CN104535059A - 针对全盲人群的室内定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种针对全盲人群的室内定位系统，包括：可穿戴的引导设备和含有一系列特定信息的定位标签，可穿戴引导设备检测遍布于室内各处的定位标签并且提取出定位标签中含有的特定信息，并将信息传递给盲人，从而实现室内定位与引导的功能。可穿戴引导设备包括头戴式眼镜支架；用于检测外部环境的图像采集设备；用于提醒的装置；以及数据处理中心。本发明能够让盲人通过可穿戴引导设备观察外部环境，检测到特定的定位标签后，通过分析，提取出定位标签中的信息，通过语音、压力传感、温度传感等方式将相应的信息转达给盲人，可穿戴引导设备可以与盲人进行交互，进而帮助盲人在特定的环境中定位。

Description

针对全盲人群的室内定位系统

技术领域

本发明涉及盲人室内定位技术领域，具体地，涉及一种针对全盲人群的室内定位系统。

背景技术

盲人就是眼睛患有疾病或受到意外伤害而导致双目失明或单目失明的人，盲人分为先天盲人与后天盲人之分。根据世界卫生组织的估计，全世界有盲人4000万到4500万。我国8300多万残疾人中，视力残疾人1233万，盲人约500万，是世界上盲人人口最多的国家之一。如何解决他们正常学习、工作和生活问题成为社会关注的焦点。

视觉障碍是由于先天或者后天原因致使视觉系统部分或全部丧失功能,以致无法对外界事物进行准确辨识。依据相关规定，视觉未达0.3，或视野在20°以内者即为视觉障碍。根据障碍程度不同，视觉障碍可以分为两类:两眼视力测定值在0.03以上未达0.3或其视野在20°以内为弱视；两眼视力测定值未达0.03为全盲。弱视人群通常可以利用视觉进行日常生活，但是在视物方面有一定障碍，一般需要借助光学辅助设备或特殊放大设备来观察事物。

全盲人群完全不能依赖视觉进行日常生活，通常只能采取替代方式进行日常生活。例如，利用触觉辅助设备、听觉辅助设备和其它类型辅助设备来替代视觉。大多数信息无障碍技术和设备都可以应用于全盲人群。几乎所有的视力残疾人都可以通过辅助器具补偿功能，不同程度地提高生活质量，参与社会生活。然而，第二次抽样调查显示，我国的视力残疾人中获得辅助器具服务的仅占7.97％；其中城市14.49％，农村5.82％。

可穿戴引导设备是指可以通过对于穿戴者周围环境的检测与数据分析提高其在复杂环境中的即使是不接受视觉信息的情况下依然能够应对各种情况的辅助设备。由于全盲人群的特殊性，针对全盲人群的可穿戴引导设备应当属于非视觉助视器，充分利用视觉以外的功能，如听觉、触觉等功能来弥补视觉功能的缺陷从而提高视障者生存质量的辅助器具，涉及到全盲人群生活、工作、学习、娱乐等的方方面面。例如：用于日常生活的盲用手机和电话、发声钟表；用于出行的盲杖、盲道；用于学习交流的盲文、点显器、有声读物、各种读屏软件等。

由于盲人的特殊性，针对盲人的室内定位系统实现起来非常困难，由于可穿戴引导设备的引入，使得我们有希望做出一个针对全盲人群的室内定位系统。

综上所述，针对全盲人群的室内定位系统对于全盲人群的生活、工作有重要意义。现有的种类繁杂的室内定位系统不适用与盲人这个特殊的群体，对于盲人来说，不符合易用、适用、简单便携、可扩展等原则。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种针对全盲人群的室内定位系统，该系统可实时地采集现实场景，经过对场景的分析，提取定位标签隐藏的信息，并且通过语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒、温度传感提醒等信号方式传递给盲人，达到室内定位的效果。同时，可穿戴引导设备中包含各种传感器用以监视周围情况，并且以声音、触觉等信号传输给佩戴者，以实现全盲引导的功能。

为实现以上目的，本发明提供一种针对全盲人群的室内定位系统，包括：可穿戴的引导设备和含有一系列特定信息的定位标签，可穿戴引导设备检测遍布于室内各处的定位标签并且提取出定位标签中含有的特定信息，并将信息传递给盲人，从而实现室内定位与引导的功能。

优选的，所述的可穿戴引导设备，包括：

头戴式眼镜支架，用于安装及连接系统的各个部件以及方便用户佩戴；

图像采集设备，设置在头戴式眼镜支架上，用于记录周边画面；

用于提醒盲人的警示提醒装置，该装置通过数据处理中心进行控制；

帮助穿戴者与可穿戴引导设备交互的交互模块；

多个传感器，用于检测外部信息和眼镜所处状态并将信号传输给数据处理中心；

数据处理中心，所述数据处理中心用于系统的总体控制，包括图像采集设备的图像的采集、处理，传感器数据的接受和处理；其中的图像处理通过图像处理模块实现，该图像处理模块实时地从图像采集设备采集图像，并对采集的图像进行处理，经过对场景的分析，提取定位标签隐藏的信息并传递给穿戴者，达到室内定位的效果。

进一步的，所述图像采集设备是对穿戴者正面进行采集，或者对穿戴者全方位各个视角进行采集；如果是全方位各个视角进行采集，在数据处理中心将全方位视角的图像进行图像拼接，形成全景图，或者不进行拼接，将各个视角的图像分别存放。

进一步的，所述警示提醒装置采用语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒、温度传感提醒方式中的一种或多种进行提醒。

进一步的，所述传感器采集检测外部信息和眼镜所处状态，如果通过对距离图像与红外图像的分析发现有物体正在接近佩戴者的，所述警示提醒装置发出提示并指明方向，提醒佩戴者注意安全，同时，采用压力传感器对佩戴者进行触觉刺激，达到同样的效果。

进一步的，所述数据处理中心通过图像处理模块中的算法检测出图像中是否含有在某些地方安置好的定位标签，并且提取出其中的信息，根据这些信息，数据处理中心通过语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒或温度传感提醒方式中至少一种告知可穿戴引导设备穿戴者。

进一步的，所述的交互模块，其中可穿戴引导设备与穿戴者的交互方式包括语音、动作识别、震动感应方式中一种或多种。

进一步的，所述定位标签根据需要安置在特定场景中的各个位置，可穿戴引导设备通过图像采集设备捕获图像，经过所述数据处理中心处理检测到定位标签，并且提取出定位标签中含有的特定信息。

本发明还提供一种所述的针对全盲人群的室内定位系统的定位标签的识别方法，所述方法包括以下几个步骤：

初始录入环节：在初始录入环节中，可穿戴引导设备的穿戴者在设备的引导下到达适合检测定位标签的位置，然后进行检测；

提示环节：录入时，设备有提示发出，提示开始检测；所述提示可以是语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒、温度传感提醒等方式或其中某几种方式的结合；

检测环节：录入成功后，可穿戴引导设备对图像进行图像识别与信息提取，在成功提取出定位标签中的信息后，可穿戴引导设备发出提示，接着开始引导的过程。

优选的，所述定位标签形式可以有各种各样，不限定于某种形式。比如：所述定位标签的形式以图像的形式存在，这种情况下，需要用到可穿戴引导设备上的图像采集设备进行识别；或者，所述定位标签以电路或者进场通信装置的形式存在，这种情况下，可穿戴引导设备利用传感器进行检测；或者，在特殊环境中，所述定位标签通过技术手段进行隐藏，使人们看不到它的存在，但能通过可穿戴引导设备检测到。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明为针对盲人的室内定位系统。利用可穿戴式设备，具有简单便携、易扩展等优点，可以让全盲人群在日常生活中使用；利用识别处理算法，检测定位标签并且提取信息；以不同的方式(声音、压力、温度、震动等)输出信号，用于提醒穿戴者周围的情况。利用摄像头检测定位标签中的信息，可以实现盲人室内定位的功能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一较优实施例的工作原理示意图；

图2为本发明一较优实施例的结构示意图；

图中：1为头戴式眼镜支架，2为警示提醒装置，3为环绕一周的光学摄像头以及红外摄像头，4为左右眼镜片；5为数据处理中心。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，为针对全盲人群的室内定位系统工作原理示意图，包括可穿戴引导设备、含有一系列特定信息的定位标签，可穿戴引导设备检测遍布于室内各处的定位标签，可穿戴引导设备检测到定位标签并且提取出定位标签中含有的特定信息，通过语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒、温度传感提醒等方式向盲人传递信息，从而实现室内定位与引导的功能。

所谓的特定信息是指，为了便于室内定位，利用算法存放在定位标签中的信息。这些信息包括位置信息、方向信息、功能信息等等。信息存放于定位标签的算法与定位标签的存在形式有关，例如，如果是图像标签，那么可以利用图像加密算法，或者二维码编码等方式存放相关信息。相应地，在提取这些信息的环节所用到的算法，与加密算法相对应。

如图2所示，为本发明一较优实施例的针对全盲人群的可穿戴引导设备结构示意图，图中：头戴式眼镜支架1，2为警示提醒装置，图像采集设备为环绕一周的光学摄像头以及红外摄像头3，左右眼镜片4；5为数据处理中心(交互模块)，其中：

所述的头戴式眼镜支架1用于安装、连接和固定系统的各个部件，以及方便用户佩戴；

所述的警示提醒装置2，用于输出信号以提醒或提示穿戴者；用麦克风来将穿戴者的语音命令传输给系统，经过系统的分析理解，能够对系统有所控制。

所述的环绕一周的光学摄像头以及红外摄像头3，用于实时监督周围的情况，并且将记录的信息传输给数据处理中心；

多个传感器，用于检测外部信息和眼镜所处状态并将信号传输给数据处理中心，包括红外传感器、距离传感器等，本实施例中传感器在支架的各个方向都有设置，用以监督各个方向的情况；

所述的左右眼镜片4用于遮挡盲人眼镜；在其他实施例中也可以省略；

所述数据处理中心5，所述数据处理中心用于系统的总体控制，包括摄像头3的图像的采集、处理，传感器数据的接受和处理；其中的图像处理通过图像处理模块实现，该图像处理模块实时地从摄像头3采集图像，并对采集的图像进行处理。经过对场景的分析，提取定位标签隐藏的信息，并且通过语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒、温度传感提醒等方式中至少一种传递给穿戴者，达到室内定位的效果。

作为一个优选实施方式，所述的数据处理中心5，接收到来自摄像头3的图像数据后，进行处理，如果检测到危险物体或者正在快速接近的物体，通过警示提醒装置2提示穿戴者；其中，使用到的算法根据需求不同而进行适应性的更改。交互模块集成在数据处理中心5中，可以采用多种交互方式让可穿戴引导设备与穿戴者进行交流，可穿戴引导设备的交互方式可以根据需要自由选择。在其他实施例中，交互模块也可以独立分开设置。

所述交互模块，其中可穿戴引导设备与使用者的交互方式可以多种多样，包括语音、动作识别、震动感应等方式。

所述图像采集设备可以使普通摄像头，也可以是红外传感器等其他设备。具体设定按照实际需求与使用环境而定。

所述图像采集设备可以只是对穿戴者正面进行采集，也可以是全方位各个视角进行采集，本实施例中是采用了环绕一周的光学摄像头以及红外摄像头3；如果是全方位各个视角进行采集，在数据处理中心可以将全方位视角的图像进行图像拼接，形成全景图，也可以不进行拼接，将各个视角的图像分别存放。

所述定位标签形式可以有各种各样，不限定于某种形式。定位标签根据需要安置在特定场景中的各个位置。定位标签可以是图像的形式，也可以是芯片或是无线电路的形式，具体设定按照实际需求与使用环境而定，其外观并不影响其实质作用。特别的，定位标签可以图像的形式存在，这种情况下，需要用到可穿戴引导设备上的摄像头进行识别。定位标签也可以以电路或者进场通信装置的形式存在，这种情况下，可穿戴引导设备利用其中的其他传感器进行检测。在特殊环境中，定位标签也可以通过一定的技术手段进行隐藏，是人们看不到它的存在，但是可以通过可穿戴引导设备检测到，比如，将定位标签隐藏起来，但是保证其表面温度的分布中含有一定的信息，那么通过红外传感器，就能够探测到这种特殊的定位标签。

所述可穿戴引导设备在识别定位标签时识别距离与角度需要满足一定的要求，可穿戴引导设备先利用一些算法检测定位标签的位置，然后通过语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒、温度传感提醒等传感方式，引导佩戴者到达指定位置，然后进行识别，以提高信息提取的准确率。

进一步的，上述的针对全盲人群的室内定位系统，其定位标签的识别方法包括以下几个步骤：

初始录入环节：在初始录入环节中，可穿戴引导设备的穿戴者在设备的引导下到达适合检测定位标签的位置，然后进行检测；

提示环节：录入时，设备有提示发出，提示开始检测；所述提示可以是语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒、温度传感提醒等方式或其中某几种方式的结合；

检测环节：录入成功后，可穿戴引导设备对图像进行图像识别与信息提取，在成功提取出定位标签中的信息后，可穿戴引导设备发出提示，接着开始引导的过程。

本实施例所述系统的主要功能是为全盲人群进行室内定位与引导，该系统不仅可以对各种环境进行监测，让患者即使在看不到的情况下，依然能够对周围的环境有所了解，而且在数据处理中心中可以针对地设计出不同的环境监测的程序，让患者各种各样的环境中都能够保护自身安全，了解周围状况；数据处理中心利用各种检测算法分析定位标签中的信息，并且传达给穿戴者。从而实现室内定位的功能。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种针对全盲人群的室内定位系统，其特征在于，包括：可穿戴的引导设备和含有一系列特定信息的定位标签，可穿戴引导设备检测遍布于室内各处的定位标签并且提取出定位标签中含有的特定信息，并将信息传递给盲人，从而实现室内定位与引导的功能。

2.根据权利要求1所述的针对全盲人群的室内定位系统，其特征在于，所述的可穿戴引导设备，包括：

头戴式眼镜支架，用于安装及连接系统的各个部件以及方便用户佩戴；

图像采集设备，设置在头戴式眼镜支架上，用于记录周边画面；

用于提醒盲人的警示提醒装置，该装置通过数据处理中心进行控制；

帮助穿戴者与可穿戴引导设备交互的交互模块；

多个传感器，用于检测外部信息和眼镜所处状态并将信号传输给数据处理中心；

数据处理中心，所述数据处理中心用于系统的总体控制，包括图像采集设备的图像的采集、处理，传感器数据的接受和处理；其中的图像处理通过图像处理模块实现，该图像处理模块实时地从图像采集设备采集图像，并对采集的图像进行处理，经过对场景的分析，提取定位标签隐藏的信息并传递给穿戴者，达到室内定位的效果。

3.根据权利要求2所述的针对全盲人群的室内定位系统，其特征在于，所述图像采集设备是对穿戴者正面进行采集，或者对穿戴者全方位各个视角进行采集；如果是全方位各个视角进行采集，在数据处理中心将全方位视角的图像进行图像拼接，形成全景图，或者不进行拼接，将各个视角的图像分别存放。

4.根据权利要求2所述的针对全盲人群的室内定位系统，其特征在于，所述警示提醒装置采用语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒、温度传感提醒方式中的一种或多种进行提醒。

5.根据权利要求4所述的针对全盲人群的室内定位系统，其特征在于，所述传感器采集检测外部信息和眼镜所处状态，如果通过对距离图像与红外图像的分析发现有物体正在接近佩戴者的，所述警示提醒装置将发出提示并指明方向，提醒佩戴者注意安全，同时，采用压力传感器对佩戴者进行触觉刺激，达到同样的效果。

6.根据权利要求2-5任一项所述的针对全盲人群的室内定位系统，其特征在于，所述数据处理中心通过图像处理模块中的算法检测出图像中是否含有在某些地方安置好的定位标签，并且提取出其中的信息，根据这些信息，数据处理中心通过语音提醒、压力传感提醒、震动传感提醒或温度传感提醒方式中至少一种告知可穿戴引导设备穿戴者。

7.根据权利要求2-5任一项所述的针对全盲人群的室内定位系统，其特征在于，所述的交互模块，其中可穿戴引导设备与穿戴者的交互方式包括语音、动作识别、震动感应方式中一种或多种。

8.根据权利要求2-5任一项所述的针对全盲人群的室内定位系统，其特征在于，所述定位标签根据需要安置在特定场景中的各个位置，可穿戴引导设备通过图像采集设备捕获图像，经过所述数据处理中心处理检测到定位标签，并且提取出定位标签中含有的特定信息。

9.一种权利要求1-8任一项所述的针对全盲人群的室内定位系统的定位标签的识别方法，其特征在于，所述定位标签的识别包括以下几个步骤：

初始录入环节：在初始录入环节中，可穿戴引导设备的穿戴者在设备的引导下到达适合检测定位标签的位置，然后进行检测；

提示环节：录入时，设备有提示发出，提示开始检测；

检测环节：录入成功后，可穿戴引导设备对图像进行图像识别与信息提取，在成功提取出定位标签中的信息后，可穿戴引导设备发出提示，接着开始引导的过程。

10.根据权利要求9所述的定位标签的识别方法，其特征在于，所述定位标签的形式以图像的形式存在时，可穿戴引导设备用图像采集设备进行定位标签识别；或者，所述定位标签以电路或者进场通信装置的形式存在，可穿戴引导设备利用传感器进行定位标签检测；或者，在特殊环境中，所述定位标签通过技术手段进行隐藏，使人们看不到它的存在，但能通过可穿戴引导设备检测到。