CN103995600A - 一种盲文汉字转换装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盲文汉字转换装置及其方法。该装置由分别设置在壳体上的触摸屏和壳体内的语音合成模块、USB接口模块和微处理器构成，其中所述微处理器为包含盲文获取及盲文汉字转换程序模块的嵌入式微处理器，所述微处理器分别与触摸屏、语音合成模块和USB接口模块相连接。所述的转换方法，盲人只需按照日常书写盲文的习惯，无需记忆按键和预定义规则，在装置的触摸屏上击打盲文点字及简单操作，即可实现盲文到汉字的自然、快捷地转换，以及词语的录入。该装置可以与计算机、PDA、手机等数字装置连接，实现盲人与正常人间即时、便捷的文字沟通，极大地提高盲人的交流能力和生活质量。

Description

一种盲文汉字转换装置及其方法

技术领域

本发明涉及盲文输入技术领域，特别涉及一种盲文汉字转换装置及其方法。

背景技术

随着我国对于残疾人事业日益关注，以及信息社会的不断进步，盲人应享有感受信息时代的自由，也应获得使用电子产品的权利，特别盲人是盲人与视力正常人士进行文字交流的方法和途径，这就需要将盲文简便、快捷地转化为汉字。

盲人使用盲文书写和交流。盲文又称点字，国际通用的点字由6个凸起的圆点为基本结构组成，以“方”为单位，是专供盲人摸读、书写的文字符号。布莱尔(Braille)创造的由6个点为基础结构的盲字，在纸面上有的凸起，有的不凸起，形成64种变化，即64种符号。在每个符号左右两列，每列各三个点，从左边自上而下叫做1、2、3点，从右边自上而下叫做4、5、6点，如图1所示。

目前，出现了一些专为盲人设计的盲文输入装置或方法，多数装置或方法只能进行盲文的数字化输入，不能进行盲文汉字转换。多数输入装置采用键盘输入盲文，如计算机键盘、手机键盘，盲人需要严格按照限定的键盘位置输入点字，操作不够简便、灵活。

发明专利号为01118674.7的“汉语盲文到汉字的自动转换方法”，将盲文书籍扫描识别成盲文文本，或用键盘输入盲文文本，将该盲文文本当作拼音流，利用汉语盲文综合知识库，实现盲文到汉字的自动转换。该方法转换正确率高，适合批量大的盲文汉字转换，但盲人不能介入转换过程，无法进行必要的修改，不适合少量盲文或个性化词语的汉字转换。

发明专利号为200610034539.4的“专利半方盲文数字编码汉字输入法”，将原有的按键盲文输入法进行改进，将一方输入拆分为半方输入，盲人输入一方时无需多次按键，提高了输入效率。然而，该输入法要求盲人记忆过多的规则和编码方式。

申请号为200910042415.4的“盲文的平面化输入方法”，采用特殊符号“+”和“O”代替盲文中的凹点和凸点，将立体盲文在触摸板或触摸屏上转换为平面盲文输入。该方法打破了盲文点字的书写特点，且要求盲人每输入一方点都要输入全部六点的信息，效率不高。

申请号为201210502329.9的“一种基于手势识别的盲文输入法”，根据手势感应采集的用户输入对比手势特征库，还原出相应的盲文信息。该方法根据六点盲文位置的图形特征信息定义出一套手势盲文对应表，需要盲人学习和记忆手势，而放弃了盲文点字的书写特点。

综上所述，现有技术中的盲文输入法，采用定义新规则的方法，虽然可以实现盲文的输入，但不便于盲人的学习和掌握；一旦长时间不用，容易忘记，不利于盲人的实际使用。

发明内容

本发明的目的和解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提出一种盲文汉字转换装置及其方法，实现盲文到汉字的自然、快捷地转换。盲人只需按照日常书写盲文的习惯，在本发明的装置的触摸屏上击打盲文点字，即可快速实现盲文到汉字的转换，以及词语的录入。本发明通过嵌入式数据库存储标准音节特征值库及字词库，实现音节及词语的快速检索。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：

一种盲文汉字转换装置，由分别设置在壳体14上的触摸屏1和壳体14内的语音合成模块2、USB接口模块3和微处理器4构成，其中所述微处理器4为包含盲文获取及盲文汉字转换程序模块的嵌入式微处理器，所述微处理器4分别与触摸屏1、语音合成模块2和USB接口模块3相连接。

所述触摸屏1用于采集盲人点击盲文点字的坐标，并传至微处理器4；触摸屏1的四角外框架上分别设有凸起的三角形定位标识，用于指示触摸屏1的边界范围；触摸屏1右侧外框架上设有凸起的圆形起始引导标识，用于指示盲人点击盲文点字的起始位置。

所述语音合成模块2用于输出提示盲人操作的语音。

所述USB接口模块3用于与其他数字装置连接，输出盲文和汉字信息。

所述微控制器4为嵌入式微处理器，运行盲文汉字转换程序，用于处理盲文点字信息及盲文汉字转换。

为了实现上述的目的，本发明的另一技术方案是：

本发明的一种盲文汉字转换装置的转换方法，包括如下步骤：

（1）生成标准音节特征值库，以音节为单位，存放音节对应的盲文特征值；生成字词库，存放汉字、音节标识符、字频、常用词语等信息；

（2）用户在所述触摸屏1上按照“自右向左”的自然书写顺序击打盲文点字；所述微处理器（4）采集盲文点字信息，并通过盲文特征值获取算法，得到盲文特征值；

（3）所述微处理器4将盲文特征值与标准音节特征值库中的特征值进行匹配，若匹配不成功，则转步骤（7）；若匹配成功，则获取音节标识符；

（4）根据音节标识符在字词库中查找对应的汉字、字母、数字及标点符号，并通过所述语音合成模块2以语音方式提示；

（5）若为汉字，所述微处理器4以最近使用及字频高低顺序列出同音候选字，通过所述语音合成模块2以语音方式逐一朗读与同音候选字相关的提示词语，供用户选择；用户采用单击触摸屏1方式选定当前朗读词语对应的汉字，采用双击触摸屏1方式选定当前朗读的整个词语，采用向左划触摸屏1方式中止并跳过当前朗读的同音候选字，采用向右划触摸屏1方式朗读前一个同音候选字；

（6）用户采用向上划触摸屏1方式删除最近一次选定的汉字或词语；

（7）用户采用向下划触摸屏1方式结束此次盲文汉字转换，否则，转步骤（2）；

（8）所述USB接口模块3输出用户输入的盲文及转换后的汉字字串。

上述步骤（2）所述的盲文特征值获取算法，包括如下步骤：

（1）用户在所述触摸屏1上击打一“方”或多“方”盲文点字；所述微处理器4实时记录点的坐标、顺序，至击打暂停；

（2）所述微处理器4对记录的所有点的坐标，对x坐标值和y坐标值分别进行排序，分析并旋转坐标系，计算点字行距、列距的平均值，以及“方”间距离，生成六点判定模板；

（3）所述微处理器4以“方”为单位，自右向左，将每个点与六点判定模板匹配，生成点字特征值；

（4）所述微处理器4合并各“方”点字特征值，产生盲文特征值。

有益效果：本发明的一种盲文汉字转换装置及其方法，针对盲人和视力障碍人士等用户设计，无需记忆按键和预定义规则，只需按照盲文日常书写习惯（即，自右向左点击盲文点字），在触摸屏上用手指击打盲文点字及划屏操作，即可进行盲文汉字转换。该输入法提供词语联想功能，对使用过的汉字或词语进行字频或词频排序，高频汉字或词语优先选择，提高了盲文转换汉字的效率。

本发明的装置和方法操作简单、自然，无需特别的学习和训练，有利于推广应用。本发明的装置作为一种盲文输入及盲汉转换装置，与计算机、PDA、手机等数字装置连接，可以实现盲人与正常人间的即时、便捷的文字沟通，如邮件、短信、聊天等，可以极大地提高盲人的交流能力和生活质量。

附图说明

图1为现有技术的盲文点字的点位图；

图2为本发明的一种盲文汉字转换装置的构造原理框图；

图3为本发明的一种盲文汉字转换装置触摸屏的正面示意图；

图4为本发明的一种盲文汉字转换装置的转换方法的流程图；

图5为本发明的一种盲文汉字转换装置的盲文点字输入的点位图；

图6为本发明的一种盲文汉字转换装置的转换方法的标准音节特征值库的结构例图；

图7为本发明的一种盲文汉字转换装置的转换方法的字词库的结构例图；

图8为本发明的一种盲文汉字转换装置的转换方法的盲文特征值获取算法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图2所示，一种盲文汉字转换装置，由分别设置在壳体14上的触摸屏1和壳体14内的语音合成模块2、USB接口模块3和微处理器4构成，其中所述微处理器4为包含盲文获取及盲文汉字转换程序模块的嵌入式微处理器，所述微处理器4分别与触摸屏1、语音合成模块2和USB接口模块3相连接。

所述触摸屏1选用电容式触摸屏，其表面采用厚玻璃或塑料，坚固耐用，适合盲人操作。触摸屏1通过SPI接口与微处理器4连接，用于采集盲人点击盲文点字的坐标。如图3所示，触摸屏1的四角外框架上分别设有凸起的三角形定位标识11，用于指示触摸屏1的边界范围，右侧外框架上设有凸起的圆形起始引导标识12，用于指示盲人点击盲文点字的起始位置；图3中，触摸屏1本体13固定在装置壳体14上。

所述语音合成模块2选用中文语音合成芯片XF-S4040，该芯片可合成任意的中文文本和英文字母，支持GB2312、GBK、BIG5、UNICODE四种内码的文本，语音合成效果清晰、自然、准确，具有6种发音人声音，通过I2C总线与微处理器4连接。

所述USB接口模块3为USB接口电路，用于与其他数字装置连接，输出盲文和汉字信息。

所述微处理器4选用ARM9核的嵌入式微处理器，运行盲文汉字转换程序，用于处理盲文点字信息及盲文汉字转换。

如图4所示，为本发明的一种盲文汉字转换装置的转换方法，包括如下步骤：

（1）生成标准音节特征值库，以音节为单位，存放音节对应的盲文特征值；生成字词库，存放汉字、音节标识符、字频、常用词语等信息；

（2）用户在所述触摸屏1上按照“自右向左”的自然书写顺序击打盲文点字；所述微处理器4采集盲文点字信息，并通过盲文特征值获取算法，得到盲文特征值；

（3）所述微处理器4将盲文特征值与标准音节特征值库中的特征值进行匹配，若匹配不成功，则转步骤（7）；若匹配成功，则获取音节标识符；

（4）根据音节标识符在字词库中查找对应的汉字、字母、数字及标点符号，并通过所述语音合成模块2以语音方式提示；

（5）若为汉字，所述微处理器4以最近使用及字频高低顺序列出同音候选字，通过所述语音合成模块2以语音方式逐一朗读与同音候选字相关的提示词语，供用户选择；用户采用单击触摸屏1方式选定当前朗读词语对应的汉字，采用双击触摸屏1方式选定当前朗读的整个词语，采用向左划触摸屏1方式中止并跳过当前朗读的同音候选字，采用向右划触摸屏1方式朗读前一个同音候选字；

（6）用户采用向上划触摸屏1方式删除最近一次选定的汉字或词语；

（7）用户采用向下划触摸屏1方式结束此次盲文汉字转换，否则，转步骤（2）；

（8）所述USB接口模块3输出用户输入的盲文及转换后的汉字字串。

上述所述的方法中，用户按“自右向左”的自然书写顺序击打盲文点字。本发明的一种盲文汉字转换装置，采集盲文点字的点位编号如图5所示。

上述所述的标准音节特征值库，以汉语拼音音节为单位，存放音节对应的盲文特征值。

汉语盲文拼音编码，是将汉语的声母和韵母组合成音节。发明人将音节的盲文点字特征值合并，生成音节的标准特征值，存储到标准音节特征值数据库中，其结构如图6所示。例如：ba这个音节，由声母b和韵母a组成。声母b的点字为点位特征值为12，韵母a的点字为点位特征值为35，构成音节ba的两方点字为点位特征编码为12’35，此编码即为ba音节的标准特征值。

因此，汉语盲文至少需要两“方”点字表示一个汉字读音。若加标声调，则需再增加一“方”声调点字，共三“方”点字。输入声调信息，可减少候选字的数量，提高选择效率。

考虑到输入其他字符，且简化存储，将英文字母、数字和标点符号，看成是一个单独的音节，同汉语拼音存于同一个标准音节特征库中。

上述所述的字词库，存放汉字、音节标识符、音调、字频、常用词语等信息，其结构如图7所示，便于检索同音汉字，并根据汉字选择对字频进行动态排序。同音汉字提示时，首先提示最近一次输入的汉字，其次按照字频高低进行提示。支持词语联想功能，便于盲人快速录入汉字。

上述所述的标准音节特征值库、字词库等数据库，均采用SQLite设计。SQLite是一种关系型嵌入式数据库，移植性好，高效且可靠。

如图8所示，本发明的一种盲文汉字转换装置的盲文特征值获取算法，包括如下步骤：

（1）用户在所述触摸屏1上击打一“方”或多“方”盲文点字；所述微处理器4实时记录点的坐标、顺序，至击打暂停；

（2）所述微处理器4对记录的所有点的坐标，对x坐标值和y坐标值分别进行排序，分析并旋转坐标系，计算点字行距、列距的平均值，以及“方”间距离，生成六点判定模板；

（3）所述微处理器4以“方”为单位，自右向左，将每个点与六点判定模板匹配，生成点字特征值；

（4）所述微处理器4合并各“方”点字特征值，产生盲文特征值。

盲人日常书写盲文，需要借助标尺和锥子在纸上打点，现有的键盘盲文输入法也是将按键与盲文点一一对应。该算法不对打点严格限位，只要盲文点字的点位相对分布正确即可，多方点字书写允许倾斜，点位间距是可以缩放的。因此，该算法具有较强的适应性，适合不同书写习惯的盲人用户使用。

使用方法

1.盲人用户在本发明的装置的触摸屏1上自右向左用手指或点字笔击打盲文点字。

2.本发明的装置通过语音提示输入的盲文对应为汉字、字母、数字、标点等。

3.若为汉字，且有同音字，用户根据语音提示的词语，点击触摸屏1选择当前朗读词语对应的汉字，或双击触摸屏1选择当前朗读的词语；通过左划屏中止并跳过当前朗读的同音候选字，通过右划屏朗读前一个同音候选字；通过上划屏删除最近一次选定的汉字或词语；通过下划屏结束此次盲文汉字转换。

4.本发明的装置将用户输入的盲文及转换后的汉字字串，通过USB接口输出至所连接其他数字装置。

本实施例只是本发明的较优实施方式，需要说明的是，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种盲文汉字转换装置，由设置在壳体（14）上的触摸屏（1）和壳体（14）内的语音合成模块（2）、USB接口模块（3）和微处理器（4）构成，其特征在于，所述微处理器（4）为包含盲文获取及盲文汉字转换程序模块的嵌入式微处理器，所述微处理器（4）分别与触摸屏（1）、语音合成模块（2）和USB接口模块（3）相连接；所述语音合成模块（2）为中文语音合成芯片；所述USB接口模块（3）为USB接口电路。 

2.根据权利要求1所述的一种盲文汉字转换装置，其特征在于，所述嵌入式微处理器为ARM9核的嵌入式微处理器。 

3.根据权利要求1所述的一种盲文汉字转换装置，其特征在于，所述中文语音合成芯片为XF-S4040型。 

4.根据权利要求1所述的一种盲文汉字转换装置，其特征在于，所述触摸屏（1）为电容式触摸屏。 

5.根据权利要求1所述的一种盲文汉字转换装置，其特征在于，所述壳体（14）上的触摸屏（1）的四角外框架上分别还设有凸起的三角形定位标识，用于指示边界范围，右侧外框架上设有凸起的圆形起始引导标识，用于指示盲人点击盲文点字的起始位置。 

6.一种如权利要求1所述的盲文汉字转换装置的转换方法，其特征在于，包括如下步骤： 

（A）生成标准音节特征值库，以音节为单位，存放音节对应的盲文特征值；生成字词库，存放汉字、音节标识符、字频、常用词语等信息； 

（B）用户在所述触摸屏（1）按照“自右向左”的自然书写顺序击打盲文点字；所述微处理器（4）采集盲文点字信息，并通过盲文特征值获取算法，得到盲文特征值； 

（C）所述微处理器（4）将盲文特征值与标准音节特征值库中的特征值进行匹配，若匹配不成功，则转步骤（G）；若匹配成功，则获取音节标识符； 

（D）根据音节标识符在字词库中查找对应的汉字、字母、数字及标点符号，并通过所述语音合成模块（2）以语音方式提示； 

（E）若为汉字，所述微处理器（4）以最近使用及字频高低顺序列出同音候选字，通过所述语音合成模块（2）以语音方式逐一朗读与同音候选字相关的提示词语，供用户选择；用户采用单击触摸屏（1）方式选定当前朗读词语对应的汉字，采用双击触摸屏（1）方式选定当前朗读的整个词语，采用向左划触摸屏（1）方式中止并跳过当前朗读的同音候选字，采用向右划触摸屏（1）方式朗读前一个同音候选字； 

（F）用户采用向上划触摸屏（1）方式删除最近一次选定的汉字或词语； 

（G）用户采用向下划触摸屏（1）方式结束此次盲文汉字转换，否则，转步骤（B）； 

（H）所述USB接口模块（3）输出用户输入的盲文及转换后的汉字字串。 

7.根据权利要求6所述的一种盲文汉字转换装置的转换方法，其特征在于，所述的盲文特征值获取算法，包括如下步骤： 

（a）用户在所述触摸屏（1）上击打一“方”或多“方”盲文点字；所述微处理器（4）实时记录点的坐标、顺序，至击打暂停； 

（b）所述微处理器（4）对记录的所有点的坐标，对x坐标值和y坐标值分别进行排序，分析并旋转坐标系，计算点字行距、列距的平均值，以及“方”间距离，生成六点判定模板； 

（c）所述微处理器（4）以“方”为单位，自右向左，将每个点与六点判定模板匹配，生成点字特征值； 

（d）所述微处理器（4）合并各“方”点字特征值，产生盲文特征值。