基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统及使用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统及使用方法，属于人工智能检测领域。包括视觉信息采集系统、支撑固定头盔，小型雷达扫描系统，信号控制传输线路，数据传输和调理系统，控制器、数据存储、声音传感器集成和电源集成模块，GPS定位控制字发送器，GPS定位接收天线，提醒报警系统，云端数据传输通道，可分离视觉采集系统连接通道和云端服务器。优点是结构新颖，提供一种新的智能辅助行走系统，原理可靠，连接方式灵活，操作方便且便携能力强，实用性较高，使用范围较广，适用于视觉、听觉有障碍的特殊群体，在很大程度上方便这类人群的出行。这类人群的出行。这类人群的出行。

【技术实现步骤摘要】
基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统及使用方法


[0001]本专利技术属于人工智能检测领域，具体涉及装备于视觉、听觉障碍人群的一种多功能智能辅助识别步行系统。

技术介绍

[0002]世界卫生组织发布数据显示，目前全球视障人士总数约3.14亿，而中国是盲人数量最多的国家，并且呈逐年增加的趋势。随着人口的增长和老龄化程度的加深，到2050年，全球预计会有7.03亿人面临中重度视力损害或失明。因此，为盲人提供安全可靠、智能高效的出行保障，是社会发展的必然趋势。
[0003]视觉障碍人群的出行，依靠的传统方法主要有盲道、导盲杖、导盲犬及视力正常人群的陪伴等方式。盲道是专门为帮助盲人行走而铺设的道路设施，由条形砖和带圆点的砖铺就而成，但事实上，由于盲道在百姓中间宣传力度不够，出现很多盲道被随意占用停车的情况，大多数人都没有意识到这样会对盲人步行造成影响；导盲杖是视觉障碍者用于辨别方向和环境的器具，传统导盲杖对于现在复杂的路面和交通情况已经无法完全适应；导盲犬虽然懂得很多口令，可以尽可能地带领盲人安全出行，但申请导盲犬有着严格的条件限制。因此，随着科技的发展，生活的现代化，电子导盲设备正逐步走进视觉障碍人群的生活，它可以提高他们的生活质量，是他们便利生活和安全出行的重要保障，也是他们生活中的一种必需品，具有实际的价值和意义。
[0004]现有的电子导盲设备主要有手持导盲仪、智能导盲杖、移动式机器人、可穿戴式导盲仪等。手持导盲仪由于受到质量的限制，导致其功能受限，并且手动扫描效率低，易引发危险。智能导盲杖功能单一，安全系数低，而且手杖的晃动影响检测结果。移动式机器人虽然更先进、更完善、更智能化，但是它的硬件和开发成本相当高，并且它的体积庞大，结构过于复杂，不适用于视觉障碍人群日常出行。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统及使用方法，以解决目前视觉、听觉有障碍的特殊群体城市全天候出行的安全问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案：一种基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统拥有11个本体系统，具体包括视觉信息采集系统、支撑固定头盔，小型雷达扫描系统，信号控制传输线路，数据传输和调理系统，控制器、数据存储、声音传感器集成和电源集成模块，GPS定位控制字发送器，GPS定位接收天线，提醒报警系统，云端数据传输通道和可分离视觉采集系统连接通道；一个外体系统为云端服务器，其中小型雷达扫描系统与支撑头盔固联，信号控制传输线路固定于支撑头盔左前部，数据传输和调理系统固定于支撑头盔右前部，控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块固定于支撑头盔顶部，GPS定位控制字发送器固定于信息处理、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块上，GPS定位接收天线固定于控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块上，云端数据传输通道固定于控制
器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块上。
[0007]所述视觉信息采集系统负责人前面障碍物的识别，包括视觉信息采集系统托架，红外摄像头，图像信息传输线路，图像信息传输控制线路，视觉信息采集系统支架，其中视觉信息采集系统托架和视觉信息采集系统支架固联，红外摄像头与视觉信息采集系统支架固联；图像信息传输线路与信号传输和调理系统之间通过可分离视觉采集系统连接通道连接，图像信息传输控制线路与信号控制传输线路之间通过可分离视觉采集系统连接通道连接，视觉信息采集系统负责拍摄人面前的场景，并通过信号传输和调理系统与控制器连接，控制器将预处理后的场景图片通过云端数据传输通道上传至云端服务器，云端服务器经过基于深度学习的语义分割对图片场景处理后，快速返回结果给控制器，并由控制器通过综合决策，给出路况，结合GPS路线导航结果，通过提醒报警系统以语音播报或者振动提示的方式告知人该如何行走。
[0008]所述小型雷达扫描系统负责检测人面前障碍物的距离和大小，辅助视觉信息采集系统实现对障碍物的定位和识别，白天雷达扫描系统负责障碍物测距，夜间雷达扫描系统主要负责测距和障碍物轮廓扫描，小型雷达系统通过信号控制传输线路由控制器控制，通过数据传输和调理系统与控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块连接，控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块通过云端数据传输通道将雷达采集数据上传至云端服务器，云端服务器经过计算处理后，快速返回结果给控制器，并由控制器通过综合决策，给出路况信息。
[0009]所述的信号控制传输线路负责控制器与视觉信息采集系统、小型雷达系统、声音传感器的信号传输。
[0010]所述的数据传输和调理系统，主要负责数据的锁存，传输和信号调理。信号的调理主要包括滤波，放大，调制，工作过程中，把声音传感器采集到的数据通过数据传输和调理系统滤波，放大，调制后发送至控制器，最后通过控制器解调、处理，筛选后把有用提示信息通过提醒报警系统以语音播报或者振动提示的方式把外界声音提示告知人。
[0011]所述控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块包括控制器，数据存储扩展，声音传感器集成，电池供电部分，电源供电部分负责给系统供电，主要有两种工作模式，充电电池部分和干电池部分；干电池部分为备用电池，主要防止充电电池失效后的紧急提醒供电，数据存储扩展主要用来控制器的控制字调用、部分音频数据的缓存和部分雷达采集数据的缓存和存储。
[0012]所述的GPS定位控制字发送器，主要是控制器与GPS导航的控制连接，通过控制字命令来读取GPS导航定位路线，控制器通过提醒报警系统以语音播报或者振动提示的方式把步行路线告知人；所述的GPS定位接收天线，主要负责GPS导航数据的接收。
[0013]所述的提醒报警系统，与控制器通过蓝牙内置芯片连接，实现声音播报和振动提示。
[0014]所述的云端数据传输通道，负责控制器和云端服务器的通讯，通信方式为以太网通信；所述的云端服务器，主要负责视觉图像数据语义分割处理，夜间雷达扫描数据的处理，以及行程日志的备份；为多功能智能辅助识别步行系统控制器进行视觉和路况分析决策提供判据。
[0015]本专利技术所采用的图像语义分割可以将一幅原图分割成几组具有某种特定语义含
义的像素区域，并识别出每个区域的类别，最后得到将各个区域逐像素标注的分割图。语义分割获取信息的能力远超过人类仅靠眼睛去获取的信息，从而大大提高了准确率和工作效率。本专利技术中语义分割技术部分是基于卷积神经网络来实现的。设计过程中采用双分支的并行结构，一分支在卷积下采样的过程中提取抽象图像语义信息，另一分支通过模拟人类视觉中注意力的机制来加强同类像素之间的联系。这种神经网络结构可以在提升运行效率的同时保证较高的分割精度。这种基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统能够更大程度地准确识别当前路况，方便视觉障碍人群日常出行。
[0016]一种基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统使用方法，包括以下步骤：
[0017](1)确认多功能智能辅助识别步行系统正确佩戴，确认通讯良好，实现提醒报警系统和控制器的配对，确认电池充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统，其特征在于：拥有11个本体系统，具体包括视觉信息采集系统、支撑固定头盔，小型雷达扫描系统，信号控制传输线路，数据传输和调理系统，控制器、数据存储、声音传感器集成和电源集成模块，GPS定位控制字发送器，GPS定位接收天线，提醒报警系统，云端数据传输通道和可分离视觉采集系统连接通道；一个外体系统为云端服务器，其中小型雷达扫描系统与支撑头盔固联，信号控制传输线路固定于支撑头盔左前部，数据传输和调理系统固定于支撑头盔右前部，控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块固定于支撑头盔顶部，GPS定位控制字发送器固定于信息处理、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块上，GPS定位接收天线固定于控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块上，云端数据传输通道固定于控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块上。2.根据权利要求1所述的基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统，其特征在于：所述视觉信息采集系统负责人前面障碍物的识别，包括视觉信息采集系统托架，红外摄像头，图像信息传输线路，图像信息传输控制线路，视觉信息采集系统支架，其中视觉信息采集系统托架和视觉信息采集系统支架固联，红外摄像头与视觉信息采集系统支架固联；图像信息传输线路与信号传输和调理系统之间通过可分离视觉采集系统连接通道连接，图像信息传输控制线路与信号控制传输线路之间通过可分离视觉采集系统连接通道连接，视觉信息采集系统负责拍摄人面前的场景，并通过信号传输和调理系统与控制器连接，控制器将预处理后的场景图片通过云端数据传输通道上传至云端服务器，云端服务器经过基于深度学习的语义分割对图片场景处理后，快速返回结果给控制器，并由控制器通过综合决策，给出路况，结合GPS路线导航结果，通过提醒报警系统以语音播报或者振动提示的方式告知人该如何行走。3.根据权利要求1所述的基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统，其特征在于：所述小型雷达扫描系统负责检测人面前障碍物的距离和大小，辅助视觉信息采集系统实现对障碍物的定位和识别，白天雷达扫描系统负责障碍物测距，夜间雷达扫描系统主要负责测距和障碍物轮廓扫描，小型雷达系统通过信号控制传输线路由控制器控制，通过数据传输和调理系统与控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块连接，控制器、数据存储，声音传感器集成和电源集成模块通过云端数据传输通道将雷达采集数据上传至云端服务器，云端服务器经过计算处理后，快速返回结果给控制器，并由控制器通过综合决策，给出路况信息。4.根据权利要求1所述的基于语义分割的多功能智能辅助识别步行系统，其特征在于：所述的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，南佩奇，夏创帅，汪娜，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：