基于AR設計的盲人模擬導航系統的商業化研究

師強強　李麗新　鄧娟娟　彭相澍　戴文滔　佟勝偉

【摘要】作為新型的人機接口和仿真工具，AR受到的關注日益廣泛，并且已經發揮了重要作用，顯示出了巨大的潛力。隨著AR技術的不斷成熟，AR技術正逐步席卷我們的生活，其中就包括盲人導航方面。通過AR導航設備與盲人患者大腦的芯片進行交互，產生了神經電信號的振蕩，進而在患者大腦皮層呈現出周圍環境及其詳細信息。這一項目設計實現了直接跨過了人類的視覺這一感官，讓AR技術代替人類大腦的視覺神經系統。從根本上解決了盲人出行的難題。

【關鍵詞】AR技術 大腦芯片植入技術 導航系統

一、引言

當下社會專為盲人設立的盲道，早已被各種共享單車還有其他東西所占據，極少數能發揮其作用。而目前市場上的傳統盲人助行工具都只是被動的來發揮作用，其安全性與準確性也有著不同程度的不足之處。利用芯片技術以及AR技術為支持，我們提出了通過腦芯片與AR設備的交互來幫助盲人跨過視覺采集信息這一途徑，可以最大限度的提高盲人的出行安全及出行體驗。

二、系統的研究目的

國內盲人數量日益增多，他們的出行和日常生活已經成了難題，本系統應用AR技術把虛擬世界與現實世界進行交互，為盲人的日常生活提供了便利，并提高了出行的安全性。本系統針對盲人的出行，提出并解決以下問題：

1.盲人的方向辨別低，導致出行困難。

2.盲人無法感知外界的事物，不能體會自己所處的世界。

3.盲人缺乏自信，導致不敢與外界交流，無法問清道路。

三、項目設計

1、AR技術的全稱為Augmented Reality（增強現實）技術。通過這種技術可以把虛擬世界套在現實世界并進行互動，隨著科技的發展，真實世界的信息與虛擬信息的結合愈加“無縫”，通過增強現實技術，不僅可以展現出真實世界的信息，還可以將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加。增強現實技術包含了多媒體、三維建模、多傳感器融合等許多高新技術與手段，具有信息集成、實時交互等顯著特性。

2、運用AR增強現實技術可以把虛擬世界與現實世界進行交互，將虛擬信息套加在真實世界當中，進而被設備感知。該AR設備同時有著環境自動識別的特性，可以不間斷的向周圍環境采集數據信息;同時它還可以進行多種物體的自動識別。被人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗。真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。通過算法和數據分析，進而判斷各個物體所處的方位及距離等信息，還兼有文字識別的功能。能識別盲人日常生活中的絕大部分場景中的物體。

3、利用AR技術代替視覺系統，經研究表明光電換能過程的第二信使是cGMP（Ca2+），黑暗中，cGMP的作用使Na+通道蛋白活化，導致Na+通道開放，Na+持續內流（暗電流），光感受器細胞去極化;光照引起視色素分解，使視盤膜上的GTP結合蛋白分子活化，后者再激活PDE，迅速分解cGMP，引起Na+通道關閉，暗電流驟降，光感受器細胞膜超極化，這樣光能就轉化為神經電信號。再把神經電信號傳遞給大腦做出分析，判斷。此項AR技術的作用起到了產生神經電信號并且負責運輸給大腦，并在大腦皮層中振蕩，因此引發視覺功能看見，感知到自身生理活動的變化，讓盲人獲得第二次光明。

4、設備采集分析完信息之后，將最終結果傳遞到腦芯片當中，他們之間可以互相進行信息的傳遞，通過將芯片中的數據信息傳遞到大腦神經，進而替代人的視覺器官，實現盲人可視化。

如圖所示，用戶通過佩戴VR設備來采集環境信息，通過云端數據整合、分析運算最終將最優結果傳遞到用戶大腦芯片當中，進而實現盲人“可視”的目的。

四、項目意義

1.從本項目的實際應用角度分析

應用此系統幫助盲人解決了大量的生活問題，讓他們能感受到正常的生活，為他們的出行提供了便利，在外出旅行中，敢于和正常人交流，打開他們的內心，有著良好的心態。

2.從本項目的研發角度分析

學生進行程序的編寫，芯片的研發，以及結果檢驗，提高了他們的操作能力，豐富了他們的視野，為國家、為社會奉獻自己的智慧，為國家培養出新型人才。

五、結語

隨著生物芯片技術的日益成熟，以及AR技術的不斷發展，智能化的方式正在逐步取代傳統出行。AR技術充分發揮創造力的科學技術為人類的智能擴展提供了強有力的手段，對生產方式和社會生活產生了巨大的深遠的影響。本項目中，我們分析了諸多傳統盲人助行工具的工作方式，結合當下AR技術與生物芯片技術，探討了此系統所面臨的問題，最終得到了此些成果。在某種意義上，填補了此方向上的一些空白，在智能化時代的今天，此系統一定會有著極大地市場空間。

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