CN101498845A - 智能盲人导航眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能盲人导航眼镜，属于电子信息类。它是由针孔摄像头或CCD、测距传感器、眼镜、耳机、信息处理系统及图像处理系统、A/D转换器、D/A转换器、语音模块、GPS接收模块、无线发射模块、电池、数据线组成，其中针孔摄像头或CCD和测距传感器安装在两个眼镜腿的内侧，并与传感器连接到信息处理系统上，该信息处理系统是由DSP图像处理模块、无线接收模块、GPS接收模块、语音输出模块构成。优点在于：整机体积小、重量轻、针孔摄像头或CCD和测距传感器的安装位置合理巧妙、效率高、耗电少、使用方便、实用性强。

Description

智能盲人导航眼镜

技术领域

本发明涉及电子信息类，特别涉及一种智能盲人导航眼镜，尤指一种利用针孔摄像头(或CCD)、测距传感器获取信息信号并通过信息处理系统微处理后进行语音提示的智能盲人导航眼镜。

背景技术

盲人作为社会上的一个特殊群体，需要社会给予他们更多的关怀和照顾，使他们能够更好的独立生活，在日常生活中面临的最本质问题是自主行走，如今他们行走时，盲人更多的是手拄传统的导盲棍战战兢兢地走在路边，传统的手杖很难辨别前方比较高的障碍物与沟壑；事实上，许多机构都曾研制过一些帮助盲人行走的工具，如：带扬声器的导航棍，优点是晚上可发出光，提醒路人与司机，缺点是易坏、太敏感；探知前方障碍物的导盲鞋，优点是可以穿在脚上，缺点是测量范围小，没有语音提示；以上提到的这些盲人导航仪都因为种种原因未能推广，通过对各种的导盲产品优缺点的总结，根据盲人切身的要求和需要，急需要进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能盲人导航眼镜，解决了盲人在没有帮助的情况下难以自由行走的问题，以避免发生人身安全事故。

本发明的技术方案是：

目前盲人导航装置大多数是发现障碍物通过响声高低进行提示的，没有通过语音对障碍物具体的距离和路况凸凹进行具体提示说明的装置，没有将摄像机和测距传感器安装在眼镜上进行数据图像和距离数据信号采集的装置。而智能盲人导航眼镜是将摄像头和测距传感器安装于眼镜上获取有效信号，使用信息处理系统对信号数据处理后，控制语音芯片输出相应的语言提示；

摄像机可以采用针孔摄像头或CCD摄像头，CCD是ChargeCoupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，能够把光学影像转化为数字信号，可以轻而易举地把数据传输给微处理器DSP，借助于微处理器系统对数据进行处理比较分析，根据处理结果发出相应的语音提示。因而针孔摄像头或CCD摄像头具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。从测距传感器使用的探测原理上来说，大致可分为红外、微波、激光、超声波等类别。而从盲人导航的实际出发，超声波和红外在测距中有着较为广泛和成熟的应用，所以本发明设计选择了超声波或红外，或微波或激光测距传感器。

图像处理技术已经被广泛应用于视频图像处理的各个领域，相关的图像处理算法复杂灵活，处理的数据量大，因此实用的图像处理硬件系统要求必须具有运行复杂灵活的算法以及处理大数据量视频图像的能力，以保证系统的实时性，同时系统的体积、功耗、稳定性等也有较严格的要求。随着集成电路技术的发展，FPGA和DSP以其功耗低、体积小、速度快、设计灵活、利于系统集成、扩展升级等优点，被广泛地应用于图像处理领域。

本发明具体结构是：信息处理系统划分为视频图像输入采集模块、数据缓存模块、DSP图像处理模块、FPGA控制及处理模块、视频输出模块五个部分。外部监视器如针孔摄像头或CCD以10场/S的速度向图像采集模块送入图像数据，视频输入处理器采集到视频图像信号之后，通过FPGA的控制缓存在片外SRAM中。DSP通过外部存储器接口EMIF访问片外存储器，EMIF不仅具有很强的接口能力，可以和各种存储器直接接口，而且还具有很高的数据吞吐能力，EMIF控制器给DSP系统与外部存储器设备提供了接口控制，只需通过对EMIF寄存器的设置，便可完成对外部存储器的控制；通过信息处理系统里的录放音模块在使用完成提示语音的录入工作，在盲人实际使用时根据对检测到信息的分析，时时发出提示语音；通过信息处理系统中GPS卫星定位接收模块接收全球卫星定位系统的定位数据，提供给盲人具体的位置，以及到达理想目的地的路线语音提示。

超声波测距作为一种重要的距离测量手段，具有结构简单、成本低、测量速度快和不受恶劣环境影响的优点，虽然存在测量区间有限、波束角宽、方向分辨力差和有镜面反射现象的缺点，超声波测距的主要原理是测量渡越时间，渡越时间与超声波在介质中的传播速度的乘积的一半即是传感器与目标物之间的距离，渡越时间的测量方法有脉冲回波法、相位差法和频差法。脉冲回波法测量精度与回波信号幅度大小有关、易受环境影响，但测量电路简单、容易实现、成本低，仍然得到了广泛的应用。超声波测距传感器的软件编制采用模块化结构，包括主程序、工作状态检测模块、键盘扫描模块、超声波发射与接收状态控制模块、接收脉冲检测模块、数值滤波与计算模块和显示模块等。对传感器进行标定，由标定实验数据可以看出，超声波测距仪对大平底面对象物测量时，若超声波探头与墙面法线方向一致，则量程为0.05～7m，分辨率0.01m，超声波探头与墙面法线方向的夹角增大时，分辨率的值和最大测量误差有增大的趋势，但当夹角小于10度时不明显，夹角大于10度时有明显增大，夹角大于30度时基本收不到回波。由于超声波波长较长，约为8.5mm，具有镜面反射和衍射现象，测量小直径的球形或柱状对象物的距离时收不到回波。

本发明的优点在于：整机体积小、重量轻、针孔摄像头或CCD和测距传感器的安装位置合理巧妙、效率高、耗电少、使用方便、实用性强。

附图说明：

图1为本发明的主视示意图；

图2为本发明的侧视示意图；

图3为本发明的俯视示意图；

图4为本发明的信息处理器示意图；

图5为本发明的信息处理系统结构示意图；

图6为本发明的实施例程序流程示意图。

具体实施方式：

如附图1至附图4所示，本发明智能盲人导航眼镜是由针孔摄像头或CCD1、测距传感器2、眼镜腿3、眼镜片4、耳机5、信息处理器系统6、数据线7所组成。

使用时，行进中的障碍物和路况图像可以通过针孔摄像头或CCD1采集，而障碍物的距离和路况凸凹程度通过测距传感器2采集信号，将针孔摄像头或CCD安装在眼镜片后侧靠近眼镜腿3的内侧，将测距传感器安装在眼镜片4后靠近另一条眼镜腿的内侧，而信号线7都通过眼镜框、眼镜腿内的孔路，在眼镜腿的末端引出后与信息处理系统6连接，通过信息处理系统里的DSP对障碍物和路况图像和测距传感器采集的信号进行分析处理，发出控制信号，控制语音合成模块发出相应的语音提示信息，通过耳机传入盲人的内耳5。

如附图5所示，本发明的信息处理系统是由DSP、FPGA、视频输入处理器、SRAM、A/D转换器、D/A转换器、GPS接收模块、语音合成模块、电池供电模块等组成。

如附图6所示，本发明的动态程序流程是：首先对智能盲人导航眼镜进行初始化，由针孔摄像头或CCD采集图像信息，经图像信息比较分析判断前方是否有障碍物；如有障碍物由测距传感器测量障碍物的距离，并由语音合成模块发出语音预警提示障碍物实际距离；如没有障碍物继续由图像信息比较分析前方路况凸凹情况，判断前方路况是否有变化；如路况没有变化则转到是否查询当前位置；如路况有变化按比较分析情况做出相应的语音提示；接下来检查是否查询当前位置，如不查询当前位置则转到视频图像采集，获取新的图像信息继续处理；如查询当前位置，则启动GPS接收模块，获取当前位置的具体信息，并通过语音合成模块发出位置的语音提示；接下来检查是否需要查询由某一位置到达目的地的行走路线语音说明，如不查询则转到视频图像采集，获取新的图像信息继续处理；如查询由盲人按键分别录入起点和目的地，将由语音合成模块发出行走路线的语音说明；最后检查是否需要关机，如不关机则转到视频图像采集，获取新的图像信息继续处理；如关机则退出系统。

Claims (4)

1、一种智能盲人导航眼镜，其特征在于：是由眼镜、耳机、针孔摄像头、测距传感器、数据线及信息处理系统组成，其中信息处理系统包括DSP处理器、FPGA、A/D转换器、D/A转换器、语音模块、GPS接收模块、无线发射模块组成，针孔摄像头(或CCD)和测距传感器安装在两个眼镜腿的内侧、眼镜片的后侧；针孔摄像头(或CCD)和测距传感器通过数据线或无线传输模块和信息处理系统通信；信息处理系统对障碍物、路况凸凹的信息处理分析后，将相应的提示语言通过语音模块输出到耳机。实现实时提示障碍物距离及路况的功能；而且还可以通过GPS接收模块接收卫星定位信号，并通过语音输出模块输出盲人所在位置及将要到达的目的地的行走路线提示。

2、根据权利要求1所述的智能盲人导航眼镜，其特征在于：所说的针孔摄像头(或CCD)和测距传感器与信息处理器系统的连接可以分两种方式，即有线连接或无线连接。

3、根据权利要求1所述的智能盲人导航眼镜，其特征在于：所说的耳机与信息处理器系统的连接也可分为有线连接或无线连接。

4、根据权利要求1所述的智能盲人导航眼镜，其特征在于：所说的智能盲人导航眼镜可为全功能式或不带GPS定位及查询地图功能的简装式。

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