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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur nicht-sprachlichen Kommunikation, wobei ein physikalisches Signal,
das von einer ersten Person bewusst erzeugt wird, erfasst und in
ein übertragenes
Ausgangssignal konvertiert wird, das einer zweiten Person vorgelegt
wird, um Information von der ersten Person an die zweite Person
zu kommunizieren. Die Erfindung betrifft weiterhin die Rehabilitation
von versehrten oder auf andere Weise behinderten Menschen.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es
ist wohlbekannt, physikalische Signale wie die Bewegung des ganzen
Körpers,
zum Beispiel durch Tanzen, zur elektronischen Konvertierung in audiovisuelle
Signale zu verwenden.
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US-Patent
Nr. 5,045,687 offenbart ein optisches Instrument, das in der Lage
ist, die Bewegung einer Person in einem definierten Raum zu registrieren
und die registrierte Bewegung in musikalische Töne und Bilder zu konvertieren.
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Die
Messung von physiologischen Größen wie
elektromyographische (EMG-)Signale, galvanische Hautreaktion (GSR),
elektroenzephalographische (EEG-)Signale, Hauttemperatur, Blutdruck
und Herzrhythmus (Elektrokardiographie oder EKG) sind in Biofeedbackverfahren
verwendet worden, in denen der Person ein konvertiertes Ausgangssignal vorgelegt
wird, das auf den tatsächlichen
physiologischen Zustand der Person schließen lässt. Danach kann die Person
das Ausgangssignal, zum Beispiel ein audiovisuelles Signal, als
Reaktion auf eine Änderung
im physiologischen Zustand ändern.
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US-Patent
Nr. 5,662,117 offenbart ein solches Verfahren und eine Vorrichtung,
wobei das Verfahren verwendet wird, um einer Person beizubringen,
sich selbst in einer Stress verursachenden Situation zu entspannen.
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Das
deutsche Patent Nr.
DE 197 45
508 offenbart ein Verfahren und ein System, in denen bioelektrische
Signale in audiovisuelle Signale konvertiert werden, die für zwei Personen
vorgelegt werden, die darum konkurrieren, den entspanntesten Zustand
zu erreichen.
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US-Patent
Nr. 6,001,065 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei
denen bioelektrische Signale von einem Versuchsobjekt wie einem
Menschen, einem Tier oder einer Pflanze verwendet werden, um elektronische
Medien wie z.B. Filme, Videospiele, virtuelle Umgebungen oder Sicherheitssysteme
zu steuern und mit ihnen zu interagieren.
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Obwohl
der Stand der Technik Messungen von physiologischen Signalen und
die Umwandlung dieser Signale in ein audiovisuelles Signal lehrt,
beschreibt keines dieser Verfahren die Verwendung von physiologischen
Signalen als Ersatz für
die sprachliche Kommunikation zwischen Menschen. Ein solches System
wäre jedoch
ein wünschenswertes Werkzeug
für behinderte
Menschen, die nicht sprechen oder Wörter aus Buchstaben bilden
können,
wie auch für
andere, die nichtverbale Kommunikation bevorzugen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die
nicht-sprachliche Kommunikation zwischen Menschen bereitzustellen.
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In
diesem Zusammenhang soll nicht-sprachlich als Ausschluss von gesprochenen
oder geschriebenen Worten verstanden werden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
bereitzustellen, wobei die physikalischen Signale unterschiedlicher Natur
einer Person von einem Erfassungsmedium erfasst und in eine Vielfalt
verschiedener Ausgangssignale konvertiert werden, um einer anderen
Person vorgelegt zu werden, um Information von einer Person zu einer
anderen zu übermitteln.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
bereitzustellen, wobei die Empfindlichkeit des Erfassungsmediums gemäß einer
vorbestimmten Karte oder in einem interaktiven Prozess durch einen
interaktiv lernenden Computer umfassend ein neuronales Netzwerk
einstellbar ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Verfahren gemäß der Erfindung
umfassend eine Anzahl von Schritten, wobei der erste Schritt das
Auswählen
eines Eingabemediums und eines Ausgabemediums aus einer Gruppe von
auswählbaren
Eingabe- und Ausgabemedien ist, die elektronische Mittel aufweisen.
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Es
ist eine Anzahl von Erfassungsverfahren verfügbar, um physikalische Signale
oder Parameter zu fühlen.
Wenn der zu messende Parameter Bewegungen des Subjekts/der Person
sind, zum Beispiel die Bewegung des Körpers oder eines Glieds, ist
es möglich,
diese Bewegung durch eine Anordnung zu registrieren, bei der eine
ausgesandte Welle nach Reflexion am Körper oder Glied von einem geeigneten
Detektor erfasst wird. Die ausgesandte Welle ist zum Beispiel eine
elektromagnetische Welle wie Laserlicht, eine Schallwelle oder eine
Ultraschallwelle. Bewegungen verändern
die Bedingungen für
die Reflexion, und die Änderung
der Amplitude und Phase der reflektierten Welle kann in Beziehung
zur Bewegung des Körpers
oder Glieds gebracht werden. Beispiele von anwendbaren elektromagnetischen
Wellen sind Infrarotlicht und sichtbares Licht einschließlich Laserlicht.
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Wenn
Bewegungen des Körpers
erfasst werden sollen, kann eine andere mögliche Anordnung, die einen
sogenannten Tanzanzug umfasst, verwendet werden. Der Tanzanzug ist
mit Detektoren ausgestattet, die das Signal infolge des Beugens
von Gelenken wie Ellbogen und Knien ändern.
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Als
Ausgabemedium existiert eine große Zahl von Möglichkeiten.
Herkömmlicherweise
sind Schallgeber und Bildanzeigen am üblichsten. Auch anderen Medien
wären jedoch
wünschenswert,
insbesondere, wenn die Erfindung die Rehabilitation von solchen
behinderten Menschen betrifft, die nicht sehen und hören können. Andere
mögliche
Medium sind Vibrationsgenerator, Heizeinrichtungen und Elektroden,
die direkt bestimmte Nerven anregen. Als Eingabe- und Ausgabeeinrichtungen
sind auch mechanische Steuerungen für Rollstuhlbewegungen möglich.
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Ein
zweiter Schritt im Verfahren ist das Erfassen von physikalischen
Signalen, die von einem ersten Subjekt/einer ersten Person bewusst
erzeugt werden und die auf Informationen schließen lassen, die einem zweiten
Subjekt vorgelegt werden sollen, durch das Eingabemedium, wobei
der Begriff "zweites
Subjekt" allgemein
zu verstehen ist und auch eine Gruppe von Subjekten/Personen umfasst.
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In
Biofeedbackverfahren gemäß dem Stand der
Technik ändert
sich im Allgemeinen ein audiovisuelle Signal als Reaktion auf die Änderung
des physiologischen Zustands der Person. Das Ändern der audiovisuellen Signalanhaltspunkte
gibt der Testperson an, ob ein Fortschritt auf einen gewünschten
physiologischen Zustand hin erreicht wird. Dadurch wird der Person
Information als Rückmeldung
zugeführt, damit
sie lernt, physiologische Parameter zu steuern.
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Das
Ziel der Erfindung ist anders und geht einen Schritt über den
Stand der Technik hinaus. Gemäß der Erfindung
wird die Änderung
der physiologischen Parameter der Testperson selbst verwendet, um
Information auszudrücken.
Dadurch kann ein Behinderter, der sich nicht bewegen oder sprechen kann,
in der Lage sein, zu lernen, einige seiner physiologischen Parameter
auf eine solche Weise zu steuern, dass sie zur Kommunikation verwendet
werden können.
Es kann sogar möglich
sein, dass Personen mit gleichen oder mit verschiedenen Behinderungen
lernen, miteinander zu kommunizieren, indem sie unterschiedliche
physiologische Parameter verwenden, um zu kommunizierende Informationen auszudrücken. In
diesem Licht ist die Erfindung ein nicht-sprachliches Kommunikationsverfahren,
dass schwer behinderten Menschen die Möglichkeit eröffnet, auf
eine Weise mit der Außenwelt
zu kommunizieren, die bisher nicht möglich war.
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Wenn
das Signal von der Person gefühlt
wurde, wird dieses Signal in ein übertragbares Signal konvertiert. Üblicherweise
ist das erfasste Signal ein analoges Signal. Um die Übertragung
dieses Signals zu erleichtern, wird es in ein übertragbares analoges Signal
oder vorzugsweise ein digitales Signal konvertiert. Das Format des
digitalen Signals ist kompakt, um die zu übertragende Datenmenge zu reduzieren, um
dadurch die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu
erhöhen.
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Ein
vierter Schritt ist das Übertragen
des übertragbaren
Signals, vorzugsweise digitaler Daten, an einen Datenumwandler,
der funktional mit dem Ausgabemedium verbunden ist. Digitale Daten
können
ohne Verlust durch Telefonleitungen, Mobiltelefonkommunikationssysteme,
Rundfunknetzwerke oder durch das Internet über die ganze Welt übertragen
werden, was vorteilhaft ist. Ein großer und noch zunehmender Teil
der Weltbevölkerung
hat Zugang zum Internet, was dieses Übertragungsmittel ein vielseitiges
Werkzeug für
die Kommunikation macht, die diese Erfindung betrifft.
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Ein
fünfter
Schritt ist das Umwandeln der Daten in eine Sequenz von Ausgangssignalen
aus den Ausgabemedien. Das übertragbare
Signal, vorzugsweise digitale Daten, werden nach der Übertragung in
ein geeignetes Format umwandelt und an das Ausgabemedium oder die
Ausgabemedien übertragen. Wie
das übertragbare
Signal umwandelt wird, ist von den Eingabemedien völlig unabhängig und
hängt nur von
den Ausgabemedien ab. Unterschiedliche Medien erfordern unterschiedliche
Formate. Unter Verwendung von digitalen Daten als übertragbares
Signal, wobei das Format der digitalen Daten selbst bekannt ist,
kann ein Umwandler jedoch entsprechend jedem speziellen Ausgabemedium
konstruiert sein.
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Ein
sechster Schritt ist, die Sequenz von Ausgabesignalen der zweiten
Person vorzulegen, um die Information von der ersten Person an die zweite
Person zu kommunizieren. Das Ausgabemedium kann von dem Eingabemedium
verschieden sein, so dass es bezüglich
der Form, in der die Signale gesendet und empfangen werden, keine
Beschränkung
gibt. Es kann zum Beispiel möglich
sein, dass die erste Person durch GSR kommuniziert, während die
zweite Person diese Information von einer Heizeinrichtung auf der
Haut empfängt.
Andererseits kann die zweite Person als Antwort mit einem EEG-Signal
erwidern, das nach Umwandlung von der ersten Person als Vibration
empfangen wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Verfahren die Kalibrierung der Empfindlichkeit
des Eingabemediums, um einem bestimmten Amplitudenbereich für das physikalische Signal
zu entsprechen, in dem die Kalibration gemäß einer vorbestimmten Karte
durchgeführt
wird, gegebenenfalls einschließlich
Fuzzy-Logik.
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Die
Kalibrierung kann wahlweise von der ersten Person oder der zweiten
Person durchgeführt werden,
zum Beispiel durch interaktives Ändern
der Karte. Elektronische Werkzeuge für diese Karte können in
einem Computer gespeichert sein oder aus dem Internet heruntergeladen
werden. Im nicht-sprachlichen Kommunikationsverfahren gemäß der Erfindung
ist nicht nur die Signalübertragung
von der ersten Person zu und von der zweiten Person enthalten, sondern
auch die technische Konfiguration einschließlich der Kalibrierung kann
Teil der Kommunikation sein, was es der ersten und zweiten Person ermöglicht,
das System auf die bestmögliche
Kommunikationsform zu optimieren.
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Das
Erfassen von Signalen durch die erste Person kann das zu lösende Problem
beinhalten, dass die tatsächliche
Information in einem kleineren Teil des Signals versteckt ist. Eine
spastische Bewegung eines Glieds einer behinderten Person kann ein Signal
mit einer recht großen
Amplitude ergeben. Die tatsächliche
Information von der behinderten Person kann jedoch in einem komplexeren
Bewegungsmuster liegen, dass über
der spastischen Bewegung liegt. Daher wäre die tatsächliche Information in diesem Fall
ein Überlagerungssignal
auf dem Signal mit der großen
Amplitude. In dieser Situation ist es nötig, dem Detektor beizubringen,
die tatsächliche
Information vom nicht-informativen Signalteil zu filtern. Mit anderen
Worten muss auf mehr oder weniger komplexe Weise eine Kalibrierung
durchgeführt
werden. Wie diese Kalibrierung erfolgt, hängt von einer Karte ab, die
gemäß bekannten
Faktoren einschließlich Schwellen
oder Bereichsvergleichen oder komplexeren Verfahren einschließlich komplexen
logischen Algorithmen und einer Mehrzahl Steuerparameter vorbestimmt
werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird die Kalibrierung durch einen interaktiv lernenden
Computer umfassend ein neuronales Netzwerk durchgeführt. Obwohl
lernende Computer, die neuronale Netzwerke umfassen, heute selten verwendet
werden, wird die schnelle Entwicklung von Computern innerhalb kurzer
Zeit Zugang zu dieser Art von Werkzeug geben. Die Verwendung dieser
Art von Computer in Verbindung mit der Erfindung wird eine neue
Art der Kalibrierung eröffnen.
Eine jegliche vom Menschen geschaffene Karte hängt von der Person ab, die
die Karte oder die Routinen für
die Kartenerzeugung ursprünglich
programmiert hat. Wenn jedoch ein lernender Computer in Verbindung
mit der Erfassung der Signale der Person verwendet wird, kann der
Computer nach einiger Zeit des Lernens während der Interaktion mit der
Person durch Interaktion mit der Person selbst die optimale Kalibrierung herausfinden.
Dies kann eine recht lange Zeit für den Lernprozess des Computers
beinhalten, ein Computer ist im Gegensatz zu einer dritten Person
jedoch nicht durch nachlassenden Enthusiasmus aufgrund von fehlenden
Resultaten im ersten Stadium beschränkt.
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Das
System ist so gestaltet, dass sich die Schnittstelle der Absicht
des Benutzers anpasst. In diesem Fall kann eine Person andere Gesten
als eine andere Person verwenden, obwohl ihre verschiedenen Aktivitäten den
gleichen Effekt anzeigen können. Das
System lernt dadurch die Profile der Aktionen der Einzelpersonen
und übersetzt
sie in die beabsichtigten Ergebnisse. Diese Fähigkeit gestattet es allen
Personen von einer gewissen Fähigkeit,
die gleiche Kontrolle über
ein gegebenes Ergebnis, elektronisch oder mechanisch, zu haben.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung integriert das System die Verfahren der emotionalen
Erkennung, die eine Weiterentwicklung der Gestenerkennung ist, wobei
die Absicht des Benutzers dadurch erkannt wird, dass gelernt wird,
Kombinationen von Handlungen und Ausdrücken zum Feststellen einer
Absicht zu interpretieren.
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Es
gibt Personen, die auf eine Weise behindert sind, die sie im Wesentlichen
von der Kommunikation mit anderen Menschen ausschließt. Es wurde immer
wieder von behinderten Menschen berichtet, von denen angenommen
wurde, dass sie nahezu keine bedeutende Gehirnfunktion hatten, während diese Menschen
später
teilweise von ihrer Behinderung genasen und der äußeren Welt kommunizieren konnten,
dass sie ihre Umgebung tatsächlich
die ganze Zeit wahrgenommen hatten, aber einfach physikalisch nicht
in der Lage waren zu kommunizieren. Indem sie lernen, Kontrolle über physiologische
Parameter auszuüben,
kann diese Art von behinderten Menschen sogar lernen, durch ihre
eigene Art von Informationssignalen einen lernenden Computer zu programmieren
und mit ihm zu interagieren, wodurch der lernende Computer als Schnittstelle
zwischen der Person und der Außenwelt
verwendet werden kann.
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Im
breitesten Anwendungsbereich kann diese Erfindung verwendet werden,
um eine Kommunikationsbrücke
zwischen Subjekten unterschiedlicher Art zu bilden. Nicht nur zwischen
Menschen, sondern auch zwischen Tieren, Pflanzen und Menschen könnte eine
völlig
neue Art der Kommunikation möglich
sein. Der Lernprozess kann eine langandauernde experimentelle Periode
sein, mit Hilfe von lernenden Computern umfassend neuronale Netzwerke
in Kombination mit der kreativen Fähigkeiten von Menschen wird
die Zeit, diese neue Art der Kommunikation zu lernen, jedoch deutlich
kürzer
sein als die Zeit, die Menschen benötigten, um die erste geschriebene Schrift
zu entwickeln.
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Obwohl
die Erfindung darauf zielt, ein Kommunikationswerkzeug für verschiedene
Arten von Personen, vorzugsweise behinderte Menschen in Rehabilitationsprozessen,
zu bilden, kann die Erfindung in weiterem Sinn auch für eine Anzahl
anderer Zwecke verwendet werden. Daher ist die Erfindung auch als
Spielgerät
verwendbar, zum Beispiel zur Erzeugung von audiovisuellen Sequenzen
durch Eingabe von physikalischen Signalen. Die Erfindung ist weiterhin
als Rückkopplungsmechanismus
für eine Person
anwendbar, die ihre Fähigkeit trainiert,
physikalische Faktoren zu kontrollieren und zu ändern. Darüber hinaus kann die Erfindung
eine Zwischenverbindung zwischen einer Person und einer Vorrichtung
sein, wobei die Vorrichtung durch physikalische Signale gesteuert
wird. Diese Anwendungen sind aus dem Stand der Technik in sehr begrenzter
Form bekannt. Die Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung erlaubt
jedoch, dass ein viel weiterer Bereich von physikalischen Aspekten
mit einer großen
Vielfalt von verschiedenen Ausgabemedien miteinander in Beziehung
gebracht wird.
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Die
Erfindung umfasst auch eine nicht-sprachliche Kommunikationsvorrichtung
umfassend ein Eingabemedium und ein Ausgabemedium, ausgewählt aus
einem Bereich wählbarer
Eingabe- und Ausgabemedien, die elektronische Mittel aufweisen,
ausgewählt
sind, wobei das Eingabemedium bestätigt werden kann, um physikalische
Signale zu erfassen, die bewusst von einem ersten Subjekt erzeugt
werden und die auf Information schließen lassen, die an ein zweites
Subjekt übermittelt
werden soll, einen Konverter zum Konvertieren der Signale in ein übertragbares
Signal, vorzugsweise digitale Daten, einen Transmitter zum Übertragen
des übertragbaren
Signals, vorzugsweise digitale Daten, von dem Konverter zu einem
Datenumwandler, der funktional mit dem Ausgabemedium verbunden ist,
wobei der Datenumwandler das übertragbare
Signal, vorzugsweise digitale Daten, in Steuerbefehle für das Ausgabemedium
umwandelt, wobei das Ausgabemedium eine Sequenz von Ausgabesignalen
zum Kommunizieren der Information von dem ersten Subjekt an das zweite
Subjekt erzeugt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin Kalibriermittel zur
Kalibrierung der Empfindlichkeit des Eingabemediums, um einem bestimmten
Amplitudenbereich für das
physikalische Signal zu entsprechen, wobei die Kalibrierung gemäß einer
vorbestimmten Karte oder durch einen interaktiv lernenden Computer
umfassend ein neuronales Netzwerk durchgeführt wird.
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Obwohl
die primäre
Aufgabe der Erfindung ein nicht-sprachliches Kommunikationsverfahren
und -Werkzeug zwischen Personen ist, kann die Erfindung auch verwendet
werden für
- – Ferntherapie,
wobei ein Arzt in der Lage ist, einen Patienten durch eine Kommunikationsverbindung
anzuweisen und zu überwachen,
wie zum Beispiel das Internet oder drahtlose Kommunikationsverbindungen;
in diesem Fall kann die Erfindung mit einer Kamera kombiniert sein,
um Änderungen
und Verbesserungen während
der Therapie zu kontrollieren,
- – Körpersprache
und persönliches
Interaktionstraining, zum Beispiel von Firmenführungskräften oder Schulkindern in einer
pädagogischen
Umgebung,
- – Zuschauerinteraktivität, wobei
die Teilnehmer an einer Veranstaltung mit den Künstlern und/oder anderen Teilnehmern
lokal oder in der Ferne interagieren können,
- – schauspielerische
Bewegungen, wobei Tanz oder musikalische Handlungen an eine andere Gruppe
lokal oder in der Ferne übertragen
werden, zum Beispiel durch das Fernsehen,
- – persönliche Unterhaltung
oder Erholung, wobei eine Person oder Personen zum Beispiel durch das
Internet mit anderen durch eine Benutzerschnittstelle oder ein Spiel
interagieren können,
- – Steuerhardware,
wobei das erfasste Signal mit einem geeigneten Umwandler verwendet
wird, um technische und/oder elektronische Befehle für die Steuerung
einer Vorrichtung zu steuern.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
die Erfindung auf schematische Weise,
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2 zeigt
einen Satz von Detektoren, der von einem Eingabemedium umfasst ist,
das verwendet wird, um Bewegungen zu erfassen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1 beschreibt
die Kommunikationsvorrichtung auf schematische Weise. Ein Eingabemedium 2 erfasst
physikalische Signale von einer ersten Person 1. Diese
Signale werden in einem Konverter 3 in digitale Daten konvertiert.
Der Konverter 3 ist mit einem Computer 8 gekoppelt,
wo die Signale analysiert und ausgewertet werden. Digitale Daten,
die Informationen des Signals von der ersten Person 1 enthalten,
werden von einem Transmitter 4 an einem Umwandler 5 gesendet,
der mit einem Ausgabemedium 6 gekoppelt ist. Die digitalen
Daten werden von dem Umwandler geeignetermaßen so umwandelt, dass das
Ausgabemedium 6 der zweiten Person 7 ein Signal
vorlegen kann.
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Das
Eingabemedium kann ein oder mehrere Detektoren gleicher oder unterschiedlicher
Art sein, zum Beispiel ein Detektor, der die Bewegung eines Glieds
oder der ganzen Person 1 erfasst. Das Ausgabemedium kann
ein oder mehrere bestimmte Medien sein, zum Beispiel ein Schallgeber.
Dadurch werden Bewegungen eines Glieds von der ersten Person 1 in ein
Klangmuster umwandelt, wie zum Beispiel Musik, um der zweiten Person 7 vorgelegt
zu werden.
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Die
erste Person 1 kann zum Beispiel eine behinderte Person
sein, und die zweite Person 7 kann ein Therapeut oder eine
andere behinderte Person, ein Familienmitglied oder Freund sein.
Die Begriffe "erstes
Subjekt/erste Personen" und "zweites Subjekt/zweite
Person" sollen allgemein
dahingehend verstanden werden, dass die Begriffe auch Gruppen von
Menschen oder sogar Tiere oder Pflanzen beinhalten. Die Erfindung
ermöglicht
es der ersten Person 1, mit einer anderen Person 7 auf
eine Weise zu kommunizieren, die ihren Fähigkeiten angepasst ist. Die
Erfindung kann beidseitig dahingehend verwendet werden, dass eine
ebensolche Kommunikationsverbindung von der zweiten Person 7 zur ersten
Person 1 hergestellt wird.
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Wenn
ein Signal von der ersten Person 1 erfasst werden soll,
wird die Umwandlung des Signals in digitale Daten in dem Konverter 3 durch
einen Computer 8 gesteuert. Der Konverter und der Computer
können
getrennte Einheiten sein, können
aber auch in einer Einheit kombiniert sein. Die Steuerung kann vorzugsweise
eine solche Kalibrierung des Eingabemediums 2 beinhalten,
dass das interessierende Signal auf die geeignetste Weise erfasst
wird.
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2 zeigt
einen Infrarot- oder wahlweise Ultraschallemitter 12 und
Detektoren 9, vorzugsweise an S-Bogen-Halterungen 10,
der die Einstellung der Detektoren gemäß dem sich bewegenden Teil der
ersten Person 1, zum Beispiel einem Augenlid, erleichtert.
Die Verwendung von Infrarotlicht als Erfassungsstrahlung hat den
Vorteil, dass das Hintergrundlicht das Signal nicht stört, da dies
aus dem erfassten Signal herausgefiltert werden kann. Durch Begrenzen
der Emission und Detektion der Strahlung auf eine definierte Bandbreite
kann auch die Hintergrundstrahlung im Infrarotbereich verringert
werden, um informationslose Beiträge zum Informationssignal zu
vermeiden.
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Der
Emitter 12 und die Detektoren 9, die von dem Eingabemedium
umfasst sind, sind bevorzugt vom Typ, der von DeFranco et al. im
US-Patent Nr. 5 475 214 beschrieben wird, aber nicht hierauf beschränkt. Vom
Emitter 12 wird Infrarotlicht ausgesendet, von der ersten
Person 1 gestreut und dann durch die Detektoren 9 erfasst.
In der Erfassung von Gliedern, die von der ersten Person 1 bewegt
werden, wird das gestreute Signal von dem Glied verstärkt, wenn
das Glied mit einer reflektierenden Deckschicht versehen ist, wie
zum Beispiel von Walter im US-Patent Nr. 5 171 624 und von Nilsen
im US-Patent Nr. 5 780 140 beschrieben.
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Für die Erfindung
ist nur ein Detektor notwendig, die Zahl der Detektoren 9 ist
jedoch variabel. Zum Beispiel können
drei Detektoren 9 verwendet werden, um das Signal zu erfassen.
Diese drei Detektoren können
dann verwendet werden, um zum Beispiel die roten, grünen und
blauen Komponenten eines farbgemischten Bildes zu steuern. Wahlweise können die
drei Detektoren 9 drei verschiedene Ausgabeinstrumente
steuern, um Musik zu bilden. Wenn mehr Detektoren 9 verwendet
werden, können
weitere Elemente wie graphische Formen oder Rhythmus gesteuert werden.
Jeder Detektor kann jedem beliebigen Parameter zugeordnet werden,
der auch immer zum Steuern notwendig ist.
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Gegenüber den
Detektoren sind die S-Bogen-Halterungen 9 vorzugsweise
mit 3 Stift-XLR-Verbindungsstücken versehen,
um, wenn nötig,
mehrfache Verlängerungen
zu ermöglichen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art von Halterungen beschränkt.
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Wenn
das Infrarotsignal einmal erfasst worden ist, wird es zum Konverter übertragen,
wo das analoge Signal in digitale Daten konvertiert wird. Das Eingabesignal
ist zum Beispiel ein elektrisches Signal mit einer Spannung zwischen
0 und 5 V. Dieses Signal kann in ein digitales Signal mit einem
Bereich von 64 Bit konvertiert werden, um hohe Dynamik sicherzustellen.
Im Fall eines Schallgebers als Ausgabemedium 6 können die
digitalen Daten wahlweise vom MIDI(Musical Instrument Digital Interface)-Typ sein.
Die spastische Bewegung eines Glieds einer behinderten Person kann
ein Signal mit einer recht großen
Amplitude geben. Die tatsächliche
Information von der behinderten Person kann jedoch in einem komplexeren
Bewegungsmuster liegen, dass die spastische Bewegung überlagert.
Daher wäre
die tatsächliche
Information in diesem Fall ein Überlagerungssignal
auf dem Signal mit der großen
Amplitude. In dieser Situation ist es nötig, dem Detektor beizubringen,
die tatsächliche
Information vom nicht-informativen Signalteil zu filtern. Mit anderen
Worten muss auf mehr oder weniger komplexe Weise eine Kalibrierung
durchgeführt
werden.
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In
der einfachsten Anordnung kann diese Kalibrierung manuell durchgeführt werden.
Wahlweise kann diese Kalibrierung nach der Signalumwandlung im Computer
durchgeführt
werden, so dass nur ein bestimmter Teil des vollständigen Signals
zum Umwandler gesendet und für
die Kommunikation mit der zweiten Person verwendet wird. Der Computer
kann jedoch auch die Kalibrierung des Detektors steuern. Die Empfindlichkeit
des Detektors kann eingestellt werden, um Teile des Signals herauszufiltern.
Diese Kalibriervorgänge
können
durch vorbestimmte Algorithmen gemäß einer Karte erreicht werden.
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Die
Kalibrierung kann jedoch auch ein Prozess sein, bei dem ein Computer
verwendet wird, der neuronale Netzwerke umfasst und der in der Lage
ist, während
des Signalisierprozesses Merkmale von der ersten Person 1 zu
lernen. Diese Merkmale können vom
Computer durch Einbeziehen von intelligenten Frequenz- und Amplitudenanalysen
entdeckt werden. Merkmale können
sich zum Beispiel durch ein sich änderndes Frequenzmuster mit
kleiner Amplitude auf einem recht großen Signal mit einer mehr oder weniger
konstanten oder einer sich nur langsam verändernden Frequenz zeigen. Unter
Verwendung von intelligenten Filtern einschließlich Fourieranalyse kann die
tatsächliche
kommunikative Information in dem Signal aus dem Gesamtsignal herausgefiltert werden,
auch wenn die größte Amplitude
des Signals zum nicht-informativen Teil des Signals gehört.
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Zwischen
dem Konverter 3 und dem Computer 8 werden Daten
durch eine verdrahtete Verbindung oder durch eine drahtlose Datenverbindung 11 übertragen,
zum Beispiel eine Telefonverbindung oder eine Bluetooth-Verbindung.
Zwischen dem Konverter und dem Umwandler kann die Übertragung durch
eine Vielfalt von verdrahteten oder drahtlosen Verbindungen erreicht
werden, einschließlich
zum Beispiel einer Telefonverbindung, einer Fernsehverbindung oder
dem Internet.
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Der
Umwandler 5 umwandelt das übertragene Signal in ein Format,
das für
das Ausgabemedium 6, zum Beispiel einen Schallgeber, geeignet
ist. Durch diese Ausführungsform
der Erfindung wird die Bewegung der ersten Person 1 in
ein Schallmuster umwandelt, das einer zweiten Person 6 vorgelegt wird.
Im Prinzip kann das Schallmuster der ersten Person als Rückkopplungswerkzeug
vorgelegt werden, möglicherweise
gleichzeitig mit der Vorlage an die zweite Person 6.