Очки для незрячих

Незрячие люди часто пользуются прикосновениями – тактильным чувством для ориентации во внешнем мире. Но кто бы мог подумать, что теперь с его помощью они смогут не только определять структуру материала или читать брайлевский текст, но и видеть окружающие предметы и людей, не касаясь их!

Главные достоинства Forehead Retina System – компактность и незаметность для окружающих (фото с сайта eyeplus2.com).

Когда обычным людям приходится что-то делать, тактильное чувство будто бы исчезает – оно настолько игнорируется, что о нём специально не думают. Совсем другая ситуация у людей со зрительными нарушениями — как известно, прикосновения для них очень важны. Но у этого чувства есть главный недостаток – оно "работает" только при контакте с объектом.

Однако ситуацию может изменить устройство Forehead Retina System (FRS), которое демонстрировалось на конференции-выставке по компьютерной графике и интерактивной технике SIGGRAPH 2006, проходившей на днях в Бостоне. Это приспособление не передаёт визуальное изображение, но позволяет получить незрячему человеку подробное представление об окружающем мире.

Система FRS тоже умеет передавать изображение, но, как вы уже, возможно, догадываетесь, с помощью прикосновений. Делает это она довольно неожиданным способом – передавая изображения на лоб (откуда в названии и появилось английское слово "forehead"). Однажды мы уже рассказывали о приборе, который работает очень похоже — транслирует изображения на язык, но всё-таки давайте разберёмся, в чём особенности FRS, и как оно вообще действует.

Вот так выглядит вся аппаратура FRS. C виду – ничего интригующего (фото с сайта eyeplus2.com).

Слева: электрические платы FRS. Справа: накладка с электродами (фото с сайта eyeplus2.com).

Датчик Forehead Retina System – миниатюрная камера, которая принимает изображение объектов, находящихся перед человеком. Для удобства она вмонтирована в тёмные очки, самые обыкновенные на вид.

Полученное изображение обрабатывается и превращается в тактильные импульсы. На первом этапе обработки специальный алгоритм определяет очертания объектов – то есть, идентифицируются их края. На втором происходит широкополосная фильтрация меняющейся во времени информации.

В процессе обработки изображение разбивается на "пиксели", которым будут соответствовать заряды на матрице с электродами (иллюстрация с сайта eyeplus2.com).

Наконец, обработанный визуальный образ трансформируется в электрические импульсы. При этом электроды в матрице заряжаются в таком порядке, что они повторяют упрощённый контур изображения. Разряд раздражает рецепторы кожи лба, и человек "чувствует" форму объекта безо всяких прикосновений.

Так зрительная картинка, превращаясь в электрические импульсы, становится тактильным ощущением. Однако FRS не обходится одними лишь контурами, а умеет передавать даже цвета. Как же такое возможно?

Примерно так принимаемое изображение огрубляется до контуров – изображение без лишних деталей легче передаётся (фото с сайта eyeplus2.com).

Создатели системы обратили внимание на то, что за кожное ощущение "отвечают" клетки разных видов, и решили использовать эту особенность.

Цвета здесь передаются в схеме RGB. Решение проще некуда – каждый тип рецепторов сопоставили с определённым цветом.

В зависимости от передаваемых импульсов раздражаются различные типы рецепторов. Соответствующие ощущения ассоциируются с различными цветами (иллюстрация с сайта eyeplus2.com).

Различные электрические импульсы подобраны так, что они вызывают различные ощущения (вибрации или давления). Пользователю же только остаётся разобраться, какие цвета и с чем должны ассоциироваться. Остальное – дело обучения, и в скором времени можно без особого труда опознавать также промежуточные цвета: фиолетовый, зелёный, оранжевый и белый.

Один из разработчиков FRS Хироюки Каджимото (Hiroyuki Kajimoto), похоже, и сам удивляется эффективности аппарата (фото с сайта eyeplus2.com).

Хотя различные заменители глаз разрабатывались еще с 1960-х годов, подход с использованием кожи лба относительно нов, однако, он вполне разумен. FRS удобно носить, снимать и надевать, аппарат практически незаметен. К тому же, мозгу легче обработать визуальное изображение, "спроецированное" на лоб, чем на другую часть тела, не говоря о том, что роговой слой кожи здесь достаточно тонкий, что обеспечивает большую чувствительность.

Пока что трудно сказать, какое будущее ожидает новое изобретение, но FRS уже прошло успешные тесты в японских и американских заведениях для людей с нарушениями зрения. Стало быть, перспективы просматриваются.

Cтатьи о природе, изобретениях, архитектуре, иллюзиях...