CN101797197A - 便携式盲人自主导航系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及导航系统的技术领域，尤其涉及一种便携式盲人自主导航系统。本发明是一眼镜主体，包括眼镜框架、眼镜主体的两边设有针眼摄像头、眼镜主体的中间设有GPS、眼镜框架的末端设有耳机、眼镜主体的镜片内设有嵌入式硬件系统，所述眼镜主体的镜片内设有嵌入式硬件系统主要包括扩展端口，ARM系统，视频，ARM内核，DSP内核，FPG和Linux实时操作系统。本发明是利用嵌入式系统对针眼摄像头获得的双目图像进行三维信息提取，利用内装的导航地图和GPS信息进行比对，获得位置、方向、前方障碍物等相关信息，并将结果转换成语音信号告知盲人。

Description

便携式盲人自主导航系统
技术领域
本发明涉及一种导航系统，尤其涉及一种便携式盲人自主导航系统。
背景技术
我国有上千万的弱势群体，他们出行时会面临各种复杂、多变的交通环境，日益增多的机动车辆、道路中的各种障碍物都将威胁到盲人的出行，盲人的出行一类是步行，一类是乘车远行，盲人的行走需要一个导航仪或者导航犬。就目前的导盲辅具而言，大多数是以被动的方式探测避障或直接引导视障者的系统。前者多用超声波传感器或摄像机，对环境信息感知不足，不能很好的引导视障者自主行走，后者使得视障者过于依赖引导辅具，缺乏独立行走的自主性。此外，因目前的盲人导航系统多采用功能相对简单、数量相对少的传感器进行障碍物的探测，硬件平台搭建和软件结构设计相对简单，实时性和功能扩展性不好，且使用中存在探测性能不高，使用环境受限，系统较大、较重和功耗高等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前盲人导航系统多采用功能相对简单、数量相对少的传感器进行障碍物的探测，硬件平台搭建和软件结构设计相对简单，实时性和功能扩展性不好，且使用中存在探测性能不高，使用环境受限，系统较大、较重和功耗高等问题，提供一种便携式盲人自主导航系统。
为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明是一眼镜主体，包括眼镜框架、眼镜主体的两边设有针眼摄像头、眼镜主体的中间设有GPS、眼镜框架的末端设有耳机、眼镜主体的镜片内设有嵌入式硬件系统，所述眼镜主体的镜片内设有嵌入式硬件系统主要包括扩展端口，ARM系统，视频，ARM内核，DSP内核，FPG和Linux实时操作系统。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述的ARM系统包含了远程通信模块、SD卡和IDE接口和备用扩展接口，所述远程通信模块由SIM卡完成，所述SD卡内设有存储的数字盲人导航地图。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述的扩展接口包含了与RFID端口，指南针或电子罗盘，GPS，IMU，超声波测距传感器的连接。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述视频的采集由COMS图像采集芯片的输入完成。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述ARM内核采用Linux实时操作系统，并与音频处理芯片和触觉模拟器连接，所述音频处理芯片连接语音界面。
本发明的有益效果是：本发明是利用嵌入式系统对针眼摄像头获得的双目图像进行三维信息提取，利用内装的导航地图和GPS信息进行比对，获得位置、方向、前方障碍物等相关信息，并将结果转换成语音信号告知盲人。它可以利用于数量较少、成本较低、便携性较好、性价比较高的传感器组合来获取尽可多的环境信息，通过多传感器信息融合提高障碍物的探测精度，提供丰富的环境信息，增强导盲的自主性和稳健性。同时具有开发成本低、实时性好、便携性好、功能强大、扩展性好和模块化等优点。结合不同的应用需求，通过采用不同类型和性能的传感器组合，可设计出具有不同功能和价位的导盲系统，本发明可广泛用于导盲系统或其它嵌入式系统的设计和开发中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明的实体结构示意图；
其中：1、耳机，2、针眼摄像头，3、GPS，4、眼镜框架。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1是本发明的结构示意图，本发明是一眼镜主体，包括眼镜框架4、眼镜主体的两边设有针眼摄像头2、眼镜主体的中间设有GPS3、眼镜框架4的末端设有耳机1、眼镜主体的镜片内设有嵌入式硬件系统，图1中主要包括所述眼镜主体的镜片内设有嵌入式硬件系统主要包括扩展端口，ARM系统，视频，ARM内核，DSP内核，FPG和Linux实时操作系统。所述的ARM系统包含了远程通信模块、SD卡和IDE接口和备用扩展接口，所述远程通信模块由SIM卡完成，所述SD卡内设有存储的数字盲人导航地图。所述的扩展接口包含了与RFID端口，指南针或电子罗盘，GPS，IMU，超声波测距传感器的连接。所述视频的采集由COMS图像采集芯片的输入完成。所述ARM内核采用Linux实时操作系统，并与音频处理芯片和触觉模拟器连接，所述音频处理芯片连接语音界面。
本发明的嵌入式硬件平台设计时采用ARM内核+DSP内核且两者分开的双核方案。把ARM内核和DSP内核都做成单独的最小系统，而把所有的扩展接口都做到扩展板上，ARM内核和DSP内核之间的通信和数据传输通过FPGA实现，可将多块DSP内核并联，提高同时处理多路视频数据的能力。FPGA上的扩展接口可为多个传感器提供串口通信和数据传输，并提供模拟和数字摄像机视频数据接口；ARM系统上具有一个USB数据接口。采用基于ARM内核的Linux实时操作系统，可实现对各外设和传感器进行控制，并提供3G，远程通信，外部存储器等多种接口，增加系统的扩展性，并预留多个传感器的串口接口。同时，充分利用不同传感器之间信息互补的优势，通过多传感器信息融合，为用户接口提供所需的信息，并提供立体声耳机语音输出，蜂鸣器报警和触觉提示多种输出模块以及语音和控制按键输入模块。系统硬件平台设计的优点是便于开发，通用性强，系统扩展性好，成本低，系统最小化。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种便携式盲人自主导航系统，是一眼镜主体，包括眼镜框架(4)、眼镜主体的两边设有针眼摄像头(2)、眼镜主体的中间设有GPS(3)、眼镜框架(4)的末端设有耳机(1)、眼镜主体的镜片内设有嵌入式硬件系统，其特征在于：所述眼镜主体的镜片内设有嵌入式硬件系统主要包括扩展端口，ARM系统，视频，ARM内核，DSP内核，FPG和Linux实时操作系统。
2.如权利要求1所述的一种便携式盲人自主导航系统，其特征在于：所述的ARM系统包含了远程通信模块、SD卡和IDE接口和备用扩展接口，所述远程通信模块由SIM卡完成，所述SD卡内设有存储的数字盲人导航地图。
3.如权利要求1所述的一种便携式盲人自主导航系统，其特征在于：所述的扩展接口包含了与RFID端口，指南针或电子罗盘，GPS，IMU，超声波测距传感器的连接。
4.如权利要求1所述的一种便携式盲人自主导航系统，其特征在于：所述视频的采集由COMS图像采集芯片的输入完成。
5.如权利要求1所述的一种便携式盲人自主导航系统，其特征在于：所述ARM内核采用Linux实时操作系统，并与音频处理芯片和触觉模拟器连接，所述音频处理芯片连接语音界面。
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