一种导盲犬训练导航智能管理系统技术方案

本发明专利技术涉及导盲犬导航训练管理技术领域，公开一种导盲犬训练导航智能管理系统，本发明专利技术通过在导盲犬身上佩戴导航训练设备，在在训犬师身上设置导航手环，并由导航项圈内置的摄像头在行进过程中实时采集行进位置的前方环境图像，进而在识别前方存在障碍物时提取前方障碍物的具象信息，实现了避障需求的事先判断，并在判断存在避障需求时进行针对性的避障行进路线规划，使得避障的实施更加灵活有效，有利于保障避障的成功率，与此同时在行进过程中实时监测训犬师及导盲犬的行进速度，进而根据两者的对比结果针对性地控制导盲犬的行进速度，实现了对导盲犬行进速度的训练，从而最大限度减少训练出的导盲犬存在的使用隐患。限度减少训练出的导盲犬存在的使用隐患。限度减少训练出的导盲犬存在的使用隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种导盲犬训练导航智能管理系统


[0001]本专利技术涉及导盲犬导航训练管理
，具体而言，是一种导盲犬训练导航智能管理系统。

技术介绍

[0002]视障者视力功能的缺失带来了生活方面的诸多不便,尤其在外出行进中，而导盲犬的出现，能够在引导视障者出行层面提供重要的应用价值。但不是任意一条犬都能够直接用于视障引导，而是需要经过大量严格的训练才能发挥引导作用，其中导航训练是所有训练项目中较为关键的一项。
[0003]传统的导航训练方式是单纯由训犬师自身进行训练，这种训练方式太过费时费力，为了提高训练效率，目前现有的训练方式是在导盲犬身上佩戴辅助训练设备，以此来辅助训犬师达到导航训练的目的，如申请公开号CN108477015A的中国专利技术专利申请公开的一种导盲犬项圈及其控制方法，通过在导盲犬脖子上佩戴导盲项圈，导盲项圈上内置震动模块、定位模块和测距模块，进而实时定位导盲犬当前位置信息，以此规划行驶路线，并根据行驶路线控制导盲项圈震动，形成行进指令，使导盲犬根据行进指令作出相应反应动作，从而完成导航训练。由于该专利技术在导盲项圈上内置了测距模块使其在导航过程中具备避障功能，但该方面避障功能的实现仅依赖于测距模块判断是否存在障碍物，在判断存在障碍物的情况下直接进行避障处理，这种避障方式由于无法获取障碍物的具象信息，一方面缺乏对避障需求的事先判断，导致避障实施过于直接、固化，容易造成无效避障，二则在具体实施避障时过于笼统，未进行针对性的避障路线规划，无法有效避障的成功率。
[0004]另外申请人发现现有技术对导盲犬的导航训练都侧重于对行进指令的执行训练，忽略了对行进速度的训练，而为了实现导盲犬的引导作用就需要导盲犬的行进速度略快于训犬师的行进速度，这就存在对导盲犬在导航训练过程中的行进速度训练需求，但现有技术中大多缺乏行进速度的训练，导致训练项目不够全面，进一步使得训练出的导盲犬存在一定的使用隐患，实用风险较大。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种导盲犬训练导航智能管理系统，包括：导航训练设备佩戴模块，用于在导盲犬身上佩戴导航训练设备，在训犬师身上设置导航手环。
[0006]导航路线规划传输模块，用于由训犬师在导航手环上进行导航路线规划，并将规划的导航路线传输到导航训练设备中的导航项圈。
[0007]行进位置定位模块，用于由导航训练设备中的智能脚环实时定位导盲犬的行进位置。
[0008]行进位置前方环境图像采集模块，用于由导航项圈内置的摄像头在行进过程中实时采集行进位置的前方环境图像。
[0009]行进位置导航指令提取模块，用于基于导盲犬的行进位置从传输的导航路线中提取行进位置的导航指令。
[0010]行进指令确定及实施模块，用于根据导盲犬所在行进位置的前方环境图像及导航指令综合确定导盲犬的行进指令，并实施行进指令。
[0011]行进指令执行效果分析模块，用于分析导盲犬对行进指令的执行效果系数。
[0012]行进速度监测模块，用于实时监测训犬师及导盲犬的行进速度。
[0013]行进速度控制指令确定及实施模块，用于根据训犬师的步行速度和导盲犬的行进速度综合确定导盲犬的行进速度控制指令，并实施行进速度控制指令。
[0014]行进速度控制执行效果分析模块，用于分析导盲犬对行进速度控制的执行效果系数。
[0015]导盲犬导航训练达标评判模块，用于基于导盲犬对行进指令的执行效果系数和对行进速度控制的执行效果系数综合评判导盲犬的导航训练效果是否达标。
[0016]进一步地，所述导航训练设备包括导航项圈和智能脚环。
[0017]进一步地，所述确定导盲犬的行进指令包括以下步骤：A1、从导盲犬所在行进位置的前方环境图像中识别前方是否存在障碍物，若识别前方不存在障碍物，则将导盲犬所在行进位置的导航指令作为导盲犬的行进指令，反之则执行A2
‑
A3。
[0018]A2、将导盲犬所在行进位置的前方环境图像聚焦在障碍物区域，进而定位障碍物所在位置，由此获取障碍物对导盲犬所在行进位置的阻碍角度及阻碍距离，并将其导入导航障碍度预测公式预测得到导盲犬所在行进位置的导航障碍度η，其中θ、l分别表示为障碍物对导盲犬所在行进位置的阻碍角度、阻碍距离，l0表示为设定的参考阻碍距离，α、β分别表示为设置的阻碍角度、阻碍距离对应的影响因子。
[0019]A3、将η与预设的允许导航障碍度进行对比，若η小于或等于预设的允许导航障碍度，则将导盲犬所在行进位置的导航指令作为导盲犬的行进指令，反之则执行A4。
[0020]A4、从导盲犬所在行进位置的前方环境图像中提取障碍物的外形轮廓，由此确定障碍物高度，并将其与理想障碍物跨越高度进行对比，若障碍物高度小于或等于理想行进障碍物高度，则将导盲犬所在行进位置的导航指令作为导盲犬的行进指令，反之则执行A5。
[0021]A5、根据导盲犬所在行进位置和障碍物所在位置进行避障路线规划，由此确定导盲犬的行进指令。
[0022]进一步地，所述实施行进指令具体按以下步骤实施：B1、将导航项圈的圆周进行区域划分，并对各项圈区域进行编号，其中各项圈区域上分布有电极，且各项圈区域与行进指令一一对应。
[0023]B2、将确定的导盲犬行进指令与各项圈区域对应的行进指令进行匹配，从中筛选出匹配成功的项圈区域，进而触发该项圈区域的电极发出电击信号实现行进指令的实施。
[0024]进一步地，所述分析导盲犬对行进指令的执行效果系数参见以下步骤：C1、在行进指令实施之后由训犬师控制导航手环内置的监控摄像头按照设定时间间隔采集导盲犬的
实施行为图像，并将采集的实施行为图像按照采集时刻的先后顺序进行排序。
[0025]C2、按照实施行为图像的排序结果依次将导盲犬的实施行为图像聚焦在导盲犬的头部区域，进而从中提取导盲犬的头部指向。
[0026]C3、将导盲犬的实施行为图像中导盲犬的头部指向与行进指令进行对比，若某时刻采集的导盲犬的实施行为图像中导盲犬的头部指向与行进指令一致，则将该时刻记为有效执行时刻，并执行C4，若所有采集的导盲犬的实施行为图像中导盲犬的头部指向与行进指令均不一致，则分析导盲犬对行进指令的执行效果系数为0。
[0027]C4、记录行进指令实施时刻，并将其结合有效执行时刻得到导盲犬对行进指令的响应时长，记为t,进而通过执行效果系数分析公式计算出导盲犬对行进指令的执行效果系数t0表示为设置的正常响应时长，e表示为自然常数。
[0028]进一步地，所述确定导盲犬的行进速度控制指令包括以下步骤：D1、将同一时刻监测的训犬师及导盲犬的行进速度进行对比，并通过公式计算出训犬师与导盲犬之间的行进速度差异度ξ，V
犬
、V
师
分别表示为导盲犬、训犬师对应的的行进速度。
[0029]D2、根据训犬师与导盲犬之间的行进速度差异度判断是否需要对导盲犬的行进速度进行控制，若判断需要控制则执行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导盲犬训练导航智能管理系统，其特征在于，包括：导航训练设备佩戴模块，用于在导盲犬身上佩戴导航训练设备，在训犬师身上设置导航手环；导航路线规划传输模块，用于由训犬师在导航手环上进行导航路线规划，并将规划的导航路线传输到导航训练设备中的导航项圈；行进位置定位模块，用于由导航训练设备中的智能脚环实时定位导盲犬的行进位置；行进位置前方环境图像采集模块，用于由导航项圈内置的摄像头在行进过程中实时采集行进位置的前方环境图像；行进位置导航指令提取模块，用于基于导盲犬的行进位置从传输的导航路线中提取行进位置的导航指令；行进指令确定及实施模块，用于根据导盲犬所在行进位置的前方环境图像及导航指令综合确定导盲犬的行进指令，并实施行进指令；行进指令执行效果分析模块，用于分析导盲犬对行进指令的执行效果系数；行进速度监测模块，用于实时监测训犬师及导盲犬的行进速度；行进速度控制指令确定及实施模块，用于根据训犬师的步行速度和导盲犬的行进速度综合确定导盲犬的行进速度控制指令，并实施行进速度控制指令；行进速度控制执行效果分析模块，用于分析导盲犬对行进速度控制的执行效果系数；导盲犬导航训练达标评判模块，用于基于导盲犬对行进指令的执行效果系数和对行进速度控制的执行效果系数综合评判导盲犬的导航训练效果是否达标。2.根据权利要求1所述的一种导盲犬训练导航智能管理系统，其特征在于：所述导航训练设备包括导航项圈和智能脚环。3.根据权利要求1所述的一种导盲犬训练导航智能管理系统，其特征在于：所述确定导盲犬的行进指令包括以下步骤：A1、从导盲犬所在行进位置的前方环境图像中识别前方是否存在障碍物，若识别前方不存在障碍物，则将导盲犬所在行进位置的导航指令作为导盲犬的行进指令，反之则执行A2
‑
A3；A2、将导盲犬所在行进位置的前方环境图像聚焦在障碍物区域，进而定位障碍物所在位置，由此获取障碍物对导盲犬所在行进位置的阻碍角度及阻碍距离，并将其导入导航障碍度预测公式预测得到导盲犬所在行进位置的导航障碍度η，其中θ、l分别表示为障碍物对导盲犬所在行进位置的阻碍角度、阻碍距离，l0表示为设定的参考阻碍距离，α、β分别表示为设置的阻碍角度、阻碍距离对应的影响因子；A3、将η与预设的允许导航障碍度进行对比，若η小于或等于预设的允许导航障碍度，则将导盲犬所在行进位置的导航指令作为导盲犬的行进指令，反之则执行A4；A4、从导盲犬所在行进位置的前方环境图像中提取障碍物的外形轮廓，由此确定障碍物高度，并将其与理想障碍物跨越高度进行对比，若障碍物高度小于或等于理想行进障碍
物高度，则将导盲犬所在行进位置的导航指令作为导盲犬的行进指令，反之则执行A5；A5、根据导盲犬所在行进位置和障碍物所在位置进行避障路线规划，由此确定导盲犬的行进指令。4.根据权利要求1所述的一种导盲犬训练导航智能管理系统，其特征在于：所述实施行进指令具体按以下步骤实施：B1、将导航项圈的圆周进行区域划分，并对各项圈区域进行编号，其中各项圈区域上分布有电极，且各项圈区域与行进指令一一对应；B2、将确定的导盲犬行进指令与各项圈区域对应的行进指令进行匹配，从中筛选出匹配成功的项圈区域，进而触发该项圈区域的电极发出电击信号实现行进指令的实施。5.根据权利要求2所述的一种导盲犬训练导航智能管理系统，其特征在于：所述分析导盲犬对行进指令的执行效果系数参见以下步骤：C1、在行进指令实施之后由训犬师控制导航手环内置的监控摄像头按照设定时间间隔采集导盲犬的实施行为图像，并将采集的实施行为图像按照采集时刻的先后顺序进行排序；C2、按照实施行为图像的排序结果依次将导盲犬的实施行为图像聚焦在导盲犬的头部区域，进而从中提取导盲犬的头部指向；C3、将导盲犬的实施行为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤晓波，张子奇，
申请(专利权)人：深圳市爱丰达盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：