后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種后天性盲人腦海成像感知外界的方法，包括如下步驟：獲取外界圖像信號；將上述獲取的外界圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺粚⑸鲜鲭娦盘栠M行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并去除多余的噪聲；將上述數(shù)字信號進行DSP處理，以得到需要的大腦成像信號；將上述大腦成像信號進行D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬信號；及根據(jù)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后模擬信號的強度產(chǎn)生對應(yīng)強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經(jīng)，使視覺神經(jīng)產(chǎn)生一個與刺激電流相當?shù)碾娦盘栐谏窠?jīng)元之間傳遞，最終這個神經(jīng)元中的信號在視覺神經(jīng)中樞的控制下在大腦中實現(xiàn)圖像重建。本發(fā)明還涉及一種后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)。
【專利說明】后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]盲人，有先天性盲人和后天性盲人之分。眼睛，我們心靈的窗口，在當今的社會中很容易遭受各種各樣的損傷，產(chǎn)生各種各樣的眼疾。大部分人是視力變?nèi)?如近視)，但還有一小部分人是視力永久損害。這一部分人群，就是后天性的盲者。對于后天性的盲人，因為他有過視覺的體驗，所以存在著視覺概念。盡管他不能通過視覺途徑得到外界信息，但只要他大腦里視覺部分(視網(wǎng)膜、視覺神經(jīng)、以及視覺中樞控制系統(tǒng))還正常，在某種強烈的刺激下他仍然有顏色的感覺，仍會感知到外界的環(huán)境。
[0003]我們?nèi)祟愃械母杏X和知覺都來于神經(jīng)系統(tǒng)的控制。當我們受到某種激勵時，會產(chǎn)生一個和激勵相當?shù)男盘栐谏窠?jīng)元之間傳遞。神經(jīng)元(又名神經(jīng)細胞)，是構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。神經(jīng)元是具有長突觸(軸突)的細胞，它由細胞體和細胞突起構(gòu)成。在長的軸突上套有一層鞘，組成神經(jīng)纖維，它的末端的細小分支叫做神經(jīng)末梢。細胞體位于腦、脊髓和神經(jīng)節(jié)中，細胞突起可延伸至全身各器官和組織中。當我們受到外界的刺激時，就會在相應(yīng)的神經(jīng)元之間形成刺激信號，刺激信號轉(zhuǎn)變成電信號。神經(jīng)元上通過動作電位的方式來傳導(dǎo)電信號，神經(jīng)元之間是通過突觸進行接觸，突觸之間存在間隙。當電信號傳導(dǎo)至神經(jīng)末梢，突觸釋放某種化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)經(jīng)過擴散，傳過間隙，在下一個神經(jīng)元上產(chǎn)生新的電信號。這樣，一直下去，就實現(xiàn)了信號在神經(jīng)元之間的傳遞。
[0004]國外已實現(xiàn)盲人在大腦的圖像重建，但是它的實現(xiàn)方式復(fù)雜，需要有專業(yè)的軟件運行，身上要隨時背著一臺電腦，缺少便攜性，而且需要有語音的提示，對于在嘈雜的環(huán)境中難于辨別，即使能圖像重建，也沒有給出圖像信息的大小。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，有必要提供一種后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明提供一種后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括相互電性連接的圖像獲取設(shè)備、圖像傳感器、轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊及神經(jīng)信號傳輸模塊，其中:所述圖像獲取設(shè)備用于獲取外界圖像信號；所述圖像傳感器用于將上述獲取的外界圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺凰鲛D(zhuǎn)換模塊用于將上述電信號進行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并去除多余的噪聲；所述信號處理模塊用于將上述數(shù)字信號進行DSP處理，以得到需要的大腦成像信號；所述轉(zhuǎn)換模塊還用于將上述大腦成像信號進行D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬信號；所述神經(jīng)信號傳輸模塊用于根據(jù)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后模擬信號的強度產(chǎn)生對應(yīng)強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經(jīng)，使視覺神經(jīng)產(chǎn)生一個與刺激電流相當?shù)碾娦盘栐谏窠?jīng)元之間傳遞，最終這個神經(jīng)元中的信號在視覺神經(jīng)中樞的控制下在大腦中實現(xiàn)圖像重建。
[0007]其中，所述的圖像獲取設(shè)備可以為針眼式攝像機或者攝像頭。
[0008]所述的圖像傳感器可以為CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器。[0009]所述的DSP處理為圖像算法處理。
[0010]所述圖像算法處理包括但不限于，圖像分割，圖像增強、圖形濾波、模式識別。
[0011]本發(fā)明提供一種后天性盲人腦海成像感知外界的方法，該方法包括如下步驟:獲取外界圖像信號；將上述獲取的外界圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺粚⑸鲜鲭娦盘栠M行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并去除多余的噪聲；將上述數(shù)字信號進行DSP處理，以得到需要的大腦成像信號；將上述大腦成像信號進行D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬信號；及根據(jù)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后模擬信號的強度產(chǎn)生對應(yīng)強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經(jīng)，使視覺神經(jīng)產(chǎn)生一個與刺激電流相當?shù)碾娦盘栐谏窠?jīng)元之間傳遞，最終這個神經(jīng)元中的信號在視覺神經(jīng)中樞的控制下在大腦中實現(xiàn)圖像重建。
[0012]其中，所述的DSP處理為圖像算法處理。
[0013]所述圖像算法處理包括但不限于，圖像分割，圖像增強、圖形濾波、模式識別。
[0014]本發(fā)明所提供的后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)方式簡單，便攜性佳，不受嘈雜外界環(huán)境的影響，讓這類盲人在沒有外人的幫助下也能感知外界。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)較佳實施例的硬件架構(gòu)圖。
[0016]圖2是本發(fā)明后天性盲人腦海成像感知外界的方法較佳實施例的作業(yè)流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0018]參閱圖1所示，是本發(fā)明后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)較佳實施例的硬件架構(gòu)圖。該系統(tǒng)包括相互電性連接的圖像獲取設(shè)備、圖像傳感器、轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊及神經(jīng)信號傳輸模塊。
[0019]所述圖像獲取設(shè)備用于獲取外界圖像信號。所述圖像獲取設(shè)備可以采用常用的針眼式攝像機或者攝像頭。
[0020]所述圖像傳感器用于將上述獲取的外界圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｋ鰣D像傳感器可以為CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器。
[0021]所述轉(zhuǎn)換模塊用于將上述電信號進行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，即將上述電信號由原來的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。而后所述轉(zhuǎn)換模塊還用于將所述數(shù)字信號去除多余的噪聲，提高信號質(zhì)量。
[0022]所述信號處理模塊用于接收上述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號，并將上述數(shù)字信號進行DSP(Digital Signal processor,數(shù)字信號處理)處理，以得到需要的大腦成像信號。具體而言，所述信號處理模塊將上述數(shù)字信號進行圖像算法處理。所述圖像算法處理包括但不限于，圖像分割，圖像增強、圖形濾波、模式識別。例如，所述信號處理模塊預(yù)先定義不同幅度的信號:大樹的信號為A，河流的信號為B，人體的信號為C，最初的外界圖像信號經(jīng)過上述步驟S401、S402、S403的處理，在步驟S404中信號處理模塊根據(jù)模式識別產(chǎn)生相應(yīng)的信號，再拿所述模式識別產(chǎn)生相應(yīng)的信號與預(yù)先定義的信號進行比對，便能夠確定出最初的外界圖像信號是何種物體的信號，從而將不同的外界事物完全的區(qū)別開來。
[0023]所述轉(zhuǎn)換模塊還用于將經(jīng)過得到的大腦成像信號進行D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換，即將上述大腦成像信號由原來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。該模擬信號用于控制外界設(shè)備與大腦皮層接口，控制刺激電流的大小。
[0024]所述神經(jīng)信號傳輸模塊用于根據(jù)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后模擬信號的強度，產(chǎn)生對應(yīng)強度的電流，釋放的電流直接刺激大腦皮層的視覺神經(jīng)，使視覺神經(jīng)產(chǎn)生一個與刺激電流相當?shù)碾娦盘栐谏窠?jīng)元之間傳遞，最終這個神經(jīng)元中的信號在視覺神經(jīng)中樞的控制下，在大腦中圖像重建。具體而言，所述神經(jīng)信號傳輸模塊為外界設(shè)備與大腦皮層接口部分，該神經(jīng)信號傳輸模塊可以采用眼鏡的架構(gòu)方式，讓放電裝置直接接觸耳郭后面的皮膚，放電刺激大腦皮層，大腦皮層的視覺神經(jīng)接到這個信號，傳至視覺中樞，達到圖像建立，感知外界環(huán)境的目的。
[0025]參閱圖2所示，是本發(fā)明后天性盲人腦海成像感知外界的方法較佳實施例的作業(yè)流程圖。
[0026]步驟S401，圖像獲取設(shè)備獲取外界圖像信號。所述圖像獲取設(shè)備可以采用常用的針眼式攝像機或者攝像頭。
[0027]步驟S402，圖像傳感器將上述獲取的外界圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｋ鰣D像傳感器可以為CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器。
[0028]步驟S403，轉(zhuǎn)換模塊將上述電信號進行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，即將上述電信號由原來的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。而后所述轉(zhuǎn)換模塊將所述數(shù)字信號去除多余的噪聲，提高信號質(zhì)量。
[0029]步驟S404，信號處理模塊接收上述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號，并將上述數(shù)字信號進行DSP (Digital Signal processor,數(shù)字信號處理)處理，以得到需要的大腦成像信號。具體而言，所述信號處理模塊將上述數(shù)字信號進行圖像算法處理。所述圖像算法處理包括但不限于，圖像分割，圖像增強、圖形濾波、模式識別。例如，所述信號處理模塊預(yù)先定義不同幅度的信號:大樹的信號為A`，河流的信號為B，人體的信號為C，最初的外界圖像信號經(jīng)過上述步驟S401、S402、S403的處理，在步驟S404中信號處理模塊根據(jù)模式識別產(chǎn)生相應(yīng)的信號，再拿所述模式識別產(chǎn)生相應(yīng)的信號與預(yù)先定義的信號進行比對，便能夠確定出最初的外界圖像信號是何種物體的信號，從而將不同的外界事物完全的區(qū)別開來。
[0030]步驟S405，轉(zhuǎn)換模塊將得到的大腦成像信號進行D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換，即將上述大腦成像信號由原來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。該模擬信號用于控制外界設(shè)備與大腦皮層接口，控制刺激電流的大小。
[0031]步驟S406，神經(jīng)信號傳輸模塊根據(jù)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后模擬信號的強度，產(chǎn)生對應(yīng)強度的電流，釋放的電流直接刺激大腦皮層的視覺神經(jīng)，使視覺神經(jīng)產(chǎn)生一個與刺激電流相當?shù)碾娦盘栐谏窠?jīng)元之間傳遞，最終這個神經(jīng)元中的信號在視覺神經(jīng)中樞的控制下，在大腦中圖像重建。具體而言，所述神經(jīng)信號傳輸模塊為外界設(shè)備與大腦皮層接口部分，該神經(jīng)信號傳輸模塊可以采用眼鏡的架構(gòu)方式，讓放電裝置直接接觸耳郭后面的皮膚，放電刺激大腦皮層，大腦皮層的視覺神經(jīng)接到這個信號，傳至視覺中樞，達到圖像建立，感知外界環(huán)境的目的。
[0032]雖然本發(fā)明參照當前的較佳實施方式進行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解，上述較佳實施方式僅用來說明本發(fā)明，并非用來限定本發(fā)明的保護范圍，任何在本發(fā)明的精神和原則范圍之內(nèi)，所做的任何修飾、等效替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種后天性盲人腦海成像感知外界的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括相互電性連接的圖像獲取設(shè)備、圖像傳感器、轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊及神經(jīng)信號傳輸模塊，其中: 所述圖像獲取設(shè)備用于獲取外界圖像信號； 所述圖像傳感器用于將上述獲取的外界圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺? 所述轉(zhuǎn)換模塊用于將上述電信號進行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并去除多余的噪聲； 所述信號處理模塊用于將上述數(shù)字信號進行DSP處理，以得到需要的大腦成像信號； 所述轉(zhuǎn)換模塊還用于將上述大腦成像信號進行D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬信號； 所述神經(jīng)信號傳輸模塊用于根據(jù)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后模擬信號的強度產(chǎn)生對應(yīng)強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經(jīng)，使視覺神經(jīng)產(chǎn)生一個與刺激電流相當?shù)碾娦盘栐谏窠?jīng)元之間傳遞，最終這個神經(jīng)元中的信號在視覺神經(jīng)中樞的控制下在大腦中實現(xiàn)圖像重建。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像獲取設(shè)備可以為針眼式攝像機或者攝像頭。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像傳感器可以為CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的DSP處理為圖像算法處理。
5.如權(quán)利要求4所 述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像算法處理包括但不限于，圖像分害I]，圖像增強、圖形濾波、模式識別。
6.一種后天性盲人腦海成像感知外界的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 獲取外界圖像信號； 將上述獲取的外界圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺? 將上述電信號進行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并去除多余的噪聲； 將上述數(shù)字信號進行DSP處理，以得到需要的大腦成像信號； 將上述大腦成像信號進行D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬信號；及 根據(jù)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后模擬信號的強度產(chǎn)生對應(yīng)強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經(jīng)，使視覺神經(jīng)產(chǎn)生一個與刺激電流相當?shù)碾娦盘栐谏窠?jīng)元之間傳遞，最終這個神經(jīng)元中的信號在視覺神經(jīng)中樞的控制下在大腦中實現(xiàn)圖像重建。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的DSP處理為圖像算法處理。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述圖像算法處理包括但不限于，圖像分害I]，圖像增強、圖形濾波、模式識別。
【文檔編號】A61F2/00GK103479449SQ201310424624
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】聶澤東, 樊建平, 羅德軍, 段長江, 戴榮新, 杜雷雷, 王磊 申請人:深圳先進技術(shù)研究院