一种基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法和系统，该方法包括：步骤1，获取初步导航路径、导盲车相关信息以及导盲车的前方道路信息；步骤2，根据所述前方道路路面信息，辨识所述前方道路所属的路段，所述路段分为人行道、马路和其它路段；辨识为所述人行道，则进入步骤3；辨识为所述马路，则进入步骤4；辨识为所述其它路段，则进入靠路侧行走的逻辑，并进入步骤5；步骤3，检测所述人行道上的盲道，并循迹所述盲道，并进入步骤5；步骤4，检测所述马路上的人行道，并根据检测到所述人行道，进入步骤3；步骤5，判断所述前方道路是否有障碍物，如果是，则进入步骤6，反之，则返回所述步骤2；步骤6，停车或通过改变局部路径进行绕道，直到判断没有障碍物，返回所述步骤2。返回所述步骤2。返回所述步骤2。

【技术实现步骤摘要】
一种基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法和系统


[0001]本专利技术涉及导盲车
，特别是关于一种基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法和系统。

技术介绍

[0002]盲人出行一直是当前社会存在的民生问题之一。人们的认知中，盲道是能够在一定程度上帮助盲人出行，但是，由于室外情况复杂，比如：路况过于复杂，盲道建设不规范，各种盲道的占用，没有人行道的路口，红绿灯也缺少语音提示等原因，盲人出行依旧十分困难。经过训练后的导盲犬也可以指导视障人士外出，还可以引导主人及时躲避障碍物以免发生危险。但导盲犬的数量稀少，而且只能记住固定路线，且要和主人生活在一起，也需要共同训练，进行长期的磨合。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法和系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法，该方法包括：
[0005]步骤1，获取初步导航路径、导盲车相关信息以及导盲车的前方道路信息；其中，所述导盲车相关信息包括位置、轮速和所述导盲车对使用者所施加的向前拉力信息；
[0006]步骤2，根据所述前方道路路面信息，辨识所述前方道路所属的路段，所述路段分为人行道、马路和其它路段；其中：
[0007]辨识为所述人行道，则进入步骤3；
[0008]辨识为所述马路，则进入步骤4；
[0009]辨识为所述其它路段，则进入靠路侧行走的逻辑，并进入步骤5；<br/>[0010]步骤3，检测所述人行道上的盲道，并循迹所述盲道，并进入步骤5；
[0011]步骤4，检测所述马路上的人行道，并根据检测到所述人行道，进入步骤3；
[0012]步骤5，判断所述前方道路是否有障碍物，如果是，则进入步骤6，反之，则返回所述步骤2；
[0013]步骤6，停车或通过改变局部路径进行绕道，直到判断没有障碍物，返回所述步骤2。
[0014]进一步地，所述步骤5还包括：
[0015]根据所述导盲车的位置和轮速，利用所述导盲车对使用者所施加的向前拉力信息，判断使用者是否在设定的位置和速度范围内；
[0016]比较所述步行速度和所述轮速，若所述步行速度是否远小于所述行驶速度，则降低所述行驶速度；若所述步行速度是否远大于所述行驶速度，则语音提示所述使用者减速。
[0017]进一步地，所述步骤1中，所述前方道路信息包括前方道路路面的视觉图像和通过
雷达扫描获取所述前方道路路面的点云；
[0018]所述步骤3中，所述检测所述人行道上的盲道的方法具体包括：
[0019]步骤a，根据所述视觉图像，判定时刻t所述前方道路路面为盲道，而判定时刻t+1所述前方道路路面为非盲道，则进入步骤c；
[0020]步骤b，所述视觉图像失效的情形下，进入步骤c；
[0021]步骤c，根据时刻t的所述点云P
t
、以及时刻t+1的所述点云P
t+1
，判断P
t
与P
t+1
是否相似，若是，则判定所述点云P
t+1
对应的所述前方道路路面为盲道，反之，则判定所述点云P
t+1
对应的所述前方道路路面为非盲道。
[0022]进一步地，所述点云P
t
中的点表示为i＝1
……
m，m为t时刻的所述点云的总数量，所述点云P
t+1
中的点表示为j＝1
……
n，n为t+1时刻的所述点云的总数量，Y方向为垂直地路面的方向，X方向为同时垂直于Y方向和车辆向前行驶方向的方向，即车辆的横向方向；
[0023]所述步骤c中，判断P
t
与P
t+1
是否相似的方法具体包括：
[0024]步骤c1，计算矩阵M
ij
，其行和列的元素的值通过式(1)计算得到：
[0025][0026]其中，为中的Y方向分量，为中的Y方向分量；
[0027]步骤c2，寻找从M
00
到M
mn
或M
nm
的联通路径上所有元素值之和H最小所对应的路径，该路径联通的元素个数为S；
[0028]步骤c3，判断H和S的比值是否不大于设定阈值T，若是，则判定P
t
与P
t+1
相似，反之，则判定P
t
与P
t+1
不相似。
[0029]本专利技术还提供一种基于导航与盲道循迹结合的室外导盲系统，所述室外导盲系统还包括：
[0030]地图模块，其用于获取初步导航路径；
[0031]感知定位模块，其用于获取导盲车相关信息以及导盲车的前方道路信息，辨识所述前方道路所属的路段所述路段分为人行道、马路和其它路段，其中，所述导盲车相关信息包括位置、轮速和所述导盲车对使用者所施加的向前拉力信息；
[0032]决策模块，其用于在辨识为所述人行道的情形下，检测所述人行道上的盲道，并循迹所述盲道；在辨识为所述马路的情形下，检测所述马路上的人行道，并根据检测到所述人行道，继续检测所述人行道上的盲道，并循迹所述盲道；在辨识为所述其它路段的情形下，则进入靠路侧行走的逻辑；以及还用于在循迹所述盲道或进入靠路侧行走的逻辑的情形下，判断所述前方道路是否有障碍物，如果是，则进入停车或通过改变局部路径进行绕道，反之，则辨识所述前方道路所属的路段。
[0033]进一步地，所述决策模块根据所述导盲车的位置和轮速，利用所述导盲车对使用者所施加的向前拉力信息和后置感知数据，判断使用者是否在设定的位置和速度范围内，并比较所述步行速度和所述轮速，并输出调整轮速和方向指令：若所述步行速度是否远小
于所述行驶速度，则降低所述行驶速度；若所述步行速度是否远大于所述行驶速度，则语音提示所述使用者减速；
[0034]所述室外导盲系统还包括：
[0035]控制模块，其用于根据所述轮速和方向指令，生成马达的PWM控制信号，；
[0036]语音交互模块，其用于接收所述使用者的语音指令、以及通过语音方式向所述使用者输出指令、聊天和提示，与所述使用者进行通信。
[0037]进一步地，所述前方道路信息包括前方道路路面的视觉图像和通过雷达扫描获取所述前方道路路面的点云；
[0038]所述感知定位模块具体还包括：
[0039]图像判断单元，其用于根据所述视觉图像，判断所述前方道路路面是否为盲道；
[0040]点云判断单元，其用于在所示图像判断单元判定时刻t所述前方道路路面为盲道，而判定时刻t+1所述前方道路路面为非盲道或所述视觉图像失效的情形下，根据时刻t的所述点云P
t
、以及时刻t+1的所述点云P
t+1
，判断P
t
与P
t+1
是否相似，若是，则判本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法，其特征在于，包括：步骤1，获取初步导航路径、导盲车相关信息以及导盲车的前方道路信息；其中，所述导盲车相关信息包括位置、轮速和所述导盲车对使用者所施加的向前拉力信息；步骤2，根据所述前方道路路面信息，辨识所述前方道路所属的路段，所述路段分为人行道、马路和其它路段；其中：辨识为所述人行道，则进入步骤3；辨识为所述马路，则进入步骤4；辨识为所述其它路段，则进入靠路侧行走的逻辑，并进入步骤5；步骤3，检测所述人行道上的盲道，并循迹所述盲道，并进入步骤5；步骤4，检测所述马路上的人行道，并根据检测到所述人行道，进入步骤3；步骤5，判断所述前方道路是否有障碍物，如果是，则进入步骤6，反之，则返回所述步骤2；步骤6，停车或通过改变局部路径进行绕道，直到判断没有障碍物，返回所述步骤2。2.如权利要求1所述的基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法，其特征在于，所述步骤5还包括：根据所述导盲车的位置和轮速，利用所述导盲车对使用者所施加的向前拉力信息，判断使用者是否在设定的位置和速度范围内；比较所述步行速度和所述轮速，若所述步行速度是否远小于所述行驶速度，则降低所述行驶速度；若所述步行速度是否远大于所述行驶速度，则语音提示所述使用者减速。3.如权利要求1或2所述的基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法，其特征在于，所述步骤1中，所述前方道路信息包括前方道路路面的视觉图像和通过雷达扫描获取所述前方道路路面的点云；所述步骤3中，所述检测所述人行道上的盲道的方法具体包括：步骤a，根据所述视觉图像，判定时刻t所述前方道路路面为盲道，而判定时刻t+1所述前方道路路面为非盲道，则进入步骤c；步骤b，所述视觉图像失效的情形下，进入步骤c；步骤c，根据时刻t的所述点云P
t
、以及时刻t+1的所述点云P
t+1
，判断P
t
与P
t+1
是否相似，若是，则判定所述点云P
t+1
对应的所述前方道路路面为盲道，反之，则判定所述点云P
t+1
对应的所述前方道路路面为非盲道。4.如权利要求3所述的基于导航与盲道循迹结合的室外导盲方法，其特征在于，所述点云P
t
中的点表示为i＝1......m，m为t时刻的所述点云的总数量，所述点云P
t+1
中的点表示为j＝1......n，n为t+1时刻的所述点云的总数量，Y方向为垂直地路面的方向，X方向为同时垂直于Y方向和车辆向前行驶方向的方向，即车辆的横向方向；所述步骤c中，判断P
t
与P
t+1
是否相似的方法具体包括：步骤c1，计算矩阵M
ij
，其行和列的元素的值通过式(1)计算得到：其中，为中的Y方向分量，为中的Y方向分量；
步骤c2，寻找从M
00
到M
mn
或M
nm
的联通路径上所有元素值之和H最小所对应的路径，该路径联通的元素个数为S；步骤c3，判断H和S的比值是否不大于设定阈值T，若是，则判定P
t
与P
t+1
相似，反之，则判定P
t
与P
t+1
不相似。5.一种基于导航与盲道循迹结合的室外导盲系统，其特征在于，包括：地图模块，其用于获取初步导航路径；感知定位模块，其用于获取导盲车相关信息以及导盲车的前方道路信息，辨识所述前方道路所属的路段所述路段分为人行道、马路和其它路段，其中，所述导盲车相关信息包括位置、轮速和所述导盲车对使用者所施加的向前拉力信息；决策模块，其用于在辨识为所述人行道的情形下，检测所述人行道上的盲道，并循迹所述盲道；在辨识为所述马路的情形下，检测所述马路上的人行道，并根据检测到所述人行道，继续检测所述人行道上的盲道，并循迹所述盲道；在辨识为所述其它路段的情形下，则进入靠路侧行走的逻辑；以及还用于在循迹所述盲道...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲虹旭，王映焓，贾立东，王雷，王毅，
申请(专利权)人：紫清智行科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：