Автор:	© Ершов Сергей Олегович
Дата публикации:	29.01.2010

Об авторе: Ершов Сергей Олегович, генеральный директор ООО «НПО «Сонар», доцент кафедры Систем обработки информации и управления БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, к.т.н., Санкт-Петербург .

В докладе рассматриваются две группы вспомогательных электронных средств: автономные технические средства пространственного ориентирования (ТСО) и бытовые приборы с невизуальным представлением информации.

1. Историческая справка

Разработка электронных ТСО для слепых имеет уже полувековую историю. Среди наиболее значимых достижений отметим следующие.

L.Key (Новая Зеландия) в 60-80-х годах XX века создал стереофонические очки «Kaspa», использующие ультразвуковую локацию частотно-модулированным сигналом и представляющие информацию в виде сложных звуковых образов.

Несколько позже в качестве источника информации о среде стали использовать лазерные дальномеры, работающие в инфракрасном (ИК) диапазоне частот со звуковым или вибрационным выходом.

С конца 60-х годов в связи с развитием телевидения появились новые направления. Например, P.Bach-y-Rita использовал матрицу тактильных стимуляторов, располагаемую на спине пользователя для передачи ему информации о фронтальном образе среды, получаемом от телевизионной камеры. G.S. Brindley и W.H. Dobelle использовали для тех же целей матрицу нейростимуляторов, имплантированных в зрительный кортекс головного мозга.

В 90-х годах P.B.L. Meijer изобрел систему, названную «VOICE», позволяющую преобразовывать информацию от видеокамеры в полифонические звуковые образы. Тогда же начались работы по использованию систем объемного звучания для синтезирования 3-мерных звуковых образов среды, формируемых на базе информации от стереоскопической видеокамеры (J.L.Gonzalez-Mora, Y.Kawai).

В нескольких университетах мира в настоящее время ведутся работы по созданию матриц, стимулирующих сохранные участки зрительного нерва слепого. Информацию о среде поставляют также телевизионные камеры. Среди ведущих специалистов здесь можно отметить M. Humayun, J. Rizzo и E. Zrenner.

Быстрое развитие вычислительной техники привело в начале ХХI века к возможности создания миниатюрных устройств, способных реализовать процесс распознавания сложных телевизионных образов в реальном времени. В таких системах предпочтительным способом представления информации являются синтезированные речевые сообщения. Одним из последних достижений в данном направлении является разработка японского ученого T.Shioyama, условно названная “electronic eye”.

2. Классификация основных направлений развития ТСО

По способу получения пространственной информации известные ТСО можно разделить на:

• - системы со световой локацией в инфракрасном диапазоне частот;
• - системы с ультразвуковой локацией;
• - телевизионные системы.

По способу представления информации в ТСО делятся на устройства, использующие:

• - звуковые излучатели;
• - тактильные датчики (вибрационные, игольчатые, тепловые, электрические);
• матрицы нейростимуляторов.

По степени информативности различаются:

• - детекторы препятствия;
• - системы замещения зрения.

3. Сравнительные результаты реализации различных систем замещения зрения

В соответствии с тремя упомянутыми каналами передачи информации слепому развиваются направления:

• максимального использования слуха;
• «кожного зрения»;
• матричного стимулирования глазного нерва или зрительного кортекса головного мозга.

Первое из указанных направлений на сегодня наиболее широко представлено среди реализованных и серийно выпускаемых устройств, что связано с высокой информативностью соответствующих ТСО, технологичностью их изготовления и отсутствием факторов, опасных для здоровья пользователя.

Кожное зрение» реализуется обычно посредством тактильных (электрических, тепловых или вибрационных) матриц, накладываемых на достаточно большие площади кожного покрова и стимулирующих участки кожи в соответствии с распределением яркости в телевизионном кадре, полученном от видеокамеры. Последние достижения здесь связаны с использованием языка в качестве чувствительного органа для восприятия сигналов тактильной матрицы.

Эксперименты по имплантации матриц в головной мозг, выполненные, например, W.H. Dobelle, показали работоспособность соответствующих ТСО, но высокая стоимость и опасность для здоровья нейрохирургических операций делают этот путь малопривлекательным для слепых.

5. Практическое внедрение ТСО

Несмотря на полувековой опыт разработок различных ТСО для слепых, лишь немногие из них доходят до стадии промышленного выпуска и получают широкое признание пользователей. Основными причинами являются либо недостаточно высокие потребительские качества, либо высокая цена. Последняя причина ограничивает скорость внедрения наиболее высокоинформативных ТСО.

Среди достаточно эффективных, но дорогих ТСО можно назвать, например, упомянутые выше ультразвуковые очки стоимостью более $3000 и лазерную трость «Lasercane» (США) стоимостью около $2500. Кроме того, значительную проблему составляет процесс обучения пользователя. Поэтому на мировом рынке на данный момент востребованы более простые приборы, такие как, например, ультразвуковой ручной детектор препятствий «Miniguide» (Австралия-США), стоящий $400-500.

В России опыта серийного внедрения подобных изделий до недавнего времени не было. Однако 5 лет назад в Санкт-Петербургском БГТУ «Воемех» им. Д.Ф.Устинова проведен ряд экспериментальных работ, базирующихся на 15-летнем опыте научных разработок в области приборов для слепых, и начат выпуск ультразвуковой трости и ультразвукового фонарика. В настоящее время усовершенствование этих приборов, а также разработку новых направлений продолжает ООО «НПО «Сонар» (С-Петербург, www.sonar-tiflo.narod.ru).

На данный момент ООО «НПО «Сонар» выпускает следующие приборы:

• Ультразвуковая трость «Сонар-1УТ»
• Ультразвуковой фонарик «Сонар-5УФ»
• Электронный компас «Пеленг-01»

На стадии макетных образцов находятся более сложные приборы, развивающие концепциии выше упомянутых систем замещения зрения «Kaspa» и «VOICE», а также локальная навигационная система на базе инфракрасных маячков.

6. Бытовые электронные приборы для незрячих

Отдельным направлением электронных разработок в помощь слепым являются приборы, позволяющие получать невизуальную информацию, касающуюся различных бытовых проблем, прежде всего на кухне и в магазинах. В данном докладе речь пойдет о некоторых разработках ООО НПО «Сонар», которые уже запущены в производство или находятся на стадии экспериментальных образцов.

Сюда относятся приборы с речевым представлением информации:

• говорящий бытовой безмен «Сонар-Б1»,
• определитель номиналов российских купюр ПАЛИТРА-02»
• определитель цвета «ПАЛИТРА-01»
• говорящий вольтметр

Есть также более простые приборы с тональной звуковой индикацией:

• Звуковой маячок-индикатор уровня-таймер Кенар-01»
• Звуковой таймер «Колокольчик».

Заключение

Конечная эффективность рассмотренных устройств (прежде всего, систем замещения зрения) зависит от пользователя не в меньшей мере, чем от качества реализации приборов. Помимо технических проблем, возникает также вопрос преодоления психологического барьера. С этой точки зрения выглядит целесообразной организация специальных учебных групп, оснащенных ассортиментом технических средств различной сложности, где пользователь имел бы возможность осваивать навыки использования данных приборов, начиная с наиболее простых.