CN101816615B - 一种导盲系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导盲系统，该系统包括：语音识别模块，用于接收含有目的地址的语音信息；射频识别模块，用于识别预先设置在盲道上的射频识别标签中的地址信息；主控制模块，用于根据语音信息中的目的地址和射频识别标签中的地址信息为用户匹配路径信息；语音处理模块，用于将匹配出的路径信息通过语音输出给用户。通过实施本发明实施例，可以更加方便的为盲人提供导向，使得盲人用户避免走更多的路程和遇到障碍物，进行能快速地到达目的地。
Description
技术领域
本发明属于自动检测控制技术领域。具体地说，涉及了一种利用射频识别、语音合成等技术来实现家庭室内导盲的系统。
背景技术
人在生活过程中大部分的信息都是通过视觉获得的，盲人丧失了视觉，这给他们的工作、生活、学习等带来了诸多不便。因此，盲人独自行走时需要导盲装置的辅助。其中，最简单最常用的装置是盲杖，通过它敲击地面来判断经过的位置的地形以及是否有危险，后来又出现了电子盲杖，它利用红外传感电子技术和超声波技术延长了探测范围，但是它们能感知的范围都很有限，尚不能起到引导的作用。另外，通过把一些带有突出物的导盲砖铺在路面上，盲人可以靠脚底的触觉来按照指定的安全路径来行走，但是也无法有效地指出确定路径。
随着技术的发展，各种基于全球卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)的导盲装置应运而生。它是依靠卫星来确定用户当前所处的位置，并配合相应的算法来给出用户适当的路径。但是由于卫星和地面的距离相差甚远，而人的行进路程与其相比有时可以忽略不计，所以这种装置的定位精度并不是很高，尤其是无法将周围的环境告诉用户。当用户处于家庭室内时，由于环境变化的复杂性，GPS信号被阻隔以及没有专门针对室内的GPS地图等因素，这种导盲装置便不能正常工作。
目前国内大部分的导盲装置都是针对室外大面积空间，这些装置在室内并不适用。因此需要一种在室内既能判断前方是否有障碍以及是否能通过，又能向盲人提供更多家庭环境与地形信息的导盲系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于射频识别技术的家庭室内导盲系统，不仅能给盲人用户提供周围详细的地形和障碍信息，而且可以使得盲人在没有他人的帮助下，能够安全、准确、快速的到达指定的目的地。
为了实现上述发明，本发明实施例提供了一种导盲系统，所述系统包括：
语音识别模块，用于接收含有目的地址的语音信息；
射频识别模块，用于识别预先设置在盲道上的射频识别标签中的地址信息；
主控制模块，用于根据语音信息中的目的地址和射频识别标签中的地址信息为用户匹配路径信息；
语音处理模块，用于将匹配出的路径信息通过语音输出给用户。
相应地，所述语音处理模块包括语音合成单元、音频放大单元和输出单元，其中：
所述语音合成单元用于对主控制模块反馈的路径信息作语法分析、语义分析和韵律处理，并在进行语法分析和语义分析之后进行声学处理以合成语音；
音频放大单元用于对合成语音进行音频放大；
输出单元，用于输出放大的音频。
相应地，所述系统还包括一中央数据服务器，用于存储导盲系统中射频识别标签的地址信息和所关联的环境信息，为主控制模块提供匹配路径信息的来源。
本发明实施例中的导盲系统把某一定点及其周围的环境信息存储在放置在该点的射频识别标签内，当盲人用户带着装有射频设别模块的盲杖进入各射频识别标签的射频范围之内时，主控制模块便会接收到从射频识别模块发送过来的信息。主控制模块对信息进行处理之后，通过语音处理模块将信息转化为语音信号输出至用户，用户由声音感知该处的地形变化和周围的物件，此时就可以判断出用户自身所在的环境区域。在主控制模块接收来自射频识别标签和语音识别模块的信息后，根据获得的数据和本身存贮的室内环境与结构信息，再结合路径优化算法，得到一个当前位置与目的地之间的最佳路径方案以及这个路径中的标签序列，然后以一定数据格式传送给主控制模块。使用路径的优化选择，使得盲人用户避免走更多的路程和遇到障碍物，进行能快速地到达目的地。由于实施例中采用语音合成功能，能从控制模块传送过来的任意文字信息实时地转化为标准流畅的语音，本系统中的语音合成模块能将复杂的室内信息与路径信息进行语言学、韵律以及声学处理转化为清晰的语音信息，使用户更加方便适应家庭室内复杂且时常变化的物件摆放和地形环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的导盲系统的结构示意图
图2为本发明实施例图1中的射频识别模块101结构示意图；
图3为本发明实施例图1中的语音处理模块104结构示意图；
图4为本发明实施例中的实现导盲系统的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
首先，图1示出了本发明实施例中的导盲系统的结构示意图，该系统包括了射频识别模块101、主控制模块103、语音识别模块102、语音处理模块104，其中：射频识别模块101、语音识别模块102与主控制模块103相连接，主控制模块103与语音处理模块104连接，其中：
射频识别模块101用于识别预先设置在盲道上的射频识别标签中的地址信息；射频识别模块101能通过射频信号自动识别盲道上各射频识别标签并获取相关数据，经过解码后送至主控制模块103。射频识别标签内存储本地信息(包括该点序号、所处位置等)和四周环境(包括E，S，W，N四个方向上的障碍物信息、行动方式、具体方向、距离等)。这里的盲道可以是为盲人设置的公共环境下的路道，以供盲人行走；或者家里室内场下所预先设置的带有射频识别标签下的环境。
具体的，对于家庭内的导盲系统，首先可以将携带不同室内信息的射频识别标签分布在家庭过道有凹凸感的地毯下面，它们和射频识别阅读器共同构成射频识别模块101，其结构示意图如图2所示。该射频阅读器通过射频振荡器产生射频载波信号，经过射频处理器放大后用发射天线向外发射，当盲人用户在家庭室内移动使得射频识别标签进入发射天线工作区域时，射频识别标签产生感应电流并被激活，把自身携带信息的代码经天线发送出去。射频识别阅读器天线接收射频识别标签通过反向散射调制发射回来的载波信号后，对该信号进行解调解码，并通过串口发送到主控制模块103。
语音识别模块102用于接收含有目的地址的语音信息，即接收用户的目的地语音输入，并将该语音信息中的目的地址转化为相应的文本，传送给主控制模块103。
主控制模块103用于根据语音信息中的目的地址和射频识别标签中的地址信息为用户匹配路径信息。具体的，主控制模块103对接收到的射频识别标签中的地址信息和目的地信息进行解析，并匹配一个距离目的地最近的标签，再根据获取的数据和综合本身内部存储的环境信息，由路径优化算法得到一个最佳路径方案以及所经过的标签序列，之后，主控制模块根据路径方案把下一步的行动指示以文本信息传送到语音处理模块104。
语音处理模块104用于将匹配出的路径信息通过语音输出给用户。具体的，该语音处理模块104包括语音合成单元301、音频放大单元302和输出单元303等，具体如图3中所示，其中：语音合成单元301用于对主控制模块103反馈的路径信息作语法分析、语义分析和韵律处理，并在进行语法分析和语义分析之后进行声学处理以合成语音；音频放大单元302用于对合成语音进行音频放大；输出单元303用于输出放大的音频。
需要说明的是，对于简单的家庭导盲系统，本发明是实施例中的主控制模块103内存储了各射频识别标签中的地址信息，并具有根据用户的输入信息和用户所在射频识别标签所在的地址信息来完成路径的计算，并通过语音处理模块104语音处理之后，及时为用户提供智能导盲。若将导盲系统设置于复杂的社会环境下时，需要在系统中设置一中央数据服务器105，该中央数据服务器105存储导盲系统中射频识别标签的地址信息和所关联的环境信息，为主控模块104提供匹配路径信息的来源。
相应的，本发明实施例中实现智能导盲的方法，主要是通过语音识别模块接收用户输入的语音信息，该语音信息中含有目的地址信息；通过射频识别模块识别预先设置在盲道上的射频识别标签中的地址信息；根据所述语音信息中的目的地址信息和所述射频识别标签中的地址信息为用户匹配路径信息；将所述路径信息通过通过语音处理模块进行语音合成，并通过语音输出给用户。
进一步的，在根据语音信息中的目的地址信息和所述射频识别标签中的地址信息匹配出多条路径时，需要对所述路径进行计算处理，选择一条最佳的路径作为用户所匹配的路径信息。
进一步的，在通过射频识别模块识别出预先设置在盲道上的射频识别标签中的地址信息后，判断所述射频识别标签中的地址信息与目的地址信息相一致；如果判断出所述射频识别标签中的地址信息与目的地址信息一致时，则结束此次智能导盲；如果判断出所述射频识别标签中的地址信息与目的地址信息不一致时，则根据所述语音信息中的目的地址信息和所述射频识别标签中的地址信息为用户匹配路径信息。
具体的，图4示出了本发明实施例中的具体处理流程图，这里以家庭智能导盲为例进行说明，包括以下步骤：
S401：开始；
S402：各模块初始化；
在整个导盲系统加电后，对各模块进行初始化；
S403：射频模块识别最近的射频识别标签，语音识别模块读取用户目的地指令；
具体的，射频识别模块中的阅读器通过发射天线向周围发送一定频率的射频信号，射频识别模块中的阅读器读取最近标签存贮的地址信息，进行解调和解码并传送至主控制模块，在该步骤中，用户可以通过语音识别模块发出目的地指令，此模块接收语音指令信息并经一系列的处理步骤将其转化为文本识别码，并发送至主控制模块。需要说明的是，该步骤中射频识别模块识别地址信息和用户通过语音识别模块接收目的地指令是不存在先后顺序的，可以是通过进行的；也可以是先获取用户所在的地址信息，再接收目的地指令；或者是先接收目的地指令，再获取用户所在的地址信息。
S404：主控模块接收射频识别标签中的地址信息和语音识别模块中的目的地址信息；
该步骤中，主控制模块从射频识别模块中的阅读器中读取最近标签，且把该标签标记为初始结点，同时读取语音识别模块中的目的地信息，然后作适当处理。
S405：计算路径信息；
该步骤中，主控制模块根据初始标签信息和目的地信息提取存储在本机数据库中的家庭室内结构与环境数据，并对路径进行计算。
S406：获取最优路径，得到前进方法；
主控制模块综合这些信息利用路径最佳选择算法，得到一条至目的地的最优路径方案，以及路径中所经过的标签序列，在其中每一个标签所在处，最优路径方案都有一个前进的方法。在得到最优路径之后，主控制模块综合所在位置标签和最佳路径方案，一方面核对所在点是否正确，另一方面分析出在该标签位置处的前进方法，包括具体方向和距离等。如果所在点正确，便将该标签信息和该位置的前进方法以文本方式发送至语音合成模块，否则将错误提示和此处标签的信息写入文本，并同样发给语音合成模块。
S407：进行语音合成；
该步骤中，语音处理模块接收到文本数据以后，经过语言学、韵律学和声学处理转化为标准的普通话语音信号。
S408：语音输出；
该步骤中，语音处理模块在得到语音合成信号后，根据现场的环境适当放大语音信号，并将其通过耳机或者扬声器向盲人用户发出，盲人用户在得到语音提示后，开始按照指定路线向前行走。
S409：射频识别模块接收下一个标签数据交由主控制模块解析；
该步骤中，当盲人用户到达下一个标签的射频范围内时，标签被激活，阅读器接收此标签的信息，并传送给主控制模块。主控制模块首先判断该标签位置是否为目的地，如果不是，转入S406，否则结束本次导盲流程。
S410：结束。
本发明实施例中的导盲系统把某一定点及其周围的环境信息存储在放置在该点的射频识别标签内，当盲人用户带着装有射频设别模块的盲杖进入各射频识别标签的射频范围之内时，主控制模块便会接收到从射频识别模块发送过来的信息。主控制模块对信息进行处理之后，通过语音处理模块将信息转化为语音信号输出至用户，用户由声音感知该处的地形变化和周围的物件，此时就可以判断出用户自身所在的环境区域。在主控制模块接收来自射频识别标签和语音识别模块的信息后，根据获得的数据和本身存贮的室内环境与结构信息，再结合路径优化算法，得到一个当前位置与目的地之间的最佳路径方案以及这个路径中的标签序列，然后以一定数据格式传送给主控制模块。使用路径的优化选择，使得盲人用户避免走更多的路程和遇到障碍物，进行能快速地到达目的地。由于实施例中采用语音合成功能，能从控制模块传送过来的任意文字信息实时地转化为标准流畅的语音，本系统中的语音合成模块能将复杂的室内信息与路径信息进行语言学、韵律以及声学处理转化为清晰的语音信息，使用户更加方便适应家庭室内复杂且时常变化的物件摆放和地形环境。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (3)
1.一种导盲系统，其特征在于，所述系统包括：
语音识别模块，用于接收含有目的地址的语音信息；
射频识别模块，用于识别预先设置在盲道上的射频识别标签中的地址信息；所述射频识别标签内存储本地信息和四周环境信息；所述盲道为盲人设置的公共环境下的路道，以供盲人行走；或者家里室内场下所预先设置的带有射频识别标签下的环境；
主控制模块，用于根据语音信息中的目的地址和射频识别标签中的地址信息为用户匹配路径信息；
语音处理模块，用于将匹配出的路径信息通过语音输出给用户；
具体的该导盲系统的工作流程如下：
S401：开始；
S402：各模块初始化；
在整个导盲系统加电后，对各模块进行初始化；
S403：射频模块识别最近的射频识别标签，语音识别模块读取用户目的地指令；
具体的，射频识别模块中的阅读器通过发射天线向周围发送一定频率的射频信号，射频识别模块中的阅读器读取最近标签存贮的地址信息，进行解调和解码并传送至主控制模块，在该步骤中，用户可以通过语音识别模块发出目的地指令，此模块接收语音指令信息并经一系列的处理步骤将其转化为文本识别码，并发送至主控制模块；需要说明的是，该步骤中射频识别模块识别地址信息和用户通过语音识别模块接收目的地指令是不存在先后顺序的；
S404：主控模块接收射频识别标签中的地址信息和语音识别模块中的目的地址信息；
该步骤中，主控制模块从射频识别模块中的阅读器中读取最近标签，且把该标签标记为初始结点，同时读取语音识别模块中的目的地信息，然后作适当处理；
S405：计算路径信息；
该步骤中，主控制模块根据初始标签信息和目的地信息提取存储在本机数据库中的家庭室内结构与环境数据，并对路径进行计算；
S406：获取最优路径，得到前进方法；
主控制模块综合这些信息利用路径最佳选择算法，得到一条至目的地的最优路径方案，以及路径中所经过的标签序列，在其中每一个标签所在处，最优路径方案都有一个前进的方法；在得到最优路径之后，主控制模块综合所在位置标签和最佳路径方案，一方面核对所在点是否正确，另一方面分析出在该标签位置处的前进方法，包括具体方向和距离等；如果所在点正确，便将该标签信息和该位置的前进方法以文本方式发送至语音合成模块，否则将错误提示和此处标签的信息写入文本，并同样发给语音合成模块；
S407：进行语音合成；
该步骤中，语音处理模块接收到文本数据以后，经过语言学、韵律学和声学处理转化为标准的普通话语音信号；
S408：语音输出；
该步骤中，语音处理模块在得到语音合成信号后，根据现场的环境适当放大语音信号，并将其通过耳机或者扬声器向盲人用户发出，盲人用户在得到语音提示后，开始按照指定路线向前行走；
S409：射频识别模块接收下一个标签数据交由主控制模块解析；
该步骤中，当盲人用户到达下一个标签的射频范围内时，标签被激活，阅读器接收此标签的信息，并传送给主控制模块；主控制模块首先判断该标签位置是否为目的地，如果不是，转入S406，否则结束本次导盲流程；
S410：结束。
2.根据权利要求1所述的导盲系统，其特征在于，所述语音处理模块包括语音合成单元、音频放大单元和输出单元，其中：
所述语音合成单元用于对主控制模块反馈的路径信息作语法分析、语义分析和韵律处理，并在进行语法分析和语义分析之后进行声学处理以合成语音；
音频放大单元用于对合成语音进行音频放大；
输出单元，用于输出放大的音频。
3.如权利要求1所述的导盲系统，其特征在于，所述系统还包括一中央数据服务器，用于存储导盲系统中射频识别标签的地址信息和所关联的环境信息，为主控制模块提供匹配路径信息的来源。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120815 Termination date: 20150226 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |