基于AR设计的盲人模拟导航系统的商业化研究

师强强　李丽新　邓娟娟　彭相澍　戴文滔　佟胜伟

【摘要】作为新型的人机接口和仿真工具，AR受到的关注日益广泛，并且已经发挥了重要作用，显示出了巨大的潜力。随着AR技术的不断成熟，AR技术正逐步席卷我们的生活，其中就包括盲人导航方面。通过AR导航设备与盲人患者大脑的芯片进行交互，产生了神经电信号的振荡，进而在患者大脑皮层呈现出周围环境及其详细信息。这一项目设计实现了直接跨过了人类的视觉这一感官，让AR技术代替人类大脑的视觉神经系统。从根本上解决了盲人出行的难题。

【关键词】AR技术 大脑芯片植入技术 导航系统

一、引言

当下社会专为盲人设立的盲道，早已被各种共享单车还有其他东西所占据，极少数能发挥其作用。而目前市场上的传统盲人助行工具都只是被动的来发挥作用，其安全性与准确性也有着不同程度的不足之处。利用芯片技术以及AR技术为支持，我们提出了通过脑芯片与AR设备的交互来帮助盲人跨过视觉采集信息这一途径，可以最大限度的提高盲人的出行安全及出行体验。

二、系统的研究目的

国内盲人数量日益增多，他们的出行和日常生活已经成了难题，本系统应用AR技术把虚拟世界与现实世界进行交互，为盲人的日常生活提供了便利，并提高了出行的安全性。本系统针对盲人的出行，提出并解决以下问题：

1.盲人的方向辨别低，导致出行困难。

2.盲人无法感知外界的事物，不能体会自己所处的世界。

3.盲人缺乏自信，导致不敢与外界交流，无法问清道路。

三、项目设计

1、AR技术的全称为Augmented Reality（增强现实）技术。通过这种技术可以把虚拟世界套在现实世界并进行互动，随着科技的发展，真实世界的信息与虚拟信息的结合愈加“无缝”，通过增强现实技术，不仅可以展现出真实世界的信息，还可以将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。增强现实技术包含了多媒体、三维建模、多传感器融合等许多高新技术与手段，具有信息集成、实时交互等显著特性。

2、运用AR增强现实技术可以把虚拟世界与现实世界进行交互，将虚拟信息套加在真实世界当中，进而被设备感知。该AR设备同时有着环境自动识别的特性，可以不间断的向周围环境采集数据信息;同时它还可以进行多种物体的自动识别。被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。通过算法和数据分析，进而判断各个物体所处的方位及距离等信息，还兼有文字识别的功能。能识别盲人日常生活中的绝大部分场景中的物体。

3、利用AR技术代替视觉系统，经研究表明光电换能过程的第二信使是cGMP（Ca2+），黑暗中，cGMP的作用使Na+通道蛋白活化，导致Na+通道开放，Na+持续内流（暗電流），光感受器细胞去极化;光照引起视色素分解，使视盘膜上的GTP结合蛋白分子活化，后者再激活PDE，迅速分解cGMP，引起Na+通道关闭，暗电流骤降，光感受器细胞膜超极化，这样光能就转化为神经电信号。再把神经电信号传递给大脑做出分析，判断。此项AR技术的作用起到了产生神经电信号并且负责运输给大脑，并在大脑皮层中振荡，因此引发视觉功能看见，感知到自身生理活动的变化，让盲人获得第二次光明。

4、设备采集分析完信息之后，将最终结果传递到脑芯片当中，他们之间可以互相进行信息的传递，通过将芯片中的数据信息传递到大脑神经，进而替代人的视觉器官，实现盲人可视化。

如图所示，用户通过佩戴VR设备来采集环境信息，通过云端数据整合、分析运算最终将最优结果传递到用户大脑芯片当中，进而实现盲人“可视”的目的。

四、项目意义

1.从本项目的实际应用角度分析

应用此系统帮助盲人解决了大量的生活问题，让他们能感受到正常的生活，为他们的出行提供了便利，在外出旅行中，敢于和正常人交流，打开他们的内心，有着良好的心态。

2.从本项目的研发角度分析

学生进行程序的编写，芯片的研发，以及结果检验，提高了他们的操作能力，丰富了他们的视野，为国家、为社会奉献自己的智慧，为国家培养出新型人才。

五、结语

随着生物芯片技术的日益成熟，以及AR技术的不断发展，智能化的方式正在逐步取代传统出行。AR技术充分发挥创造力的科学技术为人类的智能扩展提供了强有力的手段，对生产方式和社会生活产生了巨大的深远的影响。本项目中，我们分析了诸多传统盲人助行工具的工作方式，结合当下AR技术与生物芯片技术，探讨了此系统所面临的问题，最终得到了此些成果。在某种意义上，填补了此方向上的一些空白，在智能化时代的今天，此系统一定会有着极大地市场空间。

参考文献：

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