一种基于可穿戴器件触觉感知信息的盲人虚拟视觉导航系统

目的 全球视力受损或失明人数已超2亿，长期以来各类人工视觉系统被广泛研究。人工视觉系统的研发主要有两种技术路径，第一种是各类植入式人工视觉装置，第二种是各类非植入式、可穿戴装置。本文展示了一种非植入式、基于可穿戴头部触觉激发装置的系统原型，能够帮助盲人和视觉障碍者完成行走等复杂任务。方法 该系统采集受试者周边环境图像信息并无线传输到后台，操作人员分析处理图像信息后，将指令以触觉编码形式无线传输到头套等可穿戴装置，由驱动电路激发多点位头部触觉，从而为受试者提供准确的行动指令。系统并辅助以语音信息，让其了解更多道路状况和环境信息。结果 用原型系统对5名（2男3女）在读大学生健康志愿者和1名年轻盲症患者（男）进行实验。结果表明，原型系统充分利用了头部对前后左右的天然区分能力和对触觉的快速反应，具备直行、左右调整、转弯等明确指令功能。受试者对指令的响应时间约0.5 s，直线行走约7 m距离的偏差量标准差平均值相比未佩戴装置的情况下降低到（16±10）cm。结论 该系统可隐蔽、准确地提供环境图像信息，有效帮助视觉障碍人士完成行走、避让障碍物、上台阶、进入咖啡厅等公共场所、桌上取物等日常活动，达到了预期目标。今后对原型系统作进一步完善，特别是小型化、智能芯片化，把触觉装置制成颈环、腰带、手环、脚环等，将能够广泛应用于盲人出行辅助、夜间野外旅行、深海潜水等多种工作场景。