CN104655127A - 基于电子标签的室内导盲系统和导盲方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电子标签的室内导盲系统，该系统包括：多条引导路标，用于引导导航车沿引导路标行动至目的地；电子标签，用于存储引导路标的位置信息和方向信息；导航车，用于根据用户输入的指示信息运行，并在运行过程中读取电子标签中存储的引导路标的位置信息和方向信息、识别引导路标的路线信息，根据路线信息以及位置信息和方向信息行动至目的地。本发明还公开了一种基于电子标签的室内导盲方法。本方案的导盲系统和导盲方法，方便盲人在室内使用，实现方便且成本低。

Description

基于电子标签的室内导盲系统和导盲方法

技术领域

本发明涉及导盲技术领域，尤其涉及一种基于电子标签的室内导盲系统和导盲方法。

背景技术

现有的室内导航的常见方式有三种：环境地图模型匹配导航、路标导航和视觉导航。环境地图模型匹配导航是通过传感器探测周围环境，构造局部环境地图，并与其事先存储于内部的地图进行匹配，该方法灵活性较大，但是较为复杂，需要对运动物体和目标物体精确的定位，但现有技术很难达到，因此准确度一般，不适合盲人使用。路标导航是在事先知道路标的坐标、形状等特征的前提下，将全局路线分解为路标与路标之间的片段，通过不断探测路标来确定自身的位置以完成导航，该方法对环境的依赖性较大。视觉导航主要要完成障碍物和路标的探测及识别，目前应用最多的是通过安装摄像机实现局部视觉导航。对于盲人来说，上述室内导航的方法实现不方便、成本高，因而不适于盲人在室内使用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种方便盲人在室内使用、实现方便且成本低的室内导盲系统和导盲方法。

为实现上述目的，本发明提供一种基于电子标签的室内导盲系统，所述基于电子标签的室内导盲系统包括导航车、多条引导路标和电子标签；

所述多条引导路标铺设在室内的地面上，用于引导所述导航车沿引导路标行动至目的地；

所述电子标签，设置在所述引导路标上，用于存储所述引导路标的位置信息和方向信息；

所述导航车，用于根据用户输入的指示信息运行，并在运行过程中读取所述电子标签中存储的引导路标的位置信息和方向信息、识别所述引导路标的路线信息，根据所述路线信息以及所述位置信息和方向信息行动至目的地。

优选地，所述导航车包括信号接收模块、控制模块、识别模块和信息读取模块，其中：

所述信号接收模块与所述控制模块连接，用于接收用户输入的指示信息，将所述指示信息发送至所述控制模块；

所述识别模块与所述控制模块连接，用于识别所述引导路标的路线信息，并将识别的所述路线信息发送至所述控制模块；

所述信息读取模块与所述控制模块连接，用于读取所述电子标签中的引导路标的位置信息和方向信息，并将所述位置信息和方向信息发送至所述控制模块；

所述控制模块与所述信号接收模块、识别模块和信息读取模块连接，用于根据所述指示信息、路线信息以及所述位置信息和方向信息控制所述导航车行动至目的地。

优选地，所述识别模块包括图像采集单元和图像处理单元：

所述图像采集单元用于采集所述引导路标的路线图像，将所述路线图像发送至所述图像处理单元；

所述图像处理单元用于对所述路线图像进行处理，得到所述引导路标的路线信息，并将所述路线信息发送至所述控制模块。

优选地，所述信号接收模块为语音输入模块，用于采集用户通过语音输入的包括目的地的指示信息；

所述信号接收模块还用于对输入的所述指示信息进行有效性判断，并在所述指示信息有效时将所述指示信息发送至所述控制模块。

优选地，所述控制模块包括：

路线控制单元，用于根据接收的所述引导路标的路线信息，控制所述导航车沿所述引导路标的中心线行驶；

方向控制单元，用于根据接收的所述指示信息，以及读取的所述电子标签中的引导路标的位置信息和方向信息，控制所述导航车的行动方向。

优选地，所述基于电子标签的室内导盲系统还包括：

障碍物检测模块，与所述控制模块连接，用于检测所述引导路标中的障碍物，并在检测到障碍物时向所述控制模块发送障碍物的位置信息，供所述控制模块控制所述导航车停止运行。

优选地，所述电子标签设置在各条所述引导路标的起点、终点和中部，以及多条所述引导路标的交汇处。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于电子标签的室内导盲系统的导盲方法，所述导盲方法包括以下步骤：

导航车的控制模块接收信号接收模块所接收的用户输入的指示信息，控制所述导航车启动；

接收所述信息读取模块读取的电子标签中的引导路标的位置信息和方向信息，确定所述导航车的行驶方向；

接收识别模块识别的引导路标的路线信息，根据所述路线信息控制所述导航车沿所述引导路标的中心线行驶至目的地。

优选地，所述基于电子标签的室内导盲方法还包括步骤：

信号接收模块对输入的所述指示信息进行有效性判断，并在所述指示信息有效时将所述指示信息发送至所述控制模块。

优选地，所述基于电子标签的室内导盲方法还包括步骤：

控制模块接收到障碍物检测模块发送的障碍物的位置信息，控制所述导航车停止运行。

本发明通过导航车接收用户输入的指示信息，该指示信息中包含有用户想要到达的目的地，导航车启动并朝向目的地的方向行驶；在导航车行驶的过程中，读取电子标签中存储的位置信息和方向信息，根据位置信息和方向信息确定下一步的行驶方向，同时导航车实时识别引导路标的路线信息，以保证始终在引导路标的中心行驶，最终到达目的地，这种导盲系统方便盲人在室内使用，实现方便且成本低。

附图说明

图1为本发明基于电子标签的室内导盲系统第一实施例的结构示意图；

图2为图1中导航车的功能模块示意图；

图3为图2中识别模块的功能模块示意图；

图4为图2中控制模块的功能模块示意图；

图5为本发明基于电子标签的室内导盲系统第二实施例的结构示意图；

图6为本发明基于电子标签的室内导盲方法第一实施例的流程示意图；

图7为本发明基于电子标签的室内导盲方法第二实施例的流程示意图；

图8为本发明基于电子标签的室内导盲方法第三实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于电子标签的室内导盲系统，通过导航车对盲人在室内的活动进行引导。根据用户输入的目的地，控制导航车在室内的地面上所铺设的引导路标中运行，并通过读取的电子标签中存储的引导路标的位置信息和方向信息实时控制导航车下一步的行驶方向，最终控制导航车搭载用户行驶至输入的目的地。

参照图1，图1为本发明基于电子标签的室内导盲系统第一实施例的结构示意图。

基于电子标签的室内导盲系统包括导航车10、多条引导路标20和电子标签30，其中：

多条引导路标20铺设在室内的地面上，用于引导导航车10沿引导路标20行动至目的地；

电子标签30设置在引导路标20上，用于存储引导路标20的位置信息和方向信息；

导航车10，用于根据用户输入的指示信息运行，并在运行过程中读取电子标签30中存储的引导路标的位置信息和方向信息、识别引导路标20的路线信息，根据路线信息以及位置信息和方向信息行动至目的地。

本实施例中，导航车10可以设置为坐式或站立式，用户可坐在导航车10上设置的座位上，也可站立在导航车10上设置的站立位置上，当然，为方便盲人使用，本实施例优选将导航车10设置为坐式。

在室内的地面上铺设多条引导路标20，引导路标20可根据室内的多个目的地的数量和位置对应设置，导航车10可沿引导路标20搭载用户行动至用户输入的目的地。引导路标20作为人工路标，可以设置为单一着色带，颜色以不易与周围环境混淆为佳，引导路标20的宽度以导航车10可正好在其中行驶，例如20～30cm；引导路标20还可以设置为与导航车10宽度相当的区域，导航车10行走时整个车运行于该区域内。

在每一条引导路标20上设置有电子标签30，其中存储了该条引导路标20的位置信息和方向信息。本实施例中电子标签30设置在各条引导路标20的起点、终点和中部，以及多条引导路标20的交汇处。电子标签设置在引导路标20的起点和终点，其中存储当前位置信息，可以指引导航车10所在的当前位置。如电子标签30设置在一条引导路标20上路线方向发生改变的位置，其中存储有方向改变的信息；如电子标签30设置在多条引导路标20的交汇处，则其中存储有多条引导路标20所在方向所能够到达的位置。

在通过导航车10开始导航时，接收用户输入的指示信息，该指示信息中包含有用户想要到达的目的地，导航车10启动并朝向目的地的方向行驶；在导航车10行驶的过程中，读取电子标签30中存储的引导路标20的位置信息和方向信息，在读取到位置信息和方向信息后，根据位置信息和方向信息确定下一步的行驶方向；同时，导航车10实时识别引导路标20的路线信息，即识别出引导路标20所在的区域，以保证始终在引导路标20的中心行驶，最终搭载用户到达目的地。

本实施例通过导航车10接收用户输入的指示信息，该指示信息中包含有用户想要到达的目的地，导航车10启动并朝向目的地的方向行驶；在导航车10行驶的过程中，读取电子标签30中存储的位置信息和方向信息，根据位置信息和方向信息确定下一步的行驶方向，同时导航车10实时识别引导路标20的路线信息，以保证始终在引导路标20的中心行驶，最终到达目的地，这种导盲系统方便盲人在室内使用，实现方便且成本低。

参照图2，图2为图1中导航车的功能模块示意图。

在本发明基于电子标签的室内导盲系统一优选实施例中，导航车10包括信号接收模块101、控制模块102、识别模块103和信息读取模块104，其中：

信号接收模块101与控制模块102连接，用于接收用户输入的指示信息，将指示信息发送至控制模块102；

识别模块103与控制模块102连接，用于识别引导路标20的路线信息，并将识别的路线信息发送至控制模块102；

信息读取模块104与控制模块102连接，用于读取电子标签30中的引导路标的位置信息和方向信息，并将位置信息和方向信息发送至控制模块102；

控制模块102与信号接收模块101、识别模块103和信息读取模块104连接，用于根据指示信息、路线信息以及位置信息和方向信息控制导航车10行动至目的地。

信号接收模块101设置在导航车10上用户可方便输入的位置，例如导航车10的座椅扶手上，接收用户通过语音、文字等方式输入的指示信息；识别模块103设置在导航车10上能够便于采集引导路标20的路线图像的位置；为方便读取电子标签30中所存储的引导路标20的位置信息和方向信息，导航车10上还设置有信息读取模块104，该信息读取模块104可以为RFID读写器，其可设置在导航车10上靠近电子标签30的位置处，例如将其设置在导航车10的车轮上，RFID读写器可识别电子标签30的距离范围设置在0～10cm。在读取到引导路标20的位置信息和方向信息后，发送至控制模块102，以供控制模块102根据位置信息和方向信息匹配导航车10下一步的行驶方向。

在通过导航车10开始导航时，用户通过信号接收模块101接收用户输入的指示信息，该指示信息中包含有用户想要到达的目的地，控制模块102接收到指示信息后，控制导航车10启动并朝向目的地的方向行驶；在导航车10行驶的过程中，通过设置在导航车10上的信息读取模块104读取电子标签30中存储的位置信息和方向信息，在读取到位置信息和方向信息后，控制模块102控制导航车10下一步的行驶方向；同时，识别模块103实时识别引导路标20的路线信息，即识别出引导路标20所在的区域，识别模块103将路线信息发送至控制模块102，控制模块102控制导航车10始终在引导路标20的中心行驶，最终控制导航车10搭载用户到达目的地。

在上述实施例中，为方便盲人使用，信号接收模块101可以为语音输入模块，盲人只需通过语音输入的方法输入指示信息，语音输入模块采集该指示信息。

进一步地，信号接收模块101还用于对输入的指示信息进行有效性判断，并在指示信息有效时将指示信息发送至控制模块102。在信号接收模块101接收到用户输入的指示信息后，判断指示信息是否有效，即判断该指示信息中的目的地是否为有效地址，在控制模块102中是否存储有当前室内所对应的该地址；当指示信息为有效信息时，信号接收模块101将该提示信息发送至控制模块102，供其控制导航车10启动。如指示信息中的目的地地址不存在，则通过语音输入模块提示输入的指示信息无效，需重新输入；如指示信息中的目的地地址与读取的电子标签30中存储的位置信息和方向信息对应的地址相同，则通过语音输入模块提示已到达目的地。通过信号接收模块101对指示信息进行有效性判断，减小了控制模块102的计算量，并且避免了导航车10的错误启动和运行。

参照图3，图3为图2中识别模块的功能模块示意图。

在上述实施例中，识别模块103包括图像采集单元1031和图像处理单元1032，其中：

图像采集单元1031用于采集引导路标20的路线图像，将路线图像发送至图像处理单元1032；

图像处理单元1032用于对路线图像进行处理，得到引导路标20的路线信息，并将路线信息发送至控制模块102。

本实施例中，图像采集单元1031可以采用摄像头，在导航车10行驶的过程中，实时采集当前路线上引导路标20的路线图像，将采集到的路线图像发送至图像处理单元1032，图像处理单元1032对路线图像进行图像处理，例如进行灰度处理得到灰度信息值，该灰度信息值对应引导路标20的路线信息，然后将该路线信息发送至控制模块102，控制模块102可根据路线信息调整导航10的方向，使导航车10始终沿着引导路标20的中心线行驶。

参照图4，图4为图2中控制模块的功能模块示意图。

在上述实施例中，控制模块102包括：

路线控制单元1021，用于根据接收的引导路标20的路线信息，控制导航车10沿引导路标20的中心线行驶；

方向控制单元1022，用于根据接收的指示信息，以及读取的电子标签30中的引导路标20的位置信息和方向信息，控制导航车10的行动方向。

在接收到图像处理单元1032发送的引导路标20的路线信息后，控制模块102的路线控制单元1021根据该路线信息判断导航车10当前的行驶方向，如偏离引导路标20的中心线，则调整导航车10的行驶方向，使其沿引导路标20的中心线行驶。

在接收到信号接收模块101发送的包含目的地的指示信息后，控制模块102的方向控制单元1022控制导航车10按目的地的方向行驶；以及，在接收到信息读取模块104读取的电子标签30中的引导路标20的位置信息和方向信息后，方向控制单元1022控制导航车10改变行驶方向或继续按原方向行驶。

参照图5，图5为本发明基于电子标签的室内导盲系统第二实施例的结构示意图。

在上述本发明基于电子标签的室内导盲系统第一实施例的基础上，第二实施例中，导航车10还包括：

障碍物检测模块40，与控制模块102连接，用于检测引导路标20中的障碍物，并在检测到障碍物时向控制模块102发送障碍物的位置信息，供控制模块102控制导航车10停止运行。

在导航车10上设置障碍物检测模块40，在导航车10运行的过程中实时检测引导路标20中的障碍物，障碍物检测模块40可以通过超声波检测的方法实现对障碍物的检测，在导航车10运行过程中实时发射超声波信号，根据返回的超声波信号确定当前引导路标20中是否存在障碍物，在检测到该引导路标20中存在障碍物时，障碍物检测模块40将障碍物的位置信息发送至控制模块102，控制模块102即时生成停止信号，在导航车10达到该障碍物之前，控制导航车10停止运行。

基于上述本发明基于电子标签的室内导盲系统第一实施例，导航车10还包括设置在导航车10前方的车前灯(图中未示出)，该车前灯用于为识别模块103的图像采集单元1021采集引导路标20的路线图像提供光线。即在光线不好或黑夜的时候，打开车前灯即可照亮导航车10运行前方的路线环境，以方便图像采集单元1021采集到引导路标20的路线图像。

本发明还提供一种基于电子标签的室内导盲方法。

参照图6，图6为本发明基于电子标签的室内导盲方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，基于电子标签的室内导盲方法包括：

步骤S10，导航车的控制模块接收信号接收模块所接收的用户输入的指示信息；

步骤S11，控制模块控制导航车启动；

步骤S20，控制模块接收信息读取模块读取的电子标签中的引导路标的位置信息和方向信息，确定导航车的行驶方向；

步骤S30，控制模块接收识别模块识别的引导路标的路线信息，根据路线信息控制导航车沿引导路标的中心线行驶至目的地。

在通过导航车开始导航时，用户通过信号接收模块接收用户输入的指示信息，该指示信息中包含有用户想要到达的目的地，控制模块接收到指示信息后，控制导航车启动并朝向目的地的方向行驶；在导航车行驶的过程中，通过设置在导航车上的信息读取模块读取电子标签中存储的位置信息和方向信息，在读取到位置信息和方向信息后，控制模块控制导航车下一步的行驶方向；同时，识别模块实时识别引导路标的路线信息，即识别出引导路标所在的区域，识别模块将路线信息发送至控制模块，控制模块控制导航车始终在引导路标的中心行驶，最终控制导航车搭载用户到达目的地。

本实施例通过信号接收模块接收用户输入的指示信息，该指示信息中包含有用户想要到达的目的地，控制模块根据指示信息控制导航车启动并朝向目的地的方向行驶；在导航车行驶的过程中，识别模块实时识别引导路标的路线信息，控制模块根据路线信息控制导航车始终在引导路标的中心行驶，同时通过信息读取模块读取电子标签中存储的位置信息和方向信息，控制模块根据位置信息和方向信息控制导航车下一步的行驶方向，最终控制导航车搭载用户到达目的地，这种导盲方法方便盲人在室内使用，实现方便且成本低。

参照图7，图7为本发明基于电子标签的室内导盲方法第二实施例的流程示意图。

在上述本发明基于电子标签的室内导盲方法第一实施例的基础上，第二实施例中，在步骤S11之前，该方法还包括：

步骤S40，信号接收模块对输入的指示信息进行有效性判断，并在指示信息有效时将指示信息发送至控制模块。

为方便盲人使用，信号接收模块可以为语音输入模块，盲人只需通过语音输入的方法输入指示信息，语音输入模块采集该指示信息。

进一步地，信号接收模块还用于对输入的指示信息进行有效性判断，并在指示信息有效时将指示信息发送至控制模块。在信号接收模块接收到用户输入的指示信息后，判断指示信息是否有效，即判断该指示信息中的目的地是否为有效地址，在控制模块中是否存储有当前室内所对应的该地址；当指示信息为有效信息时，信号接收模块将该提示信息发送至控制模块，供其控制导航车启动。如指示信息中的目的地地址不存在或该地址与读取的电子标签中存储的位置信息和方向信息对应的地址相同，则通过语音输入模块提示已到达目的地。通过信号接收模块对指示信息进行有效性判断，减小了控制模块的计算量，并且避免了导航车的错误启动和运行。

参照图8，图8为本发明基于电子标签的室内导盲方法第三实施例的流程示意图。

在上述本发明基于电子标签的室内导盲方法第一实施例的基础上，第二实施例中，该方法还包括：

步骤S50，控制模块接收到障碍物检测模块发送的障碍物的位置信息，控制导航车停止运行。

在导航车上设置障碍物检测模块，在导航车运行的过程中实时检测引导路标中的障碍物，在检测到该引导路标中存在障碍物时，将障碍物的位置信息发送至控制模块，控制模块即时生成停止信号，在导航车达到该障碍物之前，控制导航车停止运行。该步骤S50可以在控制模块控制导航车启动之后的任何时候执行，本实施例，优选在上述步骤S11之后执行，即在控制模块控制导航车启动之后至接收电子标签中的引导路标的位置信息和方向信息之前执行该步骤S50。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于电子标签的室内导盲系统，其特征在于，所述基于电子标签的室内导盲系统包括导航车、多条引导路标和电子标签；

所述多条引导路标铺设在室内的地面上，用于引导所述导航车沿引导路标行动至目的地；

所述电子标签，设置在所述引导路标上，用于存储所述引导路标的位置信息和方向信息；

所述导航车，用于根据用户输入的指示信息运行，并在运行过程中读取所述电子标签中存储的引导路标的位置信息和方向信息、识别所述引导路标的路线信息，根据所述路线信息以及所述位置信息和方向信息行动至目的地。

2.如权利要求1所述的基于电子标签的室内导盲系统，其特征在于，所述导航车包括信号接收模块、控制模块、识别模块和信息读取模块，其中：

所述信号接收模块与所述控制模块连接，用于接收用户输入的指示信息，将所述指示信息发送至所述控制模块；

所述识别模块与所述控制模块连接，用于识别所述引导路标的路线信息，并将识别的所述路线信息发送至所述控制模块；

所述信息读取模块与所述控制模块连接，用于读取所述电子标签中的引导路标的位置信息和方向信息，并将所述位置信息和方向信息发送至所述控制模块；

所述控制模块与所述信号接收模块、识别模块和信息读取模块连接，用于根据所述指示信息、路线信息以及所述位置信息和方向信息控制所述导航车行动至目的地。

3.如权利要求2所述的基于电子标签的室内导盲系统，其特征在于，所述识别模块包括图像采集单元和图像处理单元：

所述图像采集单元用于采集所述引导路标的路线图像，将所述路线图像发送至所述图像处理单元；

所述图像处理单元用于对所述路线图像进行处理，得到所述引导路标的路线信息，并将所述路线信息发送至所述控制模块。

4.如权利要求2所述的基于电子标签的室内导盲系统，其特征在于，所述信号接收模块为语音输入模块，用于采集用户通过语音输入的包括目的地的指示信息；

所述信号接收模块还用于对输入的所述指示信息进行有效性判断，并在所述指示信息有效时将所述指示信息发送至所述控制模块。

5.如权利要求2所述的基于电子标签的室内导盲系统，其特征在于，所述控制模块包括：

路线控制单元，用于根据接收的所述引导路标的路线信息，控制所述导航车沿所述引导路标的中心线行驶；

方向控制单元，用于根据接收的所述指示信息，以及读取的所述电子标签中的引导路标的位置信息和方向信息，控制所述导航车的行动方向。

6.如权利要求2所述的基于电子标签的室内导盲系统，其特征在于，所述导航车还包括：

障碍物检测模块，与所述控制模块连接，用于检测所述引导路标中的障碍物，并在检测到障碍物时向所述控制模块发送障碍物的位置信息，供所述控制模块控制所述导航车停止运行。

7.如权利要求1至6任一项所述的基于电子标签的室内导盲系统，其特征在于，所述电子标签设置在各条所述引导路标的起点、终点和中部，以及多条所述引导路标的交汇处。

8.一种利用权利要求1至7任一项所述的基于电子标签的室内导盲系统的导盲方法，其特征在于，所述导盲方法包括以下步骤：

导航车的控制模块接收信号接收模块所接收的用户输入的指示信息，控制所述导航车启动；

接收所述信息读取模块读取的电子标签中的引导路标的位置信息和方向信息，确定所述导航车的行驶方向；

接收识别模块识别的引导路标的路线信息，根据所述路线信息控制所述导航车沿所述引导路标的中心线行驶至目的地。

9.如权利要求8所述的基于电子标签的室内导盲方法，其特征在于，所述基于电子标签的室内导盲方法还包括步骤：

信号接收模块对输入的所述指示信息进行有效性判断，并在所述指示信息有效时将所述指示信息发送至所述控制模块。

10.如权利要求8所述的基于电子标签的室内导盲方法，其特征在于，所述基于电子标签的室内导盲方法还包括步骤：

控制模块接收到障碍物检测模块发送的障碍物的位置信息，控制所述导航车停止运行。