一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖及导盲方法技术

本发明专利技术实施例提供一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖及导盲方法。智能导盲杖包括杖体、摄像头、处理器和语音输出模块四个部分，摄像头和处理器装设在杖体上；摄像头用于采集图片；处理器用于对图片进行盲道检测，得到视觉检测结果；语音输出模块用于播报检测结果，以提示使用者盲道的具体位置。导盲方法包括获取摄像头拍摄的图片；对图片中的盲道进行检测和定位，得到视觉检测结果，检测结果包括盲道的相对位置；将检测结果通过语音输出模块进行播报，以提示使用者盲道的具体位置。本发明专利技术实施例通过导盲杖采集图片进行分析处理，对图片中的盲道进行检测定位，得到盲道的相对位置信息，引导盲人快速行至盲道，提高了盲道定位的准确性和便捷性。

An intelligent guide rod and guide method with the function of blind path detection and location

The embodiment of the invention provides an intelligent blind guide rod and a blind guide method with the blind path detection and positioning function. The intelligent blind guide rod includes four parts: stick body, camera, processor and voice output module. The camera and processor are installed on the stick body; the camera is used to collect pictures; the processor is used to detect the blind path of pictures and get the visual detection results; the voice output module is used to broadcast the detection results to remind the user of the specific location of the blind path. The blind guidance method includes obtaining the pictures taken by the camera; detecting and locating the blind path in the pictures to obtain the visual detection results, which include the relative position of the blind path; broadcasting the detection results through the voice output module to remind the user of the specific position of the blind path. In the embodiment of the invention, the blind path in the picture is detected and positioned by analyzing and processing the picture collected by the guide rod, the relative position information of the blind path is obtained, the blind person is guided to the blind path quickly, and the accuracy and convenience of the blind path positioning are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖及导盲方法
本专利技术涉及导盲
，尤其涉及一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖及导盲方法。
技术介绍
据国际卫生组织(WHO)在2017年的估计，全世界约有13亿视力受损人士，其中约3600万人患有盲症。视障人士在生活中遇到许许多多的不便，其中之一便是无法实现自主出行。上世纪30年代，导盲杖问世。由于导盲杖能够探测周围环境，扩展了盲人的触觉范围，成为许多盲人出行的主要工具。同时盲杖也成为视障人士的象征，对周围的人有一定的提醒警示作用。近年来，许多国外研究人员致力于为传统盲杖增加新的功能，以使其更加方便盲人使用。马来西亚研究人员通过在盲杖安装超声波进行障碍物检测，并通过声音和震动提示使用者；美国宾夕法尼亚大学研究人员在检测地面障碍物的同时，检测人头顶高度的障碍物，避免盲人发生磕碰；日本研究人员采用RFID技术，通过装有RFID探测装置的盲杖探测贴有RFID标签的地面引导盲人行走；除此之外，墨西哥研究人员专利技术了一款基于智能手机的虚拟盲杖，西班牙研究人员甚至将雷达安装到导盲杖上进行障碍物的探测与预警。国内也有许多涉及智能导盲杖或盲人辅助系统的研究。其中有基于CNN/LSTM的盲人辅助视觉系统，通过大量带有标注的图片进行训练深度神经网络，获取当前场景环境信息；还有通过仿射变换模型，训练分类器进行盲道与人行横道的检测与处理；还有采用双目摄像机采集图像进行路面场景的理解，还有利用智能手机开发了一套移动导航系统，包括基础导航、综合图像处理、语音辅助等功能；还有提供了一种利用视觉图像信息和位置信息综合进行精确导航的智能导盲系统，能够语音提示帮助用户避开障碍目标。然而以上专利技术研究均在一定程度上存在问题：(1)简单的障碍物检测与避障功能无法引导盲人的前进方向；(2)脱离传统盲杖结构，不方便盲人使用习惯；(3)依附于其他智能设备，增加了盲人使用难度的同时提高了生产成本。以上共性的问题均是无法帮助盲人指引盲道，有效引导盲人前进。因此，需要提出一种能有效帮助盲人指引盲道的导盲杖。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖及导盲方法，用以解决现有技术中导盲杖不具备帮助盲人指引盲道的具体位置的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖，包括：杖体、摄像头、处理器和语音输出模块；其中，所述摄像头和所述处理器装设在所述杖体上；所述摄像头用于采集图片；所述处理器用于对所述图片进行盲道检测，得到视觉检测结果，所述检测结果包括盲道的相对位置；所述语音输出模块用于播报所述检测结果，以提示使用者盲道的具体位置。优选的，所述智能导盲杖还包括功能按键和/或陀螺仪；所述功能按键安装在所述杖体的手柄处，所述功能按键用于触发盲道检测定位；所述陀螺仪用于输出角度检测数据，以供所述处理器根据所述角度检测数据来判断所述杖体是否垂直于地面。第二方面，本专利技术实施例提供一种具有盲道检测定位功能的导盲方法，包括：获取所述摄像头拍摄的图片；对所述图片中的盲道进行检测和定位，得到视觉检测结果，所述视觉检测结果包括盲道的相对位置；将所述视觉检测结果通过所述语音输出模块进行播报，以提示使用者盲道的相对位置。优选的，所述方法之前包括：进行初始化操作；若接收到功能按键发来的指令，则获取所述陀螺仪的角度检测数据；根据所述角度检测数据判断所述杖体与地面垂直线间夹角是否小于等于预设角度，若是，则触发所述摄像头进行图片拍摄。优选的，所述方法还包括：否则，发送控制数据至所述语音输出模块，触发所述语音输出模块发出语音提示，要求所述使用者调整所述杖体角度。优选的，对所述图片中的盲道进行检测和定位，得到视觉检测结果，所述检测结果包括盲道的相对位置，具体包括：将所述图片进行颜色阈值分割，得到所述图片的二值化图像结果；对所述二值化图像结果计算最大连通区域的面积，若所述面积大于预设阈值，则认为所述面积为所述盲道区域；对所述盲道区域进行轮廓提取，获取盲道区域轮廓；在所述盲道区域轮廓中进行盲道中轴线的提取；计算所述使用者到所述盲道中轴线的垂线段的距离，以及所述使用者前进方向与所述垂线段的夹角，得到所述视觉检测结果。优选的，所述对所述盲道区域进行轮廓提取，获取盲道区域轮廓，具体包括：若所述盲道区域中的任一像素点周围8个像素点既存在前景像素点，又存在背景像素点，则判断该像素点为轮廓像素点。优选的，所述在所述盲道区域轮廓中进行盲道中轴线的提取，具体包括：对所述盲道区域轮廓进行轮廓近似计算，得到四边形轮廓区域；提取所述四边形轮廓区域的四个顶点；分别计算所述四个顶点中任意两个顶点的欧氏距离，取其中所述欧氏距离最短的两个顶点连线，记为第一距离，其次距离最短的两个顶点连线记为第二距离；在所述第一距离和所述第二距离上取中点，记为第一中点和第二中点；将所述第一中点和所述第二中点进行连接，得到所述盲道中轴线。优选的，所述计算所述使用者到所述盲道中轴线的垂线段的距离，以及所述使用者前进方向与所述垂线段的夹角，得到所述视觉检测结果，具体包括：定义所述图片左上角为图像坐标系坐标原点，所述杖体所在位置为地面坐标系坐标原点；获取所述第一中点和所述第二中点对应的图像坐标点，通过仿射变换，分别得到所述第一中点和所述第二中点对应的地面坐标点；由所述第一中点和所述第二中点对应的地面坐标点得到地面坐标系中的所述盲道中轴线对应的直线方程；通过点到直线的距离公式，得到所述使用者到所述盲道中轴线的垂直距离；获取所述垂直距离对应垂线段与所述盲道中轴线的垂足，并获取所述垂足地面坐标点；由所述垂足地面坐标点计算所述使用者与所述垂足位置的夹角。优选的，还包括：若未检测到盲道，则触发所述语音输出模块提示所述使用者未检测到盲道。本专利技术实施例提供的一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖及导盲方法，通过导盲杖采集图片进行分析处理，对图片中的盲道进行检测定位，得到盲道的相对位置信息，并语音传递给盲人关于盲道的方向与距离，引导盲人快速行至盲道，提高了盲道定位的准确性和便捷性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖结构图；图2为本专利技术实施例提供的智能导盲杖各模块连接关系示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种具有盲道检测定位功能的导盲方法流程图；图4为本专利技术实施例提供的导盲方法示意图；图5为本专利技术实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖，其特征在于，包括：杖体、摄像头、处理器和语音输出模块；/n其中，所述摄像头和所述处理器装设在所述杖体上；/n所述摄像头用于采集图片；/n所述处理器用于对所述图片进行盲道检测，得到视觉检测结果，所述检测结果包括盲道的相对位置；/n所述语音输出模块用于播报所述检测结果，以提示使用者盲道的具体位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖，其特征在于，包括：杖体、摄像头、处理器和语音输出模块；
其中，所述摄像头和所述处理器装设在所述杖体上；
所述摄像头用于采集图片；
所述处理器用于对所述图片进行盲道检测，得到视觉检测结果，所述检测结果包括盲道的相对位置；
所述语音输出模块用于播报所述检测结果，以提示使用者盲道的具体位置。


2.根据权利要求1所述的一种具有盲道检测定位功能的智能导盲杖，其特征在于，还包括功能按键和/或陀螺仪；
所述功能按键安装在所述杖体的手柄处，所述功能按键用于触发盲道检测定位；
所述陀螺仪用于输出角度检测数据，以供所述处理器根据所述角度检测数据来判断所述杖体是否垂直于地面。


3.一种基于权利要求1或2所述的具有盲道检测定位功能的智能导盲杖的导盲方法，其特征在于，包括：
获取所述摄像头拍摄的图片；
对所述图片中的盲道进行检测和定位，得到视觉检测结果，所述视觉检测结果包括盲道的相对位置；
将所述视觉检测结果通过所述语音输出模块进行播报，以提示使用者盲道的相对位置。


4.根据权利要求3所述的一种具有盲道检测定位功能的导盲方法，其特征在于，所述方法之前包括：
进行初始化操作；
若接收到功能按键发来的指令，则获取所述陀螺仪的角度检测数据；
根据所述角度检测数据判断所述杖体与地面垂直线间夹角是否小于等于预设角度，若是，则触发所述摄像头进行图片拍摄。


5.根据权利要求4所述的一种具有盲道检测定位功能的导盲方法，其特征在于，所述方法还包括：
否则，发送控制数据至所述语音输出模块，触发所述语音输出模块发出语音提示，要求所述使用者调整所述杖体角度。


6.根据权利要求3所述的一种具有盲道检测定位功能的导盲方法，其特征在于，对所述图片中的盲道进行检测和定位，得到视觉检测结果，所述视觉检测结果包括盲道的相对位置，具体包括：
将所述图片进行颜色阈值分割，得到所述图片的二值化图像结果；
对所述二值化图像结果计算最大连通区域的面积，若所述面积大于预设阈值，则认为所述面积为所述盲道区域；
对所述盲道区域进行轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，董岩，黄松睿，韩虎生，林嘉成，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11