基于图像识别的智能导盲杖制造技术

技术编号:9787149 阅读:220 留言:0更新日期:2014-03-20 00:56
本发明专利技术公开了一种基于图像识别的智能导盲杖,属于电子信息工程技术领域。所述的智能导盲杖由手型杖柄、智能杖体、滚轮杖尖和蓝牙耳机四部分组成,在导盲杖内嵌入人机交互子系统、路况识别子系统、导航子系统和滚轮制动系统。所述的蓝牙耳机配合人机交互子系统,实现良好人机交互。为了配合导盲杖的图像识别,本发明专利技术对现有盲道加以改进。本发明专利技术采用图像识别处理的方法,有效识别盲道与公交信息,协助盲人安全独立的出行。导盲杖滚轮杖尖的设计减小盲人受力,手型杖柄的设计融入人性化的设计因素,操作方便。本发明专利技术的设计具有实用性和可实现性,体现了强烈的人性关怀,具有良好的市场推广价值和意义。

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别的智能导盲杖
本专利技术属于电子信息工程
,具体涉及一种基于图像识别的智能导盲杖。
技术介绍
盲和视力损伤问题是世界上严重的社会和公共卫生问题之一,世界上视觉障碍者数量众多。目前全世界有盲人近4500万人,视力障碍患者达1.35亿人,中国是全世界盲人最多的国家之一,约有盲人600-700万,占世界盲人总数的18%,另有双眼低视力患者1200万。正常人通过视觉获得的信息占总信息量的70%-80%,黑暗的世界很大程度上限制了盲人信息的获取。目前,辅助盲人日常出行的工具主要是导盲犬和导盲杖。导盲犬培训成本高,需要日常消耗,寿命有限,不具有广泛推广的可能性。导盲杖由撑杆和手柄组成,给予盲人行走支撑。目前导盲杖主要通过超声波模块来检测路况,提醒盲人躲避障碍物。但存在探测精度低、反馈滞后、功能单一、难于探测较远的或者悬挂的障碍物等缺陷。仅通过目前的导盲工具,盲人无法独立到达不熟悉的地方,其出行在很大程度上依赖于亲朋的帮助。随着人机交互、计算机视觉和视频传感器的发展趋于成熟,新一代导盲杖的设计与研究存在很大的发展空间,导盲杖有望更加智能化,多功能化,并融入视频采集与图像处理的部分,协助盲人独立抵达目的地。
技术实现思路
本专利技术基于盲人独立出行的具体需求,为盲人设计最优出行路线方案,通过图像处理与识别,提供实时可靠的步行导航、公交导航,旨在引导盲人独立安全的到达目的地。本专利技术提供的基于图像识别的智能导盲杖,所述的智能导盲杖由手型杖柄、智能杖体、滚轮杖尖和蓝牙耳机四部分组成。所述的手型杖柄位于导盲杖的上端,嵌入人机交互子系统;所述人机交互子系统与蓝牙耳机之间通过无线方式实现输入输出信息交互;同时,所述的人机交互子系统与智能杖体内的路况识别子系统进行信息交互;与滚轮杖尖内的导航子系统进行信息交互。所述手型杖柄的功能为:在盲人持导盲杖时,充当导盲杖的“双手”。盲人以十指相扣的形式握柄,不易滑落,且给其如朋友相伴的温暖感。所述的智能杖体,位于导盲杖中间段,是导盲杖的主体部分,内部中空,嵌入路况识别子系统,所述的路况识别子系统内包含了微处理器。摄像头和LED照明装置与所述的微处理器连接。所述的路况识别子系统与滚轮杖尖的导航子系统相连。其功能为:充当导盲杖的“眼睛”与“大脑”,识别并判决路面与公交情况,给出相应的导航路线。所述的LED照明装置设置在智能杖体外表面,用于较暗环境下警示周围人注意盲人,同时可以为摄像头摄像提供照明。所述的滚轮杖尖位于导盲杖底部,为导盲杖与地面接触的部分,滚轮杖尖固定连接在智能杖体的底端。其功能为:充当导盲杖的“双腿”,嵌入有导航子系统和滚轮制动系统,根据导航子系统提供的导航路线,滚轮杖尖调整转动方向,引导盲人按照导航路线轻松前进。滚轮杖尖滚动前进,减少盲人行走受力,在路况不佳的情况,及时抱死,给予盲人必要支撑。所述的蓝牙耳机,其功能为充当导盲杖的“耳朵”与“嘴”,配合手型杖柄内人机交互子系统,盲人与导盲杖间进行“对话”,实现良好人机交互。此外,盲人可通过蓝牙耳机收听广播或语音节目,丰富行程。为了配合图像识别,使盲道特征检测和边缘提取的效果更明显,并提供更多的导航信息。本专利技术对现有盲道加以简单改进,同时加入一些简单的路况标识,让导盲杖更好的识别盲道环境,并获取盲道提供的信息。应用上述提供的基于图像识别的智能导盲杖,本专利技术采用图像识别处理的方法,识别路面与公交情况,引领盲人安全到达目的地,具体步骤如下:第一步、盲人手握手型杖柄,打开总开关按键,导盲杖开始工作,执行对系统各部件的模块初始化。第二步、打开导航按键,人机交互子系统识别起始点与目的地,确定目的地。起始点A可由GPS定位确定,终点B由人机交互子系统内的语音交互系统识别盲人输入的目的地语言信息确定。第三步、导航子系统接收人机交互子系统的起始点与目的地信息,设计导航路线;导航路线通过人机交互子系统和蓝牙耳机反馈给盲人,盲人通过手型杖柄上的确定、取消按键进行进一步选择,得出最终的导航路线,并将导航路线通过人机交互子系统输出给滚轮杖尖内设置的导航子系统,准备实施导航。第四步、导盲杖辅助盲人根据导航路线安全到达目的地。导航子系统与路况识别子系统共同作用,完成对盲道与公交信息的识别。导盲杖通过人机交互子系统与盲人交流,结合路况识别子系统和滚轮制动系统,引导盲人沿着导航路线行进,执行步行、搭乘公交车、打车等动作,引导盲人顺利到达目的地。与现有技术相比,本专利技术的优点和积极效果是:本专利技术采用图像识别处理的方法,有效识别盲道与公交信息,协助盲人安全独立的出行。导盲杖滚轮杖尖的设计减小盲人受力,手型杖柄的设计融入人性化的设计因素,操作方便。本专利技术的设计具有实用性和可实现性,体现了强烈的人性关怀,具有良好的市场推广价值和意义。【附图说明】图1改进盲道的结构示意图;图2A~图2J为提不盲道的提不图标不意图;图3智能导盲杖的结构示意图;图4智能导盲杖的操作流程图;图5路线规划部分的工作流程图;图6语音交互系统的工作原理不意图;图7路况识别子系统的工作原理示意图;图8导航子系统的模式示意图;图9步行导航的工作流程示意图;图10公交导航的工作流程示意图。【具体实施方式】下面结合附图与具体实施例对本专利技术作进一步的描述:图1为本专利技术提供的改进盲道的结构示意图,由行进盲道I和提示盲道2组成。为使盲道特征检测和边缘提取的效果更明显,有助于路况识别系统识别盲道,同时起到提醒路人的作用。本专利技术在盲道边缘3涂上一层不同于盲道颜色的对比强烈的亮色染料,如荧光红等,用于区分盲道区域。参见图2A~图2J,提示盲道2可以提供丰富的提示信息,但不局限于示例。本专利技术充分利用提示盲道2的突出盲点,通过在提示盲道2的部分提示盲点涂上异于盲道的颜色,组成代表不同信息的提示图标,并建立提示图标与其对应指示信息的数据库。更具体地,提示图标既可以代表左转右转等简单的行走提示,如图2A中提示盲道中由实心点组成的“L”,对应左转(left),代表前方是左转路段的信息。提示图标也可以代表前方是地铁站或商店等地理位置的提示,如图21中提示盲道中由实心点组成的S,对应商店(shop),代表前方是商店的信息。提示图标更可以代表对应候车点的到站公交具体是哪一路的信息,如图2G中提示盲道中由实心点组成的“B119”,对应公交119路(BUS119),代表此处是公交119路的候车位置。图3为本专利技术提供的智能导盲杖的结构示意图,在本实施例中,所述智能导盲杖由手型杖柄4、智能杖体5、滚轮杖尖6及蓝牙耳机7四部分构成。所述手型杖柄4的柄形为手心向上张开的手,手掌内嵌入人机交互子系统相关处理设备,手背部集成常用按键,方便盲人使用。其功能在于与盲人进行互动,通过提供十指相扣的握柄方式,让盲人感受如朋友相伴般的温暖。所述的常用按键包括总开关按键、确定按键、取消按键、导航按键和收音机按键等,比如按下导航按键,导盲杖将会执行导航的一系列操作,按下收音机按键,将会打开收音机。所述智能杖体5位于导盲杖中间段,内部空心,嵌入路况识别子系统,所述的路况识别子系统内包含微处理器,LED照明装置和摄像头等相关处理设备与微处理器相连,用于执行相应开关动作。所述的路况识别子系统的功能在于识别并判决路面与公交情况,为盲人进行实本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于图像识别的智能导盲杖,其特征在于:所述的智能导盲杖由手型杖柄、智能杖体、滚轮杖尖和蓝牙耳机四部分组成;所述的手型杖柄位于导盲杖的上端,嵌入人机交互子系统;所述人机交互子系统与蓝牙耳机之间通过无线方式实现输入输出信息交互;同时,所述的人机交互子系统与智能杖体内的路况识别子系统进行信息交互;与滚轮杖尖内的导航子系统进行信息交互;所述的智能杖体,位于导盲杖中间段,内部中空,嵌入路况识别子系统,所述的路况识别子系统内包含了微处理器;摄像头和LED照明装置与所述的微处理器连接;所述的路况识别子系统与滚轮杖尖的导航子系统相连;所述的滚轮杖尖位于导盲杖底部,为导盲杖与地面接触的部分,滚轮杖尖固定连接在智能杖体的底端;所述的蓝牙耳机配合手型杖柄内人机交互子系统,盲人与导盲杖间进行“对话”,实现人机交互。

【技术特征摘要】
1.基于图像识别的智能导盲杖,其特征在于:所述的智能导盲杖由手型杖柄、智能杖体、滚轮杖尖和蓝牙耳机四部分组成;所述的手型杖柄位于导盲杖的上端,嵌入人机交互子系统;所述人机交互子系统与蓝牙耳机之间通过无线方式实现输入输出信息交互;同时,所述的人机交互子系统与智能杖体内的路况识别子系统进行信息交互;与滚轮杖尖内的导航子系统进行信息交互;所述的智能杖体,位于导盲杖中间段,内部中空,嵌入路况识别子系统,所述的路况识别子系统内包含了微处理器;摄像头和LED照明装置与所述的微处理器连接;所述的路况识别子系统与滚轮杖尖的导航子系统相连;所述的滚轮杖尖位于导盲杖底部,为导盲杖与地面接触的部分,滚轮杖尖固定连接在智能杖体的底端;所述的蓝牙耳机配合手型杖柄内人机交互子系统,盲人与导盲杖间进行“对话”,实现人机交互。2.根据权利要求1所述的基于图像识别的智能导盲杖,其特征在于:所述手型杖柄的柄形为手心向上张开的手,手背部集成常用按键;所述的常用按键包括总开关按键、确定按键、取消按键、导航按键和收音机按键。3.根据权利要求1所述的基于图像识别的智能导盲杖,其特征在于:所述的摄像头有两个,分别设置在所述智能杖体的底部和顶部,并且朝向前方;所述的LED照明装置设置在智能杖体的外表面。4.根据权利要求1所述的基于图像识别的智能导盲杖的导盲方法,其特征在于,具体步骤如下: 第一步、盲人手握手型杖柄,打开总开关按键,导盲杖开始工作,执行对系统各部件的模块初始化; 第二步、打开导航按键,人机交互子系统识别起始点与目的地,确定目的地; 第三步、导航子系统接收人机交互子系统的起始点与目的地,设计导航路线;导航路线通过人机交互子系统和蓝牙耳机反馈给盲人,盲人通过手型杖柄上的确定、取消按键进行进一步选择,得出最终的导航路线,并将导航路线通过人机交互子系统输出给滚轮杖尖内设置的导航子系统,准备实施导航; 第四步、导盲杖辅助盲人根据导航路线安全到达目的地;导航子系统与路况识别子系统共同作用,完成对盲道与公交信息的识别;导盲杖通过人机交互子系统与盲人交流,结合路况识别子系统和滚轮制动系统,引导盲人沿着导航路线行进,执行步行、搭乘公交车、打车动作,引导盲人顺利到达目的地。5.根据权利要求4所述的基于图像识别的智能导盲杖的导盲方法,其特征在于:所述的起始点由GPS定位确定,目的地由人机交互子系统内的语音交互系统识别盲人输入的目的地语言信息确定。6.根据权利要求5所述的基于图像识别的智能导盲杖的导盲方法,其特征在于:所述的语音交互系统的工作方法: a、语音识别系统对盲人输入语音进行采集,然后...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈维徐迈王祖林
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1