13.06.2009

Тяжёлый лазер для слепых

Чтобы пройти через город, слабовидящему человеку нужно воспользоваться тростью или собакой-поводырём. Но не всегда они могут спасти людей от столкновений, например, с веткой, нависающей над тротуаром на уровне головы. Для нового аппарата такое препятствие – не проблема. Мы, конечно, знаем, что устройств, способных помочь на улице полностью слепым людям (или, как вариант, имеющим плохое зрение) придумано немало. Но массового производства таких аппаратов пока что-то не видно. Может, дело в дорогих технологиях? Простейшие устройства "за три копейки" – с задачей справиться не могут. А "навороченные" – слишком дороги. Нельзя придумать что-то не слишком дорогое, но мощное? Таким вопросом задались американские изобретатели. Они сосредоточились на проблеме помощи людям, у которых зрение ещё есть, но очень плохое.

Главной задачей авторов было создание работоспособной системы с максимальным использованием серийных электронных и механических компонентов. Эрик Зайбель (Eric Seibel), заместитель директора лаборатории технологий человеческого интерфейса (Human Interface Technology Laboratory) университета Вашингтона (University of Washington) и, главным образом, сами студенты этого университета, разработали устройство, способное облегчить жизнь людям, обладающим слабым, повреждённым зрением. Проект называется "Носимая помощь плохому зрению" (Wearable Low-Vision Aid). Состоит аппарат из рюкзачка с лэптопом и аппаратуры, надеваемой на голову. Справа имеется видеокамера с кольцом из 24 инфракрасных светодиодов и инфракрасным фильтром, а слева – полупрозрачное зеркало с весьма любопытной системой выдачи владельцу прибора визуальных предупреждений о приближении к препятствию.

Почему сигнал не звуковой? Авторы проекта посчитали, что часто пищащая машинка будет лишь путать и отвлекать человека, для которого слух очень важен. Пусть, мол, ориентируется на слух как обычно, а дополнительную информацию получает всё же через глаза. Чтобы стоимость системы не выросла слишком сильно – применили необычный ход. Пиктограммы, показывающее опасность и её положение (справа, слева, над головой, под ногами) проецирует прямо в зрачок красныйлазер (как вариант – может быть синий лазер, если такие изображения будут восприниматься легче), достаточно яркий, чтобы создавать в поле зрения слабовидящего человека различимый рисунок. При этом луч проходит через гибкое оптическое волокно, которое два пьезоэлемента заставляют колебаться по горизонтали и вертикали с частотами 3 килогерца и 60 герц, создавая растр.

Синхронно с колебаниями лазерного луча работает и схема, управляющая его яркостью. Так получается полупрозрачный рисунок, который не мешает видеть и саму местность. Интересно, что после запуска опытного образца студенты обнаружили, что лазерный сканер гудит на резонансных частотах развёртки. Устранили это неудобство очень просто – поместили туда ещё один пьезоэлемент и заставили его работать в противофазе. Число кадров в секунду у этой системы – 30, разрешение 100 х 28 пикселей. Немного, но достаточно, чтобы человек узнавал заранее запрограммированные пиктограммы, которые он сам может выбирать из банка образцов. Работает система так. Инфракрасные диоды высвечивают пространство перед человеком. При этом они работают через один кадр – импульсно.

В камере, снимающей только инфракрасный спектр, все ближние объекты оказываются ярче предметов, расположенных на втором плане. Компьютер определяет контуры препятствий, вычитая кадр без инфракрасной подсветки из кадра с инфракрасной подсветкой. Так остаются ближние предметы, отразившие вспышку светодиодов. Затем программа смотрит на протяжении нескольких кадров, растут размеры препятствия или нет. Если растут, значит – человек приближается к объекту. Тогда подаётся визуальный сигнал в нужную часть поля зрения. Важно, что система работает при любом освещении и даже в темноте. Разумеется, для удобства пользователя есть регулировка яркости лазера и подстройка системы под зрение человека. Общий вес комплекта довольно велик – около 6,8 килограмма, причём оборудование, носимое на голове – весит 470 граммов. Но ведь это – только опытный образец, необходимый для обкатки идеи.

Зато всё работает, как задумано. Опыты показали, что слабовидящие люди с этим комплексом заранее обходят разнообразные препятствия. Кстати, дальность их обнаружения составляет 3,6 метра. Примечательно, что этот любопытный лазерный сканер (который отклоняет луч) был собран из доступных частей и обошёлся авторам машинки в один доллар. Но увы, полная стоимость системы – около тысячи долларов. Львиная доля этих денег – стоимость ноутбука (Dell Latitude, 1,8 гигагерца, карта захвата видео) и лазера. Ну ещё – кое-какая электроника по мелочи. Компьютер потребовался довольно мощный – для обработки изображений в реальном времени.

Дороговато вышло? Тут у студентов из Сиэтла есть оптимистическое соображение: большое число людей (и слабовидящих в том числе) и так используют ноутбук в своей работе или учёбе. А компьютер, который идёт в комплекте с "Системой помощи" – "не откажется" после того, как человек достиг цели своего путешествия, поработать как обычный "ноут". И в этом смысле можно сказать, что комплекс действительно получился недорогим. Увы, пока это лишь студенческая работа и неизвестно – взялся бы кто-нибудь спроектировать более компактный и лёгкий вариант комплекта для серийного производства. Видимо, слабовидящим людям придётся ещё много "махать" белой тросточкой.




© Посольство медицины

3943