发明内容

本发明将改进这种情况。

出于此目的，本发明提供一种装置，所述装置通过测量盲人眼睛的移动并且通过根据此测量闭环控制再现在皮肤上的图像来改进环境的空间感知。

因此，本发明的目的在于一种用于改进盲人用户或视力受损用户的环境感知的装置，所述装置包括：

-至少一组机械致动器，其预期与用户的皮肤接触，

-至少一个数码相机，其布置成用于获取面向用户的环境的当前数字图像，

-处理电路，其连接到相机以从所获取的数字图像的像素接收信号并且将像素信号的至少一部分转换成控制信号，每个控制信号向来自这组致动器的一个机械致动器供电。

具体来说，所述装置还包括用于用户的至少一只眼睛的至少一个眼睛跟踪模块，以便识别用户的注视方向。此外，处理电路被布置成用于在由相机拍摄的环境中选择取决于注视方向的所获取的当前图像的区域，并且用于将来自上述区域的像素的信号转换成控制信号，每个控制信号向这组中的一个致动器供电以刺激用户的皮肤。

术语“机械致动器”通常理解为表示可以例如布置成矩阵的元件，并且每一元件能够在接收到电脉冲后移动。因此，这些可以是压电元件，所述压电元件例如设计成具有：

-位移的振幅是压电元件接收的电信号的函数，和/或

-位移的频率是压电元件接收的电信号的函数。

或者，这些可以是与微机电(或“MEMS”)类型的系统组合的压电元件。

作为另一变体，分布在平面矩阵上的聚焦超声波的发射可以用于刺激用户的皮肤。作为又一变体，提供一种电极，所述电极发射感觉为微小电击的电脉冲(所述电脉冲的强度可以表征图像灰度级且具有表征特定颜色的重复频率，稍后将通过示例性实施例演示)。

上文用户的“皮肤”理解为既指用户的皮肤(在躯体上或其它部位)也指例如上腭、舌头或其它部位的黏膜，还对应于通用医疗术语“表皮”。因此，致动器可以采用处理微电流的电极形式，并且例如容纳在颊内假腭中(例如接合到义齿腭的部分)，但不防碍用户说话、进食或饮水。

此外，术语“数码相机”理解为表示以下事实：从环境获取的图像包括通常布置为矩阵的像素，并且电信号可以被分配给向致动器供电的每个像素。例如，对于单色(“黑色和白色”)图像，向致动器供电的电信号的强度可以与像素的灰度级(例如，从深黑灰色到浅白灰色)成比例。取决于此电信号的强度，机械致动器可能以较大或较小的振幅和/或频率移位。

因此，本发明意义上的装置允许通过用户的眼睛跟踪测量以及因此通过用户的注视再现聚焦于环境特定区域的用户的注意力。例如，如果用户已在特定方向上听到声音，则用户可以朝向此方向注视，装置通过再现在此方向上选择的环境区域的“触觉图像”来实现此方向。

出于此目的，本发明必须克服盲人失去眼睛跟踪能力的偏见。然而，对于那些至少最近失明的人(且假设他们保留了眼球)，反直觉地观察到盲人的眼睛仍然运动(尽管他们失明)。

因此，本发明的目的在于一种采用由软件应用程序控制的装备(或设备)单元形式的装置，并且旨在用于特别是减少障碍(在这种情况下，盲人用户的失明)影响的目的。就此而言，本发明的装置可以被视为医疗装置。

在一个实施例中，处理电路可以布置用于在所获取的当前图像中选择取决于注视方向的当前图像的有限区域，并且用于将来自所述有限区域的像素的信号转换成控制信号，每个控制信号向来自这组中的一个致动器供电以刺激用户的皮肤。

在一个变体中，所述处理电路可以布置用于旋转移动的相机(不一定是广角的)，以便跟随用户的注视方向。然而，可能有利的是实施固定(广角)相机并且通过计算机选择因此根据注视方向以广角获取的图像中的相关区域。

然而，所述处理电路还可以布置用于也旋转移动(至少在方位上)的广角相机，以跟踪朝向用户的鼻子会聚的眼睛移动(其对应于搜索“近视”)。此外，这些相机能够自动对焦(具有模糊检测模块)，这允许用户在附近空间(“近视”)和远处(“远视”)两者中获得对环境的空间感知。在聚焦情况之外且特别是对于“远视”，可以默认地以相对于彼此的定向来调整相机，同时尽可能接近地符合用户的同侧眼睛的生理定向(横向相对于矢状平面大约15°，因此一个相机相对于另一个的定向为大约30°)。

在一个可能实施例中，所述装置还包括：

-两组机械致动器，其预期与用户的皮肤接触，以及

-用于用户的相应眼睛的两个眼睛跟踪模块，用于限定当前图像中的两个区域并且将来自两个区域中的每一个的像素的信号转换成向两组相应致动器供电的两组相应控制信号。

通过将眼睛跟踪应用于用户的每一只眼睛，装置还可以借助于一对机械致动器组提供对用户注视前方的三维空间的感知。实际上，归功于此双眼协调能力，对于眼睛跟踪以及对于机械致动器组两者，装置可以向用户提供对正在查看的三维空间的感知。如下文将参考图1演示的，致动器组彼此不同且空间分离，但是人脑仍然自然地被配置用于从两个单独的二维图像开始再现单个三维图像(如同它通常对用户的两只眼睛所做的那样)。

因此，对于失明但此处假设仍具有移动双眼能力的人来说，用户可以在其皮肤上接收两个“触觉图像”，所述图像可以相互印证以用于3D感知。

然而，这是一种复杂的实施例。可以提供单眼跟踪模块(出于经济原因，或另外如果用户仅具有一只眼睛可以测量到瞳孔移动)，所述单眼跟踪模块可能具有两个相机以拍摄面向用户的环境(可能在每个相机轴之间具有约30°的角度，以符合眼睛光轴的通常生理定向)。使用单眼跟踪唯一可能的不确定性是辨别：

-用户正在查看附近图像且眼睛通常朝向鼻子会聚的情况，以及

-用户正看向远处，但看向一侧，并且看向鼻子的情况。

在这种情况下，相机可以“自动对焦”并因此区别开这两个情况中的每一个。

在本发明的一个实施例中，相机和眼睛跟踪模块至少安装到共同的机械支架上，眼睛跟踪模块朝向用户的一只眼睛(通常是用户的同侧)定向，相机定向成获取面向用户的环境的当前数字图像。因此，相机可以沿着用户的同侧眼睛的生理轴定向(或每个相机沿着一只眼睛的轴线定向。

因此，相机与眼睛跟踪模块之间的距离在支架上随时间保持恒定，从而允许用户的注视位置与相机在任何给定时间拍摄的内容相关。

有利地，相机为具有10mm与35mm之间的焦距的广角类型。

在本发明的一个实施例中，装置包括无线链路，用于将控制信号传输到致动器以用于处理电路与致动器之间的至少一个连接。

无线链路提供以下优点：例如以紧凑方式将致动器(所述致动器可以刺激个体的躯体或背部，如下文参考图1所描述)连接到装置的其余部分；以及例如在将眼睛跟踪模块、相机和处理电路等分组的机械支架与机械致动器之间创建链路。

由于用户的手的皮肤特别敏感，因此在一个变体中，可以提供集成到手套中的机械致动器，例如机械致动器组有利地以相应贴片的形式放置于用户的手掌上。例如，为每只手提供具有机械致动器贴片的手套，每只手对应于要感知的环境的一个图像(因此具有可能的三维重建)。相机、眼睛跟踪模块和处理电路可以安装到共同的支架上并且无线地连接到手套的贴片。

在机械致动器可以刺激用户头部的一部分(例如，如图5中所说明的前额)的一个变体中，组合件(相机、眼睛跟踪模块等以及致动器)可以安装到例如采用戴在前额上且在用户的眼睛上方找到的头戴式耳机形式的共同的支架上。

在一个实施例中，致动器被布置成用于根据作为所接收的控制信号的函数的强度刺激用户的皮肤，并且控制信号各自为像素的颜色强度的函数。

“像素的颜色强度”理解成表示给定颜色的像素的亮度。

例如，对于“黑色和白色”图像，可以根据从白色变成黑色的像素的灰度级激活每个致动器。作为变体，可以针对彩色图像的每个像素提供一组三个致动器，每个致动器具有随着此像素的“红、蓝、绿”颜色级别而变的强度或振动频率。

例如，对于彩色图像的“再现”，可以将像素的亮度(例如，从暗到亮)转换成致动器移动的强度(因此更用力地按压用户的皮肤)，然而每个致动器的振动频率可以通过分配给此致动器的颜色类型(红色或蓝色或绿色)确定。例如，再现蓝色级别的致动器比再现红色级别的致动器振动得更快(绿色或黄色由具有中间振动频率的致动器表示)。

因此，在每个致动器在振动时可移动以通过循环振动刺激用户的皮肤的实施例中，致动器的振动频率可以取决于像素颜色的类型。

在一个实施例中，图像区域可以具有与眼睛跟踪模块所跟踪的眼睛的视场形状相对应的一般形状，然后可以安置这组致动器中的致动器，以便根据对应于此视场形状的二维形状分布。

因此，应理解，在装置中，为区域中的像素提供了与所述组的致动器“一对一”的对应关系。因此，所述组中的多个致动器的数目可以与区域中的像素数目相对应。在空间上，还可以提供所述区域中的像素与这组致动器中的相应致动器的位置的对应关系。然而，这是一个示例性实施例。例如，致动器可以与图像的一组四个像素或更多像素(例如，具有平均灰度级)相关联。类似地，致动器在这组致动器内可能不规则地间隔开(因为这组致动器可以在身体的或多或少敏感区域上延伸，越敏感的区域通常能够接收越多的致动器)。

装置通常可以包括特别用于基于所获取的图像区域的像素驱动致动器的处理电路。此处理电路随后实施一种方法，即本发明的另一主题，且所述方法包括以下步骤：

-从所获取的数字图像的像素接收信号，

-通过对用户的注视方向进行眼睛跟踪来接收测量，

-确定在区域的所获取图像中与注视方向相对应的边界，且从所述区域的像素中选择信号，

-将来自所述区域的像素的信号转换成控制信号，每个控制信号预期向这组机械致动器中的一个致动器供电，所述区域中的像素数目对应于这组机械致动器包括的致动器的数目，

-将相应控制信号传输到所述组中的致动器。

装置的处理电路通常可以包括(如图4所示)处理器和存储器，所述存储器存储计算机程序的指令以在这些指令由处理器执行时实施此方法。本发明的目的还在于此种计算机程序(其通用算法可以有下文描述的图3说明)。