清华大学自主研发触觉图形显示终端产品发布

2018-10-15

2018年10月15日,在国际盲人节之际,在清华大学召开“包容与多样”无障碍发展国际学术大会上,清华大学未来实验室主任徐迎庆教授代表研发团队宣布了由清华大学历经数年自主研发的大幅面触觉图形显示终端的产品原型。

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世界卫生组织2017年报告显示,全球约有2.53亿视觉受损人口,其中3600万是全盲患者。英国柳叶刀杂志在2017年指出,根据1990年至2015年间的统计数据估计,随着人口数量的增加和老龄化,到2050年时,全球全盲人群的数量可能将会增加至1.15亿。这对全人类来说是一个巨大的挑战。

由于视力受损,盲人主要依靠听觉和触觉获取信息。随着科技的发展,互联网的普及,使盲人有了更多的机会与外界交流,也有了更多的职业选择机会。但是,当图片、视频等视觉信息成为知识传播中信息的主要来源,特别是互联网上的视觉内容日益丰富的时候,对于盲人朋友而言,反而是一个巨大的障碍。因此,盲人迫切地需要可以便捷地阅读图像信息的无障碍设备。

由清华大学自主研发的大幅面触觉图形显示终端的产品与传统的计算机屏幕不同,触觉图形显示终端的表面由可以凸起和收回的点阵组成。通过计算机控制这些点阵的变化,可以把传统的图片变成可以触摸的图形。盲人用户通过触摸这些凸起点阵所组成的盲文或触觉图形来阅读文字和认知图片。

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该设备的研发成功也进一步推动众多针对盲人用户的无障碍应用的发展,例如:电子盲文图书的普及、盲人用户上网学习、购物、和浏览,并且使得盲人今后学习诸如数学几何、物理电路、化学结构等图形化知识的时候更加便利。今后,盲人在阅读盲文图书的时候,不仅可以读到文字还可以“看到”插图。

该设备原型采用由研发团队自主设计并研发的、全新的自锁机械结构来驱动触觉图像的渲染,具有低成本、可扩展、大幅面等优点。同时,该设备采用了基于图像语义的分时渲染算法和创新的触觉引导机构,可以帮助盲人用户更准确地认知和理解图像。针对盲人用户的特殊需求,研发团队设计了多通道融合的交互体验。不仅提供了触觉交互功能,还设计了基于位置的三维声音导航和语音交互功能。在用户体验设计方面,遵循目前盲人使用电子设备的大部分习惯、最大限度地发挥触觉点阵显示的交互优势,使得盲人用户“所触即所得”。此外,该产品原型封装触听觉控制的基础模块,并具有高度的应用可扩展性,可以支持大部分网页和应用的基本操作。

此次研发项目由清华大学鲁晓波教授、史元春教授、徐迎庆教授等发起,经过几年的艰苦努力,完成了今天所宣布的产品原型。该项目的成功,也得益于清华大学多学科交叉与合作创新。据徐迎庆教授介绍,参与相关设计与研究团队来自清华大学未来实验室、清华大学美术学院、清华大学计算机系、清华大学医学院、清华大学终身学习实验室、清华大学益童全球创新中心、清华大学全球创新学院、以及清华大学-阿里巴巴自然交互体验联合实验室等;团队成员分别来自设计学、计算机科学、心理学、生物医学、机械工程、电子工程、软件工程等不同的专业。在发布仪式上徐迎庆代表研发团队对中国残疾人联合会、中国盲人协会、中国残联无障碍环境建设推进办公室、中国盲文出版社、中国盲文图书馆、北京盲人学校、北京联合大学特殊教育学院、联合国儿童基金会、清华大学教育基金会、中国科学院心理研究所、中国科学院软件研究所、清华大学无障碍发展研究院、清华大学艺术博物馆等社会各界对该研发项目的合作与支持表示了衷心的感谢。据悉,该项目还得到国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目的支持。此外,百度公司、阿里巴巴集团、微软亚洲研究院、英特尔中国研究院等也对该项研发给予了大力的支持。

目前,清华大学正在与合作伙伴开展深入研究,为盲人用户开发更多的应用。他们与百度公司(百度搜索、百度百科、百度阅读、百度语音搜索)合作,共同开发盲文电子书籍阅读、百度百科盲文搜索、盲人上网购物等应用;清华大学也将与阿里巴巴达摩院合作研究如何利用人工智能的理论与方法改进触觉图片的生成与认知体验。徐迎庆教授表示:希望能够与更多的合作伙伴一起努力,尽快把研究成果转化为造福于盲人朋友的批量化产品。期望在不久的将来,能够为盲人朋友提供更加方便和实用的学习、工作、和生活的辅助设备,让视障受损人群也可以和大家一样平等、便捷地获取丰富的知识类信息,享受到科技创新所带来的更多便利。