“虛擬再現(xiàn)式”盲文指套

河北工業(yè)大學(xué)

朱園媛，余 彬，張仕清，李旭昊，李正亮

1 作品簡介

針對盲人學(xué)習(xí)盲文的必要性、盲文教師的短缺以及現(xiàn)有盲文翻譯器不具備盲文學(xué)習(xí)功能的現(xiàn)狀，本項目設(shè)計了一款簡便且智能的“虛擬再現(xiàn)式”盲文指套。該套裝置由指套、手環(huán)、藍牙耳機三部分組成。使用前通過手機藍牙將一篇文章發(fā)送至手環(huán)內(nèi)，之后盲人通過平移穿戴指套的手指（如圖1所示）便可以控制指套內(nèi)的盲文顯示裝置來顯示盲文點陣，同時與手環(huán)連接的藍牙耳機會發(fā)出對應(yīng)文字的讀音，從觸覺和聽覺兩方面達到讓使用者學(xué)習(xí)盲文的目的。

圖1 穿戴示意圖

本產(chǎn)品具有智能、便攜、易操作的特點，能夠極大程度地幫助盲人閱讀和學(xué)習(xí)盲文；同時由于它能夠接收外部智能設(shè)備的輸入文本，在一定程度上還可以代替盲文書籍，解決了因盲文書籍稀少和成本高而造成的學(xué)習(xí)不便問題。

2 技術(shù)原理

盲文指套由手環(huán)部分、指套部分以及藍牙耳機部分組成。手環(huán)內(nèi)置藍牙模塊、單片機控制芯片、AD轉(zhuǎn)換模塊、電池；指套內(nèi)置運動傳感器、壓力傳感器以及由六個電磁裝置驅(qū)動的3×2盲文顯示點陣；藍牙耳機由藍牙模塊、語音模塊、電池以及耳機控制芯片組成，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品構(gòu)造

產(chǎn)品框架如圖3所示。使用盲文指套時，通過手機藍牙調(diào)試助手APP向手環(huán)發(fā)送英文文本，手環(huán)內(nèi)的控制芯片根據(jù)文本生成兩部分信息數(shù)據(jù)：一部分是原始英文文本，會被傳輸給藍牙耳機內(nèi)的語音模塊；另一部分是對盲文顯示裝置的控制信號（一系列一一對應(yīng)于英文文本中每個單詞的6位二進制數(shù)，最終輸出的是對應(yīng)的6位二進制數(shù)的高低電平）。然后，當(dāng)盲人使用者帶指套的手指接觸諸如桌面等平面時，壓力傳感器會將采集到的壓力信號通過AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并回傳到控制芯片中，控制芯片進入向盲文顯示裝置和語音模塊輸出信號的準備狀態(tài)；當(dāng)盲人使用者帶指套的手指緊貼平面由左向右直線運動時，位于指套內(nèi)部的運動傳感器會將手指移動的加速度信息回傳到手環(huán)內(nèi)的控制芯片中，控制芯片根據(jù)使用者移動的速度快慢以對應(yīng)的速度按順序輸出控制信號至盲文顯示裝置，令盲文顯示裝置中構(gòu)成3×2點陣的六個金屬軸中的某幾個升起，并顯示相對應(yīng)的盲文；同時手環(huán)內(nèi)的控制芯片會通過藍牙按順序輸出英文原始文本至耳機內(nèi)的語音模塊，語音模塊將文本轉(zhuǎn)換成語音輸出。通過上述盲文顯示裝置顯示的盲文和語音模塊輸出的語音，能從觸覺和聽覺兩方面實現(xiàn)讓盲人學(xué)習(xí)盲文的目的。

圖3 產(chǎn)品框架

3 項目創(chuàng)新點

（1）盲文學(xué)習(xí)效果好

傳統(tǒng)盲文閱讀器可以將紙上或電腦上的文本轉(zhuǎn)換成盲文，但卻忽略了盲人是否懂得盲文的前提。雖然市面上的盲文翻譯器，能夠通過攝像頭或壓電傳感器采集盲文，將盲文轉(zhuǎn)換成語音，但也僅僅是讓盲人聽到翻譯結(jié)果，卻不能讓盲人定位并觸摸對應(yīng)的盲文，不具備學(xué)習(xí)盲文的功能。

本產(chǎn)品從觸覺和聽覺兩方面出發(fā)，讓盲人既能摸到盲文又能聽到對應(yīng)的翻譯，通過更有效的方式學(xué)習(xí)盲文，而不是讓盲人一直依賴于翻譯設(shè)備。

（2）學(xué)習(xí)體驗較好

根據(jù)盲人使用者手指移動的速度和是否運動的情況，本產(chǎn)品能以精確的速度輸出和實現(xiàn)精準的停頓。相較于市面上機械刻板地朗讀語音的翻譯器，本產(chǎn)品能讓盲人更主動地閱讀，而不是被動地聽翻譯，體現(xiàn)了人性化的特點，提高了產(chǎn)品的體驗性。

（3）適應(yīng)多場景環(huán)境

相較于市面上使用攝像頭采集文本的翻譯器，本產(chǎn)品采用了通過APP發(fā)送文本的設(shè)計，解決了以往產(chǎn)品存在的易受光線等不利環(huán)境因素影響的問題，信息輸入的穩(wěn)定性較好。

（4）產(chǎn)品易操作

傳統(tǒng)盲文閱讀器往往比較笨重、不易攜帶。本產(chǎn)品采用虛擬再現(xiàn)盲文的方式，使用者只需要在手指上戴上指套，觸摸任意平面并移動即可，設(shè)計新穎且穿戴和使用方便?？紤]到當(dāng)下大眾熱衷VR體驗，本產(chǎn)品是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的借鑒和延伸，在盲文體驗和學(xué)習(xí)方面極具商業(yè)價值。

（5）學(xué)習(xí)成本低

現(xiàn)有的盲文書籍仍然相對缺乏，并且購買成本高，可供選擇的知識體系也很有限；同時傳統(tǒng)盲文閱讀器價格也很昂貴。

本產(chǎn)品采用電子版書籍學(xué)習(xí)的方式，能夠?qū)⑷我怆娮影嫖淖洲D(zhuǎn)換成可供盲人學(xué)習(xí)的虛擬盲文觸感和實時可控的語音，降低盲人學(xué)習(xí)成本的同時還便于學(xué)習(xí)者獲得更多的知識。

（6）學(xué)習(xí)更自主

傳統(tǒng)盲文閱讀器不支持盲人使用者自由控制信息輸出的速度和停頓。通過本產(chǎn)品，盲人學(xué)習(xí)者可以自主控制學(xué)習(xí)的進度，減少學(xué)習(xí)過程中對他人陪伴的需求。

4 應(yīng)用前景和市場

（1）良好的政策環(huán)境

近幾年，國家針對盲文文化及視障人士制定了較多政策和規(guī)范，如《國家“十三五”文化遺產(chǎn)保護與公共文化服務(wù)科技創(chuàng)新規(guī)劃》《國家“十二五”規(guī)劃》以及《信息技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容無障礙可訪問性技術(shù)要求與測試方法》《國家通用手語常用詞表》《國家通用盲文方案》。我國相關(guān)的法律法規(guī)中還指出，盲文、有聲、大字等讀物要大量出版?？梢钥闯?，國家正加大為盲人提供服務(wù)并協(xié)助他們?nèi)谌肷鐣牧Χ?。因此，研發(fā)與盲文閱讀翻譯相關(guān)的產(chǎn)品以順應(yīng)政策的風(fēng)向，具有可觀的市場前景。

（2）產(chǎn)品受眾基數(shù)大

中國殘疾人聯(lián)合會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表示，中國是世界上盲人最多的國家；2019 年末，我國有超過1 731萬的盲人。中國每年新增45萬左右的盲人，低視力人數(shù)約為135萬，即大約每分鐘就會出現(xiàn)1個盲人和3個低視力患者。

近年來，隨著我國殘疾人幫扶事業(yè)的迅速推進，盲人這一特殊群體的受教育權(quán)益受到社會的普遍關(guān)注。盲文是盲人與外界進行信息交換的重要手段，也是盲人接受教育的重要方式。但目前我國盲人中通曉盲文的人數(shù)不足10%。

基于有視力障礙人數(shù)不斷增多的現(xiàn)狀以及盲文學(xué)習(xí)的重要性，本項目研發(fā)的“虛擬再現(xiàn)式”盲文指套會在很大程度上被市場接納。

（3）盲文教師稀缺

現(xiàn)階段，盲人群體較大。根據(jù)2010年中國盲人協(xié)會官方網(wǎng)站發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，我國共有7 551.2萬人有不同程度的視力殘疾，并且呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢。這使得對盲人教師的需求增多。對教師閱讀現(xiàn)行盲文水平的調(diào)查結(jié)果顯示：只有不到50% 的教師認為自己能“很熟練”或是“比較熟練”地閱讀現(xiàn)行盲文，近20% 的教師對現(xiàn)行盲文的閱讀處于“不熟練”和“基本不會”的水平。特殊教育學(xué)校教師的盲文閱讀水平也有待提高。因此，一個能輔助盲文教師高效學(xué)習(xí)盲文并減輕盲文教師教學(xué)負擔(dān)的產(chǎn)品，將具有很大的市場前景。