后天性盲人腦海成像感知外界的系統及方法
【專利摘要】本發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變為電信號；將上述電信號進行A/D模數轉換為數字信號并去除多余的噪聲；將上述數字信號進行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數模轉換為模擬信號；及根據D/A數模轉換后模擬信號的強度產生對應強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經，使視覺神經產生一個與刺激電流相當的電信號在神經元之間傳遞，最終這個神經元中的信號在視覺神經中樞的控制下在大腦中實現圖像重建。本發明還涉及一種后天性盲人腦海成像感知外界的系統。
【專利說明】后天性盲人腦海成像感知外界的系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種后天性盲人腦海成像感知外界的系統及方法。
【背景技術】
[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，產生各種各樣的眼疾。大部分人是視力變弱(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(視網膜、視覺神經、以及視覺中樞控制系統)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境。
[0003]我們人類所有的感覺和知覺都來于神經系統的控制。當我們受到某種激勵時，會產生一個和激勵相當的信號在神經元之間傳遞。神經元(又名神經細胞)，是構成神經系統結構和功能的基本單位。神經元是具有長突觸(軸突)的細胞，它由細胞體和細胞突起構成。在長的軸突上套有一層鞘，組成神經纖維，它的末端的細小分支叫做神經末梢。細胞體位于腦、脊髓和神經節中，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，就會在相應的神經元之間形成刺激信號，刺激信號轉變成電信號。神經元上通過動作電位的方式來傳導電信號，神經元之間是通過突觸進行接觸，突觸之間存在間隙。當電信號傳導至神經末梢，突觸釋放某種化學物質，這種化學物質經過擴散，傳過間隙，在下一個神經元上產生新的電信號。這樣，一直下去，就實現了信號在神經元之間的傳遞。
[0004]國外已實現盲人在大腦的圖像重建，但是它的實現方式復雜，需要有專業的軟件運行，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。`
【發明內容】
[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及方法。
[0006]本發明提供一種后天性盲人腦海成像感知外界的系統，該系統包括相互電性連接的圖像獲取設備、圖像傳感器、轉換模塊、信號處理模塊及神經信號傳輸模塊，其中:所述圖像獲取設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變為電信號；所述轉換模塊用于將上述電信號進行A/D模數轉換為數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字信號進行DSP處理，以得到需要的大腦成像信號；所述轉換模塊還用于將上述大腦成像信號進行D/A數模轉換為模擬信號；所述神經信號傳輸模塊用于根據D/A數模轉換后模擬信號的強度產生對應強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經，使視覺神經產生一個與刺激電流相當的電信號在神經元之間傳遞，最終這個神經元中的信號在視覺神經中樞的控制下在大腦中實現圖像重建。
[0007]其中，所述的圖像獲取設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變為電信號；將上述電信號進行A/D模數轉換為數字信號并去除多余的噪聲；將上述數字信號進行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數模轉換為模擬信號；及根據D/A數模轉換后模擬信號的強度產生對應強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經，使視覺神經產生一個與刺激電流相當的電信號在神經元之間傳遞，最終這個神經元中的信號在視覺神經中樞的控制下在大腦中實現圖像重建。
[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]本發明所提供的后天性盲人腦海成像感知外界的系統及方法，實現方式簡單，便攜性佳，不受嘈雜外界環境的影響，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是本發明后天性盲人腦海成像感知外界的系統較佳實施例的硬件架構圖。
[0016]圖2是本發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流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0018]參閱圖1所示，是本發明后天性盲人腦海成像感知外界的系統較佳實施例的硬件架構圖。該系統包括相互電性連接的圖像獲取設備、圖像傳感器、轉換模塊、信號處理模塊及神經信號傳輸模塊。
[0019]所述圖像獲取設備用于獲取外界圖像信號。所述圖像獲取設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變為電信號。所述圖像傳感器可以為CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器。
[0021]所述轉換模塊用于將上述電信號進行A/D模數轉換，即將上述電信號由原來的模擬信號轉換為數字信號。而后所述轉換模塊還用于將所述數字信號去除多余的噪聲，提高信號質量。
[0022]所述信號處理模塊用于接收上述A/D模數轉換的數字信號，并將上述數字信號進行DSP(Digital Signal processor,數字信號處理)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過上述步驟S401、S402、S403的處理，在步驟S404中信號處理模塊根據模式識別產生相應的信號，再拿所述模式識別產生相應的信號與預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別開來。
[0023]所述轉換模塊還用于將經過得到的大腦成像信號進行D/A數模轉換，即將上述大腦成像信號由原來的數字信號轉換為模擬信號。該模擬信號用于控制外界設備與大腦皮層接口，控制刺激電流的大小。
[0024]所述神經信號傳輸模塊用于根據D/A數模轉換后模擬信號的強度，產生對應強度的電流，釋放的電流直接刺激大腦皮層的視覺神經，使視覺神經產生一個與刺激電流相當的電信號在神經元之間傳遞，最終這個神經元中的信號在視覺神經中樞的控制下，在大腦中圖像重建。具體而言，所述神經信號傳輸模塊為外界設備與大腦皮層接口部分，該神經信號傳輸模塊可以采用眼鏡的架構方式，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接到這個信號，傳至視覺中樞，達到圖像建立，感知外界環境的目的。
[0025]參閱圖2所示，是本發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流程圖。
[0026]步驟S401，圖像獲取設備獲取外界圖像信號。所述圖像獲取設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變為電信號。所述圖像傳感器可以為CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器。
[0028]步驟S403，轉換模塊將上述電信號進行A/D模數轉換，即將上述電信號由原來的模擬信號轉換為數字信號。而后所述轉換模塊將所述數字信號去除多余的噪聲，提高信號質量。
[0029]步驟S404，信號處理模塊接收上述A/D模數轉換的數字信號，并將上述數字信號進行DSP (Digital Signal processor,數字信號處理)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過上述步驟S401、S402、S403的處理，在步驟S404中信號處理模塊根據模式識別產生相應的信號，再拿所述模式識別產生相應的信號與預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別開來。
[0030]步驟S405，轉換模塊將得到的大腦成像信號進行D/A數模轉換，即將上述大腦成像信號由原來的數字信號轉換為模擬信號。該模擬信號用于控制外界設備與大腦皮層接口，控制刺激電流的大小。
[0031]步驟S406，神經信號傳輸模塊根據D/A數模轉換后模擬信號的強度，產生對應強度的電流，釋放的電流直接刺激大腦皮層的視覺神經，使視覺神經產生一個與刺激電流相當的電信號在神經元之間傳遞，最終這個神經元中的信號在視覺神經中樞的控制下，在大腦中圖像重建。具體而言，所述神經信號傳輸模塊為外界設備與大腦皮層接口部分，該神經信號傳輸模塊可以采用眼鏡的架構方式，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接到這個信號，傳至視覺中樞，達到圖像建立，感知外界環境的目的。
[0032]雖然本發明參照當前的較佳實施方式進行了描述，但本領域的技術人員應能理解，上述較佳實施方式僅用來說明本發明，并非用來限定本發明的保護范圍，任何在本發明的精神和原則范圍之內，所做的任何修飾、等效替換、改進等，均應包含在本發明的權利保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種后天性盲人腦海成像感知外界的系統，其特征在于，該系統包括相互電性連接的圖像獲取設備、圖像傳感器、轉換模塊、信號處理模塊及神經信號傳輸模塊，其中: 所述圖像獲取設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變為電信號； 所述轉換模塊用于將上述電信號進行A/D模數轉換為數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字信號進行DSP處理，以得到需要的大腦成像信號； 所述轉換模塊還用于將上述大腦成像信號進行D/A數模轉換為模擬信號； 所述神經信號傳輸模塊用于根據D/A數模轉換后模擬信號的強度產生對應強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經，使視覺神經產生一個與刺激電流相當的電信號在神經元之間傳遞，最終這個神經元中的信號在視覺神經中樞的控制下在大腦中實現圖像重建。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的圖像獲取設備可以為針眼式攝像機或者攝像頭。
3.如權利要求1或2所述的系統，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.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的DSP處理為圖像算法處理。
5.如權利要求4所 述的系統，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變為電信號； 將上述電信號進行A/D模數轉換為數字信號并去除多余的噪聲； 將上述數字信號進行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數模轉換為模擬信號；及 根據D/A數模轉換后模擬信號的強度產生對應強度的電流，釋放電流直接刺激大腦皮層的視覺神經，使視覺神經產生一個與刺激電流相當的電信號在神經元之間傳遞，最終這個神經元中的信號在視覺神經中樞的控制下在大腦中實現圖像重建。
7.如權利要求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 優先權日:2013年9月17日
【發明者】聶澤東, 樊建平, 羅德軍, 段長江, 戴榮新, 杜雷雷, 王磊 申請人:深圳先進技術研究院