實(shí)用新型通過光學(xué)和電子嵌入式系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的閱讀資料通過智能轉(zhuǎn)換 成清晰合理的方便低視力患者閱讀的尺寸和排版格式，無論在清晰度和放大倍 數(shù)上都是傳統(tǒng)助視器所遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到的。并且通過光學(xué)字符轉(zhuǎn)換，將文字和圖 片的排版轉(zhuǎn)換為便于自動(dòng)閱讀的格式，為低視力患者提供閱讀便利。

圖1便攜式電子助視器電路框圖； 圖2本實(shí)用新型的圖像輸入單元電路框圖； 圖3本實(shí)用新型的圖像處理單元電路框圖； 圖4本實(shí)用新型的智能判斷單元電路框圖；具體實(shí)施方式
如圖1所示，便攜式電子助視器中的控制單元分別與圖像輸入單元、圖像 處理單元、文字識(shí)別單元、智能判斷單元、圖像輸出單元相連接，圖像輸入單 元與存儲(chǔ)單元相連接，存儲(chǔ)單元與智能判斷單元相連接，圖像處理單元與文字
識(shí)別單元、智能判斷單元、圖像輸出單元相連接。
控制單元由控制器模塊和系統(tǒng)控制模塊組成，控制器模塊和系統(tǒng)控制模塊 內(nèi)部模塊連接關(guān)系為按鍵與控制器芯片，系統(tǒng)流程自動(dòng)控制?！獕K、圖像輸出控 制模塊相接。其中控制器模塊，其主要功能是接受使用者的指令，并將這一指 令通過電路板傳送到系統(tǒng)控制模塊中去。在本實(shí)施例中，按鍵共有8個(gè)，控制 8個(gè)命令，每一個(gè)命令對(duì)應(yīng)一個(gè)按鍵，分別是電源鍵、復(fù)位鍵、照明鍵、定格 鍵、增加鍵、減小鍵、設(shè)置鍵和模式鍵，使用者在閱讀過程中的任何控制命令 都由按鍵，經(jīng)過系統(tǒng)控制模塊的編碼，系統(tǒng)流程自動(dòng)控制模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)系
統(tǒng)的運(yùn)行，并發(fā)送當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)給語音提示控制模塊。圖像控制模塊6與
控制單元相連接，其主要功能是控制單元合成當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的圖像，從而 提示用戶當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行到哪一個(gè)狀態(tài)。圖像提示對(duì)于視障人士使用者是非常重 要的。在本實(shí)施例中，系統(tǒng)流程自動(dòng)控制模塊和圖像提示控制模塊均基于
ZORAN公司出品的ZR36系列的ZR36441BGCF實(shí)現(xiàn)。
如圖2所示，圖像輸入單元的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為鏡頭模塊與數(shù)字取像 模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接。在工作時(shí)鏡頭模塊收集光線進(jìn)入感應(yīng)光強(qiáng)度的感 應(yīng)區(qū)數(shù)字取像模塊，再由A/D轉(zhuǎn)換模塊將圖像和聲音等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號(hào)進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。本實(shí)施例中，鏡頭模塊是由光學(xué)成像鏡頭模塊依序?yàn)榉离s散 光的防炫環(huán)、光學(xué)鏡頭、IR濾光鏡、影像傳感器的蓋玻片、CMOS影像傳感 器和CMOS圖像傳感器器件組成。數(shù)字取像模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊采用 OmniVision Technologies公司出品的OV96XX系列的OV9655。
如圖3所示，圖像處理單元內(nèi)部模塊連接關(guān)系為自動(dòng)曝光控制模塊與自 動(dòng)增益控制模塊、自動(dòng)白平衡控制模塊和自動(dòng)亮度控制模塊相連接，自動(dòng)亮度 控制模塊與顏色飽和度控制模塊相連接，顏色飽和度控制模塊與色調(diào)控制模 塊、銳度控制模塊、伽馬校正控制模塊相連接，伽馬校正控制模塊與圖像質(zhì)量
顯示模塊相連接。
自動(dòng)曝光控制模塊的主要功能是自動(dòng)化程度最高，并且設(shè)置是自動(dòng)決定， 不能人為修改，使用這種設(shè)置在大多數(shù)情況下能得到一張正常的圖像，這種設(shè) 置是為了最大程度地減少操作失誤而設(shè)計(jì)的，如測(cè)光模式、ISO設(shè)置等等都是 由自己決定的。自動(dòng)增益控制模塊的主要功能是從存儲(chǔ)單元中讀取掃描輸入模 塊存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)，并且去除圖像中的噪聲點(diǎn)，以提高文字識(shí)別的準(zhǔn)確度。自 動(dòng)白平衡控制單的主要功能是使大屏幕拼接墻技術(shù)要求有良好的色彩一致性， 在正常光線下看起來是白顏色的東西在較暗的光線下看起來可能就不是白色， 然后會(huì)自動(dòng)修正光線的改變。自動(dòng)亮度控制單的主要功能是將去除噪聲后的圖 像增強(qiáng)對(duì)比度，并根據(jù)圖像本身的特性自適應(yīng)的調(diào)整亮度，同樣是為了增加識(shí) 別率。顏色飽和度控制模塊的主要功能是，當(dāng)光譜色摻入的白光成分愈多，就 愈不飽和時(shí)，或者當(dāng)物體對(duì)光譜某一較窄波段的反射率高，而對(duì)其它波長的反 射率很低或沒有反射，這一顏色的飽和度就高時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)顏色的純潔性。 銳度控制模塊的功能是當(dāng)銳度高的時(shí)候，顯示文本、圖片時(shí)會(huì)讓你覺得邊緣特 別清晰銳利，但難免讓人覺得有些刺眼，當(dāng)銳度低的時(shí)候，顯示文本、圖片時(shí) 會(huì)讓你覺得邊緣很不清晰，在圖像采集后，它都會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。色調(diào) 控制模塊的功能是調(diào)整明亮度。將事物客觀存在的明度、色相的光源色經(jīng)過調(diào)
節(jié)真實(shí)的反應(yīng)出來。色調(diào)的范圍是0 255，共為256種色調(diào)。伽馬校正控制模 塊的功能是使得整屏顯示均勻，色彩、白平衡平滑過渡，最大限度的減少馬賽 克現(xiàn)象。增強(qiáng)畫面層次感、均勻度，有效提高畫面質(zhì)量。即同樣的驅(qū)動(dòng)電流， 其發(fā)光強(qiáng)度不同；驅(qū)動(dòng)IC之間、同一片驅(qū)動(dòng)IC的不同管腳之間也存在參數(shù)的 離散，這樣使得LCD顯示屏的亮度也呈現(xiàn)離散化現(xiàn)象，為解決這種離散現(xiàn)象 產(chǎn)生的亮度不均勻，除了對(duì)LCD進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化分選外，還需要對(duì)顯示模 組進(jìn)行的控制參數(shù)進(jìn)行初始化，這樣保證了模組間的亮度一致性。圖像的處理 是系統(tǒng)的核心部分。首先，根據(jù)取景框大小在原始攝像頭數(shù)據(jù)上取部分?jǐn)?shù)據(jù)， 根據(jù)快速雙線性插值算法，映射到LCD或VGA大小的中間層buffer里，在這 個(gè)過程中，同時(shí)對(duì)插值結(jié)果進(jìn)行亮度、對(duì)比度調(diào)整。處理黑白圖像時(shí)，還需要 在臨時(shí)buffer里進(jìn)行二值化操作。結(jié)合文字識(shí)別單元輸出模塊整合整幅圖像中 的識(shí)別結(jié)果信息，并傳送給智能判斷單元。
如圖4所示，智能判斷單元內(nèi)部模塊連接關(guān)系為標(biāo)準(zhǔn)詞庫模塊與文義智 能判斷查找模塊、統(tǒng)計(jì)判別模塊、判斷結(jié)果輸出模塊相連接。標(biāo)準(zhǔn)詞庫模塊中 含有大量的漢語和英語的詞庫，是為文義智能判斷査找模塊提供智能判斷的標(biāo) 準(zhǔn)。文義智能判斷查找模塊對(duì)每一個(gè)由文字識(shí)別單元識(shí)別得出的識(shí)別結(jié)果文字 在標(biāo)準(zhǔn)詞庫模塊中査找所有的詞，并且與識(shí)別結(jié)果中該字符的實(shí)際上下文進(jìn)行 比較，如果識(shí)別結(jié)果的實(shí)際上下文中都沒有能夠在標(biāo)準(zhǔn)詞庫模塊中查找到相應(yīng) 的詞語，那么就認(rèn)為這個(gè)字不能成詞，并將這一結(jié)果傳給統(tǒng)計(jì)判別模塊。統(tǒng)計(jì) 判別模塊統(tǒng)計(jì)識(shí)別結(jié)果全文中所有字符的成詞率。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，如果 一段文字中所有字符的加總成詞數(shù)量除以文章的總字符數(shù)小于一定的數(shù)值，那 么可以認(rèn)為這段文字是無意義的亂碼。在閱讀過程中，如果使用者不慎將紙制 文字資料放置方向弄錯(cuò)，那么雖然可以得出識(shí)別結(jié)論，但卻是沒有意義的亂碼。 經(jīng)過統(tǒng)計(jì)識(shí)別模塊的判斷，可以得出該次掃描識(shí)別的結(jié)果是否有效的結(jié)論。通過 系統(tǒng)自動(dòng)流程控制模塊將圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，并重新進(jìn)行識(shí)別流程，直到圖像旋轉(zhuǎn)到該文 檔的正確位置，也就是最能夠被識(shí)別的位置，該結(jié)果將輸出至圖像單元。
在本實(shí)施例中，圖像處理單元、文字識(shí)別單元、智能判斷單元均基于
ZORAN公司的ZR36系列芯片實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中，采用ZORAN公司出品的 ZR36系列的ZR36441BGCF 。存儲(chǔ)單元7由SAMSUNG存儲(chǔ)器 K3F2808UOA-YCB0和HYNIX存儲(chǔ)器HY57V281620HCT-H實(shí)現(xiàn)。
圖像輸出單元是由OmniVision Technologies公司生產(chǎn)的OV528和OV9655 完成的。OV528通過SCCB接口對(duì)OV9655進(jìn)行PC控制，包括對(duì)比度、亮度、 飽和度、白平衡及自動(dòng)曝光、同步信號(hào)位置及極性輸出、幀速率和數(shù)據(jù)輸出格 式控制等。PWDN是功耗模式選擇，低電平時(shí)為正常模式，高電平時(shí)為低功耗 模式。PCLK， HREF， VSYNC分別為點(diǎn)頻和行場(chǎng)同步輸出信號(hào)線。EZPROM 選用24C64。 OV528通過攝像頭接口從傳感器OV9655中獲取輸入視頻數(shù)據(jù)， 并能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，使用者在上位機(jī)(PC， PDA,移動(dòng)電話等)上發(fā)出 拍攝指令后，系統(tǒng)捕獲一幀靜態(tài)圖像送人OV528進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成顏色校 正、JPEG壓縮和解碼等，然后把數(shù)據(jù)送到SRAM儲(chǔ)存或直接通過接口傳輸?shù)?上位機(jī)處理完后，把臨時(shí)buffer里的準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)按tft led支持的格式刷到 lcd/vgabuffer里。目標(biāo)可能是LCD (320X240)和VGA (640X480),兩個(gè)顯 示目標(biāo)使用的是同一路信號(hào)，均為LCD控制器的輸出，當(dāng)切換到VGA模式時(shí)，
LCD控制器按VGA的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其輸出信號(hào)被DA轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為VGA
口
盡管結(jié)合數(shù)量有限的實(shí)施例說明了本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的熟練人員顯然知 道據(jù)此有許多修改和變體。后附的權(quán)利要求旨在包括這些符合本實(shí)用新型的真 正精神和范圍的修改和變體。
權(quán)利要求1.一種便攜式電子助視器，其特征在于控制單元分別與圖像輸入單元、圖像處理單元、文字識(shí)別單元、智能判斷單元、圖像輸出單元相連接，圖像輸入單元與存儲(chǔ)單元相連接，存儲(chǔ)單元與智能判斷單元相連接，圖像處理單元與文字識(shí)別單元、智能判斷單元、圖像輸出單元相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式電子助視器，其特征在于所述的圖像 輸入單元的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為鏡頭模塊與數(shù)字取像模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式電子助視器，其特征在于所述的圖像處理單元內(nèi)部模塊連接關(guān)系為自動(dòng)曝光控制模塊與自動(dòng)增益控制模塊、自動(dòng) 白平衡控制模塊和自動(dòng)亮度控制模塊相連接，自動(dòng)亮度控制模塊與顏色飽和度 控制模塊相連接，顏色飽和度控制模塊與色調(diào)控制模塊、銳度控制模塊、伽馬 校正控制模塊相連接，伽馬校正控制模塊與圖像質(zhì)量顯示單元相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式電子助視器，其特征在于所述的智能判斷單元內(nèi)部模塊連接關(guān)系為標(biāo)準(zhǔn)詞庫模塊與文義智能判斷査找模塊、統(tǒng)計(jì) 判別模塊、判斷結(jié)果輸出模塊相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種便攜式電子助視器?？刂茊卧謩e與圖像輸入單元、圖像處理單元、文字識(shí)別單元、智能判斷單元、圖像輸出單元相連接，圖像輸入單元與存儲(chǔ)單元相連接，存儲(chǔ)單元與智能判斷單元相連接，圖像處理單元與文字識(shí)別單元、智能判斷單元、圖像輸出單元相連接。本實(shí)用新型通過光學(xué)和電子嵌入式系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的閱讀資料通過智能轉(zhuǎn)換成清晰合理的方便低視力患者閱讀的尺寸和排版格式，無論在清晰度和放大倍數(shù)上都是傳統(tǒng)助視器所遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到的。并且通過光學(xué)字符轉(zhuǎn)換，將文字和圖片的排版轉(zhuǎn)換為便于自動(dòng)閱讀的格式，為低視力患者提供閱讀便利。
文檔編號(hào)A61F9/00GK201055465SQ200720112048
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者響 李 申請(qǐng)人:響 李